JP5724876B2 - Method for producing succinic acid - Google Patents

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    • C12P7/44Polycarboxylic acids
    • C12P7/46Dicarboxylic acids having four or less carbon atoms, e.g. fumaric acid, maleic acid

Description

本発明は、微生物を使用してコハク酸などの脂肪族ジカルボン酸を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an aliphatic dicarboxylic acid such as succinic acid using a microorganism.

また、本発明は、特に、生物由来原料であるグルコース、スクロースおよびセルロースなどから微生物変換によって得られる脂肪族ジカルボン酸(塩)及び糖類、アミノ酸、タンパク質および無機塩類等を含む水溶液から脂肪族ジカルボン酸を製造する脂肪族ジカルボン酸の製造方法に関する。   In addition, the present invention particularly relates to aliphatic dicarboxylic acids from aqueous solutions containing aliphatic dicarboxylic acids (salts) and saccharides, amino acids, proteins, inorganic salts, and the like obtained from microorganisms such as glucose, sucrose, and cellulose, which are biological materials. Relates to a method for producing an aliphatic dicarboxylic acid.

脂肪族ジカルボン酸は、ポリエステルおよびポリアミドなどのポリマー、特に生分解性ポリエステルの原料として、また、食品、医薬品および化粧品などの原料として広く用いられている。特に脂肪族ジカルボン酸をポリマー原料として用いる場合、ポリマーの重合度維持や着色防止などのために、高純度の脂肪族ジカルボン酸が要求される。これらのうち、特にコハク酸は、近年、乳酸と共に生分解性ポリマーの原料として期待されている。   Aliphatic dicarboxylic acids are widely used as raw materials for polymers such as polyesters and polyamides, particularly biodegradable polyesters, and as raw materials for foods, pharmaceuticals and cosmetics. In particular, when an aliphatic dicarboxylic acid is used as a polymer raw material, a high-purity aliphatic dicarboxylic acid is required for maintaining the degree of polymerization of the polymer and preventing coloring. Of these, succinic acid is expected in recent years as a raw material for biodegradable polymers together with lactic acid.

脂肪族ジカルボン酸は、従来、石油由来の原料より、工業的に製造されてきた。例えば、コハク酸は、石油由来の原料であるマレイン酸の水添反応により製造されてきた。一方、近年では、植物由来の原料から、広い生物由来原料から高い炭素収率で、種々の脂肪族ジカルボン酸を製造することができる。例えば、コハク酸、アジピン酸などは発酵により製造することができる。   Aliphatic dicarboxylic acids have heretofore been produced industrially from petroleum-derived raw materials. For example, succinic acid has been produced by a hydrogenation reaction of maleic acid, a raw material derived from petroleum. On the other hand, in recent years, various aliphatic dicarboxylic acids can be produced from plant-derived materials with a high carbon yield from a wide range of biological materials. For example, succinic acid, adipic acid and the like can be produced by fermentation.

脂肪族ジカルボン酸の発酵生産においては、例えば、発酵液を遠心分離およびろ過等で処理して菌体等の固形物を除去した後、イオン交換樹脂等で脱塩し、その溶液から結晶化あるいはカラムクロマトグラフィーにより脂肪族ジカルボン酸を精製する方法が用いられる。   In the fermentation production of aliphatic dicarboxylic acid, for example, the fermentation broth is treated by centrifugation and filtration to remove solids such as bacterial cells, and then desalted with an ion exchange resin or the like, and crystallized from the solution. A method of purifying an aliphatic dicarboxylic acid by column chromatography is used.

イオン交換樹脂を用いる方法として、特許文献1では、菌体を遠心分離した後、脂肪族ジカルボン酸をH+型強酸性陽イオン交換樹脂で精製する方法が開示されている。また、特許文献2では、微生物菌体を除去する方法として、微生物の懸濁液をpH4以下に調整し、この微生物懸濁液にポリアクリル酸ナトリウムを溶解することにより、微生物菌体を凝集させ、菌体凝集塊を分離する方法が開示されている。As a method using an ion exchange resin, Patent Document 1 discloses a method of purifying an aliphatic dicarboxylic acid with an H + type strongly acidic cation exchange resin after centrifuging cells. In Patent Document 2, as a method for removing microbial cells, the microbial cell is aggregated by adjusting the suspension of the microorganism to pH 4 or lower and dissolving sodium polyacrylate in the microbial suspension. A method for separating bacterial cell agglomerates is disclosed.

また、発酵による脂肪族ジカルボン酸の製造において、原料となるのは、一般に糖類であり、グルコース、スクロースおよびセルロースなどである。しかし、多糖類が不純物として含まれる場合や、原料の糖類が微生物に完全に資化されずに残り、脂肪族ジカルボン酸に糖類が混入することがある。   In addition, in the production of aliphatic dicarboxylic acid by fermentation, a raw material is generally a saccharide, such as glucose, sucrose, and cellulose. However, when the polysaccharide is contained as an impurity, the raw material saccharide may not be completely assimilated by the microorganism, and the saccharide may be mixed into the aliphatic dicarboxylic acid.

さらに、微生物を用いた発酵で、アンモニアを中和剤として用いる場合、アミノ酸を副生し、脂肪族ジカルボン酸にアミノ酸が混入する。さらに微生物由来のタンパク質、発酵で用いられる無機塩類も脂肪族ジカルボン酸に混入することがある。   Further, when ammonia is used as a neutralizing agent in fermentation using microorganisms, amino acids are by-produced and amino acids are mixed into aliphatic dicarboxylic acids. Furthermore, proteins derived from microorganisms and inorganic salts used in fermentation may be mixed in aliphatic dicarboxylic acids.

しかしながら、これら不純物を、効率的且つ安価な方法で除去することは困難であった。   However, it has been difficult to remove these impurities by an efficient and inexpensive method.

発酵により製造される脂肪族ジカルボン酸の精製方法としては、脂肪族ジカルボン酸のカルシウム塩を硫酸で分解する方法(例えば、特許文献3参照)、イオン交換樹脂を用いる方法(例えば、特許文献4参照)が知られている。しかし、これらの方法では充分な精製度が得られないばかりか大量の副生塩も発生し、その処理が問題となる。   As a purification method of aliphatic dicarboxylic acid produced by fermentation, a method of decomposing a calcium salt of aliphatic dicarboxylic acid with sulfuric acid (for example, see Patent Document 3), a method using an ion exchange resin (for example, see Patent Document 4). )It has been known. However, these methods not only provide a sufficient degree of purification, but also generate a large amount of by-product salt, and the treatment becomes a problem.

さらに脂肪族ジカルボン酸のアンモニウム塩に硫酸水素アンモニウムおよび/または硫酸を加え、ジカルボン酸と硫酸アンモニウム塩を生成するとともに生成した硫酸アンモニウム塩を硫酸水素アンモニウムとアンモニアに熱分解し、リサイクルする方法が提案されている(例えば、特許文献5参照)。しかし、この方法では、副生塩を分解してそれぞれリサイクルするため塩の処理は問題ないが、副生塩の分解には高温を要し、困難であった。また精製度も不十分であった。   Furthermore, a method has been proposed in which ammonium hydrogen sulfate and / or sulfuric acid is added to an ammonium salt of an aliphatic dicarboxylic acid to produce a dicarboxylic acid and an ammonium sulfate salt, and the generated ammonium sulfate salt is thermally decomposed into ammonium hydrogen sulfate and ammonia for recycling. (For example, see Patent Document 5). However, in this method, there is no problem in treating the salt because the by-product salt is decomposed and recycled, but decomposition of the by-product salt requires high temperature and is difficult. Further, the degree of purification was insufficient.

電気透析を用いる方法(例えば、特許文献6参照)も一般に知られている。しかし電気透析は装置がその生産規模に比例して多くなるため、工業スケールの生産であってもスケールメリットが小さくコスト高となる。   A method using electrodialysis (see, for example, Patent Document 6) is also generally known. However, since electrodialysis increases in proportion to the production scale, the scale merit is small and the cost is high even in industrial scale production.

これらの問題を解決する方法として、有機酸を含む水溶液に溶剤を加えて有機酸を抽出する方法(例えば、特許文献7参照)が知られている。   As a method for solving these problems, a method of adding a solvent to an aqueous solution containing an organic acid to extract the organic acid (for example, see Patent Document 7) is known.

国際公開第2005/030973号International Publication No. 2005/030973 日本国特開平5−3780号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-3780 日本国特開平3−030685号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-030885 日本国特表2002−505310号公報Japan Special Table 2002-505310 日本国特表2001−514900号公報Japanese Special Table 2001-514900 日本国特開2005−333886号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-333886 日本国特表平9−500649号公報Japanese National Table No. 9-500649

しかしながら、特許文献1および2に記載の方法は、薬剤や樹脂を使用するため、手間がかかり、より簡便で効率よく脂肪族ジカルボン酸を精製できる方法が望まれていた。したがって、本発明の課題は、生物由来原料と微生物とを反応させて得られる脂肪族ジカルボン酸と微生物菌体を含む懸濁液から脂肪族ジカルボン酸の精製効率を向上させ、それにより脂肪族ジカルボン酸を効率よく製造できる方法を提供することにある。   However, since the methods described in Patent Documents 1 and 2 use chemicals and resins, it is time-consuming and a simpler and more efficient method for purifying aliphatic dicarboxylic acids has been desired. Accordingly, an object of the present invention is to improve the purification efficiency of an aliphatic dicarboxylic acid from a suspension containing an aliphatic dicarboxylic acid obtained by reacting a biological material and a microorganism with microbial cells, thereby producing an aliphatic dicarboxylic acid. The object is to provide a method capable of efficiently producing an acid.

また、脂肪族ジカルボン酸を精製するに際して、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液に相分離可能な溶剤を加えて抽出する方法においては、その過程において水溶液相にも溶剤相にも溶解しない固形分が生成し、抽出を阻害するばかりか、その後続工程へ悪影響を及ぼしたり、脂肪族ジカルボン酸の純度悪化を招いたりするなどの問題が発生することがあった。   In addition, when the aliphatic dicarboxylic acid is purified, the extraction method is performed by adding a phase-separable solvent to the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid. In the process, a solid content that does not dissolve in either the aqueous phase or the solvent phase is generated. However, there are cases in which not only the extraction is inhibited, but also the subsequent processes are adversely affected and the purity of the aliphatic dicarboxylic acid is deteriorated.

特に、生物由来原料である、グルコース、スクロースおよびセルロースなどから微生物変換によって得られた脂肪族ジカルボン酸(塩)、糖類、アミノ酸、タンパク質および無機塩類等からなる水溶液と溶剤とを接触させて脂肪族ジカルボン酸を抽出する際には、抽出操作や相分離操作を特に困難とする場合があった。   In particular, an aliphatic solution obtained by microbial conversion from glucose, sucrose, cellulose, or the like, which is a biological material, is brought into contact with an aqueous solution composed of an aliphatic dicarboxylic acid (salt), saccharide, amino acid, protein, inorganic salt, etc., and a solvent. When extracting dicarboxylic acid, extraction operation and phase separation operation may be particularly difficult.

さらにまた、特許文献7に記載の抽出方法においては、対象となる有機酸を結晶として回収する方法を提供するものではない。   Furthermore, the extraction method described in Patent Document 7 does not provide a method for recovering the target organic acid as crystals.

したがって、本発明は、上記の固形分の生成による相分離の阻害やそれに伴う製造操作の障害を解消し、生物由来原料から微生物変換によって得られる脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液から、効率的かつ安定的に脂肪族ジカルボン酸を製造する方法を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention eliminates the inhibition of phase separation due to the generation of the above-mentioned solids and the obstacles to the production operation associated therewith, and is effective and stable from an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid obtained by microbial conversion from a biological material. It is another object of the present invention to provide a method for producing an aliphatic dicarboxylic acid.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、以下に記載する本発明の脂肪族ジカルボン酸の製造方法により、本発明の課題を解決できることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the problems of the present invention can be solved by the method for producing an aliphatic dicarboxylic acid of the present invention described below.

すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
1.生物由来原料と微生物とを反応させて得られるコハク酸を含む水溶液から、コハク酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(4)を含むコハク酸の製造方法。
(1)生物由来原料と微生物とを反応させることによりコハク酸を反応液中に蓄積させる脂肪族ジカルボン酸生成工程
(2)脂肪族ジカルボン酸生成工程で得られたコハク酸と微生物とを含む液と、酸とを混合することにより、pH1.0以上5.0以下の液を得るpH調整工程
(3)pH調整工程で得られた液から微生物を分離する微生物分離工程
(4)微生物分離工程で微生物を分離して得られた水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程
2.微生物がコリネ型細菌である、前項1に記載の方法。
3.溶剤が無機性値/有機性値の比(I/O値)が0.2以上2.3以下であり、常圧(1気圧)で沸点が40℃以上の有機溶媒である、前項1又は2に記載の方法。
4.生物由来原料と微生物とを反応させて得られるコハク酸を含む水溶液から、コハク酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(6)を含むコハク酸を製造する方法。
(1)生物由来原料と微生物とを反応させることによりコハク酸を反応液中に蓄積させる脂肪族ジカルボン酸生成工程
(2)脂肪族ジカルボン酸生成工程で得られたコハク酸と微生物菌体とを含む液と、酸とを混合することにより、pH1.0以上5.0以下の液を得るpH調整工程
(3)pH調整工程で得られた液から微生物菌体を分離する菌体分離工程
菌体分離工程で菌体を分離して得られた水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程
)前記水溶液と前記溶剤の接触により発生した固形分を除去する固形分除去工程
)前記溶剤を相分離により分離する相分離工程
5.前記固形分除去工程において、前記固形分の除去を、セトラーを用いて行う前項に記載のコハク酸の製造方法。
6.前記接触工程において、前記水溶液と前記溶剤との接触を、スタティックミキサーを用いて行う前項または前項に記載のコハク酸の製造方法。
7.前記固形分除去工程において、前記固形分の除去を、前記水溶液および前記溶剤から選ばれる少なくとも1種の液体と共に抜き出すことにより行う前項から前項のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
8.抜き出した固形分を固液分離し、得られた液体を前記水溶液と前記溶剤との接触工程以前の工程および相分離工程以降の工程の少なくとも一方に戻す、前項に記載のコハク酸の製造方法。
9.前記固液分離を遠心沈降法により行う、前項に記載のコハク酸の製造方法。
10.前記固液分離をフィルターを用いて行う、前項に記載のコハク酸の製造方法。
11.前記溶剤を相分離により分離した後に残った液体と、該液体と相分離する溶剤とを、向流多段抽出塔で接触させ、後に該溶剤を相分離により分離する工程を含む、前項から前項10のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法
12.前記接触工程を30〜60℃で行う、前項から前項11のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
13.生物由来原料と微生物とを反応させて得られるコハク酸を含む水溶液から、コハク酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(8)を含むコハク酸を製造する方法。
(1)生物由来原料と微生物とを反応させることによりコハク酸を反応液中に蓄積させる脂肪族ジカルボン酸生成工程
(2)脂肪族ジカルボン酸生成工程で得られたコハク酸と微生物菌体とを含む液と、酸とを混合することにより、pH1.0以上5.0以下の液を得るpH調整工程
(3)pH調整工程で得られた液から微生物菌体を分離する菌体分離工程
(4)菌体分離工程で菌体を分離して得られた水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程
)接触工程で回収されたコハク酸を濃縮する工程であって、該濃縮により抽出相中の水濃度が上昇する抽出相濃縮工程
)抽出相濃縮工程後の液からコハク酸を析出させる晶析工程
)晶析工程で析出したコハク酸を回収する固液分離工程
)固液分離工程で得られたコハク酸を回収した後の晶析母液の少なくとも一部を、晶析工程より前のいずれかの工程に戻す晶析母液リサイクル工程
14.接触工程より前に、前記生物由来原料から得られたコハク酸を含む水溶液に酸を加えるプロトン化工程を含む、前項13に記載のコハク酸の製造方法。
15.晶析工程に供給される、抽出相濃縮工程後のコハク酸を含む溶液中に含まれる溶剤の濃度が10重量%以下である、前項13または14に記載のコハク酸の製造方法。
16.晶析工程に供給される、前記コハク酸を含む溶液中に含まれる溶剤の濃度が1重量%以下である、前項15に記載のコハク酸の製造方法。
17.固液分離工程でコハク酸を回収した後の母液から、コハク酸以外の成分を除去した後、当該液の少なくとも一部を接触工程から晶析工程までの間の少なくともいずれか1の工程にリサイクルする、前項13から前項16のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
18.抽出相濃縮工程以前のいずれかの工程において、水を加えることを特徴とする前項13から前項17のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
19.プロトン化工程において加える酸としてpKaが4未満の酸を用い、且つ該プロトン化工程における前記生物由来原料から得られたコハク酸を含む水溶液のpHを、1より大きく4未満の範囲に維持することを特徴とする、前項14から前項18のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
20.接触工程で用いる溶剤が、有機性値に対する無機性値の比率が0.2以上2.3以下であり、且つ沸点が40℃以上であることを特徴とする、前項13から前項19のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
21.接触工程より前に、微生物を除去する工程を含むことを特徴とする、前項13から前項20のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
22.接触工程より前に、タンパク質を除去する工程を含むことを特徴とする、前項13から前項21のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
23.接触工程でミキサーセトラーを用い、該ミキサーセトラーのセトラー部から、抽出相、抽残相および固形分を含む相を回収することを特徴とする、前項13から前項22のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
24.前記セトラー部から回収した固形分を含む相を固液分離し、液相を回収することを特徴とする前項23に記載のコハク酸の製造方法。
25.接触工程で更に向流多段抽出塔を用い、セトラー部で得られた抽残相からコハク酸を回収することを特徴とする、前項23または前項24に記載のコハク酸の製造方法。
26.晶析工程において冷却を行うことを特徴とする、前項13から前項25のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
27.晶析工程が減圧操作を含むことを特徴とする、前項13から前項26のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。
That is, according to the present invention, the following inventions are provided.
1. From an aqueous solution including succinate obtained by reacting a biological raw material and a microorganism, a method for producing a succinic acid, a manufacturing method of succinic acid comprising the steps of (1) to (4).
(1) Aliphatic dicarboxylic acid generating step for accumulating succinic acid in the reaction solution by reacting biological material and microorganisms (2) Liquid containing succinic acid and microorganisms obtained in the aliphatic dicarboxylic acid generating step PH adjustment step (3) for separating microorganisms from the liquid obtained in the pH adjustment step (4) microorganism separation step 1. A contact step in which an aqueous solution obtained by separating microorganisms in step 1 is contacted with a solvent capable of phase separation with the aqueous solution . 2. The method according to item 1 above, wherein the microorganism is a coryneform bacterium.
3. Solvent inorganic value / ratio of organic value (I / O value) is 0.2 to 2.3, a boiling point at normal pressure (1 atm) is 40 ° C. or more organic solvents, item 1 or 2. The method according to 2 .
4). A method for producing succinic acid from an aqueous solution containing succinic acid obtained by reacting a biological material and a microorganism, and comprising the following steps (1) to (6).
(1) An aliphatic dicarboxylic acid production step for accumulating succinic acid in a reaction solution by reacting a biological material with a microorganism.
(2) pH adjusting step of obtaining a liquid having a pH of 1.0 or more and 5.0 or less by mixing a liquid containing succinic acid and microbial cells obtained in the aliphatic dicarboxylic acid generating step with an acid.
(3) Bacterial cell separation step for separating microbial cells from the liquid obtained in the pH adjustment step ( 4 ) Aqueous solution obtained by separating the bacterial cells in the bacterial cell separation step, and a solvent capable of phase separation from the aqueous solution ( 5 ) Solid content removal step for removing solids generated by contact of the aqueous solution and the solvent ( 6 ) Phase separation step for separating the solvent by phase separation
5. The method for producing succinic acid according to 4 above, wherein in the solid content removal step, the solid content is removed using a settler.
6). 6. The method for producing succinic acid according to item 4 or 5 , wherein in the contacting step, the aqueous solution and the solvent are contacted using a static mixer.
7). The method for producing succinic acid according to any one of the preceding items 4 to 6 , wherein in the solid content removing step, the solid content is removed together with at least one liquid selected from the aqueous solution and the solvent. .
8). The method for producing succinic acid according to item 7 above, wherein the solid content extracted is subjected to solid-liquid separation, and the obtained liquid is returned to at least one of the step before the contact step between the aqueous solution and the solvent and the step after the phase separation step. .
9. 9. The method for producing succinic acid according to 8 above, wherein the solid-liquid separation is performed by a centrifugal sedimentation method.
10. 9. The method for producing succinic acid according to item 8 , wherein the solid-liquid separation is performed using a filter.
11. The remaining liquid after separation by phase separating the solvent, and a solvent for liquid phase separation, is contacted in a countercurrent multistage extraction column, comprising the step of separating by phase separation the solvent later, preceding the preceding paragraph 4 The method for producing succinic acid according to any one of 10
12 The manufacturing method of the succinic acid of any one of the preceding clause 4 to the preceding clause 11 which performs the said contact process at 30-60 degreeC.
13. A method for producing succinic acid from an aqueous solution containing succinic acid obtained by reacting a biological raw material and a microorganism, the method comprising producing the following steps (1) to (8).
(1) An aliphatic dicarboxylic acid production step for accumulating succinic acid in a reaction solution by reacting a biological material with a microorganism.
(2) pH adjusting step of obtaining a liquid having a pH of 1.0 or more and 5.0 or less by mixing a liquid containing succinic acid and microbial cells obtained in the aliphatic dicarboxylic acid generating step with an acid.
(3) Cell separation step for separating microorganism cells from the liquid obtained in the pH adjustment step
(4) A contact step in which the aqueous solution obtained by separating the cells in the cell separation step and a solvent capable of phase separation are brought into contact with the aqueous solution. ( 5 ) In the step of concentrating the succinic acid recovered in the contact step. there are, the extract phase concentration step (6) crystallization step (7) to precipitate the succinate from the liquid after the extraction phase concentration step crystallization of succinic acid precipitated in about crystallization step in which the water concentration in the extract phase by the concentration increases Solid-liquid separation step to recover ( 8 ) Crystallization mother liquor recycling step for returning at least part of the crystallization mother liquor after recovering the succinic acid obtained in the solid-liquid separation step to any step before the crystallization step
14 14. The method for producing succinic acid according to 13 above, further comprising a protonation step of adding an acid to an aqueous solution containing succinic acid obtained from the biological raw material before the contacting step.
15. 15. The method for producing succinic acid according to 13 or 14 above, wherein the concentration of the solvent contained in the solution containing succinic acid after the extraction phase concentration step supplied to the crystallization step is 10% by weight or less.
16. 16. The method for producing succinic acid according to 15 above, wherein the concentration of the solvent contained in the solution containing succinic acid supplied to the crystallization step is 1% by weight or less.
17. After removing components other than succinic acid from the mother liquor after recovering succinic acid in the solid-liquid separation process, at least a part of the liquid is recycled to at least one of the processes from the contact process to the crystallization process. The method for producing succinic acid according to any one of items 13 to 16 above.
18. 18. The method for producing succinic acid according to any one of items 13 to 17 , wherein water is added in any step before the extraction phase concentration step.
19. An acid having a pKa of less than 4 is used as an acid to be added in the protonation step, and the pH of the aqueous solution containing succinic acid obtained from the biological material in the protonation step is maintained in the range of more than 1 and less than 4. 19. The method for producing succinic acid according to any one of items 14 to 18 above, wherein:
20. The solvent used in the contact step has a ratio of an inorganic value to an organic value of 0.2 or more and 2.3 or less, and a boiling point of 40 ° C. or more, any one of the items 13 to 19 above 2. A method for producing succinic acid according to item 1.
21. 21. The method for producing succinic acid according to any one of items 13 to 20 , further comprising a step of removing microorganisms before the contacting step.
22. [ 22] The method for producing succinic acid according to any one of [ 13] to [ 21] above, comprising a step of removing the protein before the contacting step.
23. 23. The method according to any one of items 13 to 22 above, wherein a mixer settler is used in the contacting step, and an extraction phase, a residual extraction phase, and a phase containing a solid content are recovered from a settler portion of the mixer settler. A method for producing succinic acid .
24. 24. The method for producing succinic acid according to 23 , wherein the phase containing the solid content recovered from the settler part is subjected to solid-liquid separation, and the liquid phase is recovered.
25. 25. The method for producing succinic acid according to item 23 or 24 , wherein succinic acid is further recovered from the extracted residual phase obtained in the settler section using a countercurrent multistage extraction tower in the contacting step.
26. 26. The method for producing succinic acid according to any one of items 13 to 25 , wherein cooling is performed in the crystallization step.
27. 27. The method for producing succinic acid according to any one of items 13 to 26 , wherein the crystallization step includes a decompression operation.

本発明の方法によれば、生物由来原料から得られた脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液から、効率的かつ安定的に脂肪族ジカルボン酸を製造することができる。   According to the method of the present invention, an aliphatic dicarboxylic acid can be efficiently and stably produced from an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid obtained from a biological material.

すなわち、低速の遠心分離でも微生物菌体を効率よく分離できるので、設備負荷を軽減することができ、また、溶剤抽出における分液時間の短縮や中間不溶分の減少が可能となるため、簡便で効率よく脂肪族ジカルボン酸が精製できる。   In other words, microbial cells can be efficiently separated even by low-speed centrifugation, so that the equipment load can be reduced, and the separation time in solvent extraction and the intermediate insoluble matter can be reduced. Aliphatic dicarboxylic acid can be purified efficiently.

脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と溶剤の接触工程、相分離工程および固形分除去工程を有する脂肪族ジカルボン酸の製造方法の一形態を示す図面である。It is drawing which shows one form of the manufacturing method of aliphatic dicarboxylic acid which has the contact process of the aqueous solution and solvent containing aliphatic dicarboxylic acid, a phase-separation process, and a solid content removal process. プラスミドpMJPC17.2の構築手順を示す図。下線の数字は当該配列番号の配列からなるプライマーを示す。The figure which shows the construction procedure of plasmid pMJPC17.2. The underlined number indicates a primer consisting of the sequence of SEQ ID NO. 実施例2−1および実施例3−1における抽出液の希釈・蒸留操作における組成変化を示す図面である。It is drawing which shows the composition change in dilution / distillation operation of the extract in Example 2-1 and Example 3-1. 実施例2−4におけるコハク酸を含む水溶液と溶剤の接触工程、相分離工程および固形分除去工程を示す図面である。It is drawing which shows the contact process of the aqueous solution containing a succinic acid and solvent in Example 2-4, a phase-separation process, and a solid content removal process. 実施例2−8におけるコハク酸を含む水溶液と溶剤の接触工程、相分離工程および固形分除去工程を示す図面である。It is drawing which shows the contact process of the aqueous solution containing a succinic acid and solvent in Example 2-8, a phase-separation process, and a solid content removal process.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
I.第1の本発明
第1の本発明は、生物由来原料と微生物とを反応させて得られる脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液から、脂肪族ジカルボン酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(4)を含む脂肪族ジカルボン酸の製造方法である。
(1)生物由来原料と微生物とを反応させることにより脂肪族ジカルボン酸を反応液中に蓄積させる脂肪族ジカルボン酸生成工程
(2)脂肪族ジカルボン酸生成工程で得られた脂肪族ジカルボン酸と微生物とを含む液と、酸とを混合することにより、pH1.0以上5.0以下の液を得るpH調整工程
(3)pH調整工程で得られた液から微生物を分離する微生物分離工程
(4)微生物分離工程で微生物を分離して得られた水溶液と、溶剤とを接触させる接触工程
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
I. 1st this invention 1st this invention is a method of manufacturing aliphatic dicarboxylic acid from the aqueous solution containing aliphatic dicarboxylic acid obtained by making a biological raw material and microorganisms react, Comprising: The following processes (1 ) To (4).
(1) Aliphatic dicarboxylic acid production step for accumulating aliphatic dicarboxylic acid in the reaction solution by reacting biological material and microorganisms (2) Aliphatic dicarboxylic acid and microorganism obtained in the aliphatic dicarboxylic acid production step PH adjustment step (3) for obtaining a solution having a pH of 1.0 or more and 5.0 or less by mixing a solution containing a solution and an acid, a microorganism separation step (4) for separating microorganisms from the solution obtained in the pH adjustment step ) A contact process in which an aqueous solution obtained by separating microorganisms in the microorganism separation process is contacted with a solvent.

前記(1)〜(3)以外の工程については、従前知られた如何なる工程を含んでいてもよい。以下、各工程に分けて詳述する。   The steps other than the above (1) to (3) may include any conventionally known steps. Hereafter, it explains in detail according to each process.

I−(1)生物由来原料と微生物とを反応させることにより脂肪族ジカルボン酸を反応液中に蓄積させる脂肪族ジカルボン酸生成工程
(生物由来原料)
生物由来原料としては、例えば、木材、稲わら、籾殻、米ぬか、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、おから、コーンコブ、タピオカカス、バガス、植物油カス、芋、そば、大豆、油脂、古紙、製紙残渣、水産物残渣、家畜排泄物、下水汚泥および食品廃棄物等が挙げられる。
I- (1) Aliphatic dicarboxylic acid production step (biological raw material) in which an aliphatic dicarboxylic acid is accumulated in a reaction solution by reacting a biological raw material with a microorganism
Examples of biological materials include wood, rice straw, rice husk, rice bran, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, okara, corn cob, tapioca cass, bagasse, vegetable oil cass, persimmon, buckwheat, soybean, fat, waste paper, paper Residue, marine product residue, livestock excrement, sewage sludge, food waste and the like.

この中でも、木材、稲わら、籾殻、米ぬか、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、おから、コーンコブ、タピオカカス、バガス、植物油カス、芋、そば、大豆、油脂、古紙および製紙残渣等の植物資源が好ましく、木材、稲わら、籾殻、古米、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバ、サゴヤシ、芋、油脂、古紙および製紙残渣がより好ましく、とうもろこし、サトウキビ、キャッサバおよびサゴヤシが最も好ましい。   Among them, plant resources such as wood, rice straw, rice husk, rice bran, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, okara, corn cob, tapioca cass, bagasse, vegetable oil residue, rice cake, buckwheat, soybean, oil, waste paper and paper residue More preferred are wood, rice straw, rice husk, old rice, corn, sugar cane, cassava, sago palm, straw, oil, waste paper and papermaking residue, and most preferred are corn, sugar cane, cassava and sago palm.

前記生物由来原料は、一般に、窒素元素やNa、K、MgおよびCa等の多くのアルカリ金属、アルカリ土類金属を含有する。   The biological material generally contains many alkali metals such as nitrogen element, Na, K, Mg, and Ca, and alkaline earth metals.

