KR101372811B1 - Tryptophan purification devices and methods - Google Patents

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이희완
최경례
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Abstract

A tryptophan purification device is disclosed. The disclosed tryptophan purification device comprises: a solid purification filter for filtering solids included in a tryptophan solution and passing only the solution by passing the tryptophan solution through the filter; a storage tank for storing the tryptophan solution which has passed through the solid purification filter; a heating jacket installed outside the storage tank to control the temperature inside the storage tank; an air compressor for suctioning the tryptophan solution in the storage tank and transferring the solution to the next location; a continuous reactor for inputting the tryptophan solution transferred by the air compressor together with sulfuric acid transferred via a separate route, and continuously generating a reaction product by stirring the input solutions; a dehydrator connected to the discharge port of the continuous reactor to separate filtrate from the reaction product in the form of slurry discharged from the continuous reactor; and a drier for drying the solid components separated by the dehydrator.

Description

트립토판 정제장치 및 방법{Tryptophan purification devices and methods}Tryptophan purification devices and methods

본 발명은 트립토판 정제장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tryptophan purification apparatus and method.

특히, 트립토판을 산용액 또는 염기성 용액에 용해한 후 반대의 용액을 넣어 pH를 중화시켜 석출하는 방법을 취함과 아울러, 연속식 반응기를 이용하여 연속적으로 생산이 가능하고, 기존 방법에 비해 3배 이상의 생산속도가 빠르며, 회수율 및 순도가 향상되었고, 고분자 물질을 첨가제로 혼합됨에 따라 입자의 밀도를 향상시켜서 쉽게 부서지지 않는 트립토판 정제장치 및 방법에 관한 것이다.
Especially, tryptophan is dissolved in an acid solution or basic solution, and then the opposite solution is added to neutralize the pH and precipitated. In addition, it can be continuously produced using a continuous reactor, and more than three times more than conventional methods. The present invention relates to a tryptophan refining apparatus and method which has high speed, improved recovery and purity, and is not easily broken by improving the density of particles as the polymer material is mixed with an additive.

트립토판은 필수 아미노산 중의 하나이며, 사료첨가제, 의약품, 건강식품 등으로서 이용되는 유용한 물질이다.Tryptophan is one of the essential amino acids and is a useful substance used as feed additives, pharmaceuticals, and health foods.

트립토판의 제조방법으로서, 글루코오즈 등을 주요 출발물질로서 사용하는 세균 세포를 이용한 방법(발효법)이 있다. 그러나, 이러한 종래의 방법에 의해 수득된 트립토판의 조 결정에는 단백질 및 착색 물질과 같은 불순물이 함유되어 있다. 이러한 불순물은 높은 소수성을 나타내며, 따라서 트립토판의 결정표면 또는 결정들 사이에 혼입되기 때문에, 이들을 양에 관계없이, 예를들어, 통상의 재결정화에 의해 제거하기가 어렵다. As a method for producing tryptophan, there is a method (fermentation method) using bacterial cells using glucose or the like as a main starting material. However, crude crystals of tryptophan obtained by this conventional method contain impurities such as proteins and coloring substances. Since these impurities exhibit high hydrophobicity and are therefore incorporated between the crystal surface or the crystals of tryptophan, it is difficult to remove them in any amount, for example by conventional recrystallization.

따라서, 이러한 트립토판은 고순도를 요구하는 제품, 예컨대 의약품 공급원으로서 사용하기 위한 표준규격[투과율(%)=95이상, λ=430nm]을 통과하기가 어렵다.Therefore, such tryptophan is difficult to pass the standard specification (transmittance (%) = 95 or more, λ = 430 nm) for use as a source of high purity products, such as pharmaceutical supplies.

선행기술에는 일본국 공개특허공보 제895/1983호에 기술된 방법이 포함된다. 이러한 방법은 트립토판의 반응용액, 또는 회수용액 및 정제용 모액중에 함유되고 축적된 반응 억제제를 제거하기 위해 비극성의 고다공성 수지에 의한 처리와 한외여과막에 의한 여과처리를 조합시킨 방법이다.The prior art includes the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 895/1983. This method combines treatment with a non-polar highly porous resin and filtration with an ultrafiltration membrane to remove reaction inhibitors contained and accumulated in the reaction solution of tryptophan, or the recovered solution and the mother liquor for purification.

