JPS58755B2 - Amino acid production method - Google Patents
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Landscapes
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アミノアセトニトリル、α−アミノプロピオ
ニトリル
リルのいずれか一つを含む水溶液に、/に酸化ナトリウ
ムまたは水酸化カリウノ・の水溶液す那えて加熱するこ
とによって得られた、グリシン、α−アラニンまlこは
β−アラニンのすl・リウム塩またはカリウド塩水溶液
を、陽イオン交換膜を隔膜と1〜て用いた電解槽内でイ
オン交換することにより、グリシン、α−アラニンまた
はβ−アラニン水溶液を得ると同時に水酸化ナトリウム
または水酸化カリウム水溶液を回収する方法に関するも
のである。Detailed Description of the Invention The present invention provides an aqueous solution containing either aminoacetonitrile or α-aminopropionitrile by heating an aqueous solution of sodium oxide or potassium hydroxide. The aqueous solutions of glycine, α-alanine, and β-alanine salts or potassium salts are ion-exchanged in an electrolytic cell using a cation exchange membrane as a diaphragm. , relates to a method for obtaining an aqueous solution of α-alanine or β-alanine and simultaneously recovering an aqueous sodium hydroxide or potassium hydroxide solution.
グリシン、α−アラニン、およびβ−アラニン(以下ア
ミノ酸と総称する)を得るための有利な方法の一つは、
それぞれ、アミノアセトニトリル、(NH2CH2CN
)、α−アミノプロピオニトリル(CH3CH(NH2
)CN)およびβアミノプロピオニトリル(NH2CH
2CH2CN)(以下アミノニトリルと総称する)を水
溶液中ではゞ等モルの水酸化ナトリウム等のようなアル
カリと反応させて、アミノ酸のアルカリ均水溶液を得た
後、これをイオン交換してアミノ酸水溶液とし、さらに
濃縮、晶析、ろ過、乾燥等の工程を経てアミノ酸結晶を
得るもので、その際に用いられるイオン交換の方法とし
ては、従来、主に、
(ア)H+型陽イオン交換樹脂と接触させる方法、およ
び、
(イ)鉱酸により中和し、生じた鉱酸塩を電気透析によ
り除去する方法、
のいずれかが採用されてきた。One advantageous method for obtaining glycine, α-alanine and β-alanine (hereinafter collectively referred to as amino acids) is to
aminoacetonitrile, (NH2CH2CN
), α-aminopropionitrile (CH3CH(NH2
)CN) and β-aminopropionitrile (NH2CH
2CH2CN) (hereinafter collectively referred to as aminonitrile) is reacted with an equimolar amount of an alkali such as sodium hydroxide in an aqueous solution to obtain an alkaline aqueous solution of amino acids, which is then ion-exchanged to obtain an aqueous amino acid solution. Amino acid crystals are obtained through further steps such as concentration, crystallization, filtration, and drying. Conventionally, the ion exchange methods used at this time mainly include (a) contact with an H+ type cation exchange resin; (a) Neutralization with a mineral acid and removal of the resulting mineral salt by electrodialysis.
しかし、(ア)のイオン交換樹脂法は次のような欠点を
持っている。However, the ion exchange resin method (a) has the following drawbacks.
(a) 使用した樹脂を再生するには、イオン交換し
たアルカリと等量またはそれ以上の酸を消費する。(a) To regenerate the used resin, an amount of acid equal to or greater than the ion-exchanged alkali is consumed.
(b) 使用した酸とアルカリは、すべて、塩となっ
て再生廃液中に含まれ、しかもその濃度は比較的低い。(b) All of the acids and alkalis used are contained in the recycled waste liquid in the form of salts, and their concentrations are relatively low.
したがって回収が困難であり、また回収しても利用価値
が低い。Therefore, it is difficult to collect it, and even if it is collected, its utility value is low.
(C) イオン交換により生じたアミノ酸を高収率で
得るためには、使用後の樹脂を再生する前に大量の水で
洗い、吸着しているアミノ酸を溶出させることが必要で
ある。(C) In order to obtain a high yield of amino acids produced by ion exchange, it is necessary to wash the used resin with a large amount of water to elute the adsorbed amino acids before regenerating it.
そのために、得られるアミノ酸溶液の濃度は低い。Therefore, the concentration of the resulting amino acid solution is low.
このことは、以後の、アミノ酸を単離する工程において
、大量の水を蒸発させる必要を生じ、当該工程における
エネルギーの消費量を大きくする。This makes it necessary to evaporate a large amount of water in the subsequent step of isolating amino acids, increasing the amount of energy consumed in this step.
(d) 上記(c)項で述べたように大量の水で洗っ
た後にも、樹脂には少量のアミノ酸のほか、原料のアミ
ノ酸塩溶液中に不純物として含まれていた有機物が、か
なりの量で吸着されており、それらは樹脂の再生に際し
て脱着し、(b)項で述べた再生廃液中に含まれる。(d) Even after washing with a large amount of water as described in (c) above, the resin contains not only a small amount of amino acids but also a considerable amount of organic substances contained as impurities in the raw amino acid salt solution. They are desorbed during resin regeneration and are included in the regeneration waste liquid mentioned in section (b).
そのために、アミノ酸の収率が下るだけでなく、廃液は
BOD値およびCOD値が高く、何等かの処理をしなけ
れば廃棄できない。For this reason, not only the yield of amino acids is reduced, but also the waste liquid has high BOD and COD values and cannot be disposed of without some kind of treatment.
ところが、この廃液は量が多く、塩分を含んでいるので
、処理は容易ではなく、その費用も安くはない。However, since this waste liquid is large in volume and contains salt, it is not easy to dispose of it, nor is it cheap.
(e) イオン交換操作は、多くのステップをくり返
す繁雑なもので、連続化、自動化などによる合理化が困
難である。(e) Ion exchange operations are complicated and involve many repeated steps, making it difficult to streamline them by making them continuous or automating them.
また、イオン交換−再生のくり返しによる樹脂の破砕や
消耗が激しく、運転経費を高めるだけでなく、樹脂層の
目づまりや、片流れ等、操作上のトラブルを発生させる
ことも多い。Furthermore, the resin is severely crushed and consumed due to repeated ion exchange and regeneration, which not only increases operating costs but also often causes operational troubles such as clogging of the resin layer and one-sided flow.
一方、(イ)の電気透析法においても、発生の機構はや
ゝ異なるものの、樹脂法とはゞ同様の欠点がある。On the other hand, the electrodialysis method (a) has the same drawbacks as the resin method, although the generation mechanism is slightly different.
すなわち、次の通りである。(a) 中和のために、
アミノ酸塩溶液中に含まれるアルカリと等量の酸が必要
である。That is, as follows. (a) for neutralization;
An equivalent amount of acid to the alkali contained in the amino acid salt solution is required.
(b) 使用した酸とアルカリはやはり塩の水溶液(
以下廃液と呼ぶ)として回収されるので、再利用が困難
であり、またその価値も低い。(b) The acids and alkalis used are aqueous solutions of salts (
Since it is collected as waste liquid (hereinafter referred to as waste liquid), it is difficult to reuse and its value is low.
(C) 電気透析装置においては、アミノ酸溶液は、
陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とにはさまれた空間を
流れるので、液のpH値が当該アミノ酸の等電点より酸
性またはアルカリ性のいずれかの側に変動した場合にも
、アミノ酸は正負いずれかに荷電され、その荷電の正負
に応じていずれかのイオン交換膜を通して廃液中へ失な
われ、収率が低下する。(C) In the electrodialyzer, the amino acid solution is
Since it flows through the space between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, even if the pH value of the solution changes to either acidic or alkaline side from the isoelectric point of the amino acid, the amino acid remains positive or negative. Depending on whether the charge is positive or negative, it is lost into the waste liquid through one of the ion exchange membranes, reducing the yield.
等電点付近では、わずかな酸またはアルカリの存在によ
ってpH値は大きく変動するが、脱塩されるべきアミノ
酸水溶液には、通常は不純物として種々の酸性またはア
ルカリ性の有機物質が含まれており、その量は一定して
いないので、アミノ酸が荷電されないようなpH値に保
つことは極めて困難である。Near the isoelectric point, the pH value varies greatly depending on the presence of a small amount of acid or alkali, but the amino acid aqueous solution to be desalted usually contains various acidic or alkaline organic substances as impurities. Since the amount is not constant, it is extremely difficult to maintain a pH value such that the amino acids are not charged.
したがって、アミノ酸の収率を高く保つためには、入念
な工程管理を要する。Therefore, careful process control is required to maintain a high yield of amino acids.