前記生物由来原料は、特に限定はされないが、例えば、酸およびアルカリ等の化学処理、微生物を用いた生物学的処理、物理的処理等の公知の前処理および糖化の工程を経て、炭素源へ誘導される。   The biological raw material is not particularly limited. For example, the biological raw material is converted into a carbon source through a known pretreatment such as a chemical treatment such as acid and alkali, a biological treatment using a microorganism, a physical treatment, and a saccharification step. Be guided.

その工程には、特に限定はされないが、例えば、生物由来原料をチップ化する、削るおよび擦り潰す等の前処理による微細化工程が含まれる。必要に応じて、更にグラインダーまたはミルによる粉砕工程が含まれる。   The process is not particularly limited, but includes, for example, a miniaturization process by pretreatment such as chipping, scraping, and crushing a biological material. If necessary, a grinding step by a grinder or a mill is further included.

こうして微細化された生物由来原料は、更に前処理・糖化の工程を経て炭素源へ誘導される。その具体的な方法としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸および燐酸等の強酸による酸処理、アルカリ処理、アンモニア凍結蒸煮爆砕法、溶媒抽出、超臨界流体処理および酸化剤処理等の化学的方法、微粉砕、蒸煮爆砕法、マイクロ波処理および電子線照射等の物理的方法、並びに微生物または酵素処理による加水分解等の生物学的処理が挙げられる。   The biological raw material thus refined is further guided to a carbon source through pretreatment and saccharification steps. Specific methods thereof include, for example, chemical methods such as acid treatment with strong acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid, alkali treatment, ammonia freeze steaming explosion method, solvent extraction, supercritical fluid treatment and oxidant treatment, Examples include physical methods such as fine pulverization, steam explosion, microwave treatment, and electron beam irradiation, and biological treatment such as hydrolysis by microorganisms or enzyme treatment.

(微生物)
微生物の種類は特に制限されないが、エシェリヒア・コリ等の腸内細菌、バチルス属細菌、コリネ型細菌などが挙げられ、好気性微生物、通性嫌気性微生物または微好気性微生物を使用することが好ましい。
(Microorganism)
The type of microorganism is not particularly limited, but examples include enteric bacteria such as Escherichia coli, Bacillus bacteria, coryneform bacteria, etc., and it is preferable to use aerobic microorganisms, facultative anaerobic microorganisms, or microaerobic microorganisms. .

好気性微生物としては、具体的には、例えば、コリネ型細菌(Coryneform Bacterium)、バチルス(Bacillus)属細菌、リゾビウム(Rhizobium)属細菌、エシェリヒア(Escherichia)属細菌、ラクトバチルス(Lactobacillus)属細菌、サクシノバチルス(Succinobacillus)属細菌、アナエロビオスピリラム(Anaerobiospirillum)属細菌、アクチノバチルス(Acinobacillus)属細菌、糸状菌、ロドコッカス(Rhodococcus)属細菌、ノカルディア(Nocardia)属細菌およびストレプトマイセス(Streptomyces)属細菌などが挙げられる。これらの中でも、コリネ型細菌が好ましい。   Specific examples of aerobic microorganisms include, for example, Coryneform Bacteria, Bacillus bacteria, Rhizobium bacteria, Escherichia bacteria, Lactobacillus bacteria, and Lactobacillus bacteria. Bacteria of the genus Succinobacillus, bacteria of the genus Anaerobiospirillum, bacteria of the genus Actinobacillus, bacteria of the genus filamentous fungi, bacteria of the genus Rhodococcus, bacteria of the genus Nocardiaceto ) Genus bacteria. Among these, coryneform bacteria are preferable.

エシェリヒア属細菌としては、例えば、エシェリヒア・コリなどが挙げられる。ラクトバチルス属細菌としては、例えば、ラクトバチルス・ヘルヴェチカスなどが挙げられる(J Appl Microbiol,2001,91,p846−852)。   Examples of Escherichia bacteria include, for example, Escherichia coli. Examples of Lactobacillus bacteria include, for example, Lactobacillus helveticus (J Appl Microbiol, 2001, 91, p846-852).

バチルス属細菌としては、例えば、バチルス・ズブチリス、バチルス・アミロリケファシエンス、バチルス・プミルス、バチルス・ステアロサーモフィルス等が挙げられる。リゾビウム属細菌としては、例えば、リゾビウム・エトリ(Rhizobium etli)などが挙げられる。   Examples of Bacillus bacteria include Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus pumilus, Bacillus stearothermophilus, and the like. Examples of the genus Rhizobium include Rhizobium etli.

コリネ型細菌としては、これに分類されるものであれば特に制限されないが、例えば、コリネバクテリウム属に属する細菌、ブレビバクテリウム属に属する細菌、アースロバクター(Arthrobacter)属に属する細菌、マイコバクテリウム(Mycobacterium)属、ミクロバクテリウム(Microbacterium)属に属する細菌およびマイクロコッカス(Micrococcus)属に属する細菌などが挙げられる。   The coryneform bacterium is not particularly limited as long as it is classified as such. For example, bacteria belonging to the genus Corynebacterium, bacteria belonging to the genus Brevibacterium, bacteria belonging to the genus Arthrobacter, myco Examples include bacteria belonging to the genus Mycobacterium, the genus Microbacterium, the bacteria belonging to the genus Micrococcus, and the like.

これらの中でも、コリネバクテリウム属に属する細菌およびブレビバクテリウム属に属する細菌が好ましく、コリネバクテリウム・グルタミカム(Corynebacterium glutamicum)に分類される細菌、ブレビバクテリウム・フラバム(Brevibacterium flavum)に分類される細菌、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス(Brevibacterium ammoniagenes)に分類される細菌、およびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタム(Brevibacterium lactofermentum)に分類される細菌がさらに好ましい。   Among these, bacteria belonging to the genus Corynebacterium and bacteria belonging to the genus Brevibacterium are preferable, and the bacteria classified as Corynebacterium glutamicum are classified into Brevibacterium flavum. More preferred are bacteria, bacteria classified as Brevibacterium ammoniagenes, and bacteria classified as Brevibacterium lactofermentum.

炭素源を脂肪族ジカルボン酸に変換する微生物としては、上記したような微生物の野生株、UV照射およびNTG処理等の通常の変異処理により得られる変異株並びに細胞融合および遺伝子組み換え法等の遺伝学的手法により誘導される組み換え体等が挙げられる。   Microorganisms that convert carbon sources into aliphatic dicarboxylic acids include wild strains of microorganisms as described above, mutant strains obtained by normal mutation treatment such as UV irradiation and NTG treatment, and genetics such as cell fusion and genetic recombination methods. And recombinants derived by a conventional method.

前記遺伝子組み換え体としては、各脂肪族ジカルボン酸について生合成酵素遺伝子の発現強化や分解酵素遺伝子の発現低下等、公知の方法によって得られたものを用いる。   As the gene recombinant, those obtained by known methods such as enhancing the expression of biosynthetic enzyme genes and decreasing the expression of degrading enzyme genes are used for each aliphatic dicarboxylic acid.

具体的には、例えば、炭素源をコハク酸に変換する組み換え体微生物として、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性が非改変型と比べて増強するように遺伝子改変された微生物、およびラクトデヒドロゲナーゼ活性が非改変型と比べて低減するように遺伝子改変された微生物等が挙げられる。   Specifically, for example, as a recombinant microorganism that converts a carbon source into succinic acid, a microorganism that has been genetically modified so that pyruvate carboxylase activity is enhanced compared to an unmodified form, and a lactodehydrogenase activity that is unmodified form Examples include microorganisms that have been genetically modified so as to be reduced.

ここで、組み換え体作製に用いるコリネ型細菌の親株の特に好ましい具体例としては、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233(FERM BP−1497)、同MJ−233 AB−41(FERM BP−1498)、ブレビバクテリウム・アンモニアゲネス ATCC6872、コリネバクテリウム・グルタミカム ATCC31831およびブレビバクテリウム・ラクトファーメンタムATCC13869等が挙げられる。   Here, as a particularly preferable specific example of the parent strain of coryneform bacterium used for recombinant production, Brevibacterium flavum MJ-233 (FERM BP-1497), MJ-233 AB-41 (FERM BP-1498), Brevibacterium ammoniagenes ATCC6872, Corynebacterium glutamicum ATCC31831, Brevibacterium lactofermentum ATCC13869, etc. are mentioned.

なお、ブレビバクテリウム・フラバムは、現在、コリネバクテリウム・グルタミカムに分類される場合もある(Lielbl,W.,Ehrmann,M.,Ludwig,W.and Schleifer,K.H.,International Journal of Systematic Bacteriology,1991,vol.41,p255−260)。   Brevibacterium flavum is currently sometimes classified as Corynebacterium glutamicum (Lielbl, W., Ehrmann, M., Ludwig, W. and Schleiffer, K. H., International Journal of Systematic). Bacteriology, 1991, vol. 41, p255-260).

したがって、本発明においては、ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233株、及びその変異株MJ−233 AB−41株はそれぞれ、コリネバクテリウム・グルタミカムMJ−233株及びMJ−233 AB−41株と同一の株であるものとする。   Therefore, in the present invention, Brevibacterium flavum MJ-233 strain and its mutant MJ-233 AB-41 strain are the same as Corynebacterium glutamicum MJ-233 strain and MJ-233 AB-41 strain, respectively. Stocks.

ブレビバクテリウム・フラバムMJ−233は、1975年4月28日に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター)(〒305−8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P−3068として寄託され、1981年5月1日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、FERM BP−1497の受託番号で寄託されている。   Brevibacterium flavum MJ-233 was established on April 28, 1975, by the Ministry of International Trade and Industry, Institute of Industrial Science, Microbial Industrial Technology Research Institute (currently National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center) (〒305-8565 Japan) Deposited as deposit number FERM P-3068 in Tsukuba City, Ibaraki Prefecture, 1-chome, 1-chome, 1st 6th), transferred to an international deposit under the Budapest Treaty on May 1, 1981, deposited under the deposit number of FERM BP-1497 Has been.

ピルビン酸カルボキシラーゼ(以下、「PC」、または「pc」とも呼ぶ)活性が非改変型と比べて増強するように遺伝子改変された細菌は、例えば、日本国特開平11−196888号公報に記載の方法と同様にして、コリネ型細菌などの微生物においてpc遺伝子をプラスミドにより宿主細菌中で高発現させることにより構築することができる。   Bacteria genetically modified so that pyruvate carboxylase (hereinafter also referred to as “PC” or “pc”) activity is enhanced as compared with the unmodified type are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-196888. Similarly to the method, it can be constructed by highly expressing the pc gene in a host bacterium with a plasmid in a microorganism such as a coryneform bacterium.

また、相同組換えによって染色体上に組み込んでもよいし、プロモーター置換によってpc遺伝子の発現を増強することもできる。形質転換は、例えば、電気パルス法(Res.Microbiol.,Vol.144,p.181−185,1993)等によって行うことができる。   Moreover, it may be integrated on the chromosome by homologous recombination, or the expression of the pc gene can be enhanced by promoter replacement. Transformation can be performed, for example, by an electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p. 181-185, 1993).

PC活性の増強は、公知の方法、例えば、J.Bacteriol.,158,55−62,(1984)に記載の方法によりPC活性を測定することによって確認することができる。   Enhancement of PC activity can be achieved by known methods such as those described in J. Org. Bacteriol. , 158, 55-62, (1984), and can be confirmed by measuring PC activity.

また、ラクトデヒドロゲナーゼ(以下、「LDH」と称することがある)活性が非改変型と比べて低減するように遺伝子改変された微生物は、例えば、日本国特開平11−206385号公報に記載されている相同組換えによる方法、あるいは、sacB遺伝子を用いる方法(Schafer,A.et al.Gene 145(1994)69−73)等で染色体上のLDH遺伝子を破壊することによって構築することができる。   In addition, a microorganism that has been genetically modified so that lactodehydrogenase (hereinafter sometimes referred to as “LDH”) activity is reduced as compared with the unmodified type is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-206385. It can be constructed by disrupting the LDH gene on the chromosome by the method using homologous recombination or the method using the sacB gene (Schaffer, A. et al. Gene 145 (1994) 69-73).

なお、LDH活性は完全に消失していてもよい。LDH活性が低下または消失したことは、公知の方法(L.Kanarek,et al.,J.Biol.Chem.239,4202(1964)等)によりLDH活性を測定することによって確認することができる。   LDH activity may be completely lost. The decrease or disappearance of the LDH activity can be confirmed by measuring the LDH activity by a known method (L. Kanarek, et al., J. Biol. Chem. 239, 4202 (1964), etc.).

なお、コハク酸の製造方法に用いる微生物は、後述の実施例に記載のように、PC活性の増強とLDH活性の低下の両方の改変がなされたものが好ましい。このような微生物として、例えば、日本国特開2008−259451号公報に記載されているブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC−4/ΔLDH株等が挙げられる。   The microorganism used in the method for producing succinic acid is preferably a microorganism in which both of the enhancement of PC activity and the reduction of LDH activity are modified, as described in Examples below. Examples of such microorganisms include the Brevibacterium flavum MJ233 / PC-4 / ΔLDH strain described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-259451.

なお、炭素源を脂肪族ジカルボン酸に変換する微生物は上記微生物に限定されず、公知のいずれの微生物も用いることができる。   In addition, the microorganisms which convert a carbon source into aliphatic dicarboxylic acid are not limited to the said microorganisms, Any well-known microorganisms can be used.

上記のような炭素源をコハク酸に変換する微生物を、炭素源を含む培地などの反応液中で炭素源と反応させることにより、コハク酸を該反応液中に蓄積させることができる。   By reacting a microorganism that converts the carbon source to succinic acid with a carbon source in a reaction solution such as a medium containing the carbon source, succinic acid can be accumulated in the reaction solution.

反応に用いる微生物は、寒天培地等の固体培地で斜面培養したものを直接反応に用いてもよいが、微生物を予め液体培地で培養(種培養)して増殖させたものを用いるのが好ましい。   As the microorganism used for the reaction, a slant cultured in a solid medium such as an agar medium may be directly used for the reaction. However, it is preferable to use a microorganism that has been grown in advance (seed culture) in a liquid medium.

種培養に用いる培地は、上記微生物の培養に用いられる通常の培地を用いることができる。例えば、硫酸アンモニウム、リン酸カリウムおよび硫酸マグネシウム等の無機塩からなる組成に、肉エキス、酵母エキスおよびペプトン等の天然栄養源を添加した一般的な培地を用いることができる。   As a medium used for seed culture, a normal medium used for culturing the above-mentioned microorganism can be used. For example, a general medium in which natural nutrient sources such as meat extract, yeast extract and peptone are added to a composition comprising inorganic salts such as ammonium sulfate, potassium phosphate and magnesium sulfate can be used.

種培養は、通常、コリネ型細菌であれば、生育至適温度である25℃〜35℃の範囲で通気、攪拌し酸素を供給しながら行う。培養時間は一定量の菌体が得られる時間であればよいが、通常、6〜96時間である。   In the case of a coryneform bacterium, seed culture is usually performed while aeration and agitation are performed and oxygen is supplied in the range of 25 ° C. to 35 ° C. which is the optimum temperature for growth. The culture time may be a time for obtaining a certain amount of cells, but is usually 6 to 96 hours.

(脂肪族ジカルボン酸)
脂肪族ジカルボン酸としては、例えば、乳酸、コハク酸、リンゴ酸、フマル酸、オキザロ酢酸、クエン酸、イソクエン酸、2−オキソグルタル酸、シス−アコニット酸、ピルビン酸および酢酸などが挙げられる。この中では、コハク酸、リンゴ酸およびフマル酸などのジカルボン酸が好ましく、コハク酸が特に好ましい。脂肪族ジカルボン酸は複数種類含まれてもよい。
(Aliphatic dicarboxylic acid)
Examples of the aliphatic dicarboxylic acid include lactic acid, succinic acid, malic acid, fumaric acid, oxaloacetic acid, citric acid, isocitric acid, 2-oxoglutaric acid, cis-aconitic acid, pyruvic acid, and acetic acid. Among these, dicarboxylic acids such as succinic acid, malic acid and fumaric acid are preferable, and succinic acid is particularly preferable. A plurality of types of aliphatic dicarboxylic acids may be included.

(反応液)
前記生物由来原料から誘導される炭素源を含む反応液中で、該炭素源を脂肪族ジカルボン酸に変換する微生物と、該炭素源とを反応させることにより、脂肪族ジカルボン酸を反応液中に蓄積させることができる。
(Reaction solution)
In a reaction solution containing a carbon source derived from the biological material, a reaction between the carbon source and a microorganism that converts the carbon source to an aliphatic dicarboxylic acid is carried out to react the aliphatic dicarboxylic acid in the reaction solution. Can be accumulated.

上記生物由来原料から誘導される炭素源としては、通常、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボースおよびタガトース等のヘキソース、アラビノース、キシロース、リボース、キシルロースおよびリブロース等のペントース、マルトース、スクロース、ラクトース、トレハロース、澱粉およびセルロース等の2糖または多糖類、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、モノクチン酸、アラキジン酸、エイコセン酸、アラキドン酸、ベヘニン酸、エルカ酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、リグノセリン酸およびセラコレン酸等の脂肪酸、並びにグリセリン、マンニトール、キシリトールおよびリビトール等のポリアルコール類等の発酵性糖質を用いることが好ましい。このうち、グルコース、マルトース、フルクトース、スクロース、ラクトース、トレハロースおよびセルロースがより好ましい。   As the carbon source derived from the above-mentioned biological materials, hexoses such as glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose and tagatose, pentoses such as arabinose, xylose, ribose, xylulose and ribulose, maltose, sucrose, lactose, trehalose , Disaccharides or polysaccharides such as starch and cellulose, butyric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, palmitoleic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, monoctinic acid, Fatty acids such as arachidic acid, eicosenoic acid, arachidonic acid, behenic acid, erucic acid, docosapentaenoic acid, docosahexaenoic acid, lignoceric acid and ceracolonic acid, and glycerin, mannitol, xylose It is preferable to use a fermentable saccharides polyalcohols such as tall and ribitol. Among these, glucose, maltose, fructose, sucrose, lactose, trehalose and cellulose are more preferable.

脂肪族ジカルボン酸としてコハク酸を生成する場合、反応液における炭素源の使用濃度は特に限定されないが、コハク酸の生成を阻害しない範囲で可能な限り高くするのが有利であり、通常、5〜30%(W/V)とすることが好ましく、10〜20%(W/V)とすることがより好ましい。   When succinic acid is produced as the aliphatic dicarboxylic acid, the concentration of the carbon source used in the reaction solution is not particularly limited, but it is advantageous to make it as high as possible within the range not inhibiting the production of succinic acid, It is preferable to set it as 30% (W / V), and it is more preferable to set it as 10 to 20% (W / V).

上記炭素源を含む反応液としては特に限定されず、例えば、微生物を培養するための培地であってもよいし、リン酸緩衝液等の緩衝液であってもよい。反応液は、窒素源および無機塩などをさらに含む水溶液であることが好ましい。   It does not specifically limit as a reaction liquid containing the said carbon source, For example, the culture medium for culture | cultivating microorganisms may be sufficient, and buffer solutions, such as a phosphate buffer solution, may be sufficient. The reaction solution is preferably an aqueous solution further containing a nitrogen source and an inorganic salt.

ここで、窒素源としては、微生物が資化してコハク酸を生成させうる窒素源であれば特に限定されないが、具体的には、例えば、アンモニウム塩、硝酸塩、尿素、大豆加水分解物、カゼイン分解物、ペプトン、酵母エキス、肉エキスおよびコーンスティープリカーなどの各種の有機または無機の窒素化合物が挙げられる。   Here, the nitrogen source is not particularly limited as long as it is a nitrogen source that can be assimilated by microorganisms to generate succinic acid. Specifically, for example, ammonium salt, nitrate, urea, soybean hydrolysate, casein decomposition Various organic or inorganic nitrogen compounds such as food, peptone, yeast extract, meat extract and corn steep liquor.

無機塩としては、例えば、各種リン酸塩、硫酸塩、マグネシウム、カリウム、マンガン、鉄および亜鉛等の金属塩が用いられる。また、ビオチン、パントテン酸、イノシトールおよびニコチン酸等のビタミン類、ヌクレオチド並びにアミノ酸などの生育を促進する因子を必要に応じて添加することが好ましい。また、反応時の発泡を抑えるために、培養液には市販の消泡剤を適量添加しておくことが好ましい。   As the inorganic salt, for example, metal salts such as various phosphates, sulfates, magnesium, potassium, manganese, iron and zinc are used. Moreover, it is preferable to add factors that promote growth such as vitamins such as biotin, pantothenic acid, inositol, and nicotinic acid, nucleotides, and amino acids as necessary. In order to suppress foaming during the reaction, it is preferable to add an appropriate amount of a commercially available antifoaming agent to the culture solution.

反応液には、例えば上記した炭素源、窒素源および無機塩などのほかに、炭酸イオン、重炭酸イオンまたは二酸化炭素ガス(炭酸ガス)を含有させることが好ましい。   The reaction solution preferably contains carbonate ion, bicarbonate ion, or carbon dioxide gas (carbon dioxide gas) in addition to the above-described carbon source, nitrogen source, inorganic salt, and the like.

炭酸イオンまたは重炭酸イオンは、中和剤としても用いることのできる、炭酸マグネシウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウムおよび重炭酸カリウムなどから供給されるが、必要に応じて、炭酸若しくは重炭酸またはこれらの塩あるいは二酸化炭素ガスから供給することもできる。   Carbonate ion or bicarbonate ion is supplied from magnesium carbonate, sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate and potassium bicarbonate, which can also be used as a neutralizing agent. Or it can also supply from these salts or carbon dioxide gas.

炭酸または重炭酸の塩の具体例としては、例えば、炭酸マグネシウム、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウムおよび重炭酸カリウム等が挙げられる。   Specific examples of the carbonate or bicarbonate salt include magnesium carbonate, ammonium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium bicarbonate, sodium bicarbonate and potassium bicarbonate.

炭酸イオンまたは重炭酸イオン反応液への添加量は、1〜500mMが好ましく、2〜300mMがより好ましく、3〜200mMがさらに好ましい。二酸化炭素ガスを反応液に含有させる場合は、溶液1L当たりの二酸化炭素ガスの含有量は50mg〜25gが好ましく、100mg〜15gがより好ましく、150mg〜10gがさらに好ましい。   The amount added to the carbonate ion or bicarbonate ion reaction solution is preferably 1 to 500 mM, more preferably 2 to 300 mM, and even more preferably 3 to 200 mM. When carbon dioxide gas is contained in the reaction solution, the content of carbon dioxide gas per liter of the solution is preferably 50 mg to 25 g, more preferably 100 mg to 15 g, and even more preferably 150 mg to 10 g.

生物由来原料と微生物とを反応させて脂肪族ジカルボン酸を得る微生物変換においては、pHが低くなると微生物の代謝活性が低くなったり、或いは微生物が活動を停止するようになり、製造歩留まりが悪化したり、微生物が死滅するため、通常には中和剤を使用する。   In microbial conversion to obtain aliphatic dicarboxylic acid by reacting biological materials and microorganisms, the metabolic activity of microorganisms decreases or the activity of microorganisms stops when pH is lowered, and the production yield deteriorates. Ordinarily, a neutralizing agent is used because microorganisms die.

通常はpHセンサーによって反応系内のpHを計測し、所定のpH範囲となるように中和剤の添加によりpHを調節する。pH値は、用いる細菌、カビ等の微生物の種類に応じて、その活性が最も有効に発揮される範囲に調整される。中和剤の添加方法については特に制限はなく、連続添加であっても間欠添加であってもよい。   Usually, the pH in the reaction system is measured by a pH sensor, and the pH is adjusted by adding a neutralizing agent so as to be in a predetermined pH range. The pH value is adjusted to a range in which the activity is most effectively exhibited according to the type of microorganisms such as bacteria and mold used. There is no restriction | limiting in particular about the addition method of a neutralizing agent, Continuous addition or intermittent addition may be sufficient.

中和剤としては、例えば、アンモニア、炭酸アンモニウム、尿素、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩およびアルカリ土類金属の炭酸塩が挙げられる。これらの中でも、アンモニア、炭酸アンモニウムおよび尿素が好ましい。   Examples of the neutralizing agent include ammonia, ammonium carbonate, urea, alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, alkali metal carbonate, and alkaline earth metal carbonate. Among these, ammonia, ammonium carbonate, and urea are preferable.

前記アルカリ(土類)金属の水酸化物としては、例えば、NaOH、KOH、Ca(OH)およびMg(OH)等並びにこれらの混合物などが挙げられる。また、アルカリ(土類)金属の炭酸塩としては、例えば、NaCO、KCO、CaCO、MgCOおよびNaKCO等並びにこれらの混合物などが挙げられる。Examples of the alkali (earth) metal hydroxide include NaOH, KOH, Ca (OH) 2 and Mg (OH) 2 , and mixtures thereof. As the alkali (earth) metal carbonates, e.g., Na 2 CO 3, K 2 CO 3, CaCO 3, etc. MgCO 3 and NaKCO 3, etc. and mixtures thereof.

脂肪族ジカルボン酸としてコハク酸を生成する場合、生成反応におけるpHは、通常pH5〜10であることが好ましく、pH6〜9.5であることがより好ましい。反応中も、必要に応じて反応液のpHをアルカリ性物質、炭酸塩および尿素などによって当該範囲内に調節することが好ましい。   When succinic acid is produced as an aliphatic dicarboxylic acid, the pH in the production reaction is usually preferably from 5 to 10, more preferably from 6 to 9.5. During the reaction, it is preferable to adjust the pH of the reaction solution within the above range with an alkaline substance, carbonate, urea, or the like, if necessary.

脂肪族ジカルボン酸としてコハク酸を生成する場合、生成反応の温度は、37〜45℃が好ましく、39℃〜45℃がより好ましく、39℃〜43℃がさらに好ましく、39〜41℃が特に好ましい。   When succinic acid is produced as an aliphatic dicarboxylic acid, the temperature of the production reaction is preferably 37 to 45 ° C, more preferably 39 ° C to 45 ° C, further preferably 39 ° C to 43 ° C, and particularly preferably 39 to 41 ° C. .

脂肪族ジカルボン酸としてコハク酸を生成する場合、反応時間は、1時間〜168時間が好ましく、3時間〜72時間がより好ましい。   When succinic acid is produced as the aliphatic dicarboxylic acid, the reaction time is preferably 1 hour to 168 hours, and more preferably 3 hours to 72 hours.

脂肪族ジカルボン酸としてコハク酸を生成する場合、反応に用いる微生物の量は、特に規定されないが、1〜700g/Lが好ましく、10〜500g/Lがより好ましく、20〜400g/Lがさらに好ましい。   When producing succinic acid as an aliphatic dicarboxylic acid, the amount of microorganisms used in the reaction is not particularly limited, but is preferably 1 to 700 g / L, more preferably 10 to 500 g / L, and even more preferably 20 to 400 g / L. .

脂肪族ジカルボン酸としてコハク酸を生成する場合、生成反応は、通気、攪拌して行ってもよいが、通気せず、酸素を供給しない嫌気的雰囲気下で行ってもよい。ここで言う嫌気的雰囲気下は、例えば容器を密閉して無通気で反応させる、窒素ガス等の不活性ガスを供給して反応させる、二酸化炭素ガス含有の不活性ガスを通気する等の方法によって得ることができる。   When succinic acid is produced as the aliphatic dicarboxylic acid, the production reaction may be carried out with aeration and stirring, but it may be carried out in an anaerobic atmosphere without aeration and without supplying oxygen. Under the anaerobic atmosphere here, for example, the container is sealed and reacted without aeration, supplied with an inert gas such as nitrogen gas and reacted, or the inert gas containing carbon dioxide gas is vented. Can be obtained.

以上のような反応により、脂肪族ジカルボン酸が反応液中に生成、蓄積し、「脂肪族ジカルボン酸と微生物を含む液」が得られる。   By the reaction as described above, the aliphatic dicarboxylic acid is generated and accumulated in the reaction solution, and a “liquid containing the aliphatic dicarboxylic acid and the microorganism” is obtained.

以上、炭素源をコハク酸に変換する微生物およびそれを用いてコハク酸と微生物を含む液を得る方法を例に挙げて説明したが、炭素源をコハク酸以外の脂肪族ジカルボン酸に変換する微生物、およびそれらを用いた脂肪族ジカルボン酸の生産方法も数多く知られている。   As described above, the microorganism that converts the carbon source into succinic acid and the method for obtaining the liquid containing the succinic acid and the microorganism using the microorganism have been described as examples. However, the microorganism that converts the carbon source into an aliphatic dicarboxylic acid other than succinic acid. There are also many known methods for producing aliphatic dicarboxylic acids using them.

したがって、微生物による脂肪族ジカルボン酸生成における反応温度および圧力等の反応条件は、選択される菌体およびカビなど微生物の活性に依存することになるが、脂肪族ジカルボン酸を得るための好適な条件を各々の場合に応じて選択すればよい。   Therefore, reaction conditions such as reaction temperature and pressure in producing aliphatic dicarboxylic acid by microorganisms depend on the activity of microorganisms such as selected cells and molds, but suitable conditions for obtaining aliphatic dicarboxylic acid May be selected according to each case.

本発明においては、微生物変換後の発酵液は、その後の精製工程での操作性および効率性を考慮して適宜濃縮してもよい。濃縮方法としては、特に限定されないが、例えば、不活性ガスを流通させる方法、加熱により水を留去させる方法および減圧で水を留去させる方法並びにこれらを組み合わせる方法などが挙げられる。また濃縮操作は、バッチ操作で行っても、連続操作で行ってもよい。   In the present invention, the fermentation broth after microbial conversion may be appropriately concentrated in consideration of operability and efficiency in the subsequent purification step. Although it does not specifically limit as a concentration method, For example, the method of distribute | circulating an inert gas, the method of distilling off water by heating, the method of distilling off water by pressure reduction, the method of combining these, etc. are mentioned. Further, the concentration operation may be performed by a batch operation or a continuous operation.

上記のようにして得られた「脂肪族ジカルボン酸と微生物を含む液」に下記(2)〜(4)の精製工程を適用することにより、脂肪族ジカルボン酸を製造することができる。   By applying the following purification steps (2) to (4) to the “liquid containing aliphatic dicarboxylic acid and microorganism” obtained as described above, the aliphatic dicarboxylic acid can be produced.