또 다른 하나의 방법은 트립토판의 반응용액의 pH를 알칼리성으로 조정하고, 이를 저급 알코올 또는 케톤의 존재하에, 중화반응하에서 결정화시킴을 특징으로 하는 방법이다(참조 : 일본국 공개특허공보 제39857/1984호).Another method is characterized by adjusting the pH of the reaction solution of tryptophan to alkalinity and crystallizing it in the presence of a lower alcohol or ketone under a neutralization reaction (see Japanese Patent Laid-Open No. 39857/1984). number).

세번째 방법으로는 트립토판의 효소 반응물을 활성탄의 존재하에, 산성 pH값 하에서 95 내지 100℃로 가열하고, 액체 용액을 고체물질로부터 제거하며, 트립토판을 함유하는 여과된 용액을 비-극성의 고다공성 수지와 접촉시키고, 이를 농축시킨 다음, 이 용액에 저급 지방족 알코올을 가함을 특징으로 하는 방법이 있다(참조 : 일본국 공개특허공보 제126070/1986호).In a third method, the enzyme reactant of tryptophan is heated to 95-100 ° C. under acidic pH values in the presence of activated carbon, the liquid solution is removed from the solids, and the filtered solution containing tryptophan is a non-polar highly porous resin. And a lower aliphatic alcohol is added to the solution (see Japanese Patent Laid-Open No. 126070/1986).

트립토판-제조된 반응용액으로부터 투과율(%)이 95% 이상인 고순도의 무색 트립토판을 쉽게 수득하기 정제방법을 개발해야 할 필요성이 대두되게 되었다. 각종 시험결과, 투과율을 저하시키는 불순물의 분자량은 500 내지 5,000이며, 일본국 공개특허공보 제 895/1983호에 기술된 방법에 따른 한외 여과막을 사용하는 방법은 단지 고정된 제거비율에서 불순물을 제거할 수 없으며, 따라서 수지에 대한 과도한 부하가 발생하여 비극성의 고다공성 수지의 재생사이클이 짧아짐이 밝혀졌다.There is a need to develop a purification method to easily obtain a high purity colorless tryptophan having a transmittance (%) of 95% or more from the tryptophan-prepared reaction solution. As a result of various tests, the molecular weight of the impurity reducing the permeability is 500 to 5,000, and the method using the ultrafiltration membrane according to the method described in JP 895/1983 can only remove impurities at a fixed removal rate. It has been found that excessive loads on the resin may occur, thereby shortening the regeneration cycle of the nonpolar highly porous resin.

또한, 일본국 공개특허공보 제39857/1984호에 기술된 방법만에 의하면, 불순물의 제거 정도는 낮으며, 투과율이 95% 이상인 결정을 수득하기는 어렵다.In addition, according to only the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 39857/1984, it is difficult to obtain crystals having a low degree of removal of impurities and having a transmittance of 95% or more.

또한, 일본국 공개특허공보 제126070/1986호에 기술된 방법의 경우에는, 특히 많은 불순물을 함유하는, 발효법에 의해 제조된 반응용액을 활성탄의 존재하에 95 내지 100℃로 가열처리할 경우, 트립토판의 구조내에 불안정한 인돌환을 함유하기 때문에 분해 및 착색 물질이 증가하는 문제점을 갖는다.
Further, in the case of the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 126070/1986, tryptophan, especially when the reaction solution prepared by the fermentation method containing a large amount of impurities, is heated to 95 to 100 ° C in the presence of activated carbon, Since it contains an unstable indole ring in its structure, there is a problem of increasing decomposition and coloring materials.

본 발명은 트립토판을 산용액 또는 염기성 용액에 용해한 후 반대의 용액을 넣어 pH를 중화시켜 석출하는 방법을 취함과 아울러, 연속식 반응기를 이용하여 연속적으로 생산이 가능하고, 기존 방법에 비해 3배 이상의 생산속도가 빠르며, 회수율 및 순도가 향상되었고, 고분자 물질을 첨가제로 혼합됨에 따라 입자의 밀도를 향상시켜서 쉽게 부서지지 않는 강도를 갖는 트립토판 정제장치를 제공함에 있다.The present invention takes a method of dissolving tryptophan in an acid solution or a basic solution and then adding the opposite solution to neutralize and precipitate the pH, and continuously producing it using a continuous reactor, and more than three times compared to the conventional method. It is to provide a tryptophan refining apparatus having a fast production speed, improved recovery and purity, and improves the density of particles as the polymer material is mixed with an additive, thereby not easily breaking.