(d) 不純物として含まれる酸性またはアルカリ性
の物質は、アミノ酸より電離しやすく、その荷電の正負
に応じて、いずれかの膜を透過して廃液中へ移動する。(d) Acidic or alkaline substances contained as impurities are more easily ionized than amino acids, and depending on whether the charge is positive or negative, they pass through one of the membranes and move into the waste liquid.
したがって、廃液は、これらの有機物をも含むためにB
OD値およびCOD値が高く、その処理は、イオン交換
樹脂法の場合と同じく、容易ではなく費用も大きい。Therefore, since the waste liquid also contains these organic substances, B
The OD value and COD value are high, and the treatment is not easy and expensive, as is the case with the ion exchange resin method.
(e) 本発明で取扱うアミノ酸は分子量が比較的小
さいので、等電点においても分子拡散によって膜を透過
して廃液中へ失なわれる。(e) Since the amino acids used in the present invention have relatively small molecular weights, they permeate membranes and are lost into wastewater by molecular diffusion even at the isoelectric point.
この損失を少なくするためには溶液中のアミノ酸濃度を
低くおさえることが有効であるが、そうすると、後の濃
縮工程におけるエネルギー消費量が多くなる。In order to reduce this loss, it is effective to keep the amino acid concentration in the solution low, but this increases the amount of energy consumed in the subsequent concentration step.
アミノ酸を製造する方法は他にも多く知られているが、
現在量も秀れていると見られる前記方法においてさえ、
このように多くの欠点を持っている。There are many other known methods for producing amino acids, but
Even in the above-mentioned method, which is currently considered to be superior in quantity,
As such, it has many drawbacks.
本発明者等は、前記在来法の長所、すなわち、反応工程
の容易なことを生かしつぎ、上記のような欠点を持たな
い方法、すなわち、
(ア)酸を消費しないこと、
(イ)使用したアルカリを回収して、アミノニトリルの
加水分解工程において再使用すること、(つ)アミノ酸
の損失をなくすこと、
に)廃液を発生させないこと、
(イ)アミノ酸溶液の希釈が起こらず、濃縮のためのエ
ネルギー消費が少なくなること、
(カ)工程管理の容易な連続操作とすること、のすべて
を可能にする方法を確立するべく種々検討した結果、ア
ミノニトリルのアルカリによる加水分解工程と電極によ
るイオン交換工程とを組み合わせることによって所期の
目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至
った。The present inventors have developed a method that takes advantage of the advantages of the conventional method, that is, the ease of the reaction process, and does not have the disadvantages mentioned above, namely: (a) No acid consumption; (b) Use of the method. (1) Eliminating the loss of amino acids; (2) Not generating waste liquid; (1) Preventing dilution of the amino acid solution and reducing concentration. As a result of various studies in order to establish a method that would enable all of the following: (f) continuous operation with easy process control, we found that the process of hydrolyzing aminonitrile with alkali and using electrodes It was discovered that the desired objective could be achieved by combining the process with an ion exchange process, and the present invention was completed.
本発明は、アミノニトリルとアルカリを水溶液中で反応
させることによってアミノ酸のアルカリ塩水溶液を得る
第1工程と、これを電解イオン交換することによってア
ミノ酸水溶液およびアルカリ水溶液を得る第2工程との
組合せより成る。The present invention is based on a combination of a first step in which an aqueous alkali salt solution of an amino acid is obtained by reacting an aminonitrile and an alkali in an aqueous solution, and a second step in which an aqueous amino acid solution and an aqueous alkali solution are obtained by electrolytically ion-exchanging the same. Become.
一般にアミノニトリルの加水分解反応のためには、水酸
化ナトリウムおよび水酸化カリウムの他に水酸化バリウ
ム等のような多くのアルカリ性物質が使用できるが、本
発明においては、第2工程における電解イオン交換を円
滑に行うために、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウ
ムのいずれかを使わなければならない。Generally, for the hydrolysis reaction of aminonitrile, many alkaline substances such as barium hydroxide in addition to sodium hydroxide and potassium hydroxide can be used, but in the present invention, electrolytic ion exchange in the second step To facilitate this, either sodium hydroxide or potassium hydroxide must be used.
以下においては、簡単のために、水酸化ナトリウムを用
いた場合について説明するが、すべての記述は水酸化カ
リウムを用いた場合にもそのまゝあてはまる。In the following, for the sake of simplicity, the case where sodium hydroxide is used will be explained, but all the descriptions also apply to the case where potassium hydroxide is used.
本発明の第1工程においては、アミノニトリルの水溶液
に水酸化ナトリウムの水溶液を加えて加熱、攪拌するこ
とにより、ニトリル基の加水分解反応を行なわせてアミ
ノ酸を生じさせる。In the first step of the present invention, an aqueous solution of sodium hydroxide is added to an aqueous solution of aminonitrile, and the mixture is heated and stirred to cause a hydrolysis reaction of the nitrile group to produce an amino acid.
生じたアミノ酸は、たゞちに水酸化ナトリウムを中和し
てナトリウム塩となる。The resulting amino acid immediately neutralizes sodium hydroxide and becomes a sodium salt.
反応により生じたアンモニアは、大部分が蒸発して系外
に去る。Most of the ammonia produced by the reaction evaporates and leaves the system.
この反応はすでに工業的規模の実施例も多く、広い範囲
の反応条件で順調に進行する。This reaction has already been carried out in many industrial-scale examples, and proceeds smoothly under a wide range of reaction conditions.
原料のアミノニトリルを得る最も一般的な方法は、グリ
シンにあってはグリコロニトリル(HOCH2CN)、
α−アラニンにあってはラクトニトリル(CH3CH(
OH)CN)β−アラニンにあってはアクリロニトリル
(CH2=CHCN)を、過剰のアンモニアと常圧また
は加圧下で反応させるもので、工業的に広〈実施されて
いる。The most common method for obtaining the raw material aminonitrile is glycolonitrile (HOCH2CN) for glycine.
For α-alanine, lactonitrile (CH3CH(
In the case of OH)CN)β-alanine, acrylonitrile (CH2=CHCN) is reacted with excess ammonia under normal pressure or increased pressure, which is widely practiced industrially.
これらの方法で得られるアミノニトリルは、未反応のま
ゝ残留しているアンモニアの他に、副生したイミノ体す
なわちイミノビスアセトニトリル、α・α′−イミノビ
スプロピオニトリル、β・β′−イミノビスプロピオニ
トリルなどを含んでいることが多いが、その量が特に多
くない限りは、そのまゝ本発明方法のための原料として
用いることができる。The aminonitrile obtained by these methods contains, in addition to the ammonia that remains unreacted, the by-produced imino compounds, namely iminobisacetonitrile, α・α′-iminobispropionitrile, β・β′- It often contains iminobispropionitrile and the like, but as long as the amount is not particularly large, it can be used as is as a raw material for the method of the present invention.
水酸化ナトリウムは、原料中のニトリル基に対し0.8
〜1.2倍モル使用することが必要であるが、第2工程
で回収される水酸化ナトリウムを主としてこれにあてる
ことができる。Sodium hydroxide is 0.8% based on the nitrile group in the raw material.
Although it is necessary to use ~1.2 times the mole, the sodium hydroxide recovered in the second step can be mainly used for this purpose.
そして回収しきれなかった不足分だけを新しい水酸化ナ
トリウムで補う。Then, only the missing amount that could not be recovered is made up with new sodium hydroxide.
反応系に加える水の量は、反応液中に生じたアミノ酸塩
の濃度が10〜40重量パーセントの範囲となるように
するのが適当である。The amount of water added to the reaction system is suitably adjusted so that the concentration of the amino acid salt produced in the reaction solution is in the range of 10 to 40 weight percent.
反応は常圧あるいはわずかに加圧下で行い温度は生成し
たアンモニアを系外に留去させるためはり反応液の沸点
に保たれるが、反応の進行に伴ってアンモニアの生成速
度が遅くなるので、沸点は徐々に上昇し、常圧反応では
最終的には100℃をわずかに上まわる。The reaction is carried out under normal pressure or slightly increased pressure, and the temperature is kept at the boiling point of the reaction solution in order to distill the produced ammonia out of the system, but as the reaction progresses, the rate of ammonia production slows down. The boiling point gradually rises and eventually reaches slightly above 100°C in a normal pressure reaction.
水酸化ナトリウムは最初に全量を加えてもよいが、少量
ずつまたは2以上の部分に分けて加えた方が高い収率を
与える場合もある。Although the entire amount of sodium hydroxide may be added initially, a higher yield may be obtained if it is added in small portions or in two or more portions.