I−(2)脂肪族ジカルボン酸生成工程で得られた脂肪族ジカルボン酸と微生物とを含む液と、酸とを混合することにより、pH1.0以上5.0以下の液を得るpH調整工程
脂肪族ジカルボン酸と微生物とを含む液(発酵懸濁液)から菌体を分離する際の発酵懸濁液のpHは、通常1.0以上5.0以下が好ましく、1.5以上4.0以下がより好ましく、2.0以上3.5以下がさらに好ましい。
I- (2) pH adjusting step for obtaining a liquid having a pH of 1.0 or more and 5.0 or less by mixing an acid with a liquid containing the aliphatic dicarboxylic acid obtained in the aliphatic dicarboxylic acid generating step and a microorganism. The pH of the fermentation suspension when separating cells from a liquid (fermentation suspension) containing an aliphatic dicarboxylic acid and a microorganism is usually preferably 1.0 or more and 5.0 or less, and preferably 1.5 or more and 4. 0 or less is more preferable, and 2.0 or more and 3.5 or less is more preferable.

発酵懸濁液のpHの調整が必要な場合、酸であれば特に限定されないが、塩酸、硫酸、燐酸および硝酸などの酸を用いてpHの調整を行うことができる。   When adjustment of the pH of the fermentation suspension is necessary, it is not particularly limited as long as it is an acid, but the pH can be adjusted using an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and nitric acid.

後述する接触工程で脂肪族ジカルボン酸を溶剤中に回収する際に、該脂肪族ジカルボン酸を含有する水溶液において、脂肪族ジカルボン酸が塩の水溶液として存在する場合、脂肪族ジカルボン酸および/または脂肪族ジカルボン酸の塩が、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と相分離する溶剤中に抽出される量が少ない場合がある。したがって、当該水溶液に酸を加えてpHを調整することで、プロトン化することが好ましい。   When the aliphatic dicarboxylic acid is recovered as a salt aqueous solution in the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid when the aliphatic dicarboxylic acid is recovered in the solvent in the contact step described later, the aliphatic dicarboxylic acid and / or the aliphatic dicarboxylic acid In some cases, the amount of the salt of the aliphatic dicarboxylic acid extracted in the solvent that is phase-separated from the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid is small. Therefore, it is preferable to protonate by adjusting the pH by adding an acid to the aqueous solution.

例えば、生物由来原料から脂肪族ジカルボン酸を得る際に、微生物による発酵を利用して得る場合には、発酵を効率的に進めるために発酵液の水素イオン濃度(pH)を調整する場合がある。   For example, when an aliphatic dicarboxylic acid is obtained from a bio-derived raw material, if it is obtained using fermentation by microorganisms, the hydrogen ion concentration (pH) of the fermentation liquid may be adjusted in order to advance the fermentation efficiently. .

アルカリ中和を行った場合、脂肪族ジカルボン酸が塩の水溶液として存在することになるため、プロトン化を行うことが特に好ましい。例えば、発酵操作で中和剤としてアンモニアを用いた場合、脂肪族ジカルボン酸はアンモニウム塩として存在することになるため、酸によるプロトン化を行うことが好ましい。   When alkali neutralization is performed, the aliphatic dicarboxylic acid is present as an aqueous salt solution, and thus it is particularly preferable to perform protonation. For example, when ammonia is used as a neutralizing agent in the fermentation operation, the aliphatic dicarboxylic acid is present as an ammonium salt, so that protonation with an acid is preferably performed.

プロトン化は、後述する接触工程の前であれば、如何なる段階において実施してもよい。   The protonation may be performed at any stage as long as it is before the contact step described later.

プロトン化で用いる酸は、脂肪族ジカルボン酸塩と塩交換する必要があるので、通常は脂肪族ジカルボン酸より強い酸、すなわち酸解離定数pKaが脂肪族ジカルボン酸より小さい酸、通常はpKaが4未満の酸を用いることが好ましい。   Since the acid used for protonation needs to be salt-exchanged with an aliphatic dicarboxylate, it is usually stronger than an aliphatic dicarboxylic acid, that is, an acid having an acid dissociation constant pKa smaller than that of an aliphatic dicarboxylic acid, usually a pKa of 4 It is preferable to use less acid.

プロトン化に用いる酸としては、有機酸であっても、無機酸であっても構わず、1価の酸であっても多価の酸であっても構わないが、無機酸の方が好ましい。   The acid used for protonation may be an organic acid, an inorganic acid, a monovalent acid or a polyvalent acid, but an inorganic acid is preferred. .

プロトン化で硫酸を用いた場合は、硫酸アンモニウムが副生塩として発生する。本発明の製造方法で、無機塩が副生塩である場合には、接触工程で副生塩による塩析効果による液々分離性状の改善が期待できるため好ましい。   When sulfuric acid is used for protonation, ammonium sulfate is generated as a by-product salt. In the production method of the present invention, when the inorganic salt is a by-product salt, it is preferable because an improvement in liquid-liquid separation property due to a salting-out effect by the by-product salt can be expected in the contact step.

酸を加える量は用いる酸の強度にもよるが、通常は脂肪族ジカルボン酸塩を構成するカチオン量に対し、0.1〜5倍等量の酸を添加することが好ましい。通常、酸の添加はpHで調整する。   The amount of acid to be added depends on the strength of the acid to be used, but it is usually preferable to add the acid in an amount of 0.1 to 5 times the amount of the cation constituting the aliphatic dicarboxylate. Usually, acid addition is adjusted by pH.

プロトン化に用いる酸のpHは、脂肪族ジカルボン酸の酸強度pKaにもよるが、少なくともpKa以下とすることが好ましい。また、pHは、1より大きく、4未満の範囲とすることが好ましい。   The pH of the acid used for protonation is preferably at least pKa or less, although it depends on the acid strength pKa of the aliphatic dicarboxylic acid. Further, the pH is preferably in the range of more than 1 and less than 4.

一方、酸を過剰に加えてもpHの下がり方は徐々に鈍化し、過剰の酸は脂肪族ジカルボン酸塩とは塩交換せず酸として系内に存在することとなる。余剰の酸は最終的には後続の接触工程で抽残相として回収させ、その処理には再び中和処理等が必要になり非効率である。従ってpHは1以上で制御することが好ましい。   On the other hand, even if an acid is added excessively, the way of lowering the pH gradually decreases, and the excess acid does not undergo salt exchange with the aliphatic dicarboxylate and exists in the system as an acid. The surplus acid is finally recovered as a residual extraction phase in the subsequent contact step, and the treatment again requires neutralization and the like, which is inefficient. Therefore, it is preferable to control the pH at 1 or more.

なお、pH調整工程と後述するプロトン化工程は、1つの工程で併用しても構わない。すなわち、pH調整工程にプロトン化工程が含まれていてもよく、pH調整工程でプロトン化まで行ってもよい。   In addition, you may use together a pH adjustment process and the protonation process mentioned later by one process. That is, the protonation step may be included in the pH adjustment step, or the protonation step may be performed in the pH adjustment step.

I−(3)pH調整工程で得られた液から微生物を分離する微生物分離工程
微生物を発酵懸濁液より分離除去する方法としては、沈降分離、遠心分離およびろ過分離並びにそれらを組み合わせた方法などが用いられる。工業的には、遠心分離および膜ろ過分離などの方法で行われる。遠心分離においては、遠心沈降および遠心ろ過などを用いることができる。
I- (3) Microbe separation step for separating microorganisms from the liquid obtained in the pH adjustment step The methods for separating and removing microorganisms from the fermentation suspension include sedimentation separation, centrifugal separation and filtration separation, and a combination thereof. Is used. Industrially, it is carried out by methods such as centrifugation and membrane filtration separation. In centrifugation, centrifugal sedimentation, centrifugal filtration, or the like can be used.

遠心分離法は、微生物を通常70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上を除去することができれば、分離機の種類および運転条件に限定されるものではないが、通常100G〜100,000Gの遠心力で分離することが好ましい。   The centrifugation method is not limited to the type of separator and the operating conditions as long as it can remove microorganisms of usually 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more. It is preferable to separate with a centrifugal force of 100,000 G.

また、分離操作はバッチ式でも連続式でも行うことができる。   The separation operation can be carried out either batchwise or continuously.

膜濾過に用いられる膜は、脂肪族ジカルボン酸が通過し、微生物およびその凝集体が通過できないポアサイズの膜であれば特に制限されないが、精密濾過膜および限外濾過膜が好ましく、精密濾過膜がより好ましい。   The membrane used for membrane filtration is not particularly limited as long as it is a pore size membrane through which aliphatic dicarboxylic acid can pass and microorganisms and aggregates thereof cannot pass through, but microfiltration membranes and ultrafiltration membranes are preferred, and microfiltration membranes are preferred. More preferred.

膜の材質は特に限定は無く、例えば、ポリオレフィン、ポリスルフィン、ポリアクリロニトリルおよびポリフッ化ビニリデン等の有機膜でも、セラミック等の無機材質の膜でも使用できる。   The material of the film is not particularly limited, and for example, an organic film such as polyolefin, polysulfine, polyacrylonitrile, and polyvinylidene fluoride, or a film made of an inorganic material such as ceramic can be used.

また操作方法として、デッドエンド型およびクロスフロー型のいずれでも用いることができる。膜ろ過分離では、微生物が膜に目詰まりすることが多いので、遠心分離などで微生物の粗取りしてから膜ろ過を行うなどの方法も用いられる。   As an operation method, any of a dead end type and a cross flow type can be used. In membrane filtration separation, since microorganisms often clog the membrane, a method of performing membrane filtration after roughly removing microorganisms by centrifugation or the like is also used.

I−(4)微生物分離工程で微生物を分離して得られた水溶液と、溶剤とを接触させる接触工程
微生物分離工程で微生物を分離した後の脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、溶剤とを接触させて、脂肪族ジカルボン酸を抽出する。当該水溶液を濃縮した後に溶剤と接触させてもよい。接触工程により、脂肪族ジカルボン酸を選択的に溶剤中に抽出することができ、水溶性の高い糖類、アミノ酸類および無機塩類は主に水溶液相に分配される。
I- (4) Contacting step in which an aqueous solution obtained by separating microorganisms in the microorganism separation step is brought into contact with a solvent. An aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid after separation of microorganisms in the microorganism separation step is brought into contact with the solvent. To extract the aliphatic dicarboxylic acid. You may make it contact with a solvent, after concentrating the said aqueous solution. By the contacting step, the aliphatic dicarboxylic acid can be selectively extracted into the solvent, and saccharides, amino acids and inorganic salts having high water solubility are mainly distributed in the aqueous phase.

脂肪族ジカルボン酸塩のプロトン化で発生した副生塩は水溶液相に分配され、脂肪族ジカルボン酸と容易に分離できる。例えば副生塩が硫酸アンモニウムの場合は、ほぼ全てが水溶液相に回収される。同時に硫酸アンモニウムは、水溶液相に回収されたアミノ酸、糖類とともに濃縮、晶析、乾燥等の処理によりアミノ酸、糖類を有機分含んだ硫酸アンモニウムとして回収することができる。この硫酸アンモニウムは有機物を適度に含むことから肥料として有用である。   By-product salt generated by protonation of the aliphatic dicarboxylate is distributed to the aqueous solution phase and can be easily separated from the aliphatic dicarboxylic acid. For example, when the by-product salt is ammonium sulfate, almost all is recovered in the aqueous solution phase. At the same time, ammonium sulfate can be recovered as ammonium sulfate containing organic components of amino acid and saccharide together with the amino acid and saccharide recovered in the aqueous phase by a treatment such as concentration, crystallization, and drying. This ammonium sulfate is useful as a fertilizer because it contains an organic substance moderately.

(溶剤)
接触工程において使用する溶剤としては、脂肪族ジカルボン酸を含有する水溶液と相分離する有機溶媒であれば特に制限は無いが、無機性値/有機性値の比(以下、I/O値と略記することがある)が0.2以上2.3以下であることが好ましく、0.3以上2.0以下であることがより好ましい。
(solvent)
The solvent used in the contacting step is not particularly limited as long as it is an organic solvent that is phase-separated from an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid, but the ratio of inorganic value / organic value (hereinafter abbreviated as I / O value). Is preferably 0.2 or more and 2.3 or less, and more preferably 0.3 or more and 2.0 or less.

前記溶剤を用いることにより、脂肪族ジカルボン酸を選択的に抽出して、効率よく夾雑不純物と分離できる。   By using the solvent, the aliphatic dicarboxylic acid can be selectively extracted and efficiently separated from impurities.

また、接触工程において使用する溶剤は、常圧(1気圧)で沸点が40℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがより好ましい。また、常圧での沸点が120℃以下であることが好ましく、100℃以下であることがより好ましく、90℃以下であることが好ましい。   In addition, the solvent used in the contacting step preferably has a normal pressure (1 atm) and a boiling point of 40 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher. The boiling point at normal pressure is preferably 120 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, and preferably 90 ° C. or lower.

前記溶剤を用いることにより、溶剤が気化して引火する危険性や、溶剤が気化して脂肪族ジカルボン酸の抽出効率が低下するという問題や溶媒のリサイクルがしにくいといった問題を回避することができる。また、使用後の溶剤を蒸留などの方法により分離したり、精製して再利用したりする際の必要熱量が少なくてすむという利点がある。   By using the solvent, it is possible to avoid the risk that the solvent evaporates and ignites, the problem that the solvent evaporates and the extraction efficiency of the aliphatic dicarboxylic acid decreases, and the problem that the solvent is difficult to recycle. . In addition, there is an advantage that the amount of heat required when the used solvent is separated by a method such as distillation or purified and reused can be reduced.

無機性値及び有機性値は、有機概念図論(「系統的有機定性分析」藤田穆、風間書房(1974))により提案されており、有機化合物を構成する官能基に対して予め設定された数値を基に有機性値及び無機性値を算出し、その比を求めて得られる。   Inorganic values and organic values have been proposed by organic conceptual diagrams ("systematic organic qualitative analysis", Satoshi Fujita, Kazama Shobo (1974)) and have been set in advance for functional groups constituting organic compounds. The organic value and the inorganic value are calculated based on the numerical values, and the ratio is obtained.

I/O値が0.2以上2.3以下であり、常圧で沸点が40℃以上の有機溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンおよびアセトン等のケトン系溶媒、テトラヒドロフランおよびジオキサン等のエーテル系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、並びにプロパノール、ブタノールおよびオクタノール等の炭素鎖3以上のアルコールが例示される。   Examples of the organic solvent having an I / O value of 0.2 or more and 2.3 or less and a boiling point of 40 ° C. or more at normal pressure include ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and acetone, tetrahydrofuran, dioxane and the like. Examples include ether solvents, ester solvents such as ethyl acetate, nitrile solvents such as acetonitrile, and alcohols having 3 or more carbon chains such as propanol, butanol and octanol.

各有機溶媒のI/O値および沸点を表1に示す。   Table 1 shows the I / O value and boiling point of each organic solvent.

Figure 0005724876
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前記のような溶剤を、微生物分離工程で微生物を分離して得られた水溶液に接触させて、脂肪族ジカルボン酸を抽出する。ここで、溶剤は、該「微生物分離工程で微生物を分離して得られた水溶液」の容量1に対し0.5〜5の容量で加えることが好ましく、1〜3の容量で加えることがより好ましい。   The solvent as described above is brought into contact with an aqueous solution obtained by separating microorganisms in the microorganism separation step to extract the aliphatic dicarboxylic acid. Here, the solvent is preferably added in a volume of 0.5 to 5 with respect to the volume 1 of the “aqueous solution obtained by separating microorganisms in the microorganism separation step”, more preferably in a volume of 1 to 3. preferable.

(接触操作)
接触工程の温度は、脂肪族ジカルボン酸が抽出される温度であれば特に限定されないが、10〜50℃が好ましく、20〜40℃がより好ましい。
(Contact operation)
Although the temperature of a contact process will not be specifically limited if it is the temperature from which aliphatic dicarboxylic acid is extracted, 10-50 degreeC is preferable and 20-40 degreeC is more preferable.

接触工程により、脂肪族ジカルボン酸が溶剤中に回収される。また、上記水溶液にアミノ酸または糖類が含まれる場合は、アミノ酸および糖類はともに水溶液相に分配されるので、脂肪族ジカルボン酸を糖類およびアミノ酸と分離できる。   The aliphatic dicarboxylic acid is recovered in the solvent by the contacting step. When the aqueous solution contains an amino acid or a saccharide, both the amino acid and the saccharide are distributed in the aqueous solution phase, so that the aliphatic dicarboxylic acid can be separated from the saccharide and the amino acid.

接触工程における、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と溶剤とを接触させる操作は、一段で行っても、多段で行ってもよいが多段で行うことが好ましい。また溶剤は脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液に対して並流で流しても、向流で流しても構わない。   The operation of contacting the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid and the aqueous solution with the solvent in the contacting step may be performed in one step or in multiple steps, but is preferably performed in multiple steps. Further, the solvent may be flowed in parallel or countercurrent with respect to the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid.

また、溶剤中に得られた脂肪族ジカルボン酸については、カラム処理および晶析処理等のさらなる精製操作を行ってもよい。また、複数の脂肪族ジカルボン酸が含まれる場合は目的の脂肪族ジカルボン酸のみを分離する操作をさらに行ってもよい。   Further, the aliphatic dicarboxylic acid obtained in the solvent may be subjected to further purification operations such as column treatment and crystallization treatment. Further, when a plurality of aliphatic dicarboxylic acids are contained, an operation of separating only the target aliphatic dicarboxylic acid may be further performed.

接触する際の時間は、脂肪族ジカルボン酸が充分に抽出される時間であれば特に限定されず、接触装置、接触条件にもよるが、通常1秒〜5時間が好ましい。   The time for contacting is not particularly limited as long as the aliphatic dicarboxylic acid is sufficiently extracted, and is usually 1 second to 5 hours although it depends on the contact device and the contact conditions.

接触時間を1秒以上とすることにより、脂肪族ジカルボン酸の溶剤相への抽出が十分となる。一方、接触時間を5時間以下とすることにより、接触装置が無用に大きくなるのを防ぎ効率的であるとともに、脂肪族ジカルボン酸に共存するタンパク質類の溶剤による変性を抑え、後述する固形分を減少することができる。   By setting the contact time to 1 second or longer, extraction of the aliphatic dicarboxylic acid into the solvent phase becomes sufficient. On the other hand, by making the contact time 5 hours or less, it is efficient to prevent the contact device from becoming unnecessarily large, while suppressing the denaturation of the proteins coexisting with the aliphatic dicarboxylic acid by the solvent, Can be reduced.

接触する際の圧力は、脂肪族ジカルボン酸が充分に抽出される圧力であれば特に限定されないが、連続的に行う場合には、通常大気圧で操作される。   The pressure at the time of contact is not particularly limited as long as the aliphatic dicarboxylic acid is sufficiently extracted, but when it is continuously carried out, it is usually operated at atmospheric pressure.

脂肪族ジカルボン酸がコハク酸である場合、上記本発明の方法によりコハク酸を製造した後に、得られたコハク酸を用いてコハク酸誘導体を製造することができる。   When the aliphatic dicarboxylic acid is succinic acid, a succinic acid derivative can be produced using the obtained succinic acid after producing succinic acid by the method of the present invention.

ここで、コハク酸誘導体としては、例えば、コハク酸塩、無水コハク酸、無水マレイン酸、コハク酸エステル、コハク酸イミド、1,4−ジアミノブタン、コハク酸ニトリル、2−ピロリドン、N−メチルピロリドン(NMP)、N−エチルピロリドン(NEP)、1,4−ブタンジオール(1,4−BG)、テトラヒドロフラン(THF)、γ−ブチロラクトン(GBL)およびポリテトラメチンエーテルグリコール(PTMG)などが挙げられる。   Here, as the succinic acid derivative, for example, succinic acid salt, succinic anhydride, maleic anhydride, succinic acid ester, succinimide, 1,4-diaminobutane, succinic acid nitrile, 2-pyrrolidone, N-methylpyrrolidone (NMP), N-ethylpyrrolidone (NEP), 1,4-butanediol (1,4-BG), tetrahydrofuran (THF), γ-butyrolactone (GBL) and polytetramethine ether glycol (PTMG). .

また、本発明の製造方法により製造されたコハク酸を原料として重合反応を行うことにより、コハク酸含有ポリマーを製造することができる。   Moreover, a succinic acid containing polymer can be manufactured by performing a polymerization reaction using the succinic acid manufactured by the manufacturing method of this invention as a raw material.

近年、環境に配慮した工業製品が数を増す中、植物由来の原料を用いたポリマーに注目が集まってきており、特に、本発明において製造されるコハク酸は、ポリエステルおよびポリアミド等のポリマーに加工して用いることが出来る。   In recent years, with the increase in the number of environmentally friendly industrial products, attention has been focused on polymers using plant-derived raw materials. In particular, succinic acid produced in the present invention is processed into polymers such as polyester and polyamide. Can be used.

コハク酸含有ポリマーとしては、具体的には、例えば、ブタンジオールおよびエチレングリコールなどのジオールとコハク酸とを重合させて得られるコハク酸ポリエステル、並びにヘキサメチレンジアミンなどのジアミンとコハク酸とを重合させて得られるコハク酸ポリアミドなどが挙げられる。   Specific examples of the succinic acid-containing polymer include a succinic acid polyester obtained by polymerizing a diol such as butanediol and ethylene glycol and succinic acid, and a diamine such as hexamethylenediamine and succinic acid. And succinic acid polyamide obtained.

II.第2の発明
第2の発明は、生物由来原料から得られる脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液から、脂肪族ジカルボン酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(3)を含む脂肪族ジカルボン酸の製造方法である。

(1)生物由来原料から得られる脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程
(2)接触工程で前記水溶液と前記溶剤の接触により発生した固形分を除去する固形分除去工程
(3)前記溶剤を相分離により分離する相分離工程
II. 2nd invention 2nd invention is a method of manufacturing aliphatic dicarboxylic acid from the aqueous solution containing aliphatic dicarboxylic acid obtained from biological origin, Comprising: Fat containing the following processes (1)-(3) It is a manufacturing method of a group dicarboxylic acid.

(1) A contact step in which an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid obtained from a biological raw material is brought into contact with a solvent that can be phase-separated with the aqueous solution. (2) Solid content generated by contact of the aqueous solution and the solvent in the contact step. (3) Phase separation step of separating the solvent by phase separation

前記(1)〜(3)以外の工程については、従前知られた如何なる工程を含んでいてもよい。以下、各工程に分けて詳述する。   The steps other than the above (1) to (3) may include any conventionally known steps. Hereafter, it explains in detail according to each process.

II−(1)生物由来原料から得られる脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程
接触工程により、脂肪族ジカルボン酸を選択的に溶剤中に抽出することができ、水溶性の高い糖類、アミノ酸類、無機塩類は主に水溶液相に分配される。
II- (1) Contacting process in which an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid obtained from a biological raw material is brought into contact with a solvent that can be phase-separated with the aqueous solution The aliphatic dicarboxylic acid is selectively extracted into the solvent by the contacting process Highly water-soluble saccharides, amino acids and inorganic salts are mainly distributed in the aqueous phase.

溶剤としては、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と相分離するものであれば特に制限されず、I−(4)で上述した溶剤を用いることができる。   The solvent is not particularly limited as long as it is phase-separated from an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid, and the solvents described above in I- (4) can be used.

脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と溶剤との接触操作としては、I−(4)で上述したように行う。なお、接触する際の温度は、脂肪族ジカルボン酸が抽出される温度であれば特に限定されないが、30〜60℃が好ましい。   The contact operation between the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid and the solvent is performed as described above in I- (4). In addition, the temperature at the time of contact will not be specifically limited if it is the temperature from which aliphatic dicarboxylic acid is extracted, but 30-60 degreeC is preferable.

接触温度を30℃以上とすることにより、溶剤の粘度が上昇するのを抑え、後述する固形分の沈降に要する時間を短縮し、固形分が溶剤相に浮遊するのを防ぐことができ、溶剤相に固形分が混入するのを防ぐことができる。また、接触温度を60℃以下とすることにより、脂肪族ジカルボン酸の抽出率を向上することができ、効率が良い。   By setting the contact temperature to 30 ° C. or higher, it is possible to suppress the increase in the viscosity of the solvent, to shorten the time required for sedimentation of solids described later, and to prevent the solids from floating in the solvent phase. It is possible to prevent solid content from being mixed into the phase. Moreover, by making a contact temperature 60 degrees C or less, the extraction rate of aliphatic dicarboxylic acid can be improved and efficiency is good.

後述する相分離工程では、水溶液と溶剤とを相分離させるが、場合により相界面に固形分を含む相(以下、中間相と記載することがある)が形成されることがある。該中間相が溶剤相(以下、抽出相と記載することがある)と、水溶液相(以下、抽残相という記載することがある)とを分離することを困難にしたり、抽出相への不純物の混入量を増加させたりする虞がある。したがって、中間相を除去することが好ましい。   In the phase separation step described later, the aqueous solution and the solvent are phase-separated, but in some cases, a phase containing a solid content at the phase interface (hereinafter sometimes referred to as an intermediate phase) may be formed. The intermediate phase makes it difficult to separate the solvent phase (hereinafter sometimes referred to as the extraction phase) and the aqueous phase (hereinafter sometimes referred to as the extraction residual phase), or impurities to the extraction phase There is a risk of increasing the amount of contamination. Therefore, it is preferable to remove the intermediate phase.

接触工程の特に好ましい形態は、図1に示すように、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と溶剤とをミキサーセトラーで混合した後に液々分離し、抽出相液、中間相、抽残相をそれぞれ分離回収し、中間相は固液分離し、分離回収した液を必要に応じて相分離した後に接触工程以前の工程および相分離工程以降の工程の少なくとも一方に戻すことである。   As shown in FIG. 1, a particularly preferable form of the contacting step is to separate an extraction phase liquid, an intermediate phase, and an extracted residual phase by mixing an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid and a solvent after mixing with a mixer settler. The intermediate phase is recovered and separated into solid and liquid, and the separated and recovered liquid is phase-separated as necessary, and then returned to at least one of the step before the contact step and the step after the phase separation step.

(接触装置)
接触装置は、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と溶剤との接触および溶剤相、水溶液相の回収、および後述する固形分除去工程において固形分の除去ができればどのような装置であってもよいが、装置が簡単で操作も容易な、上記のミキサーセトラー型抽出装置が好ましい。
(Contact device)
The contact device may be any device as long as it can contact the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid and the solvent and the solvent phase, recover the aqueous solution phase, and remove the solid content in the solid content removal step described later. The above-mentioned mixer-settler type extraction device is preferable because the device is simple and easy to operate.

ミキサーは脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とが充分混合すれば如何なる方式でもよく、例えば、攪拌装置を有する容器およびスタティックミキサーなどが挙げられる。   The mixer may be of any type as long as an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid and a solvent that can be phase-separated with the aqueous solution are sufficiently mixed. Examples thereof include a container having a stirring device and a static mixer.

ただし、攪拌装置を有する容器を用いるケースにおいては、攪拌により容器内に巻き込まれた空気などの気泡が発生した固形分に付着し、後続のセトラー部における固形分の相分離を著しく阻害するので、空気などを巻き込まない条件で攪拌することが好ましい。操作許容範囲の広さおよび設備費用の観点から、ミキサーはスタティックミキサーとするのが好ましい。   However, in the case of using a container having a stirring device, it adheres to the solid content in which bubbles such as air entrained in the container are generated by stirring, and remarkably inhibits the phase separation of the solid content in the subsequent settler part. It is preferable to stir under conditions that do not involve air or the like. The mixer is preferably a static mixer from the viewpoint of wide operating tolerance and equipment cost.

(接触工程と相分離工程)
第2の本発明の脂肪族ジカルボン酸の製造方法は、脂肪族ジカルボン酸を含有する水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程と、接触工程後に液を相分離させる、後述する相分離工程を含む。
(Contact process and phase separation process)
The method for producing an aliphatic dicarboxylic acid according to the second aspect of the present invention includes a contact step in which an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid is contacted with a solvent capable of phase separation with the aqueous solution, and the liquid is phase-separated after the contact step. A phase separation step described later is included.

接触工程をバッチ操作により行う場合には、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液に該水溶液と相分離可能な溶剤を加え、充分混合した後に、相分離工程において、抽出相、中間相および抽残相を、それぞれの相付近から排出口により取り出す方法、並びに接触を行った容器の底部から順次取り出す方法等により、それぞれ分離回収することができる。固形分を多く含む中間相は抽出相とともに取り出すことも可能であるし、抽残相とともに取り出すことも可能である。   When the contacting step is carried out by batch operation, a solvent capable of phase separation from the aqueous solution is added to an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid, and after sufficiently mixing, in the phase separation step, an extraction phase, an intermediate phase, and a residual extraction phase are added. These can be separated and recovered by a method of taking out from the vicinity of each phase through a discharge port, a method of taking out sequentially from the bottom of the contacted container, and the like. The intermediate phase containing a large amount of solids can be taken out together with the extraction phase, or can be taken out together with the extracted residual phase.

また、例えば、接触工程を連続操作により行う場合には、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触混合するミキサーを有するミキサー部と、接触混合することにより得られた混合液を静置することで相分離させる工程(以下、相分離工程と記載することがある)に適用するセトラーを有するセトラー部とからなる、接触装置(以下、ミキサーセトラー型抽出機と記載することがある)を用いた相分離工程において、セトラー部で抽出相、中間相および抽残相をそれぞれ回収することもできる。   Further, for example, when the contact step is carried out by continuous operation, it is obtained by contacting and mixing with an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid and a mixer part having a mixer for contacting and mixing the aqueous solution and a solvent capable of phase separation. A contact device (hereinafter referred to as a mixer-settler type extractor) comprising a settler part having a settler applied to a step (hereinafter sometimes referred to as a phase separation step) of phase separation by allowing the mixed liquid to stand. In the phase separation step using (which may be described), the extractor phase, the intermediate phase and the extracted residual phase can also be recovered in the settler part.


II−(2)接触工程で前記水溶液と前記溶剤の接触により発生した固形分を除去する固形分除去工程
固形分除去工程では、生物由来原料から得られた脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤との接触により発生した固形分を除去する。

II- (2) Solid content removal process for removing solid content generated by contact of the aqueous solution and the solvent in the contact process In the solid content removal process, an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid obtained from a biological material, The solid content generated by contact with the aqueous solution and the phase-separable solvent is removed.

通常、生物由来原料から得る際に微生物による発酵法を用いた場合、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液には、生物由来のタンパク質など高次構造を有した高分子類が存在することが多い。タンパク質などは通常水溶性が高く、抽出操作においてはその殆どが水溶液相へ分配されるが、接触工程で溶剤と接触することにより、その高次構造が破壊、変性し、水にも溶剤にも溶解せず固形分になるものが一部存在する。   Usually, when a fermentation method using microorganisms is used when obtaining from a biological material, an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid often contains a polymer having a higher order structure such as a biological protein. Proteins and the like are usually highly water-soluble, and most of them are distributed to the aqueous solution phase in the extraction operation. However, when they come into contact with the solvent in the contact process, the higher-order structure is destroyed and denatured, so that both water and solvent Some of them do not dissolve and become solids.