또한, 본 발명은 상기 트립토판 정제장치를 이용한 방법을 제공함에 있다.
In addition, the present invention provides a method using the tryptophan purification apparatus.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 상기에 기재된 트립토판 정제방법에 사용되는 정제장치로서, 상기 트립토판 정제장치는, According to a first aspect of the present invention for achieving the above object, as a purification apparatus used in the tryptophan purification method described above, the tryptophan purification apparatus,

트립토판 용액을 통과시켜서 트립토판 용액에 포함된 고형물은 여과하고 용액만을 통과시키는 고형물 여과필터; 상기 고형물 여과필터를 통과한 트립토판 용액이 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크의 외부에 설치되어 상기 저장탱크 내부의 온도를 제어하는 가열자켓; 상기 저장탱크 내의 트립토판 용액을 흡인하여 다음 위치로 송출하는 에어컴프레셔; 상기 에어컴프레셔에 의해 송출되어온 트립토판 용액과 별도의 경로를 통해 송출되어온 황산이 함께 투입되고, 주입된 용액들을 교반시켜서 반응물을 연속으로 생성하는 연속식 반응기; 상기 연속식 반응기의 배출포트에 연결되어 상기 연속식 반응기에서 배출되는 슬러리 형태의 반응물로부터 여액을 분리하는 탈수기; 및 상기 탈수기로부터 분리된 고체성분을 건조하는 건조기;를 포함하는 트립토판 정제장치가 제공된다.A solid filtration filter passing through the tryptophan solution to filter the solids contained in the tryptophan solution and passing only the solution; A storage tank in which the tryptophan solution passing through the solid filtration filter is stored; A heating jacket installed outside the storage tank to control a temperature of the storage tank; An air compressor which sucks the tryptophan solution in the storage tank and sends it to the next position; A continuous reactor in which the tryptophan solution sent out by the air compressor and sulfuric acid sent out through a separate path are added together, and the reacted solutions are stirred to continuously generate a reactant; A dehydrator connected to the discharge port of the continuous reactor to separate the filtrate from the slurry in the form of a reactant discharged from the continuous reactor; And a dryer for drying the solid component separated from the dehydrator.

또한, 본 발명의 제1 관점에 따르면, 상기 저장탱크에는 온도센서가 설치되어, 저장탱크 내부에 저장된 용액의 온도를 실시간으로 감지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
In addition, according to the first aspect of the present invention, a temperature sensor is installed in the storage tank, so that the temperature of the solution stored in the storage tank can be detected in real time.

한편, 본 발명의 제2 관점에 따르면,On the other hand, according to the second aspect of the present invention,

트립토판 용액을 저장탱크에 저장할 때 여과필터를 통과시켜서 소정 크기 이상의 고형분을 제거하는 고형분 제거단계(S10); 상기 저장탱크 내에 NaOH를 투입하여 트립토판 용액의 수소이온지수(pH)를 조절하는 수소이온지수 조절단계(S20); 상기 저장탱크의 외부에 가열자켓을 설치하여 저장탱크 내의 트립토판 용액 온도를 일정하게 유지시키는 온도조절단계(S30); 상기 저장탱크 내의 트립토판 용액에 고분자 물질을 첨가하여 트립토판 용액의 입자 밀도를 향상시키는 밀도향상단계(S40); 상기 저장탱크 내의 트립토판 용액을 연속식 반응기로 투입하는 단계(S50); 상기 연속식 반응기로 투입된 트립토판 용액에 산용액을 투입하여 수소이온지수를 중화하여 입자상 결정을 석출하는 단계(S50); 상기 석출된 입자상 결정을 탈수기에 의해 탈수시켜서 고-액을 분리하는 단계(S60); 및 상기 고체성분을 열풍 건조한 단계(S70);를 포함하는 트립토판 정제방법이 제공된다.A solids removing step (S10) of removing the solids having a predetermined size or more by passing the filtration filter when the tryptophan solution is stored in the storage tank; A hydrogen ion index adjusting step (S20) of adjusting NaH in a storage tank to adjust a hydrogen ion index (pH) of the tryptophan solution; A temperature control step (S30) of installing a heating jacket on the outside of the storage tank to maintain a constant temperature of the tryptophan solution in the storage tank; Density enhancement step (S40) of adding a polymer material to the tryptophan solution in the storage tank to improve the particle density of the tryptophan solution; Injecting the tryptophan solution in the storage tank into a continuous reactor (S50); Adding an acid solution to the tryptophan solution introduced into the continuous reactor to neutralize the hydrogen ion index to precipitate particulate crystals (S50); Dehydrating the precipitated particulate crystals using a dehydrator to separate solid-liquid (S60); And a tryptophan purification method comprising the step of drying the solid component with hot air (S70).