反応時間は通常0.5〜5時間程度が必要で、連続式ま
たはバッチ式のいずれでも行い得るが、連続式の場合の
装置は2段以上となるように構成する方が小型にするこ
とができる。The reaction time is usually about 0.5 to 5 hours, and it can be carried out either continuously or batchwise, but in the case of a continuous system, it is better to configure the apparatus to have two or more stages to make it more compact. can.
ニトリル基がすべて加水分解されるとアンモニアの発生
は止まる。Ammonia production stops when all nitrile groups are hydrolyzed.
さらに加熱を続けて水分を蒸発させることにより、次の
第2工程にとって最も都合の良い濃度とすることができ
る。By further heating to evaporate water, the most convenient concentration for the next second step can be achieved.
第1工程で得られたアミノ酸ナトリウム塩水溶液は、第
2工程において電解イオン交換されて、アミノ酸水溶液
および水酸化ナトリウム水溶液を与える。The amino acid sodium salt aqueous solution obtained in the first step is subjected to electrolytic ion exchange in the second step to give an amino acid aqueous solution and a sodium hydroxide aqueous solution.
第1図は第2工程のために使用する設備の一例の系統図
である。FIG. 1 is a system diagram of an example of equipment used for the second step.
イオン交換反応が行なわれる電解槽は、陽極2と陰極3
との間に2枚の陽イオン交換膜4a、4cを置くことに
より8室に仕切られた単位セル1を集合したものである
(以下三室法と呼ぶ)。The electrolytic cell in which the ion exchange reaction takes place has an anode 2 and a cathode 3.
This is a collection of unit cells 1 partitioned into eight chambers by placing two cation exchange membranes 4a and 4c between them (hereinafter referred to as the three-chamber method).
第2図は三枚の陽イオン交換膜4a、4b、4cを用い
て4室に仕切られた場合のセル部を示す(以下4室法と
呼ぶ)。FIG. 2 shows a cell section partitioned into four chambers using three cation exchange membranes 4a, 4b, and 4c (hereinafter referred to as a four-chamber method).
このような構成の電解装置は市販されており、容易に入
手することができる。Electrolyzers having such a configuration are commercially available and can be easily obtained.
第2工程の電解イオン交換の操作は、次のように行われ
る。The electrolytic ion exchange operation in the second step is performed as follows.
第1図において、陽極室5には、通常は下方より上方へ
、陽極液を流通させる。In FIG. 1, the anolyte is normally allowed to flow through the anolyte chamber 5 from the bottom to the top.
陽極液は陽極液タンク9を経て循環させる。The anolyte is circulated through an anolyte tank 9.
陰極室6には、通常は下方より上方へ、陰極液を流通さ
せる。The catholyte is normally allowed to flow through the cathode chamber 6 from the bottom to the top.
陰極液は陰極液タンク10を経て循環させる。二枚の陽
イオン交換膜にはさまれたイオン交換室7には、通常は
下方より上方へ、第1工程で得られたアミノ酸ナトリウ
ム塩水溶液(以下原液と呼ぶ)を流通させる。The catholyte is circulated through a catholyte tank 10. The amino acid sodium salt aqueous solution (hereinafter referred to as stock solution) obtained in the first step is passed through the ion exchange chamber 7 sandwiched between two cation exchange membranes, usually from the bottom to the top.
原液は原液供給タンク11より流量調節弁12を経て供
給される。The stock solution is supplied from a stock solution supply tank 11 via a flow control valve 12 .
イオン交換室7を出た液(以下処理液と呼ぶ)は処理液
タンク13へ送られる。The liquid leaving the ion exchange chamber 7 (hereinafter referred to as a processing liquid) is sent to a processing liquid tank 13.
処理液は、その一部または全部を循環路14を経て循環
してもよい。A part or all of the processing liquid may be circulated through the circulation path 14.
四室法セルを用いる場合には、二つのイオン交換室7a
、7eのうち陰極に近い方7cへ原液を供給し、王室を
直列に通過させる。When using a four-chamber cell, two ion exchange chambers 7a
, 7e, the stock solution is supplied to the one 7c closer to the cathode and passed through the royal chamber in series.
陽極にはチタニウム等の耐食性および電気的特性の秀れ
た材質を用いる。A material with excellent corrosion resistance and electrical properties, such as titanium, is used for the anode.
陽極液には陽極で水素イオンを生成できる溶液として主
に鉱酸例えば2〜15重量%硫酸を用いる。For the anolyte, a mineral acid such as 2 to 15% by weight sulfuric acid is mainly used as a solution capable of generating hydrogen ions at the anode.
陰極にはたいていの金属が使えるが、ニッケルメッキを
施した鉄が最も経済的である。Most metals can be used for the cathode, but nickel-plated iron is the most economical.
陰極液には水酸化ナトリウムの例えば2〜30重量%水
溶液を用いる。For example, a 2 to 30% by weight aqueous solution of sodium hydroxide is used as the catholyte.
なお、第1図および第2図は本発明の詳細な説明するた
めのものであり、ポンプ、弁、計測器その他の付属品等
のような通常の工学的手段で、原理の理解に必要でない
ものは、省略されている。It should be noted that Figures 1 and 2 are for detailed explanation of the present invention, and show ordinary engineering means such as pumps, valves, measuring instruments, and other accessories that are not necessary for understanding the principle. things are omitted.
上記の様に通液されている電解セルに電流を通じると、
陽極においては水が酸素と水素イオンに分解される。When a current is passed through the electrolytic cell that has been supplied with liquid as described above,
At the anode, water is decomposed into oxygen and hydrogen ions.
酸素は陽極液と共に室外に取り出され分離室15におい
て液から分離される。Oxygen is taken out of the room together with the anolyte and separated from the liquid in a separation chamber 15.
水素イオンは、陽イオン交換膜4a、4cを透過してイ
オン交換室7に入り、そこでアミノ酸のナトリウム塩と
反応してアミノ酸となり、ナトリウムイオンを遊離させ
る。The hydrogen ions pass through the cation exchange membranes 4a and 4c and enter the ion exchange chamber 7, where they react with sodium salts of amino acids to become amino acids and liberate sodium ions.
このナトリウムイオンは陽イオン交換膜4cを透過して
陰極室へ入るので、イオン交換室を出る液からはナトリ
ウムイオンが除かれてアミノ酸溶液となっている。This sodium ion passes through the cation exchange membrane 4c and enters the cathode chamber, so that the solution leaving the ion exchange chamber is free of sodium ions and becomes an amino acid solution.
陰極では、水が水素と水酸イオンに分解される。At the cathode, water is split into hydrogen and hydroxide ions.
水素は陰極液と共に室外にとり出され、分離室16にお
いて液から分離される。Hydrogen is taken out of the room together with the catholyte and separated from the liquid in the separation chamber 16.
水酸イオンは、イオン交換室より移動して来たナトリウ
ムイオンを電気的に中和して水酸化ナトリウムとなるの
で、陰極液中の水酸化ナトリウム濃度は上昇する。The hydroxide ions electrically neutralize the sodium ions that have migrated from the ion exchange chamber to become sodium hydroxide, so the concentration of sodium hydroxide in the catholyte increases.
すなわち、原液中のナトリウムは、水酸化ナトリウムと
して回収されたことになる。That is, the sodium in the stock solution was recovered as sodium hydroxide.
このようにしてイオン交換を続けていると、陽極液から
は陽極反応により水が失なわれて行くので、濃度をはゞ
一定に保つように水を加える。If ion exchange continues in this way, water will be lost from the anolyte due to the anodic reaction, so water is added to keep the concentration constant.
一方、陽極液中の酸は、反応に関与せずまた移動もしな
いので、増えも減りもしない。On the other hand, the acid in the anolyte does not participate in the reaction and does not move, so it neither increases nor decreases.
したがって、陽極液は水を足すだけで半永久的に使用で
きる。Therefore, the anolyte can be used semi-permanently by simply adding water.
陰極液も陰極反応により水が失なわれる一方、水酸化ナ
トリウムが増加していくので、濃度をほぼ一定に保つよ
うに水を加えると、水酸化ナトリウムの回収量に応じて
液量が増加する。While water is lost in the catholyte due to the cathode reaction, sodium hydroxide increases, so if water is added to keep the concentration approximately constant, the amount of liquid will increase according to the amount of sodium hydroxide recovered. .
そこで、連続的あるいは間けつ的に溶液を系外に取り出
す。Therefore, the solution is taken out of the system either continuously or intermittently.