したがって、本発明に係る固形分除去工程では、接触工程により生成した水にも溶剤にも溶解しない固形分を除去する。   Therefore, in the solid content removal process according to the present invention, the solid content that is not dissolved in the water or the solvent generated in the contact process is removed.

接触工程で生成した固形分は、主に液々界面近傍に集まる傾向にあり、相分離を困難にさせる課題がある。液々界面近傍に固形分が生成した場合でも、バッチ法で接触させている場合には、生成した固形分を都度除去して抽出相、抽残相を回収すれば操作上大きな問題とはならない場合がある。   The solid content generated in the contact process tends to gather mainly in the vicinity of the liquid-liquid interface, and there is a problem that makes phase separation difficult. Even if solid content is generated near the liquid-liquid interface, if it is contacted by a batch method, it will not cause a major problem in operation if the generated solid content is removed each time and the extracted phase and the extracted residual phase are recovered. There is a case.

一方、連続抽出、特に向流多段抽出塔では、固形分が連続的に発生するため、液々分散や液々分離に支障が生じ、安定運転を妨げるばかりか、抽出ができなくなることさえある。   On the other hand, in continuous extraction, particularly in a countercurrent multistage extraction tower, solids are continuously generated, so liquid dispersion and liquid separation are hindered, which not only prevents stable operation but also makes extraction impossible.

また、固形分を含んだ液が後の工程に移行すると、後続工程で悪影響を及ぼすことがある。例えば、接触工程で回収された脂肪族ジカルボン酸を含む抽出液は、脂肪族ジカルボン酸濃度が低いので濃縮する場合があるが、固形分が存在すると、リボイラーなど加熱面に固形分が付着、焦げ付き、伝熱効率を悪化させる。   Moreover, when the liquid containing solid content moves to the subsequent process, it may adversely affect the subsequent process. For example, the extract containing aliphatic dicarboxylic acid recovered in the contact process may be concentrated due to the low concentration of aliphatic dicarboxylic acid, but if there is a solid content, the solid content adheres to the heating surface such as a reboiler and is burnt. , Deteriorate the heat transfer efficiency.

さらに後続工程にもよるが、品質上問題になるケースもある。例えば、脂肪族ジカルボン酸をポリエステル原料として用いる場合においては、窒素分がポリマーの色調に大きく関与していることが判明している。固形分はタンパク質変性物を多く含み、窒素分を多く含むため、固形分が最終製品に混在するとポリエステル色調に影響を及ぼす虞がある。   Furthermore, depending on the subsequent process, there may be a problem in quality. For example, in the case of using aliphatic dicarboxylic acid as a polyester raw material, it has been found that nitrogen content is greatly involved in the color tone of the polymer. Since the solid content contains a large amount of protein-denatured products and a high content of nitrogen, if the solid content is mixed in the final product, the color tone of the polyester may be affected.

上記の理由から、接触工程で生成した固形分を固形分除去工程で除去することにより、これらの課題が解決される。   For the reasons described above, these problems are solved by removing the solid content generated in the contact process in the solid content removal process.

固形分の除去方法としては特に限定されず、例えば、固形分を濾過する方法や、相溶しない液体同士を接触させた後各相を相分離させる機能を有する装置で分離する方法により行うことができる。   The solid content removal method is not particularly limited, and for example, it may be performed by a method of filtering the solid content or a method of separating with a device having a function of phase-separating each phase after bringing incompatible liquids into contact with each other. it can.

例えば、バッチ抽出においては、脂肪族ジカルボン酸を含む発酵液に溶剤を加え、充分混合した後、抽出相、固形物を多く含む中間相および抽残相をそれぞれ分離回収することができる。   For example, in batch extraction, a solvent is added to a fermentation broth containing an aliphatic dicarboxylic acid, and after sufficient mixing, an extraction phase, an intermediate phase rich in solids, and a residual extraction phase can be separated and recovered.

また、連続抽出においては、発酵液と溶剤を混合するミキサー部と混合液を液々分離するセトラー部からなるミキサーセトラー型抽出器において、セトラーで抽出相、固形分を多く含む中間相および抽残相をそれぞれ回収することができる。   Further, in continuous extraction, in a mixer-settler type extractor comprising a mixer part for mixing the fermentation liquor and the solvent and a settler part for separating the liquid mixture into liquids, the extractor, the intermediate phase containing a large amount of solids, and the residue Each phase can be recovered.

ミキサーは発酵液と溶剤が充分混合すればどんな方式でもよく、例えば、攪拌槽およびスタティックミキサーなどが挙げられる。ただし、攪拌槽を用いるケースにおいては、発生した固形分に攪拌により攪拌槽内に巻き込まれた気泡が固形分に付着し、後続のセトラーにおける固形分の沈降を著しく阻害するので、攪拌条件の設定には注意を要する。   The mixer may be of any type as long as the fermented liquid and the solvent are sufficiently mixed, and examples thereof include a stirring tank and a static mixer. However, in the case of using a stirrer, the bubbles that have been entrained in the stirrer by stirring to the generated solid matter adhere to the solid matter, and the settling of the solid matter in the subsequent settler is significantly inhibited. Be careful.

操作許容範囲の広さおよび設備費用の観点からは、ミキサーはスタティックミキサーとするのが好ましい。   The mixer is preferably a static mixer from the viewpoint of the wide allowable operating range and the equipment cost.

一方、セトラーのタイプは特に限定されない。例えば、一槽式で抽出相、中間相および抽残相をそれぞれ回収するタイプ、並びに多槽式で抽出相、中間相および抽残相をそれぞれ回収するタイプなどが挙げられる。   On the other hand, the type of settler is not particularly limited. For example, a type in which the extraction phase, the intermediate phase, and the extracted residual phase are respectively collected in a single tank type, and a type in which the extraction phase, the intermediate phase, and the extracted residual phase are respectively recovered in a multi-tank type, and the like.

固形物を多く含む中間相は、抽出相および抽残相も含むため、固液分離し、固形分と抽出相および/または抽残相を分離し、抽出相および/または抽残相を回収することができる。   Since the intermediate phase rich in solids also includes an extraction phase and a residual phase, solid-liquid separation is performed to separate the solid and the extracted phase and / or the residual phase, and the extracted phase and / or the residual phase is recovered. be able to.

固液分離方法についても特に限定されるものではないが、沈降分離およびろ過分離のいずれの方法も用いることができる。沈降分離においては、重力場で固形分を沈降分離しても、また遠心力場において固形分を沈降分離してもよい。   The solid-liquid separation method is not particularly limited, and any method of sedimentation separation and filtration separation can be used. In sedimentation separation, the solid content may be separated by sedimentation in a gravitational field, or the solid content may be separated by sedimentation in a centrifugal field.

中でも、その沈降速度から遠心沈降分離が好ましい。また、その方式は、バッチ操作でも連続操作でもよい。連続式の遠心沈降機としては、例えば、スクリューデカンターおよび分離板式遠心沈降機が挙げられる。   Among these, centrifugal sedimentation is preferable because of the sedimentation speed. The method may be batch operation or continuous operation. Examples of the continuous centrifugal sedimentator include a screw decanter and a separation plate centrifugal sedimentator.

ろ過分離において、その方法は、ろ材、ろ過圧力、連続操作・バッチ操作などで分類されるが、いずれも固形分を抽出相および/または抽残相と分離できれば特に限定するもののではない。   In filtration separation, the method is classified according to the filter medium, filtration pressure, continuous operation / batch operation, etc., and any method is not particularly limited as long as the solid content can be separated from the extraction phase and / or the extraction residual phase.

ただしろ材の目開きは0.1μm以上10μm以下が好ましい。0.1μm以上とすることにより、透過流束が十分となり、ろ過の時間を短縮することができる。また、10μm以下とすることにより、固形分の分離が十分となる。   However, the aperture of the filter medium is preferably 0.1 μm or more and 10 μm or less. By setting the thickness to 0.1 μm or more, the permeation flux becomes sufficient, and the filtration time can be shortened. Further, when the thickness is 10 μm or less, the solid content is sufficiently separated.

また、ろ材の材質は溶剤に不溶である必要があることから、テフロン(登録商標)などを用いることが好ましい。ろ過は、真空式、加圧式および遠心式のいずれも用いることができる。さらに、その方式は、連続式でも、バッチ式でも構わない。   Moreover, since the material of the filter medium needs to be insoluble in a solvent, it is preferable to use Teflon (registered trademark) or the like. For the filtration, any of a vacuum type, a pressure type, and a centrifugal type can be used. Furthermore, the system may be a continuous system or a batch system.

固形分は、固形分を選択的に分離する方法で除去しても構わないし、接触工程で用いる液とともに除去しても構わないが、脂肪族ジカルボン酸の回収効率を高めるために固形分のみを選択的に除くことが好ましい。接触工程で用いる液とともに除去した場合には、後の工程で固液分離して固形分のみを選択的に除去することが好ましい。   The solid content may be removed by a method of selectively separating the solid content, or may be removed together with the liquid used in the contact step. However, in order to increase the recovery efficiency of the aliphatic dicarboxylic acid, only the solid content is removed. It is preferable to remove it selectively. When it is removed together with the liquid used in the contacting step, it is preferable to selectively remove only the solid content by solid-liquid separation in the subsequent step.

より具体的には、接触工程で用いる液とともに固形分を取り出して除去し、取り出した液と固形物の混合物から固形分を更に分離した上で、液のみを再度接触工程以前の工程および相分離工程以降の工程の少なくとも一方に戻すことが好ましい。   More specifically, the solid content is taken out and removed together with the liquid used in the contact step, and the solid content is further separated from the mixture of the taken out liquid and the solid matter, and then only the liquid is again the step before the contact step and the phase separation. It is preferable to return to at least one of the steps after the step.

II−(3)前記溶剤を相分離により分離する相分離工程
(相分離操作)
相分離工程における相分離操作は、槽で一定時間静置することでも可能であるし、遠心分離装置により行うこともできる。上記のようなミキサーセトラー型抽出機では、接触混合することにより得られた混合液を静置することで相分離させるセトラー部を有しており、セトラー部において液を一定時間静置することにより、相分離することができる。
II- (3) Phase separation step for separating the solvent by phase separation (phase separation operation)
The phase separation operation in the phase separation step can be performed by standing in a tank for a certain period of time or can be performed by a centrifugal separator. The mixer-settler type extractor as described above has a settler part that causes phase separation by allowing the mixed liquid obtained by contact mixing to stand, and by allowing the liquid to stand for a certain time in the settler part. Can be phase separated.

相分離工程は、連続的に行ってもよいし、回分的に行っても構わない。   The phase separation step may be performed continuously or batchwise.

相分離する際の温度は、各相が分離可能な温度であれば特に限定されないが、30〜60℃が好ましく、かつ接触操作と同程度の温度で処理することが好ましい。   Although the temperature at the time of phase separation will not be specifically limited if each phase is a temperature which can be isolate | separated, it is preferable to process at 30-60 degreeC and the temperature comparable as contact operation.

相分離温度を30℃以上とすることにより、液粘性が高くなるのを防ぎ、固形分の分離が容易となり、溶剤相への固形分の混入および固形分に混入する溶剤量の増加を抑えることができる。また、相分離温度を60℃以下とすることにより、相分離の過程でコハク酸が水溶液中に逆抽出されるのを防ぐことができる。   By setting the phase separation temperature to 30 ° C. or higher, the liquid viscosity is prevented from becoming high, the solid content is easily separated, and the solid content in the solvent phase and the increase in the amount of the solvent mixed in the solid content are suppressed. Can do. In addition, by setting the phase separation temperature to 60 ° C. or lower, it is possible to prevent succinic acid from being back-extracted into the aqueous solution during the phase separation process.

相分離する際の時間は、各相が相分離される時間であれば特に限定されず、接触装置、接触条件および相分離方法にもよるが、通常1分〜5時間が好ましい。   The time for phase separation is not particularly limited as long as each phase is phase-separated, and it is usually 1 minute to 5 hours, although it depends on the contact device, contact conditions, and phase separation method.

相分離時間を1分以上とすることにより、相分離が十分となり、溶剤相への水溶液および固形分の混入並びに水溶液相への溶剤および固形分の混入を防ぐことができる。また、相分離時間を5時間以下とすることにより、相分離装置が無用に大きくなるのを防ぎ、効率的である。   By setting the phase separation time to 1 minute or longer, phase separation becomes sufficient, and mixing of the aqueous solution and solid content into the solvent phase and the mixing of the solvent and solid content into the aqueous solution phase can be prevented. Further, by setting the phase separation time to 5 hours or less, it is possible to prevent the phase separation apparatus from becoming unnecessarily large and efficient.

また相分離する際の圧力は、脂肪族ジカルボン酸が充分に抽出される圧力であれば特に限定されないが、連続的に行う場合には、通常大気圧で操作することが好ましい。   Further, the pressure at the time of phase separation is not particularly limited as long as the aliphatic dicarboxylic acid is sufficiently extracted, but in the case of continuous operation, it is usually preferable to operate at atmospheric pressure.

(相分離装置)
相分離工程に用いるセトラーは、脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させた後の液を相分離することが可能なものであれば、如何なる方式であってもよい。
(Phase separator)
The settler used in the phase separation step may be any system as long as it can phase-separate the liquid after bringing the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid into contact with the solvent capable of phase separation. May be.

具体的には、例えば、一槽で抽出相、中間相および抽残相をそれぞれ回収するもの、多槽式で抽出相、中間相および抽残相をそれぞれ回収するもの、並びに回転装置による遠心分離により各相を回収するものなどが挙げられる。   Specifically, for example, one that collects the extraction phase, the intermediate phase, and the residual phase in a single tank, one that collects the extraction phase, the intermediate phase, and the residual phase in a multi-tank system, and centrifugal separation using a rotating device And the like for recovering each phase.

固形物を多く含む中間相は、通常、抽出相の液および抽残相の液から選ばれる少なくとも1種の液を含むため、II−(2)で上記した方法と同様の方法で、中間相を固液分離し、抽出相の液および抽残相の液から選ばれる少なくとも1種の液を分離し、回収することができる。   Since the intermediate phase containing a large amount of the solid usually contains at least one liquid selected from the liquid of the extraction phase and the liquid of the extraction residual phase, the intermediate phase is obtained by the same method as described above in II- (2). Can be separated into solid and liquid, and at least one liquid selected from the liquid of the extraction phase and the liquid of the extraction residual phase can be separated and recovered.

<脂肪族ジカルボン酸>
第2の本発明の脂肪族ジカルボン酸としては、生物由来原料から得られた脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液から製造されるものであれば特に限定されず、カルボキシ基を2つ有する脂肪族炭化水素であれば如何なるものも採用することができる。
<Aliphatic dicarboxylic acid>
The aliphatic dicarboxylic acid of the second aspect of the present invention is not particularly limited as long as it is produced from an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid obtained from a biological raw material, and is an aliphatic hydrocarbon having two carboxy groups. Any one can be adopted.

脂肪族ジカルボン酸の炭素数は、2以上40以下であることが好ましく、3以上20以下であることがより好ましく、3以上10以下であることが特に好ましい。炭化水素基の有する炭素数を40以下とすることにより、安定した水溶液として存在することが容易となる。また、炭素数を2以上とすることにより、水溶液と相分離可能な溶剤中に安定して存在することが容易となる。また、脂肪族ジカルボン酸の脂肪族炭化水素基部分は、直鎖状であっても環状であっても構わない。   The number of carbon atoms of the aliphatic dicarboxylic acid is preferably 2 or more and 40 or less, more preferably 3 or more and 20 or less, and particularly preferably 3 or more and 10 or less. By making the carbon number of the hydrocarbon group 40 or less, it becomes easy to exist as a stable aqueous solution. Moreover, it becomes easy to exist stably in the solvent which can be phase-separated with aqueous solution by making C2 or more into carbon number. The aliphatic hydrocarbon group portion of the aliphatic dicarboxylic acid may be linear or cyclic.

より具体的には、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、リンゴ酸、フマル酸、オキザロ酢酸、2−オキソグルタル酸、シス−アコニット酸、ドデカン二酸およびダイマー酸等が挙げられる。これらの中では、アジピン酸、コハク酸およびダイマー酸が好ましく、コハク酸およびアジピン酸が特に好ましい。   More specifically, for example, oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, malic acid, fumaric acid, oxaloacetic acid, 2-oxoglutaric acid, cis-aconitic acid, dodecanedioic acid, dimer acid, etc. Can be mentioned. Among these, adipic acid, succinic acid and dimer acid are preferable, and succinic acid and adipic acid are particularly preferable.

第2の本発明においては、生物由来原料から誘導される炭素源から脂肪族ジカルボン酸が誘導される。具体的には、例えば、これらの炭素源を用いて、微生物変換による発酵法、および加水分解・脱水反応・水和反応・酸化反応・還元反応等の反応工程を含む化学変換法並びにこれらの組み合わせによりジカルボン酸が合成されることが好ましい。   In the second aspect of the present invention, an aliphatic dicarboxylic acid is derived from a carbon source derived from a biological material. Specifically, for example, using these carbon sources, fermentation methods by microbial conversion, chemical conversion methods including reaction steps such as hydrolysis, dehydration reaction, hydration reaction, oxidation reaction, reduction reaction, and combinations thereof The dicarboxylic acid is preferably synthesized by the above.

これらの中でも、脂肪族ジカルボン酸生産能を有する微生物を利用した微生物変換による発酵法が好ましい。脂肪族ジカルボン酸生産能を有する微生物を利用した微生物変換による発酵法は、I−(1)で上述したように行う。   Among these, a fermentation method by microbial conversion using a microorganism having an ability to produce an aliphatic dicarboxylic acid is preferable. Fermentation by microbial conversion using microorganisms capable of producing aliphatic dicarboxylic acids is performed as described above in I- (1).

尚、本発明の方法において発酵液を用いる場合、微生物を除去した後の発酵液を用いることが好ましい。微生物の除去方法は、I−(3)で上述したように行う。   In addition, when using a fermented liquid in the method of this invention, it is preferable to use the fermented liquid after removing microorganisms. The microorganism removal method is performed as described above in I- (3).

上記のように生物由来原料から誘導される炭素源から微生物変換により得られた脂肪族ジカルボン酸は、水溶液中に通常溶解した状態で存在することになるが、後の接触工程の前にジカルボン酸の一部が、例えば析出などして固体として存在していても構わない。   As described above, the aliphatic dicarboxylic acid obtained by microbial conversion from the carbon source derived from the biological material is usually dissolved in the aqueous solution, but before the subsequent contact step, the dicarboxylic acid is present. A part of may be present as a solid, for example, by precipitation.

また、通常、微生物変換により得られた脂肪族ジカルボン酸を含有する水溶液は、微生物変換の際に用いた糖類やアミノ酸などを含有しており、このような水溶液と溶剤とを、後の接触工程で接触させた場合には特に固形物が生成しやすく、本発明の課題が顕著となり、本発明による解決の効果も大きくなる。   In addition, the aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid obtained by microbial conversion usually contains saccharides, amino acids, etc. used in the microbial conversion, and this aqueous solution and solvent are used in a subsequent contact step. In particular, when it is brought into contact, solids are easily generated, the problems of the present invention become remarkable, and the effect of the solution according to the present invention is also increased.

<後続工程>
抽出相中に選択的に回収された脂肪族ジカルボン酸を最終的に脂肪族ジカルボン酸結晶として回収するには、通常、濃縮工程および晶析工程が必要となる。ここで抽出相から脂肪族ジカルボン酸結晶を回収する一般的な方法を説明するが、本発明に採用可能な後続工程はこれらに制限されない。
<Subsequent process>
In order to finally collect the aliphatic dicarboxylic acid selectively recovered in the extraction phase as an aliphatic dicarboxylic acid crystal, a concentration step and a crystallization step are usually required. Here, a general method for recovering the aliphatic dicarboxylic acid crystals from the extraction phase will be described, but the subsequent steps that can be employed in the present invention are not limited thereto.

(抽出相濃縮工程)
抽出相濃縮工程は、III−(2)において後述するように行う。
(Extraction phase concentration process)
The extraction phase concentration step is performed as described later in III- (2).

(晶析工程)
晶析工程は、III−(3)において後述するように行う。
(Crystallization process)
The crystallization step is performed as described later in III- (3).

(固液分離工程)
晶析工程で得られた脂肪族ジカルボン酸スラリーは、III−(4)において後述するように、固液分離操作により脂肪族ジカルボン酸結晶および母液を分離する。
(Solid-liquid separation process)
As described later in III- (4), the aliphatic dicarboxylic acid slurry obtained in the crystallization step separates the aliphatic dicarboxylic acid crystal and the mother liquor by solid-liquid separation operation.

III.第3の本発明
第3の本発明は、生物由来原料から得られた脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液から、脂肪族ジカルボン酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(5)を含む脂肪族ジカルボン酸の製造方法である。
(1)脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と相分離する溶剤とを接触させる接触工程
(2)接触工程で回収された脂肪族ジカルボン酸を濃縮する工程であって、該濃縮により抽出相中の水濃度が上昇する抽出相濃縮工程
(3)抽出相濃縮工程後の液から脂肪族ジカルボン酸を析出させる晶析工程
(4)晶析工程で析出した脂肪族ジカルボン酸を回収する固液分離工程
(5)固液分離工程で得られた脂肪族ジカルボン酸を回収した後の晶析母液の少なくとも一部を晶析工程より前のいずれかの工程に戻す晶析母液リサイクル工程
III. 3rd this invention 3rd this invention is a method of manufacturing aliphatic dicarboxylic acid from the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid obtained from the biological origin raw material, Comprising: The following processes (1)-(5) It is a manufacturing method of the aliphatic dicarboxylic acid containing this.
(1) A contact step in which an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid is brought into contact with a solvent that is phase-separated from the aqueous solution. (2) A step of concentrating the aliphatic dicarboxylic acid recovered in the contact step, and extracting by the concentration. Extraction phase concentration step in which water concentration in phase increases (3) Crystallization step for depositing aliphatic dicarboxylic acid from liquid after extraction phase concentration step (4) Solid recovery for recovering aliphatic dicarboxylic acid precipitated in crystallization step Liquid separation step (5) Crystallization mother liquor recycling step for returning at least part of the crystallization mother liquor after recovering the aliphatic dicarboxylic acid obtained in the solid-liquid separation step to any step prior to the crystallization step

前記(1)〜(5)以外の工程については、従前知られた如何なる工程を含んでいてもよい。以下、各工程に分けて詳述する。   The steps other than the above (1) to (5) may include any conventionally known steps. Hereafter, it explains in detail according to each process.

III−(1)脂肪族ジカルボン酸を含む水溶液と、該水溶液と相分離する溶剤とを接触させる接触工程
接触工程は、II−(1)で上述したように行う。また、接触工程より前に、上記した方法により、微生物またはタンパク質を除去する工程を含むことが好ましい。
III- (1) Contacting step of contacting an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid with a solvent that is phase-separated from the aqueous solution The contacting step is performed as described above in II- (1). Moreover, it is preferable to include the process of removing microorganisms or protein by an above-described method before a contact process.

接触工程においては、上記したように、ミキサーセトラーを用い、該ミキサーセトラーのセトラー部から、抽出相、抽残相および固形分を含む相を回収することが好ましく、該セトラー部から回収した固形分を含む相を固液分離し、液相を回収することがより好ましい。   In the contacting step, as described above, it is preferable to recover the phase including the extraction phase, the extracted residual phase, and the solid content from the settler portion of the mixer settler using the mixer settler, and the solid content recovered from the settler portion. More preferably, the phase containing is separated into solid and liquid and the liquid phase is recovered.

また、向流多段抽出塔を用い、セトラー部で得られた抽残相から脂肪族ジカルボン酸を回収することがさらに好ましい。   Further, it is more preferable to recover the aliphatic dicarboxylic acid from the extracted residual phase obtained in the settler part using a countercurrent multistage extraction tower.

III−(2)接触工程で回収された脂肪族ジカルボン酸を濃縮する工程であって、該濃縮により抽出相中の水濃度が上昇する抽出相濃縮工程
一般に、抽出相における脂肪族ジカルボン酸濃度は希薄であるため濃縮操作が必要となる。濃縮度は特に限定されるものではないが、最終濃縮液中の脂肪族ジカルボン酸の溶解度が飽和溶解度以下であり、かつ極力飽和溶解度に近いほうが好ましい。
III- (2) A step of concentrating the aliphatic dicarboxylic acid recovered in the contacting step, wherein the concentration of water in the extraction phase increases due to the concentration. Generally, the concentration of the aliphatic dicarboxylic acid in the extraction phase is Since it is dilute, a concentration operation is required. The concentration is not particularly limited, but it is preferable that the solubility of the aliphatic dicarboxylic acid in the final concentrated solution is not more than the saturation solubility and is as close to the saturation solubility as possible.

また脂肪族ジカルボン酸の抽出に用いる溶剤は、水と最低共沸組成を形成することが多く、また共沸組成は溶剤リッチな組成であることが多い。従って、濃縮操作に伴い、溶剤が多く留去することとなり、濃縮液中の溶剤濃度は濃縮前に比べて低下する。   The solvent used for extraction of the aliphatic dicarboxylic acid often forms the lowest azeotropic composition with water, and the azeotropic composition is often a solvent-rich composition. Therefore, with the concentration operation, a large amount of the solvent is distilled off, and the solvent concentration in the concentrated solution is lower than that before the concentration.

生物由来原料から得られた脂肪族ジカルボン酸は、一般に水溶性の高い不純物を多く含むため、後続の晶析工程において、溶剤が共存する系よりも水が存在する系の方が高い精製効果が期待できる。   Aliphatic dicarboxylic acids obtained from biological raw materials generally contain many water-soluble impurities, and therefore, in the subsequent crystallization process, a system in which water is present has a higher purification effect than a system in which a solvent coexists. I can expect.

また溶剤が後続工程まで残留するとその回収がより困難となるため、抽出相濃縮工程後の脂肪族ジカルボン酸を含む溶液中に含まれる溶剤の濃度は、10重量%以下とすることが好ましく、1重量%以下とすることがより好ましい。   In addition, since the recovery of the solvent until the subsequent step becomes more difficult, the concentration of the solvent contained in the solution containing the aliphatic dicarboxylic acid after the extraction phase concentration step is preferably 10% by weight or less. It is more preferable to set the weight% or less.

最終濃縮液の溶剤濃度を10質量%以下とし、また、脂肪族ジカルボン酸濃度を飽和溶解度近傍とするためには、抽出相の濃縮前および濃縮操作の過程のうち少なくとも一方の工程で水を加えることが好ましい。   In order to set the solvent concentration of the final concentrated solution to 10% by mass or less and to make the aliphatic dicarboxylic acid concentration close to the saturation solubility, water is added in at least one of the steps before concentration of the extraction phase and the concentration operation. It is preferable.

III−(3)抽出相濃縮工程後の液から脂肪族ジカルボン酸を析出させる晶析工程
晶析工程は、通常、抽出相を含有する溶液中の脂肪族ジカルボン酸を、ジカルボン酸の溶解度差などを利用して固体の脂肪族ジカルボン酸を析出させる工程である。
III- (3) Crystallization step for precipitating aliphatic dicarboxylic acid from the liquid after the extraction phase concentration step The crystallization step is usually performed by converting the aliphatic dicarboxylic acid in the solution containing the extraction phase to the solubility difference of the dicarboxylic acid, etc. Is a step of precipitating solid aliphatic dicarboxylic acid using

晶析方法は、抽出相を含有する溶液から脂肪族ジカルボン酸を固体として析出させる工程であれば、どのような方法によるものであっても構わない。   The crystallization method may be any method as long as the aliphatic dicarboxylic acid is precipitated as a solid from the solution containing the extraction phase.

より具体的には、例えば、溶液温度を変化させて溶解度の温度依存性を利用して晶析する冷却晶析法、並びに加熱および減圧などの操作により溶液から溶媒を揮発させて溶液中の脂肪族ジカルボン酸濃度を高めて晶析する方法、さらにはそれらの組み合わせによる方法などが挙げられる。   More specifically, for example, a cooling crystallization method in which crystallization is performed by utilizing the temperature dependence of solubility by changing the solution temperature, and a solvent in the solution is volatilized by evaporating the solvent from the solution by operations such as heating and decompression. A method of crystallization by increasing the group dicarboxylic acid concentration, a method of a combination thereof, and the like.

また、冷却晶析では、その冷却方法として、例えば、抽出相を含有する溶液を外部の熱交換器などに循環させ冷却する方法、および冷媒の流通する管を抽出相を含有する溶液中に投入する方法などがある。   In cooling crystallization, cooling methods include, for example, a method in which a solution containing an extraction phase is circulated through an external heat exchanger and the like, and a pipe through which a refrigerant flows is placed in the solution containing the extraction phase. There are ways to do it.

中でも、装置内を減圧することにより溶液中の溶媒を揮発させて、溶媒の気化熱により冷却する方法では、熱交換界面に脂肪族ジカルボン酸が析出することによる熱移動の阻害を防止することができるとともに、溶液中の脂肪族ジカルボン酸の濃縮も伴い、晶析収率の点からも好ましい。   Above all, in the method of volatilizing the solvent in the solution by reducing the pressure inside the apparatus and cooling with the heat of vaporization of the solvent, it is possible to prevent inhibition of heat transfer due to precipitation of aliphatic dicarboxylic acid at the heat exchange interface. In addition to the concentration of the aliphatic dicarboxylic acid in the solution, it is preferable from the viewpoint of the crystallization yield.

また、晶析操作はバッチ操作であっても連続操作であってもよい。得られる固体の脂肪族ジカルボン酸の粒子径のばらつきを小さくでき、大量生産時に効率的に且つ晶析のために要するエネルギーを小さくできるなどの理由により、連続操作が好ましい。   The crystallization operation may be a batch operation or a continuous operation. The continuous operation is preferable because the variation in the particle size of the solid aliphatic dicarboxylic acid obtained can be reduced, and the energy required for crystallization can be reduced efficiently during mass production.

晶析装置は特殊な晶析槽である必要は無く、公知の攪拌槽を用いることができる。   The crystallization apparatus does not need to be a special crystallization tank, and a known stirring tank can be used.