또한, 본 발명의 제2 관점에 따르면, 상기 고형분 제거단계에서 여과필터의 메시크기는 0.1 ~ 0.5㎛인 것을 특징으로 한다.In addition, according to the second aspect of the present invention, the mesh size of the filtration filter in the solids removal step is characterized in that 0.1 ~ 0.5㎛.

또한, 본 발명의 제2 관점에 따르면, 상기 수소이온지수 조절단계에서 수소이온지수(pH)는 11이상인 것을 특징으로 한다.Further, according to the second aspect of the present invention, the hydrogen ion index (pH) in the hydrogen ion index adjustment step is characterized in that 11 or more.

또한, 본 발명의 제2 관점에 따르면, 상기 밀도향상단계에서 고분자 물질은 PVA(polyvinyl alcohol)인 것을 특징으로 한다.
In addition, according to the second aspect of the present invention, the polymer material in the density improving step is characterized in that the polyvinyl alcohol (PVA).

이상의 본 발명은 중화 결정화 과정 및 연속식 반응기에 의해 종전에 비해 트립토판의 회수율이 10%정도 향상되었고, 연속적인 생산이 가능하여 생산속도가 3배 이상 향상되었으며, 순도 또한 99.9% 이상으로 향상되었다.In the present invention, the recovery rate of tryptophan is improved by about 10% by the neutralization crystallization process and the continuous reactor, the production rate is improved by three times or more, and the purity is also improved to 99.9% or more by the continuous production.

또한, 본 발명은 고분자 물질을 첨가함으로써 입자의 밀도가 향상되어 쉽게 부서지지 않는다.
In addition, the present invention improves the density of the particles by adding a high molecular material and does not easily break.

도 1은 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 대한 흐름도.
도 2 내지 4는 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 있어서, 황산주입속도에 따른 결정의 변화를 나타낸 사진.
도 5는 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 있어서, 반응시간에 따른 입도분포 그래프.
도 6 내지 9는 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 있어서, 반응시간에 따른 트립토판의 결정 모양을 나타낸 사진(도 6은 1시간/도 7은 6시간/도 8은 26시간/도 9는 52시간이다).
도 10은 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 있어서, 트립토판 용해농도에 따른 입자크기의 변화를 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 있어서, 트립토판 용해농도에 따른 회수율 변화를 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 있어서, 트립토판 용해농도에 따른 회수율 변화 그래프.
도 13 ~ 14는 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 있어서, 교반속도에 따른 입자 모양의 변화를 나타낸 사진(도 13은 100rpm/도 14는 300rpm).
도 15는 본 발명에 따른 트립토판 정제방법에 있어서, 교반속도에 따른 입자크기 변화를 나타낸 그래프.
도 16은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 트립토판 정제장치의 구성도이다.
1 is a flow chart for a tryptophan purification method according to the invention.
2 to 4 are photographs showing the change of crystals according to the sulfuric acid injection rate in the tryptophan purification method according to the present invention.
5 is a graph of the particle size distribution according to the reaction time in the tryptophan purification method according to the present invention.
6 to 9 is a tryptophan purification method according to the present invention, the photo showing the crystal shape of tryptophan according to the reaction time (Fig. 6 1 hour / Fig. 6 6 hours / Fig. 8 26 hours / Fig. 9 52 hours to be).
10 is a graph showing the change in particle size according to the tryptophan dissolution concentration in the tryptophan purification method according to the present invention.
11 is a graph showing a change in recovery rate according to the tryptophan dissolution concentration in the tryptophan purification method according to the present invention.
12 is a graph showing a recovery rate according to the tryptophan dissolution concentration in the tryptophan purification method according to the present invention.
13 to 14 is a tryptophan purification method according to the invention, the photo showing the change in particle shape according to the stirring speed (Fig. 13 is 100rpm / Fig. 14 is 300rpm).
15 is a graph showing the particle size change according to the stirring speed in the tryptophan purification method according to the present invention.
16 is a block diagram of a tryptophan purification apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 실시예들이 개시된다.Hereinafter, embodiments according to the present invention are disclosed.