系外へ取り出した水酸化ナトリウム溶液は、精製等の処
理をすることなく、そのまま再び第1工程において使用
することができる。The sodium hydroxide solution taken out of the system can be used again in the first step as it is without any treatment such as purification.
以上の記述から、本発明においては、アルカリが回収さ
れ、酸を消費せず、廃液を生じないことが明らかである
。From the above description, it is clear that in the present invention, alkali is recovered, acid is not consumed, and no waste liquid is produced.
アミノ酸は、溶液がアルカリ性であるときには、荷電し
ても陰イオンとなるので、陽イオン交換膜を透過して極
液中へ移動することはない。When the solution is alkaline, amino acids become anions even if they are charged, so they do not pass through the cation exchange membrane and move into the polar liquid.
イオン交換が進んで、溶液のpH値が等電点より低くな
ると、アミノ酸の一部は陽イオンになるが、電位差に逆
らって陽極側へ移動するこはなく、はとんどすべてが陰
極側へ移動する。As ion exchange progresses and the pH value of the solution becomes lower than the isoelectric point, some of the amino acids become cations, but they do not move to the anode side against the potential difference, and almost all of them end up on the cathode side. Move to.
圧室法においては、これを防ぐために、処理液のpH値
が等電点を大きく下まわらないように管理する。In the pressure chamber method, in order to prevent this, the pH value of the treatment liquid is managed so as not to fall significantly below the isoelectric point.
ただし、本発明においては、仮にpH値が等電点を下ま
わっても、陰極液中へと移動したアミノ酸は、回収され
た水酸化ナトリウムを第1工程において再使用すること
により再び系内へ戻るので損失とはならず、わずかに電
流効率が低下するだけである。However, in the present invention, even if the pH value falls below the isoelectric point, the amino acids that have migrated into the catholyte can be returned to the system by reusing the recovered sodium hydroxide in the first step. Since it returns, there is no loss, and the current efficiency only slightly decreases.
したがって、処理液のpH値管理は、電気透析法の場合
の様な厳密さを必要としない。Therefore, the pH value management of the treatment liquid does not need to be as strict as in the case of electrodialysis.
また、通常は必ずしもイオン交換を等電点近くまで行う
必要はない。Further, it is usually not necessary to carry out ion exchange close to the isoelectric point.
すなわち、処理液中に残存することが許されるナトリウ
ムイオンの量は、以後の工程の操作法にもよるが、通常
はそれほど小さいものではない。That is, the amount of sodium ions that are allowed to remain in the treatment solution depends on the operating method of subsequent steps, but is usually not so small.
以上のことより、処理液のpH値はかなり広い範囲内で
管理されておれば十分である。From the above, it is sufficient that the pH value of the treatment liquid is controlled within a fairly wide range.
イオン交換率を高くし、かつアミノ酸の透過を防ぎたい
場合には、凹室法の電解槽が有用である。When it is desired to increase the ion exchange rate and prevent the permeation of amino acids, an electrolytic cell using the concave chamber method is useful.
凹室法では陰極に近い方のイオン交換室7c内の液を常
にアルカリ性に保ち得るので、たとえ陽極側のイオン交
換室7aが酸性となり、そこから陽イオン化したアミノ
酸が移動して来ても、ここで中和されてそれ以上陰極側
へは進まない。In the concave chamber method, the liquid in the ion exchange chamber 7c closer to the cathode can always be kept alkaline, so even if the ion exchange chamber 7a on the anode side becomes acidic and cationized amino acids move from there, It is neutralized here and does not proceed further to the cathode side.
ただし、凹室法では圧室法よりも高い極間電圧を必要と
するので、なるべく圧室法が使えるよう工夫することが
望ましい。However, since the concave chamber method requires a higher interelectrode voltage than the pressure chamber method, it is desirable to devise ways to use the pressure chamber method as much as possible.
本発明においては、イオン交換室は陽イオン交換膜で仕
切られているので、水酸イオンの透過は起こらない。In the present invention, since the ion exchange chamber is partitioned by a cation exchange membrane, no permeation of hydroxide ions occurs.
したがって、水の移動は分子拡散によってのみ行なわれ
る。Therefore, water movement takes place only by molecular diffusion.
それ故、両極液を適当な濃度に保ち、かつ両極室内の圧
力がイオン交換室内の圧力より高くならないように操作
することによって、両極室よりイオン交換室への水の透
過を防ぐことができるばかりでなく、逆にイオン交換室
より両極室へ水を透過させることによって、電気分解に
よって失われた水を補うと同時に、濃縮された処理液を
得ることも可能である。Therefore, by maintaining the bipolar solution at an appropriate concentration and controlling the pressure in the bipolar chamber so that it does not become higher than the pressure in the ion exchange chamber, it is possible to prevent water from permeating from the bipolar chamber to the ion exchange chamber. Instead, by permeating water from the ion exchange chamber to the bipolar chamber, it is possible to supplement the water lost by electrolysis and at the same time obtain a concentrated treatment liquid.
このため、在来法に較べて、以後の工程におけるエネル
ギー消費が少なくなる。Therefore, compared to conventional methods, energy consumption in subsequent steps is reduced.
本発明方法の運転管理法としては、たとえば、一定電流
を通じつゝ処理液のイオン交換率が所定の範囲に入るよ
うに原液の供給量を調節する方法がある。As a method for controlling the operation of the method of the present invention, for example, there is a method of controlling the supply amount of the stock solution so that the ion exchange rate of the treatment solution falls within a predetermined range while passing a constant current.
イオン交換率の測定にはいろいろの方法があるが、前述
のようにpH値の測定を以てこれに代えることができる
。There are various methods for measuring the ion exchange rate, but this can be replaced by measuring the pH value as described above.
すなわち、あらかじめ処理液のイオン交換率とpH値の
関係を求めておき、必要な交換率に対応するpH値を以
て工程管理を行うことが好都合である。That is, it is convenient to determine the relationship between the ion exchange rate and pH value of the treatment liquid in advance, and to perform process control using the pH value corresponding to the required exchange rate.
pH値の測定およびそれによる流量の管理という方法は
、工学的に十分確立された信頼性の高いものであり、し
たがって拳法においては連続自動運転が容易かつ安全に
行える。The method of measuring the pH value and controlling the flow rate using the method is well established in engineering and has high reliability, so continuous automatic operation can be performed easily and safely in martial arts.
本発明の電解イオン交換法における電力消費量を決める
因子は、
(a) イオン交換すべきナトリウムイオンの量、(
b) 電流効率、および、
(e) 電極間電圧、
の三つである。The factors that determine the power consumption in the electrolytic ion exchange method of the present invention are: (a) the amount of sodium ions to be ion-exchanged;
(b) current efficiency; and (e) interelectrode voltage.
次に、これら三つの因子を左右する装置上および運転上
の条件について説明する。Next, the equipment and operating conditions that influence these three factors will be explained.
イオン交換すべきナトリウムイオンの量は、基本的には
原液中に含まれるナトリウムイオンの量で定まるが、そ
の量は通常アミノ酸とほぼ等モルまたはそれをわずかに
上まわる程度である。The amount of sodium ions to be ion-exchanged is basically determined by the amount of sodium ions contained in the stock solution, and the amount is usually approximately equimolar to or slightly more than the amino acid.
しかし、実際には以後の工程を妨げない程度にナトリウ
ムイオンが残存することが許されるので、イオン交換率
を必要最少限にとゞめることにより電力を節約すること
ができる。However, in reality, sodium ions are allowed to remain to the extent that they do not interfere with subsequent steps, so power can be saved by keeping the ion exchange rate to the minimum necessary.
また、残存するナトリウムイオンを酸で中和することに
より、さらに低いイオン交換率ですむ場合もある。Furthermore, by neutralizing the remaining sodium ions with an acid, an even lower ion exchange rate may be required.
この場合は生じた塩は取り除かず、そのまゝ次の工程に
進む。In this case, do not remove the salt that has formed and proceed to the next step.
イオン交換率を下げると、当然水酸化ナトリウムの回収
量も減るので、電力費と比較の上、最適の交換率を求め
なければならない。If the ion exchange rate is lowered, the amount of sodium hydroxide recovered will naturally decrease, so the optimum exchange rate must be found by comparing it with the electricity cost.
アミノ酸水溶液の電気伝導率は、等電点に近づくと急激
に低下する。The electrical conductivity of an aqueous amino acid solution decreases rapidly as it approaches its isoelectric point.