III−(4)晶析工程で析出した脂肪族ジカルボン酸を回収する固液分離工程
晶析で得られた脂肪族ジカルボン酸スラリーは固液分離操作により脂肪族ジカルボン酸結晶および母液を分離する。分離方法は、特に限定されるものではなく、例えば、ろ過分離および沈降分離などが挙げられる。
III- (4) Solid-liquid separation step for recovering aliphatic dicarboxylic acid precipitated in the crystallization step The aliphatic dicarboxylic acid slurry obtained by crystallization separates the aliphatic dicarboxylic acid crystal and the mother liquor by solid-liquid separation operation. The separation method is not particularly limited, and examples thereof include filtration separation and sedimentation separation.

固液分離操作は、バッチでも連続でもよい。効率の良い固液分離機としては、例えば、連続式の遠心ろ過機およびデカンター等の遠心沈降機などが挙げられる。   The solid-liquid separation operation may be batch or continuous. Examples of the efficient solid-liquid separator include a continuous centrifugal filter and a centrifugal sedimentator such as a decanter.

また、所望する脂肪族ジカルボン酸の純度により、固液分離操作で回収したウェットケーキは冷水等でリンスすることができる。   Depending on the desired purity of the aliphatic dicarboxylic acid, the wet cake recovered by the solid-liquid separation operation can be rinsed with cold water or the like.

III−(5)固液分離工程で得られた脂肪族ジカルボン酸を回収した後の晶析母液の少なくとも一部を晶析工程より前のいずれかの工程に戻す晶析母液リサイクル工程
固液分離工程で得られた母液および/または洗浄液の少なくとも一部は、晶析工程より前の工程にリサイクルすることができる。
III- (5) Crystallization mother liquor recycling step in which at least a part of the crystallization mother liquor after recovering the aliphatic dicarboxylic acid obtained in the solid-liquid separation step is returned to any step prior to the crystallization step. Solid-liquid separation At least a part of the mother liquor and / or cleaning liquid obtained in the process can be recycled to a process prior to the crystallization process.

晶析母液をリサイクルする工程は特に限定はないが、接触工程、濃縮工程へリサイクルできる。接触工程へリサイクルすると抽出塔は大きくなるが、水相へ分配されやすい(分配係数が小さい)不純物はリサイクル系内から選択的に除去することができる。   The process for recycling the crystallization mother liquor is not particularly limited, but can be recycled to the contact process and the concentration process. When recycled to the contact process, the extraction tower becomes larger, but impurities that are easily distributed to the aqueous phase (having a small distribution coefficient) can be selectively removed from within the recycling system.

一方、濃縮工程にリサイクルすると抽出塔は小さくて済むが、不揮発性の不純物は全てリサイクル系内に蓄積することとなる。   On the other hand, when it is recycled to the concentration process, the extraction tower can be made small, but all the nonvolatile impurities are accumulated in the recycling system.

母液およびリンス液の全てをリサイクルすることも可能であるが、長期間の運転を続けることで不純物がリサイクル系内に蓄積することから、少なくとも一部は系外にパージすることが好ましい。   Although it is possible to recycle all of the mother liquor and the rinsing liquid, it is preferable that at least a part of the mother liquor and the rinsing liquid be purged outside the system because impurities accumulate in the recycle system by continuing operation for a long period of time.

パージ水は通常活性汚泥等有機物を処理した後廃水されるが、パージ水は脂肪族ジカルボン酸を含んでいるとともにpHが低いことから、発酵操作で回収された使用済菌体の失活処理剤として有効である。   Purge water is usually discharged after treating organic substances such as activated sludge, but purge water contains aliphatic dicarboxylic acid and has a low pH. It is effective as

晶析母液リサイクルにおいては、所望する脂肪族ジカルボン酸の純度、収量および収率等の条件により、リサイクル量およびリサイクル場所を決めることができる。   In the crystallization mother liquor recycling, the amount of recycling and the recycling place can be determined according to the desired purity, yield and yield of the aliphatic dicarboxylic acid.

第3の本発明の製造方法により製造される脂肪族ジカルボン酸としては、第2の本発明の脂肪族ジカルボン酸と同様である。また、第3の本発明においては、第2の本発明において上述したように、生物由来原料から誘導される炭素源から脂肪族ジカルボン酸が誘導される。   The aliphatic dicarboxylic acid produced by the production method of the third invention is the same as the aliphatic dicarboxylic acid of the second invention. In the third aspect of the present invention, as described above in the second aspect of the present invention, an aliphatic dicarboxylic acid is derived from a carbon source derived from a biological material.

<プロトン化工程>
また、接触工程で脂肪族ジカルボン酸を溶剤中に回収する際に、該脂肪族ジカルボン酸を含有する水溶液において、脂肪族ジカルボン酸が塩の水溶液として存在する場合、I−(2)において上述したプロトン化と同様の方法により塩をプロトン化することが好ましい。
<Protonation process>
Further, when the aliphatic dicarboxylic acid is recovered in the solvent in the contact step, and the aliphatic dicarboxylic acid is present as an aqueous salt solution in the aqueous solution containing the aliphatic dicarboxylic acid, it is described above in I- (2). It is preferable to protonate the salt by a method similar to protonation.

脂肪族ジカルボン酸を含有する水溶液に酸を加えるプロトン化工程は、接触工程より前の工程であれば、如何なる段階において実施される工程であっても構わない。   The protonation step of adding an acid to an aqueous solution containing an aliphatic dicarboxylic acid may be a step performed at any stage as long as it is a step prior to the contact step.

<その他の工程>
さらに本発明の方法により得られた脂肪族ジカルボン酸に、その用途に応じて、乾燥処理および精製処理に代表されるような、他の工程を適用することもできる。例えば、活性炭等の吸着剤による脱色工程、イオン交換樹脂により共存イオン類を除去するイオン交換工程、共存する不飽和ジカルボン酸を水添処理する工程およびさらに高度精製するための晶析工程などの処理が考えられる。
<Other processes>
Furthermore, other steps, such as drying and purification, can be applied to the aliphatic dicarboxylic acid obtained by the method of the present invention, depending on its use. For example, a decolorization process using an adsorbent such as activated carbon, an ion exchange process for removing coexisting ions with an ion exchange resin, a process for hydrogenating coexisting unsaturated dicarboxylic acid, and a crystallization process for further purification. Can be considered.

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によ
り制限されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

参考例1:コハク酸発酵菌株の作製
(A)ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株ゲノムDNAの抽出
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233は、1975年4月28日に通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所(現独立行政法人 産業技術総合研究所 特許生物寄託センター)(〒305−8566 日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6)に受託番号FERM P−3068として寄託され、1981年5月1日にブダペスト条約に基づく国際寄託に移管され、FERM BP−1497の受託番号で寄託されている。
Reference Example 1: Preparation of a succinic acid fermenting strain (A) Extraction of genomic DNA of Brevibacterium flavum MJ233 Brevibacterium flavum MJ233 was established on April 28, 1975 at the Institute of Microbial Industrial Technology, Ministry of International Trade and Industry. (Currently, the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center) (deposited as FERM P-3068, 1-6 Higashi 1-chome, Tsukuba City, Ibaraki, Japan 305-8565, Japan), May 1981 It was transferred to an international deposit based on the Budapest Treaty on the 1st, and deposited with a deposit number of FERM BP-1497.

A培地[尿素 2g、(NHSO 7g、KHPO 0.5g、KHPO 0.5g、MgSO4・7HO 0.5g、FeSO・7HO 6mg、MnSO・4−5HO 6mg、ビオチン 200μg、チアミン 200μg、イーストエキストラクト 1g、カザミノ酸 1g、グルコース 20g、蒸留水 1Lに溶解]10mLに、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株を対数増殖期後期まで培養し、遠心分離(10000g、5分)により菌体を集めた。A medium [urea 2 g, (NH 4 ) 2 SO 4 7 g, KH 2 PO 4 0.5 g, K 2 HPO 4 0.5 g, MgSO 4 .7H 2 O 0.5 g, FeSO 4 · 7H 2 O 6 mg, MnSO 4. 4-5H 2 O 6 mg, biotin 200 μg, thiamine 200 μg, yeast extract 1 g, casamino acid 1 g, glucose 20 g, dissolved in 1 L distilled water] In 10 mL, the Brevibacterium flavum MJ233 strain is cultured until the late logarithmic growth phase The cells were collected by centrifugation (10000 g, 5 minutes).

得られた菌体を10mg/mLの濃度にリゾチームを含む10mM NaCl/20mMトリス緩衝液(pH8.0)/1mM EDTA・2Na溶液0.15mLに懸濁した。次に、上記懸濁液にプロテナーゼKを、最終濃度が100μg/mLになるように添加し、37℃で1時間保温した。さらにドデシル硫酸ナトリウムを最終濃度が0.5%になるように添加し、50℃で6時間保温して溶菌した。   The obtained cells were suspended in 0.15 mL of a 10 mM NaCl / 20 mM Tris buffer solution (pH 8.0) / 1 mM EDTA · 2Na solution containing lysozyme at a concentration of 10 mg / mL. Next, proteinase K was added to the suspension so that the final concentration was 100 μg / mL, and the mixture was incubated at 37 ° C. for 1 hour. Further, sodium dodecyl sulfate was added to a final concentration of 0.5%, and the mixture was incubated at 50 ° C. for 6 hours for lysis.

前記溶菌液に、等量のフェノール/クロロフォルム溶液を添加し、室温で10分間ゆるやかに振盪した後、全量を遠心分離(5,000×g、20分間、10〜12℃)し、上清画分を分取し、酢酸ナトリウムを0.3Mとなるように添加した後、2倍量のエタノールを加え混合した。遠心分離(15,000×g、2分)により回収した沈殿物を70%エタノールで洗浄した後、風乾した。得られたDNAに10mM トリス緩衝液(pH7.5)−1mM EDTA・2Na溶液5mLを加え、4℃で一晩静置し、以後のPCRの鋳型DNAに使用した。   After adding an equal amount of phenol / chloroform solution to the lysate and shaking gently at room temperature for 10 minutes, the whole amount is centrifuged (5,000 × g, 20 minutes, 10-12 ° C.) The fraction was collected and sodium acetate was added to a concentration of 0.3 M, and then twice as much ethanol was added and mixed. The precipitate collected by centrifugation (15,000 × g, 2 minutes) was washed with 70% ethanol and then air-dried. To the obtained DNA, 5 mL of a 10 mM Tris buffer (pH 7.5) -1 mM EDTA · 2Na solution was added and allowed to stand at 4 ° C. overnight, and used as template DNA for subsequent PCR.

(B)PCプロモーター置換用プラスミドの構築
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来ピルベートカルボキシラーゼ遺伝子のN末端領域のDNA断片の取得は、上記(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.BA000036のCgl0689)を基に設計した合成DNA(配列番号1および配列番号2)を用いたPCRによって行った。尚、配列番号1のDNAは5’末端がリン酸化されたものを用いた。
(B) Construction of a plasmid for PC promoter substitution The DNA fragment of the N-terminal region of the pyruvate carboxylase gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was obtained using the DNA prepared in (A) above as a template and the entire genome sequence was reported. This was performed by PCR using synthetic DNA (SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2) designed based on the sequence of the gene of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain (Cgl0689 of GenBank Database Accession No. BA00000036). The DNA of SEQ ID NO: 1 used was phosphorylated at the 5 ′ end.

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製)0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、0.25μM dNTPsを混合し、全量を20μLとした。Composition of reaction solution: Template DNA 1 μL, Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MgSO 4 , 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で1分らなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は4分とした。 Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds, and 72 ° C. for 1 minute was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 4 minutes.

増幅産物の確認は、0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.9kbの断片を検出した。   Confirmation of the amplified product was carried out by separating by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and then visualized by ethidium bromide staining to detect a fragment of about 0.9 kb.

ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行い、これをPC遺伝子N末端断片とした。   Recovery of the target DNA fragment from the gel was carried out using QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN), and this was used as the PC gene N-terminal fragment.

一方、ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来で構成的に高発現するTZ4プロモーター断片はプラスミドpMJPC1(日本国特開2005−95169号公報)を鋳型とし、配列番号3および配列番号4に記載の合成DNAを用いたPCRにより調製した。尚、配列番号4のDNAは5’末端がリン酸化されたものを用いた。   On the other hand, the TZ4 promoter fragment derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain is constitutively highly expressed using plasmid pMJPC1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-95169) as a template, and the synthetic DNAs described in SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 It was prepared by PCR using The DNA of SEQ ID NO: 4 used was phosphorylated at the 5 'end.

反応液組成:鋳型DNA1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、0.25μM dNTPsを混合し、全量を20μLとした。Reaction solution composition: Template DNA 1 μL, PfxDNA polymerase (manufactured by Invitrogen) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.3 μM primer, 1 mM MgSO 4 , 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で30秒分らなるサイクルを25回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は3分とした。 Reaction temperature condition: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 30 seconds was repeated 25 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 3 minutes.

増幅産物の確認は、1.0%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.5kbの断片を検出した。   The amplification product was confirmed by separation by 1.0% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and visualization by ethidium bromide staining, and a fragment of about 0.5 kb was detected.

ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行い、これをTZ4プロモーター断片とした。   Recovery of the target DNA fragment from the gel was performed using QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN), and this was used as the TZ4 promoter fragment.

上記にて調製したPC遺伝子N末端断片とTZ4プロモーター断片を混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結後、制限酵素PstIで切断し、1.0%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離し、約1.0kbのDNA断片をQIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて回収し、これをTZ4プロモーター:PC遺伝子N末端断片とした。   The PC gene N-terminal fragment prepared above and the TZ4 promoter fragment were mixed, and ligation kit ver. 2 (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.), cleaved with restriction enzyme PstI, separated by 1.0% agarose (SeaKem GTG agarose: FMC BioProducts) gel electrophoresis, and a DNA fragment of about 1.0 kb was isolated from QIAQuick Gel Extraction Kit (Manufactured by QIAGEN) was used as a TZ4 promoter: PC gene N-terminal fragment.

さらに、前記DNA断片と、大腸菌プラスミドpHSG299(宝酒造製)をPstIで切断して調製したDNAとを混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結した。   Further, the DNA fragment was mixed with DNA prepared by cutting E. coli plasmid pHSG299 (Takara Shuzo) with PstI, and ligation kit ver. 2 (Takara Shuzo) were used for connection.

得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mL カナマシンおよび50μg/mL X−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。   Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine and 50 μg / mL X-Gal.

前記培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを制限酵素PstIで切断することにより、約1.0kbの挿入断片が認められ、これをpMJPC17.1と命名した。   Clones that formed white colonies on the medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then the plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was cleaved with the restriction enzyme PstI, whereby an inserted fragment of about 1.0 kb was recognized, and this was named pMJPC17.1.

ブレビバクテリウム・フラバムMJ233株由来ピルベートカルボキシラーゼ遺伝子の5’上流領域のDNA断片の取得は、参考例1(A)で調製したDNAを鋳型とし、全ゲノム配列が報告されているコリネバクテリウム・グルタミカム ATCC13032株の該遺伝子の配列(GenBank Database Accession No.BA000036)を基に設計した合成DNA(配列番号5および配列番号6)を用いたPCRによって行った。   The DNA fragment of the 5 ′ upstream region of the pyruvate carboxylase gene derived from Brevibacterium flavum MJ233 strain was obtained by using the DNA prepared in Reference Example 1 (A) as a template, and Corynebacterium It was carried out by PCR using synthetic DNA (SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6) designed based on the sequence of the gene of Glutamicum ATCC13032 strain (GenBank Database Accession No. BA00000036).

反応液組成:鋳型DNA 1μL、PfxDNAポリメラーゼ(インビトロジェン社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.3μM各々プライマー、1mM MgSO、0.25μM dNTPsを混合し、全量を20μLとした。Composition of reaction solution: 1 μL of template DNA, 0.2 μL of Pfx DNA polymerase (manufactured by Invitrogen), 1 × concentrated buffer, 0.3 μM each primer, 1 mM MgSO 4 and 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で30秒からなるサイクルを35回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。 Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds was repeated 35 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

増幅産物の確認は、1.0%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離後、臭化エチジウム染色により可視化することにより行い、約0.7kbの断片を検出した。   The amplification product was confirmed by separation by 1.0% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis and visualization by ethidium bromide staining, and a fragment of about 0.7 kb was detected.

ゲルからの目的DNA断片の回収は、QIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて行った。回収したDNA断片は、T4 ポリヌクレオチドキナーゼ(T4 Polynucleotide Kinase:宝酒造製)により5'末端をリン酸化した後、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて大腸菌ベクターpUC119(宝酒造製)のSmaI部位に結合し、得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。   The DNA fragment of interest was recovered from the gel using a QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN). The recovered DNA fragment was phosphorylated at the 5 ′ end with T4 polynucleotide kinase (T4 Polynucleotide Kinase: manufactured by Takara Shuzo), and then ligated kit ver. 2 (Takara Shuzo) was used to bind to the SmaI site of E. coli vector pUC119 (Takara Shuzo), and Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the resulting plasmid DNA.

この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mL アンピシリンおよび50μg/mL X−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。得られたプラスミドDNAを、配列番号7および配列番号6で示した合成DNAをプライマーとしたPCR反応に供した。   The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL ampicillin and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified. The obtained plasmid DNA was subjected to a PCR reaction using the synthetic DNAs shown in SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 6 as primers.

反応液組成:上記プラスミド1ng、Ex−TaqDNAポリメラーゼ(宝酒造社製) 0.2μL、1倍濃度添付バッファー、0.2μM各々プライマー、0.25μMdNTPsを混合し、全量を20μLとした。 Composition of reaction solution: 1 ng of the above plasmid, Ex-Taq DNA polymerase (manufactured by Takara Shuzo Co., Ltd.) 0.2 μL, 1 × concentration attached buffer, 0.2 μM each primer, 0.25 μM dNTPs were mixed to make a total volume of 20 μL.

反応温度条件:DNAサーマルサイクラー PTC−200(MJResearch社製)を用い、94℃で20秒、60℃で20秒、72℃で50秒からなるサイクルを20回繰り返した。但し、1サイクル目の94℃での保温は1分20秒、最終サイクルの72℃での保温は5分とした。 Reaction temperature conditions: DNA thermal cycler PTC-200 (manufactured by MJ Research) was used, and a cycle consisting of 94 ° C. for 20 seconds, 60 ° C. for 20 seconds and 72 ° C. for 50 seconds was repeated 20 times. However, the heat retention at 94 ° C. in the first cycle was 1 minute 20 seconds, and the heat retention at 72 ° C. in the final cycle was 5 minutes.

このようにして挿入DNA断片の有無を確認した結果、約0.7kbの増幅産物を認めるプラスミドを選抜し、これをpMJPC5.1と命名した。   As a result of confirming the presence or absence of the inserted DNA fragment in this way, a plasmid that recognized an amplification product of about 0.7 kb was selected and named pMJPC5.1.

次に、上記pMJPC17.1およびpMJPC5.1をそれぞれ制限酵素XbaIで切断後混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結した。これを制限酵素SacIおよび制限酵素SphIで切断したDNA断片を0.75%アガロース(SeaKem GTG agarose:FMCBioProducts製)ゲル電気泳動により分離し、約1.75kbのDNA断片をQIAQuick Gel Extraction Kit(QIAGEN製)を用いて回収した。   Next, the above-mentioned pMJPC17.1 and pMJPC5.1 were cleaved with restriction enzyme XbaI and mixed, and ligation kit ver. 2 (Takara Shuzo) were used for connection. The DNA fragment cleaved with restriction enzyme SacI and restriction enzyme SphI was separated by 0.75% agarose (SeaKem GTG agarose: manufactured by FMC BioProducts) gel electrophoresis, and a DNA fragment of about 1.75 kb was prepared by QIAQuick Gel Extraction Kit (manufactured by QIAGEN Gel Extraction Kit). ).

前記PC遺伝子の5’上流領域とN末端領域の間にTZ4プロモーターが挿入されたDNA断片を、sacB遺伝子を含むプラスミドpKMB1(特開2005−95169)をSacIおよびSphIで切断して調製したDNAと混合し、ライゲーションキットver.2(宝酒造製)を用いて連結した。   A DNA fragment in which the TZ4 promoter is inserted between the 5 ′ upstream region and the N-terminal region of the PC gene, and a DNA prepared by cleaving the plasmid pKMB1 (JP-A-2005-95169) containing the sacB gene with SacI and SphI Mixed and ligation kit ver. 2 (Takara Shuzo) were used for connection.

得られたプラスミドDNAで大腸菌(DH5α株)を形質転換した。この様にして得られた組換え大腸菌を50μg/mLカナマシンおよび50μg/mLX−Galを含むLB寒天培地に塗抹した。この培地上で白色のコロニーを形成したクローンを、常法により液体培養した後、プラスミドDNAを精製した。   Escherichia coli (DH5α strain) was transformed with the obtained plasmid DNA. The recombinant Escherichia coli thus obtained was smeared on an LB agar medium containing 50 μg / mL kana machine and 50 μg / mL X-Gal. Clones that formed white colonies on this medium were subjected to liquid culture by a conventional method, and then plasmid DNA was purified.

得られたプラスミドDNAを制限酵素SacIおよびSphIで切断することにより、約1.75kbの挿入断片が認められ、これをpMJPC17.2と命名した(図2)。   By cutting the obtained plasmid DNA with restriction enzymes SacI and SphI, an insert fragment of about 1.75 kb was observed, which was named pMJPC17.2 (FIG. 2).

(C)PC増強株の作製
ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH(LDH活性が低下した株:特開2005−95169)の形質転換に用いるプラスミドDNAは、pMJPC17.2のプラスミドDNA用いて塩化カルシウム法(Journal of Molecular Biology,53,159,1970)により形質転換した大腸菌JM110株から再調製した。
(C) Production of PC enhanced strain
Plasmid DNA used for transformation of Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH (strain with reduced LDH activity: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-95169) was obtained using the plasmid DNA of pMJPC17.2 using the calcium chloride method (Journal of Molecular Biology, 53, 159, 1970) and re-prepared from E. coli strain JM110.

ブレビバクテリウム・フラバムMJ233/ΔLDH株の形質転換は電気パルス法(Res.Microbiol.,Vol.144,p.181−185,1993)によって行い、得られた形質転換体をカナマイシン 25μg/mLを含むLBG寒天培地[トリプトン10g、イーストエキストラクト5g、NaCl 5g、グルコース 20g、及び寒天15gを蒸留水1Lに溶解]に塗抹した。   The Brevibacterium flavum MJ233 / ΔLDH strain was transformed by the electric pulse method (Res. Microbiol., Vol. 144, p. 181-185, 1993), and the obtained transformant contained 25 μg / mL of kanamycin. LBG agar medium [tryptone 10 g, yeast extract 5 g, NaCl 5 g, glucose 20 g, and agar 15 g dissolved in 1 L of distilled water] was smeared.

前記培地上に生育した株は、pMJPC17.2がブレビバクテリウム・フラバムMJ233株菌体内で複製不可能なプラスミドであるため、該プラスミドのPC遺伝子とブレビバクテリウム・フラバムMJ233株ゲノム上の同遺伝子との間で相同組み換えを起こした結果、ゲノム上に該プラスミドに由来するカナマイシン耐性遺伝子およびsacB遺伝子が挿入されているはずである。   Since the strain grown on the medium is a plasmid in which pMJPC17.2 cannot replicate in the Brevibacterium flavum MJ233 strain, the PC gene of the plasmid and the same gene on the genome of Brevibacterium flavum MJ233 strain As a result of homologous recombination with the kanamycin, the kanamycin resistance gene and sacB gene derived from the plasmid should be inserted on the genome.

次に、上記相同組み換え株をカナマイシン25μg/mLを含むLBG培地にて液体培養した。この培養液の菌体数約100万相当分を10%ショ糖含有LBG培地に塗抹にした。その結果、2回目の相同組み換えによりsacB遺伝子が脱落しショ糖非感受性となったと考えられる株を数十個得た。   Next, the homologous recombination strain was subjected to liquid culture in an LBG medium containing 25 μg / mL kanamycin. A portion equivalent to about 1 million cells of this culture was smeared on a 10% sucrose-containing LBG medium. As a result, sacB gene was eliminated by the second homologous recombination, and several tens of strains considered to be insensitive to sucrose were obtained.

この様にして得られた株の中には、そのPC遺伝子の上流にpMJPC17.2に由来するTZ4プロモーターが挿入されたものと野生型に戻ったものが含まれる。PC遺伝子がプロモーター置換型であるか野生型であるかの確認は、LBG培地にて液体培養して得られた菌体を直接PCR反応に供し、PC遺伝子の検出を行うことによって容易に確認できる。   Among the strains thus obtained, those in which the TZ4 promoter derived from pMJPC17.2 is inserted upstream of the PC gene and those that have returned to the wild type are included. Confirmation of whether the PC gene is promoter-substituted type or wild type can be easily confirmed by subjecting the cells obtained by liquid culture in LBG medium to direct PCR reaction and detecting the PC gene. .

TZ4プロモーターおよびPC遺伝子をPCR増幅するためのプライマー(配列番号8および配列番号9)を用いて分析すると、プロモーター置換型では678bpのDNA断片を認めるはずである。上記方法にてショ糖非感受性となった菌株を分析した結果、TZ4プロモーターが挿入された株を選抜し、該株をブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC−5/ΔLDHと命名した。   When analyzed using primers (SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9) for PCR amplification of the TZ4 promoter and PC gene, a 678 bp DNA fragment should be observed in the promoter-substituted form. As a result of analyzing the strain that became insensitive to sucrose by the above method, a strain into which the TZ4 promoter was inserted was selected, and the strain was named Brevibacterium flavum MJ233 / PC-5 / ΔLDH.

参考例2:ジャーファーメンターによるコハク酸発酵液の調製
(A)種培養
尿素:4g、硫酸アンモニウム:14g、リン酸1カリウム:0.5g、リン酸2カリウム0.5g、硫酸マグネシウム・7水和物:0.5g、硫酸第一鉄・7水和物:20mg、硫酸マンガン・水和物:20mg、D−ビオチン:200μg、塩酸チアミン:200μg、酵母エキス:1g、カザミノ酸:1gを蒸留水に溶解、1000mLに調整した培地100mLを500mLの三角フラスコに入れ、121℃、20分加熱滅菌した。これを室温まで冷やし、あらかじめ滅菌した50%グルコース水溶液4mLを添加し、上記で構築したブレビバクテリウム・フラバムMJ233/PC−5/ΔLDH株を接種して16時間30℃にて振とう(160rpm)培養した。
Reference Example 2: Preparation of succinic acid fermentation broth by jar fermenter (A) Seed culture Urea: 4 g, ammonium sulfate: 14 g, 1 potassium phosphate: 0.5 g, 2 potassium phosphate 0.5 g, magnesium sulfate 7 hydrate Product: 0.5 g, ferrous sulfate heptahydrate: 20 mg, manganese sulfate hydrate: 20 mg, D-biotin: 200 μg, thiamine hydrochloride: 200 μg, yeast extract: 1 g, casamino acid: 1 g Into a 500 mL Erlenmeyer flask was added 100 mL of the medium dissolved in 1000 mL and sterilized by heating at 121 ° C for 20 minutes. This was cooled to room temperature, 4 mL of a 50% glucose aqueous solution sterilized in advance was added, the Brevibacterium flavum MJ233 / PC-5 / ΔLDH strain constructed above was inoculated, and shaken at 30 ° C. for 16 hours (160 rpm) Cultured.

(B)本培養
硫酸アンモニウム:3.0g、85%リン酸:6.7g、塩化カリウム:4.9g、硫酸マグネシウム・7水和物:1.5g、硫酸第一鉄・7水和物:120mg、硫酸マンガン・水和物:120mg、コーンスティープリカー(王子コーンスターチ社製)30.0g、10N水酸化カリウム水溶液:11.0g、消泡剤(CE457:日本油脂製):2.5gを蒸留水に溶解して調整した培地2.0Lを5Lの発酵糟に入れ、121℃、20分加熱滅菌した。これを室温まで冷やしてから28% アンモニア水を加えてpHを7.0に調整した後、予めフィルター滅菌したD−ビオチン、塩酸チアミン各0.2g/L水溶液:15mL、及びあらかじめ滅菌した720g/Lショ糖水溶液:110mLを添加し、これに前述の種培養液を100mL加えて、30℃に保温した。
(B) Main culture Ammonium sulfate: 3.0 g, 85% phosphoric acid: 6.7 g, potassium chloride: 4.9 g, magnesium sulfate heptahydrate: 1.5 g, ferrous sulfate heptahydrate: 120 mg , Manganese sulfate hydrate: 120 mg, corn steep liquor (manufactured by Oji Cornstarch) 30.0 g, 10N aqueous potassium hydroxide solution: 11.0 g, antifoaming agent (CE457: manufactured by NOF Corporation): 2.5 g of distilled water 2.0 L of the medium prepared by dissolving in the solution was placed in a 5 L fermenter and sterilized by heating at 121 ° C. for 20 minutes. After cooling this to room temperature and adjusting the pH to 7.0 by adding 28% aqueous ammonia, D-biotin sterilized in advance, 0.2 g / L aqueous solution of thiamine hydrochloride: 15 mL, and 720 g / sterilized in advance. L Sucrose aqueous solution: 110 mL was added, and 100 mL of the above seed culture solution was added thereto, and the mixture was kept at 30 ° C.

pHは28%アンモニア水を用いて7.2以下にならないように保ち、通気は毎分3.0L、背圧は0.05MPa、攪拌は毎分750回転で本培養を開始した。溶存酸素濃度がほぼ0まで低下した後、再び上昇を開始して1ppmに達したところであらかじめ滅菌した72%ショ糖水溶液を約5.3g添加したところ、再び0まで低下した。溶存酸素濃度が再び上昇するごとに上記の方法にてショ糖水溶液添加を繰り返して、培養開始後19時間まで継続した。   The main culture was started using a 28% aqueous ammonia so that the pH was kept at 7.2 or less, aeration was 3.0 L / min, back pressure was 0.05 MPa, and stirring was 750 rpm. After the dissolved oxygen concentration dropped to almost 0, when it started to rise again and reached 1 ppm, about 5.3 g of a 72% sucrose aqueous solution sterilized in advance was added. Each time the dissolved oxygen concentration increased again, the addition of the aqueous sucrose solution was repeated by the above method, and continued until 19 hours after the start of the culture.

(C)コハク酸生成反応
85% リン酸:1.6g、硫酸マグネシウム・7水和物:1.1g、硫酸第一鉄・7水和物:43mg、硫酸マンガン・水和物:43mg、10N水酸化カリウム水溶液:2.86gを蒸留水に溶解、42mLに調整後、121℃、20分加熱滅菌処理し、反応濃縮培地を作製した。
(C) Succinic acid production reaction 85% Phosphoric acid: 1.6 g, Magnesium sulfate heptahydrate: 1.1 g, Ferrous sulfate heptahydrate: 43 mg, Manganese sulfate / hydrate: 43 mg, 10N Aqueous potassium hydroxide solution: 2.86 g was dissolved in distilled water, adjusted to 42 mL, and then heat sterilized at 121 ° C. for 20 minutes to prepare a reaction concentrated medium.