개시되는 실시예들에서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 중복되거나 발명의 의미를 한정적으로 해석되게 할 수 있는 부가적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 생략될 수 있다.In the disclosed embodiments, the same reference numerals are used to designate the same or similar elements, and additional descriptions that may be used to limit or interpret the meaning of the invention may be omitted from the description of embodiments of the present invention.

구체적인 설명에 앞서, 본 명세서 상에 비록 단수적 표현으로 기재되어 있을지라도 국어 사용에 있어서 단수/복수를 명확하게 구분 짓지 않고 사용되는 환경과 당해 분야에서의 통상적인 용어 사용 환경에 비추어, 발명의 개념에 반하지 않고 해석상 모순되거나 명백하게 다르게 뜻하지 않는 이상 복수의 표현을 포함하는 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에 기재되었거나 기재될 수 있는 '포함한다', '갖는다', '구비한다', '포함하여 이루어진다' 등은 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 구성요소 또는 그들 조합의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Prior to the description of the present invention, in the context of the environment in which the singular / plural is not clearly distinguished in the use of the Korean language and the conventional usage environment of the term in the field, although the singular expression is described in the present specification, And is used in a sense to include plural expressions unless it is contrary to the interpretation or expressly contradicts otherwise. It is also to be understood that the word "comprise," "comprising," "comprising," "comprising," and the like, which may be described orended herein, Should not be excluded.

또한, 본 발명에서 '조성물'은 원래 혼합물과 화합물의 의미를 포함하는 용어로써, 본 발명에 있어서 '바인더 조성물'의 '조성물'은 특별한 언급이 없거나 발명의 전체적인 내용에 반하지 않는 한, '혼합물'의 의미로 사용된다.
As used herein, the term " composition " of the " binder composition " in the present invention refers to the term " composition " as used in the present invention unless otherwise specified or contrary to the entire contents of the invention. It is used in the meaning of.

본 발명에서 개시하고자 하는 트립토판 정제방법은 다음의 수순에 따른다(도 1참조).Tryptophan purification method to be disclosed in the present invention follows the following procedure (see Figure 1).

1 단계, 고형분 제거단계이다(S10).Step 1, solids removal step (S10).

고형분 제거단계는, 트립토판 용액을 저장탱크에 저장하기 이전에 여과필터를 통과시켜서 소정 크기 이상의 고형분을 걸러내는 과정이다. The solids removing step is a process of filtering solids having a predetermined size or more by passing through a filtration filter before storing the tryptophan solution in a storage tank.

여기서, 상기 고형분 제거단계에서 여과필터의 메시크기(또는 pore의 크기)는 0.1 ~ 0.5㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 트립토판 용액에 포함된 0.5㎛ 이상의 용존 고형물은 걸러지게 되어 트립토판 용액은 0.5㎛ 이하의 미세한 고형물만을 포함하게 된다.
Here, the mesh size (or pore size) of the filtration filter in the solids removing step is preferably having a size of 0.1 ~ 0.5㎛. Therefore, dissolved solids of 0.5 μm or more contained in the tryptophan solution are filtered so that the tryptophan solution includes only fine solids of 0.5 μm or less.

2 단계, 수소이온지수 조절단계이다(S20).Step 2, the hydrogen ion index adjustment step (S20).