そのため電圧を上げなげれば所要の電流を流すことがで
きないので、同じイオン交換量に対する電力消費が大き
くなる。Therefore, unless the voltage is increased, the required current cannot flow, resulting in increased power consumption for the same amount of ion exchange.
ところで、原液中に酸性の不純物がある程度以上存在す
ると、アミノ酸の等電点近くまでイオン交換が進んでも
電気伝導率があまり下らず、イオン交換が順調に続けら
れる。By the way, if acidic impurities are present in the stock solution to a certain extent or more, even if the ion exchange progresses to near the isoelectric point of the amino acid, the electrical conductivity will not decrease much and the ion exchange will continue smoothly.
しかも、前述の通り、酸性不純物は陽イオン交換膜を透
過して電極に達することがないので、電流効率を低下さ
せることはない。Furthermore, as described above, acidic impurities do not pass through the cation exchange membrane and reach the electrodes, so current efficiency does not decrease.
このことを利用すれば、原液に故意に少量の酸を加える
ことにより、イオン交換の進行に伴って電気伝導率が低
下することを防ぎ、装置の能力を高めかつ電力の節約を
はかることができる。Taking advantage of this, by intentionally adding a small amount of acid to the stock solution, it is possible to prevent the electrical conductivity from decreasing as ion exchange progresses, increasing the capacity of the device and saving power. .
この目的で加える酸としては、硫酸のような鉱酸の他に
、酢酸のような有機酸も使えるが、その量は以後の工程
に支障のない範囲にとゞめなければならない。As the acid added for this purpose, in addition to mineral acids such as sulfuric acid, organic acids such as acetic acid can also be used, but the amount must be kept within a range that does not interfere with subsequent steps.
通常は重量で原料1部に対し0.0001〜0.1部の
添加量で十分な効果が得られる。Usually, a sufficient effect can be obtained by adding 0.0001 to 0.1 parts by weight per 1 part of the raw material.
また、イオン交換率を高くしたいときに、溶液の電気伝
導率低下による装置能力の低下または電力消費の増大と
いう不利益を回避する方法として、次のような方法も有
効である。Further, when it is desired to increase the ion exchange rate, the following method is also effective as a method for avoiding disadvantages such as a decrease in device capacity or an increase in power consumption due to a decrease in the electrical conductivity of the solution.
すなわち、本発明方法によるイオン交換を処理液の電気
伝導率が十分高い範囲にとゞめ、なお残留しているナト
リウムイオンは、引きつゞき通常のイオン交換樹脂法ま
たは電気透析法を適用して除去する。That is, the ion exchange by the method of the present invention is limited to a range in which the electrical conductivity of the treatment liquid is sufficiently high, and the remaining sodium ions are continuously removed by applying the usual ion exchange resin method or electrodialysis method. and remove it.
イオン交換率がたとえば80ないし95パーセントの処
理液は、完全に交換を行なったものに較べて数倍または
それ以上の電導塵を有する。A treatment solution with an ion exchange rate of, for example, 80 to 95 percent has several times or more of conductive dust than a solution that has been completely exchanged.
したがってイオン交換率をこの程度にとどめることによ
り、不法の電解・イオン交換は比較的低い電圧でも電流
密度を大きく取って運転することができるので、電解槽
を小型にすることができる。Therefore, by keeping the ion exchange rate to this level, illegal electrolysis/ion exchange can be operated at a high current density even at a relatively low voltage, so the electrolytic cell can be made smaller.
一方、後段のイオン交換樹脂法または電気透析法におい
ては、交換すべきナトリウムイオンの量は在来法の5な
いし20パーセントにすぎないので、樹脂法においては
樹脂の再生頻度が少なく、電気透析法においては被処理
液の塩濃度が低く透析時間も短かい。On the other hand, in the subsequent ion exchange resin method or electrodialysis method, the amount of sodium ions to be exchanged is only 5 to 20% of the conventional method, so the resin regeneration frequency is low in the resin method, and the electrodialysis method In this case, the salt concentration of the solution to be treated is low and the dialysis time is short.
したがって、在来法における欠点のうち収率低下、廃液
発生、処理液濃度の低下、樹脂の消耗等は、大巾に軽減
される。Therefore, among the drawbacks of conventional methods, such as a decrease in yield, generation of waste liquid, decrease in concentration of processing liquid, and consumption of resin, etc., are greatly reduced.
もちろん、ナトリウムは大部分が有用な水酸化ナトリウ
ムとして回収される。Of course, the sodium is mostly recovered as useful sodium hydroxide.
この方法は在来法の設備を有効に活用して、電解のため
の設備投資を節減し得るので、特に在来プラントに適用
するのに有効な方法である。This method is particularly effective when applied to conventional plants, since it can effectively utilize conventional equipment and reduce equipment investment for electrolysis.
本発明における陽イオン交換膜としては、市販されてい
る通常のものが使えるが、イオンの選択透過性に秀れか
つ電気抵抗の低いものを選択することにより、電力消費
を少なくすることができる。As the cation exchange membrane in the present invention, commercially available ordinary ones can be used, but power consumption can be reduced by selecting one that has excellent ion permselectivity and low electrical resistance.
なお、最も陰極側に設置する膜は耐アルカリ性のもので
なければならず、また、最も陽極側に設置する膜は耐酸
性のものでなければならない。Note that the membrane installed closest to the cathode must be alkali-resistant, and the membrane installed closest to the anode must be acid-resistant.
各電極と膜との間隔および膜と膜との間隔は、小さくす
るほど溶液の電気抵抗による電力損失を小さくすること
ができるが、あまり小さくすることは技術的に困難であ
り、また通液抵抗も大きくなるので、通常は1〜5ミリ
メートルの範囲に保たれることが多い。The smaller the distance between each electrode and the membrane and the distance between the membranes, the smaller the power loss due to the electrical resistance of the solution, but it is technically difficult to make them too small, and Since the diameter also increases, it is usually kept within the range of 1 to 5 mm.
本発明方法においては、以上のように種々の工夫を組み
合わせてもなお相当の電力を消費することは避けられな
い。In the method of the present invention, even if various measures are combined as described above, it is inevitable that a considerable amount of power will be consumed.
1キログラムの水酸化ナトリウムを回収するのに必要な
電力は、装置の性能や運転方法によって大巾に変動する
が、設備の選定と運転管理を適切に行なえば2〜6KW
Hの範囲になる。The power required to recover 1 kilogram of sodium hydroxide varies widely depending on the performance and operating method of the equipment, but if equipment is selected and operated properly, it will be 2 to 6 kW.
It will be in the H range.
水酸化ナトリウムの価値と、酸を消費しないことの価値
とを合わせると、電力費を十分に償うものと考えられる
。The value of the sodium hydroxide combined with the value of not consuming the acid is believed to more than compensate for the power costs.
すでに述べた、高収率、無公害、省エネルギーおよび運
転管理の合理化等の効果を合わせて評価すれば、在来法
と比較して本発明の有利なことは凝う余地のないもので
あり、発明の意義は大きい。If we evaluate the above-mentioned effects such as high yield, no pollution, energy saving, and rationalization of operation management, the advantages of the present invention compared to conventional methods cannot be overstated. The significance of this invention is great.
以上簡単のためアルカリとして水酸化ナトリウムを用い
た場合について説明したが、すべての記述は水酸化カリ
ウムを用いた場合についても同様にあてはまるものであ
る。For simplicity, the case where sodium hydroxide is used as the alkali has been described above, but all the descriptions apply similarly to the case where potassium hydroxide is used.
ことに、水酸化カリウムは水酸化ナトリウムより高価で
あるから、本発明方法の採用によりこれが回収されるこ
とは一層意義が大きい。In particular, since potassium hydroxide is more expensive than sodium hydroxide, it is even more significant that it can be recovered by employing the method of the present invention.
本発明の方法における第1工程はすでに十分開発された
技術であるが、これをあらたに開発した第2工程と結合
させることにより、すでに述べた通り、大きな効果がも
たらされ、グリシン、α−アラニン、β−アラニン等の
アミノ酸がより安価に製造され得るようになる。The first step in the method of the present invention is already a well-developed technology, but by combining it with the newly developed second step, great effects are brought about, as already mentioned, glycine, α- Amino acids such as alanine and β-alanine can now be produced at lower cost.
次に、実施例によって本発明が如何に実施され得るかを
説明する。Next, examples will explain how the invention can be implemented.
以下の実施例において使用した電解槽は電極および陽イ
オン交換膜共に100cm3の有効面積を持ち、電極と
膜および膜と膜とは互に2mmの間隔に保たれている。The electrolytic cell used in the following examples had an effective area of 100 cm for both electrodes and cation exchange membranes, and the electrodes and membranes and the membranes were kept at a distance of 2 mm from each other.