室温まで冷やした上記反応濃縮培地:42mL、及び予め滅菌した720g/Lショ糖水溶液:530mL、滅菌水:1.2L、予めフィルター滅菌したD−ビオチン、塩酸チアミン各0.2g/L水溶液:20mL、上記本培養により得られた培養液675mLを5Lのジャーファーメンターに加え反応を開始した。   The reaction concentrated medium cooled to room temperature: 42 mL, and sterilized 720 g / L sucrose aqueous solution: 530 mL, sterilized water: 1.2 L, D-biotin and thiamine hydrochloride each 0.2 g / L aqueous solution: 20 mL sterilized in advance. Then, 675 mL of the culture solution obtained by the above main culture was added to a 5 L jar fermenter to start the reaction.

反応温度は40℃、攪拌回転数は毎分150、pHは中和剤(炭酸水素アンモニウム:171g、28%アンモニア水:354g、蒸留水:529g)の逐次添加によって7.35に調整しながら反応を継続し、反応液中の残存ショ糖が0.1g/L以下になったところで終了した。   Reaction temperature is 40 ° C., stirring speed is 150 per minute, pH is adjusted to 7.35 by sequential addition of neutralizing agent (ammonium bicarbonate: 171 g, 28% ammonia water: 354 g, distilled water: 529 g). The process was terminated when the residual sucrose in the reaction solution became 0.1 g / L or less.

このようにして調製したコハク酸発酵液(菌体を含んだ状態)を下記の実施例及び比較例で用いた。   The succinic acid fermentation liquor thus prepared (containing the bacterial cells) was used in the following Examples and Comparative Examples.

なお、コハク酸発酵液を遠心分離(15,000G、5分)処理し、得られた上澄液について組成分析を行ったところ、表2に示す組成であった。   The succinic acid fermentation broth was subjected to centrifugal separation (15,000 G, 5 minutes), and the resulting supernatant was subjected to composition analysis. The composition shown in Table 2 was obtained.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

〔実施例1〕
[実施例1−1]
<菌体分離>
(実施例1−1−1)
上記参考例2(C)で得られたコハク酸発酵液22mLを、95%硫酸でpHを2.5に調整したのち10mLを遠心チューブに入れ、500Gで8分遠心分離を行い、遠心分離後の上澄液の濁度(OD660)を測定した。尚、菌体分離前の濁度(OD660)は24であった。
[Example 1]
[Example 1-1]
<Cell separation>
(Example 1-1-1)
After adjusting the pH of the succinic acid fermentation liquor obtained in Reference Example 2 (C) above to 2.5 with 95% sulfuric acid, 10 mL was placed in a centrifuge tube, centrifuged at 500 G for 8 minutes, and then centrifuged. The turbidity (OD660) of the supernatant was measured. The turbidity (OD660) before cell separation was 24.

(実施例1−1−2)
pHを3.0に調整した以外は実施例1−1−1と同様にして菌体分離を行い、遠心分離後の上澄液の濁度(OD660)を測定した。
(Example 1-1-2)
The cells were separated in the same manner as in Example 1-1-1 except that the pH was adjusted to 3.0, and the turbidity (OD660) of the supernatant after centrifugation was measured.

(実施例1−1−3)
pHを4.0に調整した以外は実施例1−1−1と同様にして菌体分離を行い、遠心分離後の上澄液の濁度(OD660)を測定した。
(Example 1-1-3)
The cells were separated in the same manner as in Example 1-1-1 except that the pH was adjusted to 4.0, and the turbidity (OD660) of the supernatant after centrifugation was measured.

(実施例1−1−4)
pHを5.0に調整した以外は実施例1−1−1と同様にして菌体分離を行い、遠心分離後の上澄液の濁度(OD660)を測定した。
(Example 1-1-4)
The cells were separated in the same manner as in Example 1-1-1 except that the pH was adjusted to 5.0, and the turbidity (OD660) of the supernatant after centrifugation was measured.

(比較例1−1−1)
コハク酸発酵液(pH7.6)を実施例1−1−1と同様にして菌体分離を行い、遠心分離後の上澄液の濁度(OD660)を測定した。
(Comparative Example 1-1-1)
Bacterial cells were separated from the succinic acid fermentation broth (pH 7.6) in the same manner as in Example 1-1-1, and the turbidity (OD660) of the supernatant after centrifugation was measured.

また、遠心分離を4200Gで8分を行い、実施例1−1−1〜1−1−4および比較例1−1−1と同様の実験を行った。   Moreover, centrifugation was performed at 4200G for 8 minutes, and the same experiment as Example 1-1-1 to 1-1-4 and Comparative example 1-1-1 was conducted.

その結果、表3に示すように、いずれの遠心分離条件においてもpH2.5〜5.0に調整した場合に、pH7.6での遠心分離と比較して、菌体分離効率の向上、遠心分離上澄液の濁度の低下が認められた。   As a result, as shown in Table 3, when the pH was adjusted to 2.5 to 5.0 under any of the centrifugation conditions, the cell separation efficiency was improved as compared with the centrifugation at pH 7.6. A decrease in the turbidity of the separated supernatant was observed.

特に、pH2.5および3.0に調整して遠心分離を行った場合は、低速遠心分離条件(500G)においてもpH7.6での高速遠心条件(4200G)よりも優れた菌体分離効率を示した。   In particular, when centrifugation is carried out after adjusting to pH 2.5 and 3.0, cell separation efficiency superior to that of high-speed centrifugation (4200G) at pH 7.6 is achieved even under low-speed centrifugation conditions (500G). Indicated.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例1−2]
<菌体分離+MEK抽出>
(実施例1−2−1)
上記参考例2(C)で得られたコハク酸発酵液50mLを遠心チューブに入れ、95%硫酸でpHを2.5に調整したのち、9500Gで10分遠心分離を行った。得られた上澄液について、一部を用いて濁度(OD660)の測定を行い、残りを用いて以下の手順でMEK抽出を行った。
[Example 1-2]
<Cell separation + MEK extraction>
(Example 1-2-1)
50 mL of the succinic acid fermentation broth obtained in Reference Example 2 (C) above was placed in a centrifuge tube, adjusted to pH 2.5 with 95% sulfuric acid, and then centrifuged at 9500 G for 10 minutes. About the obtained supernatant liquid, turbidity (OD660) was measured using a part, and MEK extraction was performed by the following procedure using the rest.

上澄液20gにMEK10g加え、5分懸濁した後、静置して分相時間(水相と有機相が分離するまでの時間)を測定した。また、水相と有機相の間に存在する中間不溶分の存在量を確認し、有機相における浮遊物の存在しない領域(有機相クリア率)を目視にて確認した。   After adding 10 g of MEK to 20 g of the supernatant and suspending for 5 minutes, the mixture was allowed to stand and the phase separation time (time until the aqueous phase and the organic phase were separated) was measured. Moreover, the abundance of the intermediate insoluble component existing between the aqueous phase and the organic phase was confirmed, and the region (organic phase clearing rate) where no suspended solids existed in the organic phase was visually confirmed.

有機相における浮遊物の存在しない領域(有機相クリア率)がコハク酸等の有機酸を抽出する際に回収できる実質的な有機相の割合とみなすことができる。また、上澄液の一部を用いて光散乱測定を行った。   The region where the suspended matter does not exist in the organic phase (organic phase clear rate) can be regarded as a substantial proportion of the organic phase that can be recovered when extracting an organic acid such as succinic acid. In addition, light scattering measurement was performed using a part of the supernatant.

光散乱測定は大塚電子株式会社製ELS−800型装置、ELS−8000ver.4.0ソフトウェアを用いて実施した。入射スリットはΦ0.2、Φ0.1に設定した。光源はHe−Neレーザー10mW、検出器はフォトカウント用光電子増倍管を使用した。測定は室温下、1cmの角セルを使用し、各処理液原液を用いて行った。測定アングルは90℃、溶媒は水を選択した。   Light scattering measurement was performed using an ELS-800 type apparatus manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., ELS-8000 ver. Performed with 4.0 software. The incident slit was set to Φ0.2 and Φ0.1. The light source used was a He-Ne laser 10 mW, and the detector used was a photomultiplier tube for photocounting. The measurement was carried out using a 1 cm square cell at room temperature and using each treatment solution stock solution. The measurement angle was 90 ° C. and the solvent was water.

その他の測定パラメータは全てオートで設定し散乱強度及び粒径を測定した。散乱強度は粒径モニターテーブルに記載の、n=1〜100各スキャンの平均値を用いた。なお、濃厚サンプルはアッテネータフィルターで自動に入射光量が調整されるため、フィルター値で除し、補正した数値を評価に用いた。   All other measurement parameters were set automatically and the scattering intensity and particle size were measured. As the scattering intensity, an average value of n = 1 to 100 scans described in the particle size monitor table was used. Since the amount of incident light is automatically adjusted by the attenuator filter in the thick sample, it is divided by the filter value and the corrected numerical value is used for evaluation.

(実施例1−2−2)
上記参考例2(C)で得られたコハク酸発酵液のpHを3.0に調整した以外は実施例1−2−1と同様にして菌体分離を行い、得られた上澄液を95%硫酸でpHを2.5に調整したのち、実施例1−2−1と同様にしてOD660の測定、MEK抽出を行い、分相時間、中間不溶分の量、有機相クリア率、平均粒径、光散乱強度を測定した。
(Example 1-2-2)
The cells were separated in the same manner as in Example 1-2-1 except that the pH of the succinic acid fermentation liquor obtained in Reference Example 2 (C) was adjusted to 3.0, and the resulting supernatant was obtained. After adjusting the pH to 2.5 with 95% sulfuric acid, measurement of OD660 and MEK extraction were performed in the same manner as in Example 1-2-1, phase separation time, amount of intermediate insoluble matter, organic phase clear rate, average The particle size and light scattering intensity were measured.

(実施例1−2−3)
菌体分離前のpHを4.0に調整した以外は実施例1−2−2と同様にして菌体分離・MEK抽出を行い、OD660、分相時間、中間不溶分の量、有機相クリア率、平均粒径、光散乱強度を測定した。
(Example 1-2-3)
Except that the pH before cell separation was adjusted to 4.0, cell separation and MEK extraction were performed in the same manner as in Example 1-2-2, and OD660, phase separation time, amount of intermediate insoluble matter, and organic phase clear The rate, average particle size, and light scattering intensity were measured.

(実施例1−2−4)
菌体分離前のpHを5.0に調整した以外は実施例1−2−2と同様にして菌体分離・MEK抽出を行い、OD660、分相時間、中間不溶分の量、有機相クリア率、平均粒径、光散乱強度を測定した。
(Example 1-2-4)
Cell separation and MEK extraction were performed in the same manner as in Example 1-2-2 except that the pH before cell separation was adjusted to 5.0, and OD660, phase separation time, amount of intermediate insoluble matter, and organic phase clear The rate, average particle size, and light scattering intensity were measured.

(比較例1−2−1)
菌体分離前のpHを7.6に調整した以外は実施例1−2−2と同様にして菌体分離・MEK抽出を行い、OD660、分相時間、中間不溶分の量、有機相クリア率、平均粒径、光散乱強度を測定した。
(Comparative Example 1-2-1)
Except that the pH before cell separation was adjusted to 7.6, cell separation and MEK extraction were carried out in the same manner as in Example 1-2-2, OD660, phase separation time, amount of intermediate insoluble matter, organic phase clear The rate, average particle size, and light scattering intensity were measured.

その結果、表4に示すように、pH2.5および3.0に調整した場合は、分相時間が短く、中間不溶分の量も少なく、有機相クリア率が格段に向上したので、MEK抽出の効率がよいことがわかった。   As a result, as shown in Table 4, when the pH was adjusted to 2.5 and 3.0, the phase separation time was short, the amount of intermediate insolubles was small, and the organic phase clearing rate was greatly improved. It was found that the efficiency of was good.

また、pH4.0に調整した場合は、分相時間は長くなるものの、中間不溶分の量がやや減少し、有機相クリア率が向上したする効果が認められた。pH5.0に調整した場合は、分相時間は長くなるものの、中間不溶分の量がやや多くなるも、有機相クリア率が改善する効果が認められた。一方、pH7.6に調整した場合は分相時間が長く、中間不溶分の量も多く、有機相クリア率が悪いために、MEK抽出の効率が悪かった。   Moreover, when adjusting to pH 4.0, although the phase separation time became long, the amount of intermediate | middle insoluble matters decreased somewhat, and the effect that the organic phase clear rate improved was recognized. When the pH was adjusted to 5.0, the phase separation time was long, but the amount of intermediate insoluble matter was slightly increased, but the effect of improving the organic phase clear rate was recognized. On the other hand, when the pH was adjusted to 7.6, the phase separation time was long, the amount of intermediate insolubles was large, and the organic phase clearing rate was poor, so the efficiency of MEK extraction was poor.

なお、平均粒径が小さい不溶成分は分液速度を悪化させること、光散乱強度が大きい条件では中間不溶分の生成が多くなることが考えられた。なお、アラニン、バリンおよびグルタミン酸などのアミノ酸はMEK中には回収されなかった。   In addition, it was considered that an insoluble component having a small average particle size deteriorates the liquid separation speed, and generation of an intermediate insoluble component increases under the condition that the light scattering intensity is large. Amino acids such as alanine, valine and glutamic acid were not recovered in MEK.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例1−3]
遠心分離を1000Gで8分間行った以外は実施例1−2−1と同様にして菌体分離・MEK抽出を行い、OD660、分相時間、中間不溶分の量を測定した。その結果、OD660は0.191であり、分相時間は26秒で、中間不溶分の量は少なかった。このことから、低速遠心でも効率よくMEK抽出が行えることがわかった。
[Example 1-3]
Bacterial cell separation and MEK extraction were performed in the same manner as in Example 1-2-1 except that centrifugation was performed at 1000 G for 8 minutes, and OD660, phase separation time, and amount of intermediate insoluble matter were measured. As a result, OD660 was 0.191, phase separation time was 26 seconds, and the amount of intermediate insoluble matter was small. From this, it was found that MEK extraction can be performed efficiently even at low speed centrifugation.

[実施例1−4]
(A)ジャーファーメンターによるコハク酸発酵液の調整
参考例1で作製した菌株を用いて、参考例2に従ってコハク酸発酵液を作製した。ただし、コハク酸生成反応時の温度は39℃、pHは7.6で行った。なお、得られたコハク酸発酵液を遠心分離(15,000G,5分)処理し、得られた上澄液について組成分析を行った。結果を表5に示す。
[Example 1-4]
(A) Preparation of succinic acid fermentation broth by jar fermenter A succinic acid fermentation broth was prepared according to Reference Example 2 using the strain prepared in Reference Example 1. However, the temperature during the succinic acid production reaction was 39 ° C. and the pH was 7.6. The obtained succinic acid fermentation broth was subjected to centrifugal separation (15,000 G, 5 minutes), and the resulting supernatant was subjected to composition analysis. The results are shown in Table 5.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

(B)pH調整および遠心分離
作製したコハク酸発酵液を95%硫酸で各々pHを7.6、7.0、6.5、6.0、5.5、5.0、4.5、4.0、3.5、3.0、2.5、2.0、1.5、1.0および0.5に調整した後、35mLずつ遠心チューブに分注し、40℃で10〜30分間保温した。
(B) pH adjustment and centrifugal separation of the succinic acid fermentation broth prepared with 95% sulfuric acid were adjusted to pH 7.6, 7.0, 6.5, 6.0, 5.5, 5.0, 4.5, After adjusting to 4.0, 3.5, 3.0, 2.5, 2.0, 1.5, 1.0 and 0.5, 35 mL each was dispensed into a centrifuge tube and 10 to 40 ° C. Incubated for 30 minutes.

ただし、pH1.0および0.5に調整した試料は、結晶が析出するため50℃で保温した。なお、pH1.5については、保温温度の違いによる影響を確認するため40℃保温または50℃保温の2通りで行った。   However, the samples adjusted to pH 1.0 and 0.5 were kept at 50 ° C. because crystals were precipitated. In addition, about pH1.5, in order to confirm the influence by the difference in heat retention temperature, it carried out in two ways, 40 degreeC heat retention or 50 degreeC heat retention.

保温後、各pHの試料を500Gで8分間遠心分離を行った。得られた遠心上澄液のうちpH2.0〜0.5の試料については、28%アンモニア水を用いて各々pH2.5に再調整し、pH7.6〜3.0の試料については、95%硫酸を用いて各々pH2.5に再調整した。   After the incubation, the samples of each pH were centrifuged at 500G for 8 minutes. Of the obtained centrifugal supernatant, the pH 2.0-0.5 sample was readjusted to pH 2.5 using 28% ammonia water, and the pH 7.6-3.0 sample was 95. Each was readjusted to pH 2.5 using% sulfuric acid.

pH2.5に調整した上澄液の一部を用いて濁度(OD660)を測定した。測定結果を表6(遠心条件:500G、8分)に示す。なお、菌体分離前のコハク酸発酵液の濁度(OD660)は25であった。   Turbidity (OD660) was measured using a portion of the supernatant adjusted to pH 2.5. The measurement results are shown in Table 6 (centrifugation conditions: 500 G, 8 minutes). In addition, the turbidity (OD660) of the succinic acid fermentation liquid before cell separation was 25.

(C)MEK抽出
pH2.5に調整済みの発酵液上澄液の一部を用いてMEK抽出を行った。発酵液上澄液20gにMEK10gを加え40℃で5分間懸濁した後、静置し、分相時間(水相と有機相が分離するまでの時間)を測定し、水相と有機相の間に存在する中間不溶分の存在量を確認し、有機相における浮遊物の存在しない領域(有機相クリア率)を目視にて確認した。
(C) MEK extraction MEK extraction was performed using a part of the fermentation broth supernatant adjusted to pH 2.5. 10 g of MEK was added to 20 g of the supernatant of the fermentation broth, suspended at 40 ° C. for 5 minutes, allowed to stand, and the phase separation time (time until the aqueous phase and the organic phase were separated) was measured. The amount of intermediate insolubles present between them was confirmed, and the region in the organic phase where there was no suspended matter (organic phase clear rate) was visually confirmed.

さらに、上澄液の一部を用いて光散乱測定を行い、平均粒径、光散乱強度を測定した。MEK抽出結果および光散乱測定結果を表6(遠心条件:500G、8分)に示す。なお、光散乱測定は、実施例1−2−1記載の測定方法に従って行った。   Furthermore, light scattering measurement was performed using a part of the supernatant, and the average particle size and light scattering intensity were measured. The results of MEK extraction and light scattering measurement are shown in Table 6 (centrifugation conditions: 500 G, 8 minutes). The light scattering measurement was performed according to the measurement method described in Example 1-2-1.

その結果、表6に示すようにいずれの遠心条件の場合においても、pHを7.0〜0.5で遠心した場合、pH7.6で遠心した場合に比較して、上澄液の濁度低下が確認された。特にpH5.5以下で遠心した場合、pH7.6で遠心した場合と比較して、MEK抽出に於いて、中間不溶分の減少が認められ、抽出性が改善されていることが確認された。   As a result, as shown in Table 6, the turbidity of the supernatant was higher in the case of centrifugation at pH 7.0 to 0.5 than in the case of centrifugation at pH 7.6 in any of the centrifugation conditions. Decline was confirmed. In particular, when centrifugation was performed at pH 5.5 or lower, a decrease in intermediate insoluble content was observed in MEK extraction compared with the case of centrifugation at pH 7.6, confirming that the extractability was improved.

また、pH3.5以下で遠心した場合、pH7.6で遠心分離した場合と比較して、MEK抽出時の分相時間が短くなり、さらに抽出性が改善されていることが確認された。   In addition, when centrifuged at pH 3.5 or lower, it was confirmed that the phase separation time during MEK extraction was shortened and the extractability was further improved as compared with the case of centrifugation at pH 7.6.

一方、pH1.0以下の試料について、結晶が析出するため遠心前の温度を40℃から50℃に上げた。これについては、pH1.5の試料を用いて、40℃と50℃の2通りの方法で実施した結果(表6、実施例1−4−3および1−4−4)、上澄液濁度、MEK抽出性(分相時間、中間不溶分、有機相クリア率)とも、ほぼ変わらなかった。   On the other hand, the temperature before centrifugation was increased from 40 ° C. to 50 ° C. for the crystals having a pH of 1.0 or less because crystals were precipitated. About this, the result (Table 6, Examples 1-4-3 and 1-4-4) which carried out by two methods, 40 degreeC and 50 degreeC, using the sample of pH1.5, supernatant liquid turbidity The MEK extractability (phase separation time, intermediate insoluble content, organic phase clear rate) was almost unchanged.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例1−5]
(A)ジャーファーメンターによるコハク酸発酵液の調整
(A−1)種培養および本培養
参考例1で作製した菌株を用いて、参考例2(A)および(B)記載の方法に従って、種培養、本培養を行った。
[Example 1-5]
(A) Preparation of succinic acid fermentation broth by jar fermenter (A-1) Seed culture and main culture Using the strain prepared in Reference Example 1, according to the method described in Reference Example 2 (A) and (B), seed Culture and main culture were performed.

(A−2)コハク酸生成反応
85%リン酸:0.3g、硫酸マグネシウム・7水和物:0.2g、硫酸第一鉄・7水和物:9mg、硫酸マンガン・水和物:9mg、10N水酸化カリウム水溶液:0.57gを蒸留水に溶解、8.4mLに調整後、121℃、20分加熱滅菌処理し、反応濃縮培地を作製した。
(A-2) Succinic acid production reaction 85% phosphoric acid: 0.3 g, magnesium sulfate heptahydrate: 0.2 g, ferrous sulfate heptahydrate: 9 mg, manganese sulfate hydrate: 9 mg 10N aqueous potassium hydroxide solution: 0.57 g was dissolved in distilled water, adjusted to 8.4 mL, and then heat-sterilized at 121 ° C. for 20 minutes to prepare a reaction concentrated medium.

室温まで冷やした上記反応濃縮培地:8.4mL、及び予め滅菌した720g/Lショ糖水溶液:106mL、滅菌水:178mL、予めフィルター滅菌したD−ビオチン、塩酸チアミン各0.2g/L水溶液:0.4mL、上記本培養により得られた培養液0.2Lを1Lのジャーファーメンターに加え反応を開始した。   Reaction concentrated medium cooled to room temperature: 8.4 mL, pre-sterilized 720 g / L sucrose aqueous solution: 106 mL, sterile water: 178 mL, pre-filter sterilized D-biotin, thiamine hydrochloride 0.2 g / L aqueous solution: 0 4 mL, 0.2 L of the culture solution obtained by the above main culture was added to a 1 L jar fermenter to start the reaction.

反応温度は40℃、攪拌回転数は毎分200回転、pHは中和剤(炭酸水素アンモニウム:171g、28%アンモニア水:354g、蒸留水:529g)の逐次添加によって7.35に調整しながら反応を継続し、反応液中の残存ショ糖が0.1g/L以下になったところで終了した。   While the reaction temperature is 40 ° C., the stirring rotation speed is 200 rotations per minute, and the pH is adjusted to 7.35 by sequential addition of a neutralizing agent (ammonium bicarbonate: 171 g, 28% aqueous ammonia: 354 g, distilled water: 529 g). The reaction was continued and terminated when the residual sucrose in the reaction solution became 0.1 g / L or less.

なお、コハク酸発酵液を遠心分離(15,000G、5分)処理し、得られた上澄液について組成分析を行ったところ、表7に示す組成であった。また、コハク酸発酵液の濁度(OD660)を測定した結果は、30であった。   The succinic acid fermentation broth was subjected to centrifugal separation (15,000 G, 5 minutes), and the resulting supernatant was subjected to composition analysis. The results shown in Table 7 were obtained. Moreover, the result of measuring the turbidity (OD660) of the succinic acid fermentation broth was 30.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

(B)膜濾過およびpH調整
得られたコハク酸発酵液を95%硫酸でpH2.5に調整した後、40mLずつを膜濾過(膜孔径0.22μm、5μm)にて菌体分離した。一方、比較例として得られたコハク酸発酵液を、40mLずつを各々膜濾過(膜孔径0.22μm、5μm)した後、濾液は95%硫酸を用いてpHを2.5に調整した。得られたpHを2.5に調整済みの膜濾過液の一部を用いて濁度(OD660)測定を行った。測定結果を表8に示す。
(B) Membrane filtration and pH adjustment The obtained succinic acid fermentation broth was adjusted to pH 2.5 with 95% sulfuric acid, and then 40 mL of cells were separated by membrane filtration (membrane pore diameter 0.22 μm, 5 μm). On the other hand, 40 mL each of succinic acid fermentation broth obtained as a comparative example was subjected to membrane filtration (membrane pore diameter 0.22 μm, 5 μm), and then the filtrate was adjusted to pH 2.5 using 95% sulfuric acid. Turbidity (OD660) measurement was performed using a part of the obtained membrane filtrate adjusted to pH 2.5. Table 8 shows the measurement results.

(C)MEK抽出
上記膜濾過液の一部を用いてMEK抽出を行った。膜濾過液2gにMEK1gを加え、室温で5分間懸濁した後、静置し、分相時間(水相と有機相が分離するまでの時間)を測定し、水相と有機相の間に存在する中間不溶分の存在量を確認し、有機相における浮遊物の存在しない領域(有機相クリア率)を目視にて確認した。MEK抽出結果を表8に示す。
(C) MEK extraction MEK extraction was performed using a part of the membrane filtrate. Add 1 g of MEK to 2 g of membrane filtrate, suspend at room temperature for 5 minutes, let stand, measure the phase separation time (time until the water phase and the organic phase separate), and between the water phase and the organic phase The amount of the intermediate insoluble component present was confirmed, and the region in the organic phase where there was no suspended matter (organic phase clear rate) was visually confirmed. The MEK extraction results are shown in Table 8.

その結果、表8に示すように、いずれの孔径の膜を用いて膜分離を行った場合においても、pHを2.5での膜分離を行った場合、pH7.4での膜分離と比較して、濾過液の濁度の低下が認められた。また、MEK抽出性についても、pH2.5で膜分離を行った場合、pH7.4に比較して、いずれの条件においても中間不溶分が著しく削減されると共に分相時間も短くなり、抽出性が大幅に改善された。   As a result, as shown in Table 8, when membrane separation was performed using a membrane of any pore size, when membrane separation was performed at pH 2.5, it was compared with membrane separation at pH 7.4. Thus, a decrease in the turbidity of the filtrate was observed. As for the MEK extractability, when membrane separation is performed at pH 2.5, the intermediate insoluble matter is remarkably reduced and the phase separation time is shortened in any condition as compared with pH 7.4. There has been a significant improvement.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例1−6]
(A)pH調整および遠心分離、膜分離
実施例1−5(A−2)で得られたコハク酸発酵液を95%硫酸でpHを2.5に調整した。これを35mLずつ遠心チューブに分注し、4200Gで8分間遠心し、得られた上澄液を各々膜濾過(膜孔径0.22、5μmまたは、膜濾過なし)した。
[Example 1-6]
(A) pH adjustment, centrifugation, and membrane separation The succinic acid fermentation broth obtained in Example 1-5 (A-2) was adjusted to pH 2.5 with 95% sulfuric acid. 35 mL of this was dispensed into a centrifuge tube, centrifuged at 4200 G for 8 minutes, and the resulting supernatant was subjected to membrane filtration (membrane pore size 0.22, 5 μm or no membrane filtration).

一方、比較例として、実施例1−5(A−2)で得られたコハク酸発酵液を35mLずつ遠心チューブに分注し、4200Gで8分間遠心し、得られた上澄液を各々膜濾過(膜孔径0.22、5μmまたは、膜濾過なし)した。その後、濾液を95%硫酸でpH2.5に調整した。また、得られたpHを2.5に調整済みの膜濾過液の一部で濁度(OD660)測定を行った。測定結果を表9に示す。   On the other hand, as a comparative example, 35 mL of the succinic acid fermentation broth obtained in Example 1-5 (A-2) was dispensed into a centrifuge tube, centrifuged at 4200 G for 8 minutes, and the resulting supernatants were respectively membranes. Filtration (membrane pore size 0.22, 5 μm or no membrane filtration). Thereafter, the filtrate was adjusted to pH 2.5 with 95% sulfuric acid. Moreover, turbidity (OD660) measurement was performed on a portion of the membrane filtrate whose pH was adjusted to 2.5. Table 9 shows the measurement results.

(B)MEK抽出
上記、膜濾過液を用いてMEK抽出を行った。上記濾過液20gにMEK10gを加え40℃で5分間懸濁した後、静置し、分相時間(水相と有機相が分離するまでの時間)を測定し、水相と有機相の間に存在する中間不溶分の存在量を確認し、有機相における浮遊物の存在しない領域(有機相クリア率)を目視にて確認した。また、濾過液の一部を用いて光散乱測定を行い、平均粒径、光散乱強度を測定した。MEK抽出および光散乱測定結果を表9に示す。なお、光散乱測定は、実施例1−2−1記載の測定方法に従って行った。
(B) MEK extraction MEK extraction was performed using the above membrane filtrate. 10 g of MEK was added to 20 g of the above filtrate and suspended at 40 ° C. for 5 minutes, then allowed to stand, and the phase separation time (time until the aqueous phase and the organic phase were separated) was measured, and between the aqueous phase and the organic phase. The amount of the intermediate insoluble component present was confirmed, and the region in the organic phase where there was no suspended matter (organic phase clear rate) was visually confirmed. Moreover, light scattering measurement was performed using a part of the filtrate, and the average particle diameter and light scattering intensity were measured. The results of MEK extraction and light scattering measurement are shown in Table 9. The light scattering measurement was performed according to the measurement method described in Example 1-2-1.