수소이온지수 조절단계는, 상기 저장탱크 내에, 이 저장탱크와 연결된 NaOH(가성소다) 공급탱크로부터 NaOH(가성소다)를 투입하여 트립토판 용액의 수소이온지수(pH)를 조절하는 과정으로서, 여기서 수소이온지수(pH)는 11이상 또는 3이하가 되는 것이 바람직하다.
Hydrogen ion index adjustment step is to adjust the hydrogen ion index (pH) of tryptophan solution by introducing NaOH (caustic soda) from the NaOH (caustic soda) supply tank connected to the storage tank in the storage tank, where hydrogen The ion index (pH) is preferably 11 or more or 3 or less.

3 단계, 온도조절단계이다(S30).Step 3, the temperature control step (S30).

온도조절단계는, 상기 저장탱크의 외부에 가열자켓을 설치하여 저장탱크 내의 트립토판 용액 온도를 정온으로 유지시키는 단계이다.
In the temperature control step, a heating jacket is installed outside the storage tank to maintain the tryptophan solution temperature in the storage tank at a constant temperature.

4 단계, 밀도향상단계(S40)이다.Four steps, the density improvement step (S40).

밀도향상단계는, 저장탱크 내의 트립토판 용액에 고분자 물질을 첨가하여 트립토판 용액의 입자 밀도를 향상시키는 단계이다. 이 단계는 연속식 반응기를 이용하여 이루어진다.The density enhancing step is a step of improving the particle density of the tryptophan solution by adding a polymer material to the tryptophan solution in the storage tank. This step is accomplished using a continuous reactor.

여기서, 고분자 물질은 PVA(polyvinyl alcohol), Carrageenan, alginic acid, HPC, gellatin 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 이는 도 4에서 볼 수 있듯이, 예컨대 PVA과 gellatin을 적용한 두 경우 모두, 시간이 경과 할수록 거대 결정으로 성장하는 것을 확인할 수 있으며, 고분자를 첨가하지 않은 트립토판의 결정과 비교하였을 때 높은 성장속도가 확인되며, 다음 6 단계에서 설명될 산용액(특히 황산)의 함량이 증가할수록 비교적 큰 결정으로 성장하게 된다.Here, the polymer material may be any one selected from PVA (polyvinyl alcohol), Carrageenan, alginic acid, HPC, gellatin. As can be seen in Figure 4, for example, in both the case of applying PVA and gellatin, it can be seen that the growth as a large crystal over time, a high growth rate is confirmed when compared to the crystal of tryptophan without the polymer added As the content of acid solution (especially sulfuric acid), which will be explained in the next six steps, increases, it grows into relatively large crystals.

또한, 상기 고분자 물질의 첨가로 인해 트립토판 용액의 입자는 약 300㎛ 이상의 크기로 성장하게 된다. 이 경우 쏘니케이션(sonication)을 이용한 결과 입자의 강도가 약해서 쉽게 부서지게 되나, 고분자 물질의 분자량을 조절한 결과 분자량이 적었을 때 입자의 강도가 향상되었다.
In addition, the addition of the polymer material causes the particles of the tryptophan solution to grow to a size of about 300 μm or more. In this case, as a result of the sonication, the strength of the particles is weak and easily broken. However, when the molecular weight of the polymer material is adjusted, the strength of the particles is improved when the molecular weight is small.

5 단계, 투입단계이다(S50).Step 5 is the input step (S50).

투입단계는, 상기 저장탱크 내의 트립토판 용액을 연속식 반응기로 투입하는 과정으로서, 투입과정은 에어컴프레셔 등에 의해 자동으로 이루어질 수 있다. 연속식 반응기의 구성은 후술하기로 한다.
The injecting step is a process of injecting the tryptophan solution in the storage tank into the continuous reactor, and the injecting process may be automatically performed by an air compressor or the like. The configuration of the continuous reactor will be described later.

6 단계, 결정 석출단계이다(S60).Step 6 is a crystal precipitation step (S60).

결정 석출단계는, 상기 연속식 반응기로 투입된 트립토판 용액에 산용액(특히, 황산)을 투입하여 수소이온지수를 중화하여 입자상 결정을 석출하는 과정이다.In the crystal precipitation step, an acid solution (particularly sulfuric acid) is added to the tryptophan solution introduced into the continuous reactor to neutralize the hydrogen ion index to precipitate particulate crystals.