陽極はチタニウムでその表面に酸化物の被覆をもつもの
からなり、陰極は鉄である。The anode is made of titanium with an oxide coating on its surface, and the cathode is iron.
最も陽極側のイオン交換膜4aはアイオニックス社製の
61AZLであり、最も陰極側の膜4cはデュポン社製
のナフィオン215である。The ion exchange membrane 4a closest to the anode is 61AZL manufactured by Ionics, and the membrane 4c closest to the cathode is Nafion 215 manufactured by DuPont.
凹室法の場合における中央の膜4bはデュポン社製のナ
フィオン315である。The central membrane 4b in the case of the concave chamber method is Nafion 315 manufactured by DuPont.
陽極液は約1規定の硫酸で、陰極液は約2規定の水酸化
ナトリウム水溶液である。The anolyte is approximately 1N sulfuric acid, and the catholyte is approximately 2N aqueous sodium hydroxide.
電解槽は有効面積1cm2当り0.12アンペアの電流
密度で運転した両電極液は1回の運転の前後における濃
度変化が元の濃度の20%以下に収まるような量を絶え
ず循環させ、運転の途中では水を加えなかった。The electrolytic cell was operated at a current density of 0.12 amperes per 1 cm2 of effective area. Both electrode solutions were constantly circulated in such an amount that the concentration change before and after each operation was within 20% of the original concentration. I didn't add any water in between.
実施例 1
α−アミノプロピオニトリルを14%(以下すべて重量
%を用いる)、α・α′−イミノビスプロピオニトリル
を2.3%含む水溶液1000gに、9.5%の水酸化
ナトリウム水溶液1030gを一度に加えて加熱攪拌し
つつ、アンモニアおよび水を留去した。Example 1 9.5% sodium hydroxide aqueous solution was added to 1000 g of an aqueous solution containing 14% α-aminopropionitrile (all percentages by weight are used below) and 2.3% α・α′-iminobispropionitrile. Ammonia and water were distilled off while adding 1030 g at once and heating and stirring.
この水酸化ナトリウム水溶液は先行実験において回収し
たもので、1.1%のα−アラニンを含んでいた。This aqueous sodium hydroxide solution was recovered in a previous experiment and contained 1.1% α-alanine.
反応が完結し、液温が102℃になった時点で加熱をや
めた。When the reaction was completed and the liquid temperature reached 102°C, heating was stopped.
斯くして、α−アラニンのナトリウム塩を19.9%含
む水溶液1171gを得た。In this way, 1171 g of an aqueous solution containing 19.9% of the sodium salt of α-alanine was obtained.
反応収率は98.7パーセントであった。The reaction yield was 98.7%.
この水溶液を圧室法電解槽を用いてイオン交換した。This aqueous solution was ion-exchanged using a pressure chamber electrolytic cell.
処理液のpH値が6〜7の範囲となるよう原液の供給量
を調節した。The supply amount of the stock solution was adjusted so that the pH value of the treatment solution was in the range of 6 to 7.
定常状態を保つた2時間については原液の供給量が41
1gで処理液386gを得た。For 2 hours when steady state was maintained, the supply amount of stock solution was 41
386 g of treatment liquid was obtained for 1 g.
この間の電圧の平均値は6.5Vであった。The average voltage during this period was 6.5V.
処理液および陰極液の分析結果より、イオン交換率すな
わち水酸化ナトリウムの回収率は94.5%、処理液中
のα−アラニン収率は95.3%であった。From the analysis results of the treatment liquid and catholyte, the ion exchange rate, that is, the recovery rate of sodium hydroxide, was 94.5%, and the yield of α-alanine in the treatment liquid was 95.3%.
陰極液中へ移行したα−アラニンを加えると、収率はほ
ぼ100%であった。When the α-alanine that had migrated into the catholyte was added, the yield was approximately 100%.
電流効率は86.7%であった。Current efficiency was 86.7%.
回収された水酸化ナトリウム1kg当りの所要電力は5
.2KWHであった。The power required per 1 kg of recovered sodium hydroxide is 5
.. It was 2KWH.
また、処理液中のα−アラニン濃度は16.2%で、イ
オン交換樹脂法で通常得られる溶液の濃度の約1.9倍
であった。Further, the α-alanine concentration in the treatment solution was 16.2%, which was about 1.9 times the concentration of a solution normally obtained by the ion exchange resin method.
この処理液より通常の方法で濃縮、晶析、ろ過および乾
燥を行なって、α−アラニン結晶54gを得た。This treated solution was concentrated, crystallized, filtered and dried in a conventional manner to obtain 54 g of α-alanine crystals.
その品質は在来法によって得たもののそれと同等であり
、むろん食品添加物規格に十分合格するものであった。The quality was equivalent to that obtained by conventional methods, and of course it fully passed the food additive standards.
実施例 2
前記実施例1の方法において、電解処理液のpH値が8
.3〜8.5の範囲となるよう原液の供給量を調節した
。Example 2 In the method of Example 1, the pH value of the electrolytic treatment solution is 8.
.. The amount of stock solution supplied was adjusted to be in the range of 3 to 8.5.
その結果の比較を下の表に示す。上表かられかるとおり
、イオン交換率を下げることにより、電解槽の処理能力
が向上し、電力原単位は小さくなる。A comparison of the results is shown in the table below. As can be seen from the above table, by lowering the ion exchange rate, the processing capacity of the electrolytic cell improves and the power consumption rate decreases.
得られた処理液300gをH+型陽イオン交換樹脂(ダ
イヤイオンWK−20)50mlを充填した筒に通した
後、残液を50m1の水で押し出して得られた液の全量
を、濃縮、晶析、ろ過および乾燥して、α−アラニン結
晶40gを得た。After passing 300 g of the obtained treated liquid through a cylinder filled with 50 ml of H+ type cation exchange resin (Diaion WK-20), the remaining liquid was extruded with 50 ml of water, and the entire amount of the obtained liquid was concentrated and crystallized. After analysis, filtration and drying, 40 g of α-alanine crystals were obtained.
一方、樹脂はl規定の硫酸130m1で再生した後、水
50m1で洗浄した。On the other hand, the resin was regenerated with 130 ml of normal sulfuric acid and then washed with 50 ml of water.
再生液および洗浄液を合せて廃液とした。The regeneration liquid and washing liquid were combined and used as waste liquid.
電解イオン交換をせずに、すべてイオン交換樹脂によっ
て処理した場合と比較すると、得られたα−アラニンの
単位量につき、陽イオン交換樹脂の使用量および廃液量
は共に5分の1、廃液中のCOD負荷は3分の1、廃液
中へのアラニン損失量は約7分の1であった。Compared to the case where the entire treatment is done with ion exchange resin without electrolytic ion exchange, the amount of cation exchange resin used and the amount of waste liquid are both one-fifth for each unit amount of α-alanine obtained. The COD load was one-third, and the amount of alanine lost to the waste liquid was about one-seventh.
また、得られたアラニン水溶液の濃度は約1.6倍であ
った。Moreover, the concentration of the alanine aqueous solution obtained was about 1.6 times.
実施例 3
前記実施例20部分的電解イオン交換において、80.
3%までイオン交換した液2500gに1規程の塩酸を
加えて残っているナトリウムイオンを中和し、pH値を
6.0とした。Example 3 In the partial electrolytic ion exchange of Example 20, 80.
1N hydrochloric acid was added to 2500 g of the liquid ion-exchanged to 3% to neutralize the remaining sodium ions, and the pH value was adjusted to 6.0.
これを市販品(旭硝子社製DU−06型)の電気透析装
置を用いて脱塩した。This was desalted using a commercially available electrodialysis device (Model DU-06 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
透析装置の電極液には3%のNaCl水溶液、濃縮液に
はNaC1の0.7%水溶液21を用いた。A 3% NaCl aqueous solution was used as the electrode solution of the dialysis device, and a 0.7% NaCl aqueous solution 21 was used as the concentrated solution.
この装置は試料室を9室、濃縮室を10室持ち、各室の
膜間隔は2mm、膜の有効面積は約200cm2であっ
た。This device had 9 sample chambers and 10 concentration chambers, the membrane spacing between each chamber was 2 mm, and the effective area of the membrane was approximately 200 cm2.
摺電圧を15Vに保ちつつ、試料液を循環通過させた。The sample liquid was circulated through the tube while maintaining the sliding voltage at 15V.