その結果、表9に示すように、遠心分離と膜分離を組み合わせた場合においてもpHを2.5で遠心および膜分離を行った場合、pH7.4で遠心および膜分離を行った場合と比較して、濾過液の濁度の低下が認められた。また、MEK抽出性についても中間不溶分が著しく削減されると共に、分相時間が短くなり、抽出性が大幅に改善された。   As a result, as shown in Table 9, even when centrifugation and membrane separation were combined, when centrifugation and membrane separation were performed at a pH of 2.5, compared to when centrifugation and membrane separation were performed at pH 7.4 Thus, a decrease in the turbidity of the filtrate was observed. In addition, regarding the MEK extractability, the intermediate insoluble content was remarkably reduced, the phase separation time was shortened, and the extractability was greatly improved.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

〔実施例2〕
本実施例における酸類、糖類の定量分析は、高速液体クロマトグラフィー(LC)を用い、アミノ酸の定量分析はアミノ酸分析計を用い以下の条件で測定を行った。またタンパク質の定量は試料を塩酸により加水分解処理し、加水分解前後の総アミノ酸量の増分をタンパク質量と見なした。
[Example 2]
In this example, high-performance liquid chromatography (LC) was used for quantitative analysis of acids and saccharides, and amino acid quantitative analysis was performed using an amino acid analyzer under the following conditions. For protein quantification, the sample was hydrolyzed with hydrochloric acid, and the increment of the total amino acid content before and after hydrolysis was regarded as the protein amount.

<酸類、糖類の分析>
カラム;信和化工(株)製 ULTRON PS−80H 8.0mmI.D.× 30cm
溶離液:水(過塩素酸)(過塩素酸60%水溶液1.8ml/1L−HO)
温度:60℃
<Analysis of acids and sugars>
Column: ULTRON PS-80H 8.0 mmI. D. × 30cm
Eluent: Water (perchloric acid) (60% aqueous solution of perchloric acid 1.8 ml / 1 L-H 2 O)
Temperature: 60 ° C

<アミノ酸の分析>
装置:日立アミノ酸分析計 L−8900
分析条件:生体アミノ酸分離条件−ニンヒドリン発色法(570nm,440nm)
標準品:PF(和光アミノ酸混合液ANII型0.8ml+B型0.8ml→10ml)
注入量:10μl
<Amino acid analysis>
Apparatus: Hitachi Amino Acid Analyzer L-8900
Analysis conditions: biological amino acid separation conditions-ninhydrin coloring method (570 nm, 440 nm)
Standard product: PF (Wako amino acid mixed solution ANII type 0.8 ml + B type 0.8 ml → 10 ml)
Injection volume: 10 μl

<タンパク質定量のための加水分解処理>
試料10mgまたは100mgを精秤し、純水で1mL定容としたものを、200μL分注、乾固し、塩酸雰囲気下150℃、1時間加熱し、タンパク質を加水分解処理した。これを乾固させた後純水200μLを加えて再溶解させ、0.45μmフィルターでろ過後、ろ液をアミノ酸の分析に供した。
<Hydrolysis for protein quantification>
A sample of 10 mg or 100 mg was precisely weighed and a 1 mL constant volume with pure water was dispensed to 200 μL, dried and heated in a hydrochloric acid atmosphere at 150 ° C. for 1 hour to hydrolyze the protein. After drying this, 200 μL of pure water was added and redissolved, and after filtration through a 0.45 μm filter, the filtrate was subjected to amino acid analysis.

[実施例2−1]
<プロトン化>
表2に示す組成のコハク酸発酵液1500gに98%硫酸を加え、pHを2.5に調整した(以下、コハク酸水溶液と記載することがある)。ここで98%硫酸の添加量は、150gであった。
[Example 2-1]
<Protonation>
98% sulfuric acid was added to 1500 g of the succinic acid fermentation broth having the composition shown in Table 2 to adjust the pH to 2.5 (hereinafter sometimes referred to as an aqueous succinic acid solution). Here, the addition amount of 98% sulfuric acid was 150 g.

<接触工程(バッチ操作)>
硫酸添加後のコハク酸水溶液を、ボトム弁付の容量5Lのジャケット付攪拌槽に入れ、さらにメチルエチルケトン(以下、MEKと記載することがある)に予め水を添加した10%含水メチルエチルケトン溶液2475gを加え(MEK溶液/コハク酸水溶液=1.5(w/w))、ジャケットに温水を通液することで内温を30℃に制御しながら30分間攪拌した。その後攪拌を止め、内温を30℃に制御しながら約1時間静置した。静置後液々界面近傍のMEK相には中間相が存在していた。
<Contact process (batch operation)>
The aqueous succinic acid solution after addition of sulfuric acid is placed in a 5 L jacketed stirring tank with a bottom valve, and 2475 g of a 10% hydrous methyl ethyl ketone solution in which water has been added in advance to methyl ethyl ketone (hereinafter sometimes referred to as MEK) is added. (MEK solution / succinic acid aqueous solution = 1.5 (w / w)) The mixture was stirred for 30 minutes while controlling the internal temperature to 30 ° C. by passing warm water through the jacket. Thereafter, stirring was stopped, and the mixture was allowed to stand for about 1 hour while controlling the internal temperature at 30 ° C. An intermediate phase was present in the MEK phase near the liquid-liquid interface after standing.

攪拌槽ボトム弁から抽残相、中間相、抽出相を順に回収したところ、それぞれの重量は抽出相2503g、抽残相1490g、中間相132gであった。抽出相の組成を以下の表10に示す。   When the extraction residual phase, the intermediate phase, and the extraction phase were sequentially recovered from the stirring tank bottom valve, the respective weights were 2503 g of the extraction phase, 1490 g of the extraction residual phase, and 132 g of the intermediate phase. The composition of the extracted phase is shown in Table 10 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

<蒸留>
回収した抽出液は連続蒸留によりMEKを実質的に除去する。ここで蒸留留出液はMEKと水の共沸組成物、すなわち11wt%含水MEKとして回収されるが、釜残液の濃縮度合い次第ではコハク酸が析出する懸念がある。そこで蒸留留出液が11wt%含水MEK、釜残液が30wt%コハク酸溶液となるよう抽出液2503gに対し103gの水を添加した。ここで水の添加量は下記計算に従い算出した。
<Distillation>
The recovered extract substantially removes MEK by continuous distillation. Here, the distilled distillate is recovered as an azeotropic composition of MEK and water, that is, 11 wt% water-containing MEK, but there is a concern that succinic acid may precipitate depending on the degree of concentration of the kettle residue. Therefore, 103 g of water was added to 2503 g of the extract so that the distilled distillate was 11 wt% hydrous MEK and the kettle residue was 30 wt% succinic acid solution. Here, the amount of water added was calculated according to the following calculation.

(抽出液の希釈)
抽出液のMEKおよびコハク酸濃度をそれぞれCMEK,0、CSA,0、希釈後のMEKおよびコハク酸濃度をそれぞれCMEK,1、CSA,1とした際の相図を図3に示す。図3では、抽出液の水による希釈、その後の蒸留におけるMEKおよびコハク酸の組成変化が示されている。
(Dilution of extract)
FIG. 3 shows a phase diagram when the MEK and succinic acid concentrations of the extract were C MEK, 0 and C SA, 0 , respectively, and the diluted MEK and succinic acid concentrations were C MEK, 1 and C SA, 1 respectively. . FIG. 3 shows the composition change of MEK and succinic acid in the dilution of the extract with water and subsequent distillation.

図3において、希釈操作線は抽出液組成(CMEK,0,CSA,0)および原点(0,0)を結ぶ線、
SA=(CSA,0/CMEK,0)CMEK
また蒸留操作線は釜残液(0,0.3)と留出液(0.89,0)結ぶ線、
SA=0.3−(0.3/0.89)CMEK
で表現され、希釈後の液はそれぞれの線の交点にあることから、
SA,1=(CSA,0/CMEK,0)CMEK,1 ・・・・eq.(1)
SA,1=0.3−(0.3/0.89)CMEK,1 ・・・・eq.(2)
In FIG. 3, the dilution operation line is a line connecting the extract composition (C MEK, 0 , C SA, 0 ) and the origin (0,0),
C SA = (C SA, 0 / C MEK, 0 ) C MEK
In addition, the distillation operation line is a line connecting the kettle residue (0, 0.3) and the distillate (0.89, 0),
C SA = 0.3− (0.3 / 0.89) C MEK
Since the diluted liquid is at the intersection of each line,
C SA, 1 = (C SA, 0 / C MEK, 0 ) C MEK, 1 ... Eq. (1)
C SA, 1 = 0.3− (0.3 / 0.89) C MEK, 1 ... Eq. (2)

これらを解くことで希釈液組成(CMEK,1,CSA,1)が得られる。さらに希釈水の添加量は抽出液に対して、(CMEK,0−CMEK,1)/CMEK,1で計算することができる。By solving these, the diluent composition (C MEK, 1 , C SA, 1 ) is obtained. Further, the amount of dilution water added can be calculated as (C MEK, 0 −C MEK, 1 ) / C MEK, 1 for the extract.

ここでは、抽出液組成が(0.8220、0.0353)であったので、希釈後の組成は(0.7895,0.0339)、希釈水の添加量は抽出液に対して4.12wt%、すなわち2503g×4.12wt%=103gとした。   Here, since the composition of the extract was (0.8220, 0.0353), the composition after dilution was (0.7895, 0.0339), and the amount of diluted water added was 4.12 wt. %, That is, 2503 g × 4.12 wt% = 103 g.

蒸留は径5mmのコイルパックを高さ30cm充填した内径40mmの充填カラムを備えた500mlの丸底フラスコ、さらには還留器を備えた常圧連続蒸留装置を用いた。希釈液は丸底フラスコへ約300ml添加後、フラスコをオイルバスで加熱しながら炊上げ、全還留をかけながら系内を安定させた。   Distillation was carried out using a 500 ml round bottom flask equipped with a packed column with an inner diameter of 40 mm packed with a coil pack with a diameter of 5 mm and a height of 30 cm, and an atmospheric continuous distillation apparatus equipped with a distillation apparatus. About 300 ml of the diluted solution was added to the round bottom flask, and the flask was cooked while being heated in an oil bath, and the inside of the system was stabilized while applying total return.

ここでオイルバスの温度は120℃とした。ここで塔頂温度は74℃(共沸温度)、塔底温度は101℃であった。塔内が安定したのを確認後、還留比を1に設定し、留出液を連続的に抜出すとともに供給液を充填塔中段へ連続的に供給し、釜残液も連続的に抜出しを開始した。供給液は予熱器であらかじめ60℃まで加熱した後、充填塔へ供給した。   Here, the temperature of the oil bath was 120 ° C. Here, the column top temperature was 74 ° C. (azeotropic temperature), and the column bottom temperature was 101 ° C. After confirming that the inside of the tower is stable, set the return ratio to 1, continuously extract the distillate and continuously supply the feed liquid to the middle stage of the packed tower, and continuously extract the residual liquid from the kettle. Started. The feed liquid was heated to 60 ° C. in advance with a preheater and then fed to the packed tower.

供給液は塔頂温度、塔底温度が乱れないように100ml/時で供給を始め、約1時間かけて400ml/時まで増やした。供給液の増加にあわせオイルバスの温度は徐々に上げていき最終的には140℃とした。希釈液2606gを全量蒸留するのに7時間を要した。蒸留後のボトムフラスコは比較的きれいであった。   The feed liquid started to be fed at 100 ml / hour so as not to disturb the tower top temperature and tower bottom temperature, and increased to 400 ml / hour over about 1 hour. The temperature of the oil bath was gradually increased as the supply liquid increased, and finally it was 140 ° C. It took 7 hours to distill 2606 g of the diluted solution. The bottom flask after distillation was relatively clean.

蒸留後の釜残液は290gであった。またその組成を分析した結果を、下記表11に示す。   The residue in the kettle after distillation was 290 g. The results of analyzing the composition are shown in Table 11 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

<晶析>
MEKを留去した液はジャケット付500mlセパラブルフラスコへ移し、攪拌下ジャケットに温水を通水することで80℃に保温した。その後プログラム付循環恒温槽を用い、ジャケットへ通水する温水を1時間かけて20℃まで冷却し、コハク酸を冷却晶析し、20℃到達後さらに20℃で1時間熟成した。
<Crystal>
The liquid from which MEK was distilled off was transferred to a jacketed 500 ml separable flask, and kept warm at 80 ° C. by passing warm water through the jacket while stirring. Thereafter, using a circulating thermostatic bath with a program, the warm water passed through the jacket was cooled to 20 ° C. over 1 hour, and succinic acid was cooled and crystallized.

得られたスラリーは真空ろ過し、さらに冷水150gで水洗し、ウェットケーキを回収した。さらに得られたウェットケーキは、真空燥機を用いて最大限圧条件下で80℃で乾燥し、最終的に78gのコハク酸を回収した。得られたコハク酸の組成分析結果を、下記表12に示す。   The obtained slurry was vacuum filtered and further washed with 150 g of cold water to collect a wet cake. Further, the obtained wet cake was dried at 80 ° C. under a maximum pressure using a vacuum dryer, and finally 78 g of succinic acid was recovered. The composition analysis results of the obtained succinic acid are shown in Table 12 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例2―2]
実施例2−1において、抽出温度を20℃にする以外同じ方法で処理を行った。抽出後の中間相は実施例2−1に比べて明らかに多く、回収された抽出相、中間相、抽残相はそれぞれ2322g、316g、1485gであった。抽出相を組成分析した結果を下記表13に示す。
[Example 2-2]
In Example 2-1, the treatment was performed in the same manner except that the extraction temperature was 20 ° C. The extracted intermediate phase was clearly more than in Example 2-1, and the recovered extracted phase, intermediate phase, and extracted residual phase were 2322 g, 316 g, and 1485 g, respectively. The results of composition analysis of the extracted phase are shown in Table 13 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

蒸留処理において抽出液を全て処理するのに約7時間を要した。また蒸留後のボトムフラスコは比較的きれいであった。最終的に得られたコハク酸の収率は55%、タンパク質含量は29ppmであった。   It took about 7 hours to process all the extract in the distillation process. The bottom flask after distillation was relatively clean. The yield of succinic acid finally obtained was 55%, and the protein content was 29 ppm.

[実施例2−3]
実施例2−1において、抽出温度を60℃にする以外同じ方法で処理を行った。
[Example 2-3]
In Example 2-1, the treatment was performed in the same manner except that the extraction temperature was 60 ° C.

抽出後の中間相は実施例2−2に比べて明らかに少なく、回収された抽出相、中間相、抽残相はそれぞれ2498g、131g、1495gであった。抽出相を組成分析した結果を下記表14に示す。   The extracted intermediate phase was clearly less than in Example 2-2, and the recovered extracted phase, intermediate phase, and extracted residual phase were 2498 g, 131 g, and 1495 g, respectively. The results of composition analysis of the extracted phase are shown in Table 14 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

蒸留処理において抽出液を全て処理するのに約7時間を要した。また蒸留後のボトムフラスコは比較的きれいであった。最終的に得られたコハク酸の収率は55%、タンパク質含量は35ppmであった。   It took about 7 hours to process all the extract in the distillation process. The bottom flask after distillation was relatively clean. The yield of succinic acid finally obtained was 55%, and the protein content was 35 ppm.

[実施例2−4]
<プロトン化>
上述のコハク酸発酵液1500gに98%硫酸を加えpHを2.5に調整した。ここで98%硫酸添加量は約150gであった。
[Example 2-4]
<Protonation>
To 1500 g of the above succinic acid fermentation broth, 98% sulfuric acid was added to adjust the pH to 2.5. Here, the addition amount of 98% sulfuric acid was about 150 g.

<抽出(ミキサー(攪拌槽)/セトラー)>
硫酸添加後のコハク酸水溶液を、図4に示すような、500mlジャケット付攪拌槽および各槽が600ml、400ml、300mlのジャケット付3槽式のセトラーを用い、MEK溶液と混合、液々分離することでコハク酸を連続抽出した。すなわちコハク酸水溶液1650gおよび予め水を添加した10%含水メチルエチルケトン(MEK)溶液2475g(MEK溶液/コハク酸水溶液=1.5(w/w))を、ジャケットに30℃の温水を流し温度制御された500mlジャケット付攪拌槽にそれぞれ20g/分、30g/分の速度で供給するとともに、槽内が均一となるよう激しく攪拌しながら、懸濁液を50g/分の速度で連続的に抜き出した。
<Extraction (mixer (stirring tank) / settler)>
The aqueous solution of succinic acid after the addition of sulfuric acid is mixed and separated from the MEK solution using a 500 ml jacketed stirring tank and a 600 ml, 400 ml, and 300 ml jacketed 3-settler settling tank as shown in FIG. Thus, succinic acid was continuously extracted. That is, 1650 g of succinic acid aqueous solution and 2475 g of 10% hydrous methyl ethyl ketone (MEK) solution (MEK solution / succinic acid aqueous solution = 1.5 (w / w)) to which water has been added in advance, and hot water at 30 ° C. are passed through the jacket to control the temperature In addition, the suspension was continuously extracted at a rate of 50 g / min while being vigorously stirred so that the inside of the vessel became uniform while being supplied to the 500 ml jacketed agitation vessel at a rate of 20 g / min and 30 g / min, respectively.

抜き出した懸濁液はジャケットに30℃の温水を流すことで温度制御された3槽式のセトラーの第1槽へ供給し、液々分離され第1槽ボトムから抽残相を連続的に抜き出した。抽出液は第1槽と第2槽間の堰をオーバーフローし、第2槽へ供給された。第2槽へ供給された抽出液にはかなりの不溶成分が懸濁していた。   The extracted suspension is supplied to the first tank of a three-tank settler whose temperature is controlled by flowing hot water of 30 ° C. through the jacket, and is separated into liquids, and the extracted residual phase is continuously extracted from the bottom of the first tank. It was. The extract overflowed the weir between the first tank and the second tank and was supplied to the second tank. A considerable amount of insoluble components were suspended in the extract supplied to the second tank.

第2槽では第1槽で分離できなかった不溶成分をボトムに沈降させ、清澄な抽出液のみを第2槽と第3槽間の堰をオーバーフローさせ第3槽へ供給させた。さらに第3槽では液界面近傍から清澄な抽出液をオーバーフローさせて抽出液を回収した。   In the second tank, insoluble components that could not be separated in the first tank were allowed to settle to the bottom, and only the clear extract was allowed to overflow the weir between the second and third tanks and supplied to the third tank. Furthermore, in the 3rd tank, the clear extract was overflowed from the liquid interface vicinity, and the extract was collect | recovered.

連続抽出終了後、それぞれの槽に残った抽出液および抽残相さらには第1槽中間相、第2槽ボトムに残った不溶成分を回収した。回収した抽出相、抽残相、中間相はそれぞれ2370g、抽残相1490g、中間相260gであった。抽出相を組成分析した結果を下記表15に示す。   After the completion of the continuous extraction, the extract remaining in each tank, the extracted residual phase, and the insoluble components remaining in the first tank intermediate phase and the second tank bottom were recovered. The recovered extracted phase, extracted residual phase, and intermediate phase were 2370 g, extracted residual phase 1490 g, and intermediate phase 260 g, respectively. The results of composition analysis of the extracted phase are shown in Table 15 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

<蒸留>
回収した抽出液は2370gに対し97gの水を添加し、実施例2−1と同様の方法で連続蒸留を行い、釜残液275gを回収した。蒸留には7時間を要したが、蒸留後のボトムフラスコは比較的きれいであった。得られた釜残液を組成分析した結果を下記表16に示す。
<Distillation>
97 g of water was added to 2370 g of the recovered extract, and continuous distillation was performed in the same manner as in Example 2-1, to recover 275 g of the residue from the kettle. The distillation took 7 hours, but the bottom flask after the distillation was relatively clean. Table 16 below shows the results of composition analysis of the obtained kettle residue.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

<晶析>
回収した釜残液は実施例2−1と同様の方法により晶析し、最終的に74gのコハク酸を回収した。得られたコハク酸を組成分析した結果を下記表17に示す。
<Crystal>
The recovered pot residue was crystallized in the same manner as in Example 2-1, and finally 74 g of succinic acid was recovered. The results of composition analysis of the obtained succinic acid are shown in Table 17 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例2−5] [Example 2-5]

<プロトン化>
上述のコハク酸発酵液1500gに98%硫酸を加えpHを2.5に調整した。ここで98%硫酸添加量は約150gであった。
<Protonation>
To 1500 g of the above succinic acid fermentation broth, 98% sulfuric acid was added to adjust the pH to 2.5. Here, the addition amount of 98% sulfuric acid was about 150 g.

<抽出(ミキサー(スタティックミキサー)/セトラー)>
硫酸添加後のコハク酸水溶液は、ジャケット付スタティックミキサー(ノリタケ1/4(1)−N40−174−0(内径5mm、エレメント数24))および各槽が600ml、400ml、300mlのジャケット付3槽式のセトラーを用い、MEK溶液と混合、液々分離することでコハク酸を連続抽出した。
<Extraction (mixer (static mixer) / settler)>
The succinic acid aqueous solution after the addition of sulfuric acid is a jacketed static mixer (Noritake 1/4 (1) -N40-174-0 (inner diameter 5 mm, number of elements 24)) and 3 tanks with jackets of 600 ml, 400 ml and 300 ml respectively. The succinic acid was continuously extracted by mixing with the MEK solution and separating the liquid using a settling formula.

すなわちコハク酸水溶液1650gおよび予め水を添加した10%含水メチルエチルケトン(MEK)溶液2475g(MEK溶液/コハク酸水溶液=1.5(w/w))を、それぞれ20g/分、30g/分の速度でジャケットに30℃の温水を流すことで温度制御されたスタティックミキサーへ供給し、抜き出した懸濁液はジャケットに30℃の温水を流すことで温度制御された3槽式のセトラーの第1槽に供給し、液々分離され第1槽ボトムから抽残相を連続的に抜き出した。   That is, 1650 g of an aqueous succinic acid solution and 2475 g of a 10% hydrous methyl ethyl ketone (MEK) solution to which water was added in advance (MEK solution / succinic acid aqueous solution = 1.5 (w / w)) were respectively transferred at a rate of 20 g / min and 30 g / min. The temperature is controlled by flowing 30 ° C warm water through the jacket, and the extracted suspension is supplied to the first tank of a 3-tank settler whose temperature is controlled by flowing 30 ° C warm water through the jacket. The mixture was separated from the liquid and the extracted residual phase was continuously extracted from the bottom of the first tank.

抽出液は第1槽と第2槽間の堰をオーバーフローし、第2槽へ供給された。第2槽では第1槽で分離できなかった不溶成分をボトムに沈降させ、清澄な抽出液のみを第2槽と第3槽間の堰をオーバーフローさせ第3槽へ供給させた。さらに第3槽では液界面近傍から清澄な抽出液をオーバーフローさせて抽出液を回収した。   The extract overflowed the weir between the first tank and the second tank and was supplied to the second tank. In the second tank, insoluble components that could not be separated in the first tank were allowed to settle to the bottom, and only the clear extract was allowed to overflow the weir between the second and third tanks and supplied to the third tank. Furthermore, in the 3rd tank, the clear extract was overflowed from the liquid interface vicinity, and the extract was collect | recovered.

連続抽出終了後、それぞれの槽に残った抽出液および抽残相さらには第1槽中間相、第2槽ボトムに残った不溶成分を回収した。回収した抽出相、抽残相、中間相はそれぞれ2435g、抽残相1490g、中間相197gであった。抽出相を組成分析した結果を下記表18に示す。   After the completion of the continuous extraction, the extract remaining in each tank, the extracted residual phase, and the insoluble components remaining in the first tank intermediate phase and the second tank bottom were recovered. The recovered extracted phase, extracted residual phase, and intermediate phase were 2435 g, extracted residual phase 1490 g, and intermediate phase 197 g, respectively. The results of composition analysis of the extracted phase are shown in Table 18 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

<蒸留>
回収した抽出液は2435gに対し100gの水を添加し、実施例2−1と同様の方法で連続蒸留を行い、釜残液286gを回収した。蒸留には7時間を要したが、蒸留後のボトムフラスコは比較的きれいであった。
<Distillation>
100 g of water was added to 2435 g of the recovered extract, and continuous distillation was performed in the same manner as in Example 2-1, to recover 286 g of the residue from the kettle. The distillation took 7 hours, but the bottom flask after the distillation was relatively clean.

<晶析>
回収した釜残液は実施例2−1と同様の方法により晶析し、最終的に76gのコハク酸を回収した。得られたコハク酸を組成分析した結果を下記表19に示す。
<Crystal>
The recovered pot residue was crystallized in the same manner as in Example 2-1, and finally 76 g of succinic acid was recovered. The results of composition analysis of the obtained succinic acid are shown in Table 19 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例2−6]
実施例2−1の方法に従い、プロトン化、抽出操作を行い、抽出相2503g、抽残相1490g、中間相132gを回収した。中間相は遠心沈降機で2000Gで10分間振切り清澄液130gを回収した。清澄液と抽出液とを混合して得られた液の組成分析結果を、下記表20に示す。
[Example 2-6]
In accordance with the method of Example 2-1, protonation and extraction operations were performed to recover 2503 g of extracted phase, 1490 g of extracted residual phase, and 132 g of intermediate phase. The intermediate phase was centrifuged at 2000 G for 10 minutes with a centrifugal settling machine to recover 130 g of the clarified liquid. Table 20 below shows the composition analysis results of the liquid obtained by mixing the clarified liquid and the extract.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

<蒸留>
回収した抽出液は2633gに対し108gの水を添加し、実施例2−1と同様の方法で連続蒸留を行い、釜残液310gを回収した。蒸留には7時間を要したが、蒸留後のボトムフラスコは比較的きれいであった。
<Distillation>
108 g of water was added to 2633 g of the recovered extract, and continuous distillation was performed in the same manner as in Example 2-1. The distillation took 7 hours, but the bottom flask after the distillation was relatively clean.

<晶析>
回収した釜残液は実施例2−1と同様の方法により晶析し、最終的に82gのコハク酸を回収した。得られたコハク酸を組成分析した結果を、下記表21に示す。
<Crystal>
The recovered pot residue was crystallized in the same manner as in Example 2-1, and finally 82 g of succinic acid was recovered. The results of composition analysis of the obtained succinic acid are shown in Table 21 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例2−7]
実施例2−1の方法に従い、プロトン化、抽出操作を行い、抽出相2503g、抽残相1490g、中間相132gを回収した。中間相は目開き0.5μmのPTFE製メンブランフィルターで加圧ろ過することで清澄液130gを回収した。清澄液と抽出液とを混合して得られた液の組成分析結果を、下記表22に示す。
[Example 2-7]
In accordance with the method of Example 2-1, protonation and extraction operations were performed to recover 2503 g of extracted phase, 1490 g of extracted residual phase, and 132 g of intermediate phase. The intermediate phase was subjected to pressure filtration with a PTFE membrane filter having an opening of 0.5 μm to recover 130 g of the clarified liquid. Table 22 shows the composition analysis results of the liquid obtained by mixing the clarified liquid and the extract.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

<蒸留>
回収した抽出液は2503gに対し108gの水を添加し、実施例2−1と同様の方法で連続蒸留を行い、釜残液310gを回収した。蒸留には7時間を要したが、蒸留後のボトムフラスコは比較的きれいであった。
<Distillation>
108 g of water was added to 2503 g of the recovered extract, and continuous distillation was performed in the same manner as in Example 2-1, to recover 310 g of the residue from the kettle. The distillation took 7 hours, but the bottom flask after the distillation was relatively clean.

<晶析>
回収した釜残液は実施例2−1と同様の方法により晶析し、最終的に82gのコハク酸を回収した。得られたコハク酸を組成分析した結果を、下記表23に示す。
<Crystal>
The recovered pot residue was crystallized in the same manner as in Example 2-1, and finally 82 g of succinic acid was recovered. The results of composition analysis of the obtained succinic acid are shown in Table 23 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例2−8]
実施例5のプロトン化、抽出操作において、コハク酸水溶液1650gに対して含水MEK供給量を825g((MEK溶液/コハク酸水溶液=0.5(w/w))をそれぞれ20g/分、含水MEK供給量を10g/分でスタティックミキサーにする供給する以外は同じ方法に従い、抽出相688g、抽残相1613g、中間相173gを回収した。中間相は目開き0.5μmのPTFE製メンブランフィルターで加圧ろ過することで清澄液172gを回収した。
[Example 2-8]
In the protonation and extraction operations of Example 5, 825 g of hydrous MEK supply ((MEK solution / succinic aqueous solution = 0.5 (w / w)) was 20 g / min and hydrous MEK to 1650 g of succinic acid aqueous solution. Except for feeding to a static mixer at a feed rate of 10 g / min, an extraction phase of 688 g, an extraction residual phase of 1613 g, and an intermediate phase of 173 g were recovered, and the intermediate phase was added with a PTFE membrane filter having an opening of 0.5 μm. 172 g of the clarified liquid was recovered by pressure filtration.

<連続抽出>
図5に示すようなプロセスフローにて、連続抽出操作により溶剤相にコハク酸を回収した。抽残相1613gは、内径φ20mm、高さ2mのジャケット付攪拌型連続抽出塔(理論段10段)を用い連続抽出しコハク酸を回収した。ここで抽残相は200g/時で塔頂部から供給し、ボトムから予め10wt%含水に調整したMEK溶液200g/時で連続抽出した。連続相は抽残相、分散相はMEK相とした(軽液分散)。また抽出塔の温度はジャケットに温水を通液することで30℃に制御した。最終的に抽出液を1777g回収した。
<Continuous extraction>
In the process flow as shown in FIG. 5, succinic acid was recovered in the solvent phase by a continuous extraction operation. The extracted residual phase 1613 g was continuously extracted by using a jacketed continuous extraction tower (10 theoretical plates) with an inner diameter of 20 mm and a height of 2 m to recover succinic acid. Here, the extracted residual phase was supplied from the top of the column at 200 g / hour, and continuously extracted from the bottom at 200 g / hour of MEK solution adjusted in advance to a water content of 10 wt%. The continuous phase was the extracted residual phase, and the dispersed phase was the MEK phase (light liquid dispersion). The temperature of the extraction tower was controlled at 30 ° C. by passing warm water through the jacket. Finally, 1777 g of the extract was recovered.

回収した抽出液は、ミキサーセトラーで回収した抽出液、および中間相を加圧ろ過することで固形分を除去した清澄液とあわせ、合計2637gであった。回収した抽出液、ミキサーセトラーで回収した抽出液、および加圧ろ過することで固形分を除去した清澄液の混合液の組成を分析した結果を、下記表24に示す。   The recovered extract was 2637 g in total, including the extract recovered by the mixer settler and the clarified liquid from which the solid content was removed by pressure filtration of the intermediate phase. Table 24 below shows the results of analysis of the composition of the recovered extract, the extract recovered by the mixer settler, and the mixture of the clarified liquid from which the solid content was removed by pressure filtration.

Figure 0005724876
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<蒸留>
回収した抽出液は2637gに対し190gの水を添加し、実施例2−1と同様の方法で連続蒸留を行い、釜残液432gを回収した。蒸留には7時間を要したが、蒸留後のボトムフラスコは比較的きれいであった。
<Distillation>
190 g of water was added to 2637 g of the recovered extract, and continuous distillation was performed in the same manner as in Example 2-1, to recover 432 g of the residue from the kettle. The distillation took 7 hours, but the bottom flask after the distillation was relatively clean.