즉, 상기 트립토판 용액은 양쪽성 물질로서 산, 염기용액에 잘 용해되는데, 이러한 트립토판 용액을 산용액 또는 염기성 용액에 용해한 후, 반대의 용액을 넣어(예컨대, 수산화나트륨 용액에 용해 후 산용액을 주입한다) pH를 중화시켜서 결정을 석출하게 된다.
That is, the tryptophan solution is well dissolved in an acid and a base solution as an amphoteric substance.The tryptophan solution is dissolved in an acid solution or a basic solution, and then the opposite solution is added (for example, an acid solution is injected after dissolving in a sodium hydroxide solution). The pH is neutralized to precipitate crystals.

7 단계, 고액분리단계이다(S70).Step 7 is a solid-liquid separation step (S70).

고액분리단계는, 상기 연속식 반응기에서 석출된 입자상 결정을 탈수기에 의해 탈수시켜서 고-액을 분리하는 과정이다.The solid-liquid separation step is a process of separating solid-liquid by dehydrating particulate crystals precipitated in the continuous reactor by a dehydrator.

즉, 함수율이 높은 상태의 수득된 트립토판을 원심분리식 탄수기에 투입하고, 탈수기를 가동시켜서 함수율을 60% 이하로 낮추는 단계로서, 적정한 탈수시간을 산출하기 위해서는 임의 시간 동안 탈수를 진행한 후, 탈수된 슬러지 상태의 트립토판을 수거하여 함수율측정기를 이용하여 함수율을 측정하여, 이 측정 결과에 따라 탈수시간을 가감 조정하는 과정이 필요하다.That is, the obtained tryptophan in a high moisture content state is put into a centrifugal carburettor, and the dehydrator is operated to lower the water content to 60% or less. In order to calculate an appropriate dehydration time, dehydration is performed for an arbitrary time. It is necessary to collect the dehydrated sludge tryptophan, and measure the moisture content using a moisture content meter, and adjust the dehydration time according to the measurement result.

위 과정에서 취득된 바람직한 구현예는 탈수기의 회전속도는 5,000 ~ 12,000rpm이고, 탈수시간은 50 ~ 60분이다. 500rpm 보다 저속으로 회전시키면 탈수시간이 너무 길고, 12,000rpm 보다 고속으로 회전시키면 이보다 작은 rpm으로 회전시킬 때와 비교하여 탈수율에 현저한 차이가 발생하지 않으므로 탈수 효율성이 떨어지게 된다.
The preferred embodiment obtained in the above process is the rotational speed of the dehydrator is 5,000 ~ 12,000rpm, the dehydration time is 50 ~ 60 minutes. When rotating at a lower speed than 500rpm, the dehydration time is too long, and when rotating at a higher speed than 12,000rpm, there is no significant difference in the dehydration rate as compared to when rotating at a smaller rpm.

8 단계는 건조단계이다(S80).Eighth step is a drying step (S80).

건조단계는, 탈수가 완료된 트립토판 슬러지케익은 아직까지도 함수율이 높기 때문에 열풍건조에 의해 함수율을 10% 이하로 낮춰서 분말화해야 한다. 여기서, 슬러지케익을 열풍건조 하기 전에 슬러지케익을 세척하고, 원심분리기에 의해 세척수를 분리하는 과정이 추가될 수 있다. 이러한 분말화 과정을 통해 고순도의 트립토판이 수득된다.
In the drying step, since the dehydrated tryptophan sludge cake is still very high in water content, it should be powdered by lowering the water content to 10% or less by hot air drying. Here, the process of washing the sludge cake before hot air drying the sludge cake, and separating the wash water by a centrifuge may be added. Through this powdering process, tryptophan of high purity is obtained.