試料液のNaC1濃度が11000ppになるまで脱塩
した。The sample solution was desalted until the NaCl concentration reached 11,000 pp.
脱塩液中のアラニン収率は97.8%であった。The alanine yield in the desalted solution was 97.8%.
濃縮液NaCl濃度は3.7%、COD値は11050
ppであった、濃縮廃液のNaC1濃度を同一にして排
出すると仮定して、電解イオン交換を用いず中和と電気
透析だけによって行なう在来法と比較すると、次のよう
になる。Concentrate NaCl concentration is 3.7%, COD value is 11050
Assuming that the concentrated waste liquid is discharged with the same concentration of NaCl (pp), the results are as follows when compared with the conventional method, which uses only neutralization and electrodialysis without using electrolytic ion exchange.
すなわち、アラニン生産量1kgにつき、本例では廃液
量は5分の1、廃液中のCOD負荷は2分の1、廃液中
へのアラニンの損失量は約3分の1であつた。That is, for every 1 kg of alanine produced, in this example, the amount of waste liquid was one-fifth, the COD load in the waste liquid was one-half, and the amount of alanine lost to the waste liquid was about one-third.
実施例 4
グリシンのナトリウム塩を17%含む水溶液を原液とし
て、三室法電解槽にて処理した。Example 4 An aqueous solution containing 17% sodium salt of glycine was used as a stock solution and treated in a three-chamber electrolytic cell.
処理液のpH値が7〜8の範囲となるように原液の供給
量を調節した。The supply amount of the stock solution was adjusted so that the pH value of the treatment solution was in the range of 7 to 8.
一時間当りの処理能力は原液227gで、電圧は7.6
■であった。Processing capacity per hour is 227g of stock solution, voltage is 7.6
■It was.
イオン交換率は97.2%、電流効率は75.5%、処
理液中のグリシン収率は87.4%であった。The ion exchange rate was 97.2%, the current efficiency was 75.5%, and the glycine yield in the treated solution was 87.4%.
実施例 5 実施例4で用いた原液を凹室未電解槽にて処理した。Example 5 The stock solution used in Example 4 was treated in a concave non-electrolyzed tank.
処理液のpH値が6〜6.5となるように原液の供給量
を調節した。The supply amount of the stock solution was adjusted so that the pH value of the treatment solution was 6 to 6.5.
一時間当りの処理能力は原液227gで、電圧は9.1
Vであった。Processing capacity per hour is 227g of stock solution, voltage is 9.1
It was V.
イオン交換率は99.6%、電流効率は88.5%、処
理液中のグリシン収率ははゞ100%であった。The ion exchange rate was 99.6%, the current efficiency was 88.5%, and the glycine yield in the treated solution was 100%.
実施例 6
前記実施例4の通り運転を続けつつ、原液に対して0.
7%の割合で酢酸を添加した。Example 6 While continuing the operation as in Example 4, 0.0% was added to the stock solution.
Acetic acid was added at a rate of 7%.
9.1Vであった電圧が7.5Vに低下し、かつ処理能
力が約10%向上して一時間当りに原液251gとなっ
た。The voltage, which was 9.1 V, was lowered to 7.5 V, and the processing capacity was improved by about 10% to 251 g of stock solution per hour.
イオン交換率は94.2%、電流効率は92.6%、処
理液中のグリシン収率ははゞ100%であった。The ion exchange rate was 94.2%, the current efficiency was 92.6%, and the glycine yield in the treated solution was 100%.
実施例 7
β−アミノプロピオニトリルを10%、β・β′−イミ
ノビスプロピオニトリルを1.2%含む水溶液1000
gに、水酸化カリウムの14%水溶液630gを加えて
徐々に加熱攪拌しつつ、アンモニアおよび水を留去した
。Example 7 Aqueous solution 1000 containing 10% β-aminopropionitrile and 1.2% β·β′-iminobispropionitrile
630 g of a 14% aqueous solution of potassium hydroxide was added to the solution, and while gradually heating and stirring, ammonia and water were distilled off.
アンモニアの発生が終り液温が約102℃になった時点
で加熱をやめた。Heating was stopped when the generation of ammonia ended and the liquid temperature reached approximately 102°C.
斯くして、β−アラニンのカリウム塩を14.5%含む
水溶液1240gを得た。In this way, 1240 g of an aqueous solution containing 14.5% potassium salt of β-alanine was obtained.
反応収率は99.1%であった。The reaction yield was 99.1%.
この水溶液を三室法電解槽を用いてイオン交換した。This aqueous solution was ion-exchanged using a three-chamber electrolytic cell.
たゞし、陰極液としては水酸化カリウムの14%水溶液
を用いた。However, a 14% aqueous solution of potassium hydroxide was used as the catholyte.
処理液のpH値が7〜8の範囲となるよう原液の供給量
を調節した。The supply amount of the stock solution was adjusted so that the pH value of the treatment solution was in the range of 7 to 8.
定常状態を保った2時間については、原液の供給量は7
11gで処理液660gを得た。For 2 hours of steady state, the stock solution supply amount was 7
660 g of treatment liquid was obtained using 11 g.
この間の平均電圧は6.2Vであった。The average voltage during this period was 6.2V.
処理液および陰極液の分析結果より、イオン交換率すな
わち水酸化カリウムの回収率は95.3%、処理液中の
β−アラニン収率は95.7%であった。From the analysis results of the treatment liquid and catholyte, the ion exchange rate, that is, the recovery rate of potassium hydroxide, was 95.3%, and the yield of β-alanine in the treatment liquid was 95.7%.
陰極液中へ移行したβ−アラニンを加えると、収率はほ
ぼ100%であった。When β-alanine that had migrated into the catholyte was added, the yield was approximately 100%.
電流効率は92.3%、回収された水酸化カリウム1k
g当りの所要電力は3.3KWHであった。Current efficiency is 92.3%, recovered potassium hydroxide 1k
The required power per g was 3.3 KWH.
この処理液より通常の方法で濃縮、晶析、ろ過および乾
燥を行なって、純度98%以上のβ−アラニン結晶57
gを得た。Concentration, crystallization, filtration, and drying are performed from this treated solution in the usual manner to obtain β-alanine crystals with a purity of 98% or more.
I got g.
回収した陰極液すなわち水酸化カリウム水溶液の品質は
、そのままで第1工程に使用できるものであった。The quality of the recovered catholyte, ie, potassium hydroxide aqueous solution, was such that it could be used as is in the first step.
第1図は本発明の第2工程で使用する電解イオン交換装
置において王室法セルを用いた場合の原理を示す系統図
、第2図は凹室法セルを用いた場合の原理図である。
図において、1は電解セル、2は陽極、3は陰極、4a
、4bおよび4cは陽イオン交換膜、5は陽極室、6は
陰極室、7゜7aおよび7cはイオン交換室、8は循環
量調節弁、9は陽極液タンク、10は陰極液タンク、1
1は原液タンク、12は流量調節弁、13は処卵液タン
ク、14は循環路、15および16は分離室である。FIG. 1 is a system diagram showing the principle when a royal method cell is used in the electrolytic ion exchange apparatus used in the second step of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the principle when a concave chamber method cell is used. In the figure, 1 is an electrolytic cell, 2 is an anode, 3 is a cathode, and 4a
, 4b and 4c are cation exchange membranes, 5 is an anode chamber, 6 is a cathode chamber, 7° 7a and 7c are ion exchange chambers, 8 is a circulation rate control valve, 9 is an anolyte tank, 10 is a catholyte tank, 1
1 is a stock solution tank, 12 is a flow rate control valve, 13 is a fertilization solution tank, 14 is a circulation path, and 15 and 16 are separation chambers.