<晶析>
回収した釜残液は実施例2−1と同様の方法により晶析し、最終的に114gのコハク酸を回収した。得られたコハク酸を組成分析した結果を、下記表25に示す。
<Crystal>
The recovered pot residue was crystallized in the same manner as in Example 2-1, and finally 114 g of succinic acid was recovered. The results of composition analysis of the obtained succinic acid are shown in Table 25 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[比較例2−1]
実施例2−1の方法に従い、中間相を抽出相として回収する以外同じ方法では抽出相2633g、抽残相1490gを回収した。
[Comparative Example 2-1]
According to the method of Example 2-1, 2633 g of the extracted phase and 1490 g of the extracted residual phase were recovered in the same manner except that the intermediate phase was recovered as the extracted phase.

<蒸留>
回収した抽出液は2633gに対し109gの水を添加し、実施例2−1と同様の方法で連続蒸留を行い、釜残液300gを回収した。連続蒸留ではオイルバス温度を140℃としたが、連続蒸留開始後数時間後にはボトム温度が低下したので(MEK検出)、供給量を下げ、オイルバス温度140℃でボトム温度>100℃が維持できる条件で運転を継続した。結果蒸留には9時間を要した。また蒸留後のボトムフラスコ内面には粘着物が多量に付着していた。
<Distillation>
109 g of water was added to 2633 g of the recovered extract, and continuous distillation was performed in the same manner as in Example 2-1, to recover 300 g of the residue from the kettle. In continuous distillation, the oil bath temperature was 140 ° C, but the bottom temperature decreased several hours after the start of continuous distillation (MEK detection), so the supply amount was lowered and the bottom temperature> 100 ° C was maintained at the oil bath temperature of 140 ° C. The operation was continued under conditions that allowed it. Results Distillation took 9 hours. In addition, a large amount of adhesive was adhered to the inner surface of the bottom flask after distillation.

<晶析>
MEKを留去した液はジャケット付500mlセパラブルフラスコへ移し、攪拌下ジャケットに温水を通水することで80℃に保温した。その後プログラム付循環恒温槽を用い、ジャケットへ通水する温水を1時間かけて20℃まで冷却し、コハク酸を冷却晶析し、20℃到達後さらに20℃で1時間熟成した。
<Crystal>
The liquid from which MEK was distilled off was transferred to a jacketed 500 ml separable flask, and kept warm at 80 ° C. by passing warm water through the jacket while stirring. Thereafter, using a circulating thermostatic bath with a program, the warm water passing through the jacket was cooled to 20 ° C. over 1 hour, succinic acid was cooled and crystallized, and after reaching 20 ° C., the mixture was further aged at 20 ° C. for 1 hour.

得られたスラリーは真空ろ過し、さらに冷水150gで水洗し、ウェットケーキを回収した。さらに得られたウェットケーキは真空燥機で80℃、最大減圧で乾燥し、最終的に83gのコハク酸を回収した。得られたコハク酸を組成分析した結果を、下記表26に示す。   The obtained slurry was vacuum filtered and further washed with 150 g of cold water to collect a wet cake. Further, the obtained wet cake was dried with a vacuum drier at 80 ° C. and a maximum reduced pressure, and finally 83 g of succinic acid was recovered. The results of composition analysis of the obtained succinic acid are shown in Table 26 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[比較例2−2]
実施例2−1の方法に従い、プロトン化したコハク酸水溶液を実施例2−9で用いた連続抽出塔塔頂部から200g/時で供給するとともに、ボトムから10%含水MEKを300g/時で供給したところ、塔内で多量の不溶成分が発生し、液々分離を阻害し、連続運転はできなかった。
[Comparative Example 2-2]
According to the method of Example 2-1, a protonated aqueous succinic acid solution is supplied from the top of the continuous extraction tower used in Example 2-9 at 200 g / hour, and 10% hydrous MEK is supplied from the bottom at 300 g / hour. As a result, a large amount of insoluble components were generated in the tower, and liquid-liquid separation was inhibited, and continuous operation was not possible.

以上の実施例および比較例の結果を纏めたものを、下記表27に示す。   Table 27 below summarizes the results of the above examples and comparative examples.

Figure 0005724876
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[実施例3]
本実施例における酸類、糖類の定量分析、アミノ酸の定量分析、タンパク質の定量は実施例2と同様に行った。
[Example 3]
In this example, the quantitative analysis of acids, saccharides, quantitative analysis of amino acids, and protein were performed in the same manner as in Example 2.

[実施例3−1]
<プロトン化工程>
表2に示す組成のコハク酸発酵液1500gに、98%硫酸を加えpHを2.5に調整した。ここで98%硫酸添加量は150gであった。
[Example 3-1]
<Protonation process>
To 1500 g of the succinic acid fermentation broth having the composition shown in Table 2, 98% sulfuric acid was added to adjust the pH to 2.5. Here, the addition amount of 98% sulfuric acid was 150 g.

<接触工程>
硫酸添加後のコハク酸水溶液は、ジャケット付スタティックミキサー(ノリタケ1/4(1)-N40-174-0(内径Φ5mm、エレメント数24))および各槽が600ml、400ml、300mlのジャケット付3槽式のセトラーを用い、MEK溶液と混合、液々分離することでコハク酸を連続抽出した。
<Contact process>
The succinic acid aqueous solution after the addition of sulfuric acid is composed of a jacketed static mixer (Noritake 1/4 (1) -N40-174-0 (inner diameter Φ5 mm, number of elements 24)) and three tanks with jackets of 600 ml, 400 ml and 300 ml respectively. The succinic acid was continuously extracted by mixing with the MEK solution and separating the liquid using a settling formula.

すなわちコハク酸水溶液1650gおよび予め水を添加した10%含水メチルエチルケトン(以下、MEKと略記することがある)溶液825g(MEK溶液(重量)/コハク酸水溶液(重量)=0.5(重量/重量))をそれぞれ20g/分、10g/分の速度でジャケットに30℃の温水を流すことで温度制御されたスタティックミキサーへ供給し、抜き出した懸濁液はジャケットに30℃の温水を流すことで温度制御された3槽式のセトラーの第1槽へ供給し、液々分離され第1槽のボトムから抽残相を連続的に抜き出した。   That is, 1650 g of aqueous succinic acid solution and 825 g of a 10% hydrous methyl ethyl ketone (hereinafter sometimes abbreviated as MEK) solution to which water has been added in advance (MEK solution (weight) / succinic acid aqueous solution (weight) = 0.5 (weight / weight) ) At a rate of 20 g / min and 10 g / min, respectively, by supplying hot water of 30 ° C. to the jacket to a temperature-controlled static mixer, and the extracted suspension is heated to 30 ° C. by flowing hot water of 30 ° C. through the jacket. It supplied to the 1st tank of the controlled 3 tank type settling machine, and liquid separation was carried out, and the extraction residual phase was continuously extracted from the bottom of the 1st tank.

抽出相は第1槽と第2槽間の堰をオーバーフローし、第2槽へ供給した。第2槽では第1槽で分離できなかった不溶成分をボトムに沈降させ、清澄な抽出相のみを第2槽と第3槽間の堰をオーバーフローさせ第3槽へ供給させた。さらに第3槽では液界面近傍から清澄な抽出相をオーバーフローさせて抽出相を回収し、最終的に抽出相688g、抽残相1613g、中間相173gを回収した。中間相は目開き0.5μmのPTFE製メンブランフィルターで加圧ろ過することで、清澄液172gを回収した。   The extraction phase overflowed the weir between the first tank and the second tank and was supplied to the second tank. In the second tank, insoluble components that could not be separated in the first tank were allowed to settle to the bottom, and only the clear extraction phase overflowed the weir between the second and third tanks and was supplied to the third tank. Further, in the third tank, the clear extraction phase was overflowed from the vicinity of the liquid interface to recover the extraction phase, and finally the extraction phase 688 g, the extracted residual phase 1613 g, and the intermediate phase 173 g were recovered. The intermediate phase was subjected to pressure filtration with a PTFE membrane filter having an opening of 0.5 μm to recover 172 g of the clarified liquid.

<連続抽出>
回収した抽残相1613gは、内径Φ20mm,高さ2mのジャケット付攪拌型連続抽出塔(理論段10段)を用い、10%含水MEK1613g(MEK溶液(重量)/コハク酸水溶液(重量)=1.0(重量/重量))で連続抽出した。ここで抽残相は200g/時間の速度で塔頂部から供給し、塔底から予め含水量10重量%に調整したMEK溶液を200g/時間の速度で流した。連続相は抽残相、分散相はMEK相とした(軽液分散)。
<Continuous extraction>
1613 g of the extracted residual phase was obtained by using a jacketed continuous extraction tower (10 theoretical plates) with an inner diameter of Φ20 mm and a height of 2 m (MEK solution (weight) / succinic acid aqueous solution (weight) = 1) 0.0 (weight / weight)). Here, the extracted residual phase was supplied from the top of the tower at a rate of 200 g / hour, and a MEK solution adjusted in advance to a water content of 10% by weight was passed from the bottom of the tower at a rate of 200 g / hour. The continuous phase was the extracted residual phase, and the dispersed phase was the MEK phase (light liquid dispersion).

また抽出塔の温度はジャケットに温水を通液することで30℃に制御した。最終的に抽出相は1777g回収された。回収した抽出相はミキサーセトラーで回収した清澄液とあわせ、得られた脂肪族ジカルボン酸を含有する液は、合計2637gであった。その組成を分析したところ下記表28に示すような結果であった。   The temperature of the extraction tower was controlled at 30 ° C. by passing warm water through the jacket. Finally, 1777 g of the extracted phase was recovered. The recovered extracted phase was combined with the clarified liquid recovered by the mixer settler, and the total amount of the liquid containing the aliphatic dicarboxylic acid was 2637 g. When the composition was analyzed, the results were as shown in Table 28 below.

Figure 0005724876
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<蒸留>
回収した抽出相は連続蒸留によりMEKを実質的に除去する。ここで蒸留留出液への水の添加量は、実施例2−1と同様に算出した。蒸留後の釜残液は432gであった。またその組成を分析した結果を、下記表29に示す。
<Distillation>
The recovered extracted phase substantially removes MEK by continuous distillation. Here, the amount of water added to the distillate was calculated in the same manner as in Example 2-1. The residue in the kettle after distillation was 432 g. The results of analyzing the composition are shown in Table 29 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

<晶析>
MEKを留去した液はジャケット付500mlセパラブルフラスコへ移し、攪拌下ジャケットに温水を通水することで80℃に保温した。その後プログラム付循環恒温槽を用い、ジャケットへ通水する温水を1時間かけて20℃まで冷却し、コハク酸を冷却晶析し、20℃到達後さらに20℃で1時間熟成した。
<Crystal>
The liquid from which MEK was distilled off was transferred to a jacketed 500 ml separable flask, and kept warm at 80 ° C. by passing warm water through the jacket while stirring. Thereafter, using a circulating thermostatic bath with a program, the warm water passed through the jacket was cooled to 20 ° C. over 1 hour, and succinic acid was cooled and crystallized.

得られたスラリーは真空ろ過して晶析母液を分離した。さらに得られた晶析物のウエットケーキを冷水250gで水洗し洗浄液を回収し、コハク酸を主成分とするウェットケーキを得た。さらに得られたウェットケーキを真空乾燥機で80℃最大限圧条件で乾燥し、最終的に114gのコハク酸を回収した。得られたコハク酸を組成分析した結果を、下記表30に示す。   The resulting slurry was vacuum filtered to separate the crystallization mother liquor. Further, the obtained wet cake of the crystallized product was washed with 250 g of cold water to recover the washing liquid, and a wet cake containing succinic acid as a main component was obtained. Further, the obtained wet cake was dried with a vacuum dryer at a maximum pressure of 80 ° C., and finally 114 g of succinic acid was recovered. The results of composition analysis of the obtained succinic acid are shown in Table 30 below.

Figure 0005724876
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晶析母液および洗浄液は、混合して562gの回収液とし、その組成は下記表31の通りであった。   The crystallization mother liquor and the cleaning liquid were mixed to obtain a recovered liquid of 562 g, and the composition thereof was as shown in Table 31 below.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例3−2]
<プロトン化>
前記コハク酸発酵液1384gに、98%硫酸を加えpH2.5とした。ここで98%硫酸添加量は138gであった。このプロトン化した液に、実施例3−1で回収された回収液の半分に当たる281gを加え、コハク酸水溶液1803gを調整した。
[Example 3-2]
<Protonation>
98% sulfuric acid was added to 1384 g of the succinic acid fermentation broth to adjust the pH to 2.5. Here, the addition amount of 98% sulfuric acid was 138 g. To this protonated liquid, 281 g corresponding to half of the recovered liquid recovered in Example 3-1 was added to prepare 1803 g of an aqueous succinic acid solution.

<抽出>
実施例3−1と同様の方法で、コハク酸水溶液を10%含水MEKで抽出した。ミキサーセトラーではコハク酸水溶液に対し0.5重量倍の10%含水MEKをそれぞれ20g/分、10g/分で供給し、回収した中間相は加圧ろ過、抽残相はさらに抽残相に対し1.0重量倍の10%含水MEKで向流多段連続抽出を行った。結果、抽出相2882g、抽残相1593gを回収した。その組成は以下の通りであった。
<Extraction>
In the same manner as in Example 3-1, an aqueous succinic acid solution was extracted with 10% water-containing MEK. The mixer settler supplies 0.5% by weight of 10% water-containing MEK to the aqueous succinic acid solution at 20 g / min and 10 g / min, respectively. The recovered intermediate phase is subjected to pressure filtration, and the extracted residual phase is further to the extracted residual phase. Countercurrent multistage continuous extraction was performed with 1.0% by weight 10% water-containing MEK. As a result, 2882 g of the extracted phase and 1593 g of the extracted residual phase were recovered. Its composition was as follows.

<蒸留>
実施例3−1と同様の方法で蒸留を行い、コハク酸濃縮液438gを回収した。その組成は下記表32の通りであった。
<Distillation>
Distillation was performed in the same manner as in Example 3-1, and 438 g of succinic acid concentrate was recovered. The composition was as shown in Table 32 below.

Figure 0005724876
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<晶析>
実施例3−1と同様の方法で晶析を行い、コハク酸113gと晶析母液および洗浄液の混合液である回収液568gを回収した。下記表33に得られたコハク酸の組成を、下記表34に得られた回収液の組成を示す。
<Crystal>
Crystallization was carried out in the same manner as in Example 3-1, and 568 g of a recovery liquid, which was a mixed liquid of 113 g of succinic acid, a crystallization mother liquid, and a cleaning liquid, was recovered. Table 33 below shows the composition of succinic acid obtained, and Table 34 below shows the composition of the collected liquid.

Figure 0005724876
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回収したコハク酸/新たに供給したコハク酸:113×0.959/(1384×0.0865)=91%   Recovered succinic acid / newly supplied succinic acid: 113 × 0.959 / (1384 × 0.0865) = 91%

Figure 0005724876
Figure 0005724876

[実施例3−3]
実施例3−2と同じ手順でプロトン化から晶析までの工程を実施して、コハク酸114gと晶析母液および洗浄液の混合物である回収液573gを得た。下記表35に得られたコハク酸の組成を、下記表36に得られた回収液の組成を示す。
[Example 3-3]
The steps from protonation to crystallization were carried out in the same procedure as in Example 3-2 to obtain 573 g of a recovered liquid that was a mixture of 114 g of succinic acid, a crystallization mother liquor, and a washing liquid. Table 35 below shows the composition of succinic acid obtained, and Table 36 below shows the composition of the collected liquid.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

Figure 0005724876
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[実施例3−4]
実施例2と同じ手順でプロトン化から晶析までの工程を実施して、コハク酸114gと、晶析母液および洗浄液の混合物である回収液564gを得た。下記表37に得られたコハク酸の組成を示す。下記表38に得られた回収液の組成を示す。
[Example 3-4]
The steps from protonation to crystallization were carried out in the same procedure as in Example 2 to obtain 114 g of recovered liquid, which was a mixture of succinic acid 114 g, crystallization mother liquor and washing liquid. The composition of succinic acid obtained is shown in Table 37 below. Table 38 below shows the composition of the collected liquid.

Figure 0005724876
Figure 0005724876

Figure 0005724876
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晶析母液と回収液の混合物である回収液をリサイクルしても、得られるコハク酸の純度が大きく低減することもなく、単位操作上の不具合も起きなかった。   Even when the recovered liquid, which is a mixture of the crystallization mother liquor and the recovered liquid, is recycled, the purity of the obtained succinic acid is not greatly reduced, and there is no problem in unit operation.

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお本出願は、2009年10月7日付で出願された日本特許出願(特願2009−233820)、2009年11月17日付で出願された日本特許出願(特願2009−262007)および2009年12月22日付で出願された日本特許出願(特願2009−291474)に基づいており、その全体が引用により援用される。   Although the invention has been described in detail using specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. The present application includes a Japanese patent application filed on October 7, 2009 (Japanese Patent Application No. 2009-233820), a Japanese patent application filed on November 17, 2009 (Japanese Patent Application No. 2009-262007), and a 2009 patent application. This is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2009-291474) filed on May 22, which is incorporated by reference in its entirety.

また、本発明によりコハク酸、フマル酸およびリンゴ酸などの非アミノ有機酸が得られる。コハク酸または該コハク酸を含有する組成物は、食品添加物、医薬品および化粧品などに用いることができる。またフマル酸または該フマル酸を含有する組成物は、食品添加物、不飽和ポリエステル樹脂および紙用サイズ剤等に用いることができる。さらに、リンゴ酸または該リンゴ酸を含有する組成物は、食品添加物、化粧品、消臭剤、洗剤および染色剤等に用いることができる。   In addition, non-amino organic acids such as succinic acid, fumaric acid and malic acid are obtained by the present invention. The succinic acid or the composition containing the succinic acid can be used for food additives, pharmaceuticals, cosmetics and the like. Further, fumaric acid or a composition containing fumaric acid can be used for food additives, unsaturated polyester resins, paper sizing agents, and the like. Furthermore, malic acid or a composition containing malic acid can be used for food additives, cosmetics, deodorants, detergents and dyes.

Claims (27)

生物由来原料と微生物とを反応させて得られるコハク酸を含む水溶液から、コハク酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(4)を含むコハク酸の製造方法。
(1)生物由来原料と微生物とを反応させることによりコハク酸を反応液中に蓄積させる脂肪族ジカルボン酸生成工程
(2)脂肪族ジカルボン酸生成工程で得られたコハク酸と微生物とを含む液と、酸とを混合することにより、pH1.0以上5.0以下の液を得るpH調整工程
(3)pH調整工程で得られた液から微生物を分離する微生物分離工程
(4)微生物分離工程で微生物を分離して得られた水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程
From an aqueous solution including succinate obtained by reacting a biological raw material and a microorganism, a method for producing a succinic acid, a manufacturing method of succinic acid comprising the steps of (1) to (4).
(1) Aliphatic dicarboxylic acid generating step for accumulating succinic acid in the reaction solution by reacting biological material and microorganisms (2) Liquid containing succinic acid and microorganisms obtained in the aliphatic dicarboxylic acid generating step PH adjustment step (3) for separating microorganisms from the liquid obtained in the pH adjustment step (4) microorganism separation step Contacting step of contacting an aqueous solution obtained by separating microorganisms with a solvent and a solvent capable of phase separation with the aqueous solution
微生物がコリネ型細菌である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the microorganism is a coryneform bacterium. 溶剤が無機性値/有機性値の比(I/O値)が0.2以上2.3以下であり、常圧(1気圧)で沸点が40℃以上の有機溶媒である、請求項1又は2に記載の方法。 The solvent is an organic solvent having an inorganic value / organic value ratio (I / O value) of 0.2 or more and 2.3 or less and a normal pressure (1 atm) and a boiling point of 40 ° C. or more. Or the method of 2 . 生物由来原料と微生物とを反応させて得られるコハク酸を含む水溶液から、コハク酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(6)を含むコハク酸を製造する方法。
(1)生物由来原料と微生物とを反応させることによりコハク酸を反応液中に蓄積させる脂肪族ジカルボン酸生成工程
(2)脂肪族ジカルボン酸生成工程で得られたコハク酸と微生物菌体とを含む液と、酸とを混合することにより、pH1.0以上5.0以下の液を得るpH調整工程
(3)pH調整工程で得られた液から微生物菌体を分離する菌体分離工程
菌体分離工程で菌体を分離して得られた水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程
)前記水溶液と前記溶剤の接触により発生した固形分を除去する固形分除去工程
)前記溶剤を相分離により分離する相分離工程
A method for producing succinic acid from an aqueous solution containing succinic acid obtained by reacting a biological material and a microorganism, and comprising the following steps (1) to (6).
(1) An aliphatic dicarboxylic acid production step for accumulating succinic acid in a reaction solution by reacting a biological material with a microorganism.
(2) pH adjusting step of obtaining a liquid having a pH of 1.0 or more and 5.0 or less by mixing a liquid containing succinic acid and microbial cells obtained in the aliphatic dicarboxylic acid generating step with an acid.
(3) Bacterial cell separation step for separating microbial cells from the liquid obtained in the pH adjustment step ( 4 ) Aqueous solution obtained by separating the bacterial cells in the bacterial cell separation step, and a solvent capable of phase separation from the aqueous solution ( 5 ) Solid content removal step for removing solids generated by contact of the aqueous solution and the solvent ( 6 ) Phase separation step for separating the solvent by phase separation
前記固形分除去工程において、前記固形分の除去を、セトラーを用いて行う請求項に記載のコハク酸の製造方法。 The manufacturing method of the succinic acid of Claim 4 which performs the removal of the said solid content using a settler in the said solid content removal process. 前記接触工程において、前記水溶液と前記溶剤との接触を、スタティックミキサーを用いて行う請求項または請求項に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to claim 4 or 5 , wherein in the contacting step, the aqueous solution and the solvent are contacted using a static mixer. 前記固形分除去工程において、前記固形分の除去を、前記水溶液および前記溶剤から選ばれる少なくとも1種の液体と共に抜き出すことにより行う請求項から請求項のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 The succinic acid according to any one of claims 4 to 6 , wherein, in the solid content removing step, the solid content is removed together with at least one liquid selected from the aqueous solution and the solvent. Production method. 抜き出した固形分を固液分離し、得られた液体を前記水溶液と前記溶剤との接触工程以前の工程および相分離工程以降の工程の少なくとも一方に戻す、請求項に記載のコハク酸の製造方法。 The succinic acid production according to claim 7 , wherein the extracted solid content is subjected to solid-liquid separation, and the obtained liquid is returned to at least one of a step before the contact step between the aqueous solution and the solvent and a step after the phase separation step. Method. 前記固液分離を遠心沈降法により行う、請求項に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to claim 8 , wherein the solid-liquid separation is performed by a centrifugal sedimentation method. 前記固液分離をフィルターを用いて行う、請求項に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to claim 8 , wherein the solid-liquid separation is performed using a filter. 前記溶剤を相分離により分離した後に残った液体と、該液体と相分離する溶剤とを、向流多段抽出塔で接触させ、後に該溶剤を相分離により分離する工程を含む、請求項から請求項10のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法 The remaining liquid after separation by phase separating the solvent, and a solvent for liquid phase separation, is contacted in a countercurrent multistage extraction column, comprising the step of separating by phase separation the solvent later claims 4 The manufacturing method of the succinic acid of any one of Claim 10 前記接触工程を30〜60℃で行う、請求項から請求項11のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 Said contacting step at 30 to 60 ° C., the manufacturing method of succinic acid according to claims 4 to any one of claims 11. 生物由来原料と微生物とを反応させて得られるコハク酸を含む水溶液から、コハク酸を製造する方法であって、以下の工程(1)〜(8)を含むコハク酸を製造する方法。
(1)生物由来原料と微生物とを反応させることによりコハク酸を反応液中に蓄積させる脂肪族ジカルボン酸生成工程
(2)脂肪族ジカルボン酸生成工程で得られたコハク酸と微生物菌体とを含む液と、酸とを混合することにより、pH1.0以上5.0以下の液を得るpH調整工程
(3)pH調整工程で得られた液から微生物菌体を分離する菌体分離工程
(4)菌体分離工程で菌体を分離して得られた水溶液と、該水溶液と相分離可能な溶剤とを接触させる接触工程
)接触工程で回収されたコハク酸を濃縮する工程であって、該濃縮により抽出相中の水濃度が上昇する抽出相濃縮工程
)抽出相濃縮工程後の液からコハク酸を析出させる晶析工程
)晶析工程で析出したコハク酸を回収する固液分離工程
)固液分離工程で得られたコハク酸を回収した後の晶析母液の少なくとも一部を、晶析工程より前のいずれかの工程に戻す晶析母液リサイクル工程
A method for producing succinic acid from an aqueous solution containing succinic acid obtained by reacting a biological raw material and a microorganism, the method comprising producing the following steps (1) to (8).
(1) An aliphatic dicarboxylic acid production step for accumulating succinic acid in a reaction solution by reacting a biological material with a microorganism.
(2) pH adjusting step of obtaining a liquid having a pH of 1.0 or more and 5.0 or less by mixing a liquid containing succinic acid and microbial cells obtained in the aliphatic dicarboxylic acid generating step with an acid.
(3) Cell separation step for separating microorganism cells from the liquid obtained in the pH adjustment step
(4) A contact step in which the aqueous solution obtained by separating the cells in the cell separation step and a solvent capable of phase separation are brought into contact with the aqueous solution. ( 5 ) In the step of concentrating the succinic acid recovered in the contact step. there are, the extract phase concentration step (6) crystallization step (7) to precipitate the succinate from the liquid after the extraction phase concentration step crystallization of succinic acid precipitated in about crystallization step in which the water concentration in the extract phase by the concentration increases Solid-liquid separation step to recover ( 8 ) Crystallization mother liquor recycling step for returning at least part of the crystallization mother liquor after recovering the succinic acid obtained in the solid-liquid separation step to any step before the crystallization step
接触工程より前に、前記生物由来原料から得られたコハク酸を含む水溶液に酸を加えるプロトン化工程を含む、請求項13に記載のコハク酸の製造方法。 The manufacturing method of the succinic acid of Claim 13 including the protonation process which adds an acid to the aqueous solution containing the succinic acid obtained from the said biological origin raw material before a contact process. 晶析工程に供給される、抽出相濃縮工程後のコハク酸を含む溶液中に含まれる溶剤の濃度が10重量%以下である、請求項13または14に記載のコハク酸の製造方法。 The manufacturing method of the succinic acid of Claim 13 or 14 whose density | concentration of the solvent contained in the solution containing the succinic acid after the extraction phase concentration process supplied to a crystallization process is 10 weight% or less. 晶析工程に供給される、前記コハク酸を含む溶液中に含まれる溶剤の濃度が1重量%以下である、請求項15に記載のコハク酸の製造方法。 The manufacturing method of the succinic acid of Claim 15 whose density | concentration of the solvent contained in the solution containing the said succinic acid supplied to a crystallization process is 1 weight% or less. 固液分離工程でコハク酸を回収した後の母液から、コハク酸以外の成分を除去した後、当該液の少なくとも一部を接触工程から晶析工程までの間の少なくともいずれか1の工程にリサイクルする、請求項13から請求項16のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 After removing components other than succinic acid from the mother liquor after recovering succinic acid in the solid-liquid separation process, at least a part of the liquid is recycled to at least one of the processes from the contact process to the crystallization process. The method for producing succinic acid according to any one of claims 13 to 16 . 抽出相濃縮工程以前のいずれかの工程において、水を加えることを特徴とする請求項13から請求項17のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to any one of claims 13 to 17 , wherein water is added in any step before the extraction phase concentration step. プロトン化工程において加える酸としてpKaが4未満の酸を用い、且つ該プロトン化工程における前記生物由来原料から得られたコハク酸を含む水溶液のpHを、1より大きく4未満の範囲に維持することを特徴とする、請求項14から請求項18のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 An acid having a pKa of less than 4 is used as an acid to be added in the protonation step, and the pH of the aqueous solution containing succinic acid obtained from the biological material in the protonation step is maintained in the range of more than 1 and less than 4. The method for producing succinic acid according to any one of claims 14 to 18 , wherein: 接触工程で用いる溶剤が、有機性値に対する無機性値の比率が0.2以上2.3以下であり、且つ沸点が40℃以上であることを特徴とする、請求項13から請求項19のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 Solvent used in the contacting step is, is the ratio of the inorganic value of 0.2 to 2.3 for the organic value, and wherein the boiling point of 40 ° C. or more, of claims 13 to claim 19 The manufacturing method of the succinic acid of any one. 接触工程より前に、微生物を除去する工程を含むことを特徴とする、請求項13から請求項20のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to any one of claims 13 to 20 , further comprising a step of removing microorganisms before the contacting step. 接触工程より前に、タンパク質を除去する工程を含むことを特徴とする、請求項13から請求項21のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to any one of claims 13 to 21 , further comprising a step of removing the protein before the contacting step. 接触工程でミキサーセトラーを用い、該ミキサーセトラーのセトラー部から、抽出相、抽残相および固形分を含む相を回収することを特徴とする、請求項13から請求項22のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 23. The method according to any one of claims 13 to 22 , wherein a mixer settler is used in the contacting step, and an extraction phase, a residual extraction phase, and a phase including a solid content are recovered from a settling portion of the mixer settler. The manufacturing method of succinic acid of description. 前記セトラー部から回収した固形分を含む相を固液分離し、液相を回収することを特徴とする請求項23に記載のコハク酸の製造方法。 24. The method for producing succinic acid according to claim 23 , wherein the phase containing the solid content recovered from the settler part is subjected to solid-liquid separation, and the liquid phase is recovered. 接触工程で更に向流多段抽出塔を用い、セトラー部で得られた抽残相からコハク酸を回収することを特徴とする、請求項23または請求項24に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to claim 23 or 24 , wherein succinic acid is further recovered from the extracted residual phase obtained in the settler section using a countercurrent multistage extraction tower in the contacting step. 晶析工程において冷却を行うことを特徴とする、請求項13から請求項25のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 The method for producing succinic acid according to any one of claims 13 to 25 , wherein cooling is performed in the crystallization step. 晶析工程が減圧操作を含むことを特徴とする、請求項13から請求項26のいずれか1項に記載のコハク酸の製造方法。 27. The method for producing succinic acid according to any one of claims 13 to 26 , wherein the crystallization step includes a reduced pressure operation.
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