Claims (1)
ルまたはβ−アミノプロピオニトリルを含む水溶液に、
水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムの水溶液を加え
て加熱攪拌することにより、グリシン、α−アラニンま
たはβ−アラニンのナトリウム塩またはカリウム塩の水
溶液を得る第1工程と、両極間に二枚または三枚の陽イ
オン交換膜を隔膜として設けた電解槽の陽極室に鉱酸の
水溶液を、陰極室に水酸化ナトリウムまたは水酸化カリ
ウムの水溶液をそれぞれ流通させつつ、陽イオン交換膜
に挾まれたイオン交換室に第1工程で得られたアミノ酸
塩水溶液を流通させて電解イオン交換させることにより
、グリシン、α−アラニンまたはβ−アラニンの水溶液
を得ると同時に陰極液中に水酸化ナトリウムまたは水酸
化カリウムを生成させてこれを回収する第2工程との組
合せより成ることを特徴とするグリシン、α−アラニン
またはβ−アラニンの製造方法。 2、特許請求の範囲1記載の方法において、アミノ酸塩
水溶液1部に対し0.0001〜0.1部の酸を加えて
電解イオン交換する方法。 3 アミノアセトニトリル、α−アミノプロピオニトリ
ルまたはβ−アミノプロピオニトリルを含む水溶液に、
水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムの水溶液を加え
て加熱攪拌することにより、グリシン、α−アラニンま
たはβ−アラニンのナトリウム塩またはカリウム塩の水
溶液を得る第1工程と、両極間に二枚または三枚の陽イ
オン交換機を隔膜として設けた電解槽の陽極室に鉱酸の
水溶液を、陰極室に水酸化ナトリウムまたは水酸化カリ
ウムの水溶液をそれぞれ流通させつつ、陽イオン交換膜
に挾まれたイオン交換室に第1工程で得られたアミノ酸
塩水溶液を流通させて部分的に電解イオン交換させるこ
とにより、グリシン、α−アラニンまたはβ−アラニン
を主成分とする水溶液を得ると同時に陰極液中に水酸化
ナトリウムまたは水酸化カリウムを生成させてこれを回
収する第2工程と、該第2工程で得られた前記水溶液を
H十型陽イオン交換樹脂と接触させる付加的工程とより
成ることを特徴とするグリシン、α−アラニンまたはβ
−アラニンの製造方法。 4 アミノアセトニトリル、α−アミノプロピオニトリ
ルまたはβ−アミノプロピオニトリルを含む水溶液に、
水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムの水溶液を加え
て加熱攪拌することにより、グリシン、α−アラニンま
たはβ−アラニンのナトリウム塩またはカリウム塩の水
溶液を得る第1工程と、両極間に二枚または三枚の陽イ
オン交換膜を隔膜として設けた電解槽の陽極室に鉱酸の
水溶液を、陰極室に水酸化ナトリウムまたは水酸化カリ
ウムの水溶液をそれぞれ流通させつつ、陽イオン交換膜
に挾まれたイオン交換室に第1工程で得られたアミノ酸
塩水溶液を流通させて部分的に電解イオン交換させるこ
とにより、グリシン、α−アラニンまたはβ−アラニン
を主成分とする水溶液を得ると同時に陰極液中に水酸化
ナトリウムまたは水酸化カリウムを生成させてこれを回
収する第2工程と、該第2工程で得られた前記水溶液に
鉱酸を加えて中和する付加的工程とより成ることを特徴
とするグリシン、α−アラニンまたはβアラニンの製造
方法。 5 アミノアセトニトリル、α−アミノプロピオニトリ
ルまたはβ−アミノプロピオニトリルを含む水溶液に、
水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムの水溶液を加え
て加熱攪拌することにより、グリシン、α−アラニンま
たはβ−アラニンのナトリウム塩またはカリウム塩の水
溶液を得る第1工程と、両極間に二枚または三枚の陽イ
オン交換膜を隔膜として設けた電解槽の陽極室に鉱酸の
水溶液を、陰極室に水酸化ナトリウムまたは水酸化カリ
ウムの水溶液をそれぞれ流通させつつ、陽イオン交換膜
に挾まれたイオン交換室に第1工程で得られたアミノ酸
塩水溶液を流通させて部分的に電解イオン交換させるこ
とにより、グリシン、αアラニンまたはβ−アラニンを
主成分とする水溶液を得ると同時に陰極液中に水酸化ナ
トリウムまたは水酸化カリウムを生成させてこれを回収
する第2工程と、該第2工程で得られた前記水溶液に鉱
酸を加えて中和し、中和後のアミノ酸水溶液を電気透析
法に上り脱塩する付加的工程とより成ることを特徴とす
るグリシン、α−アラニンまたはβ−アラニンの製造方
法。[Scope of Claims] 1. In an aqueous solution containing aminoacetonitrile, α-aminopropionitrile or β-aminopropionitrile,
A first step of obtaining an aqueous solution of sodium salt or potassium salt of glycine, α-alanine or β-alanine by adding an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide and stirring with heating, and two or three sheets between the two electrodes. An aqueous solution of mineral acid is passed through the anode chamber of an electrolytic cell equipped with a cation exchange membrane as a diaphragm, and an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide is passed through the cathode chamber. By passing the aqueous amino acid salt solution obtained in the first step through the chamber and performing electrolytic ion exchange, an aqueous solution of glycine, α-alanine, or β-alanine is obtained, and at the same time, sodium hydroxide or potassium hydroxide is added to the catholyte. 1. A method for producing glycine, α-alanine or β-alanine, which comprises a second step of producing and recovering glycine, α-alanine or β-alanine. 2. The method according to claim 1, in which 0.0001 to 0.1 part of acid is added to 1 part of the amino acid salt aqueous solution for electrolytic ion exchange. 3. To an aqueous solution containing aminoacetonitrile, α-aminopropionitrile or β-aminopropionitrile,
A first step of obtaining an aqueous solution of sodium salt or potassium salt of glycine, α-alanine or β-alanine by adding an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide and stirring with heating, and two or three sheets between the two electrodes. An aqueous solution of mineral acid is passed through the anode chamber of an electrolytic cell equipped with a cation exchanger as a diaphragm, and an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide is passed through the cathode chamber. By passing the aqueous amino acid salt solution obtained in the first step through and performing partial electrolytic ion exchange, an aqueous solution containing glycine, α-alanine, or β-alanine as its main components is obtained, and at the same time, hydroxylation is added to the catholyte. It is characterized by comprising a second step of producing and recovering sodium or potassium hydroxide, and an additional step of contacting the aqueous solution obtained in the second step with an H-type cation exchange resin. glycine, alpha-alanine or beta
-A method for producing alanine. 4 Into an aqueous solution containing aminoacetonitrile, α-aminopropionitrile or β-aminopropionitrile,
A first step of obtaining an aqueous solution of sodium salt or potassium salt of glycine, α-alanine or β-alanine by adding an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide and stirring with heating, and two or three sheets between the two electrodes. An aqueous solution of mineral acid is passed through the anode chamber of an electrolytic cell equipped with a cation exchange membrane as a diaphragm, and an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide is passed through the cathode chamber. By circulating the aqueous amino acid salt solution obtained in the first step through the chamber and performing partial electrolytic ion exchange, an aqueous solution containing glycine, α-alanine, or β-alanine as the main component is obtained, and at the same time, water is added to the catholyte. A glycine characterized by comprising a second step of producing and recovering sodium oxide or potassium hydroxide, and an additional step of neutralizing the aqueous solution obtained in the second step by adding a mineral acid. , a method for producing α-alanine or β-alanine. 5. To an aqueous solution containing aminoacetonitrile, α-aminopropionitrile or β-aminopropionitrile,
A first step of obtaining an aqueous solution of sodium salt or potassium salt of glycine, α-alanine or β-alanine by adding an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide and stirring with heating, and two or three sheets between the two electrodes. An aqueous solution of mineral acid is passed through the anode chamber of an electrolytic cell equipped with a cation exchange membrane as a diaphragm, and an aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide is passed through the cathode chamber. By passing the aqueous amino acid salt solution obtained in the first step through the chamber and performing partial electrolytic ion exchange, an aqueous solution containing glycine, α-alanine, or β-alanine as its main components is obtained, and at the same time hydroxylation is carried out in the catholyte. a second step of generating and recovering sodium or potassium hydroxide; a mineral acid is added to the aqueous solution obtained in the second step to neutralize it; and the neutralized aqueous amino acid solution is subjected to electrodialysis. A method for producing glycine, α-alanine or β-alanine, which comprises an additional step of desalting.
Priority Applications (1)
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JP55021540A JPS58755B2 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Amino acid production method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP55021540A JPS58755B2 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Amino acid production method |
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JPS56118047A JPS56118047A (en) | 1981-09-16 |
JPS58755B2 true JPS58755B2 (en) | 1983-01-07 |
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Family Applications (1)
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JP55021540A Expired JPS58755B2 (en) | 1980-02-25 | 1980-02-25 | Amino acid production method |
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JPWO2003027303A1 (en) * | 2001-09-19 | 2005-01-06 | 日本曹達株式会社 | 2-Amino acid production method |
CN109090508A (en) * | 2018-07-14 | 2018-12-28 | 泉州师范学院 | Canned sardines processes the recovery method of amino acid and its application in fish soup waste liquid |
-
1980
- 1980-02-25 JP JP55021540A patent/JPS58755B2/en not_active Expired
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