(실험 1)(Experiment 1)

황산주입속도 변화실험Sulfuric acid injection rate change experiment

(실험 조건)(Experimental conditions)

- 트립토판 농도 : 200 g/LTryptophan concentration: 200 g / L

- NaOH 농도 : 5 mol/LNaOH concentration: 5 mol / L

- 초기 pH : 14Initial pH: 14

- 황산 농도 : 30 %Sulfuric acid concentration: 30%

- 교반속도 : 300 rpmStirring Speed: 300 rpm

- 반응온도 : 25 -Reaction temperature: 25

- 황산주입속도 : 0.5 mL/min, 2 mL/min, 한번에 주입
Sulfuric acid injection rate: 0.5 mL / min, 2 mL / min

(실험 결과)(Experiment result)

황산의 주입속도가 느릴수록 결정이 작아지는 경향이 보였으며, 반응시간이 증가할수록 입자크기가 작아지기 때문에 반응시간을 짧게 진행해야 함.
The slower the rate of sulfuric acid injection, the smaller the crystal tends to be.The longer the reaction time, the smaller the particle size, so the reaction time should be shorter.

입자크기Particle size Cloud pointCloud point 최종 pH
Final pH
PSA (㎛)PSA (μm) 현미경(㎛)Microscope 시간time pHpH 1One 48.6448.64 40~4540 to 45 바로Immediately -- 7.67.6 22 3131 20~3020 ~ 30 37min37min 9.269.26 7.77.7 33 12.4912.49 10~2010-20 110min110min 10.310.3 7.67.6

참고로, 도 2 내지 4는 상기 [표 1]의 1, 2, 3 경우에 대한 현미경 사진이다.
For reference, FIGS. 2 to 4 are micrographs for cases 1, 2, and 3 of Table 1 above.

(실험 2)(Experiment 2)

반응시간 확인 실험Response time confirmation experiment

(실험 조건)(Experimental conditions)

- 트립토판 농도 : 100 g/LTryptophan concentration: 100 g / L

- NaOH 농도 : 5 mol/LNaOH concentration: 5 mol / L

- 초기 pH : 14 Initial pH: 14

- 황산 농도 : 30 %Sulfuric acid concentration: 30%

- 교반속도 : 300 rpmStirring Speed: 300 rpm

- 반응온도 : 25 -Reaction temperature: 25

- 황산주입량 및 속도 : 100 mL & 16.7 mL/minSulfuric acid injection rate and rate: 100 mL & 16.7 mL / min

- 기타 조건 : pH 7까지 중화 후 장시간 교반-Other conditions: Long time stirring after neutralization to pH 7

(실험결과)(Experiment result)

위의 실험결과에서는 단시간 반응을 하여야지만 입자가 큰 트립토판을 생산할 수 있었으나, 본 실험결과 단시간 교반 시 작은 결정들이 약한 결합을 하고 있어 쉽게 부서지는 경향을 보이고 있다. 도 5 및 도 6 내지 9에서와 같이 반응시간이 증가할수록 중간 크기의 결정이 감소하면서 큰 결정이 증가하는 경향을 보여주고 있다. 하지만 약 18시간 이내의 반응시간에서 균일한 입자분포를 보여주고 있다. In the above experimental results, it was possible to produce tryptophan with large particles even though the reaction was performed for a short time, but the results showed that the small crystals were weakly bound and were easily broken during the short time stirring. As shown in FIG. 5 and FIGS. 6 to 9, as the reaction time increases, large crystals tend to increase while the medium crystals decrease. However, it shows uniform particle distribution at reaction time of about 18 hours.

회수율은 반응시간에 따라 큰 변화 없이 약 95 %이상을 보여주고 있어 빠른 시간내에 트립토판이 석출되는 것을 확인하였다.
The recovery rate was about 95% or more without significant change depending on the reaction time, and it was confirmed that tryptophan precipitated in a short time.

(실험 3)(Experiment 3)

트립토판 농도 변화 실험Tryptophan Concentration Change Experiment

(실험조건)(Experimental conditions)

- NaOH 농도 : 5 mol/L NaOH concentration: 5 mol / L

- Tryptophan 농도 : 10, 100, 200 g/L Tryptophan concentration: 10, 100, 200 g / L

- 황산 농도 : 30 % Sulfuric acid concentration: 30%

- 교반속도 : 100, 300 rpm -Stirring speed: 100, 300 rpm

- 반응온도 : 25  -Reaction temperature: 25

- pH : 7 pH: 7

- 반응시간 : 6 h
Reaction time: 6 h

(실험결과)(Experiment result)

도 10에서와 같이, 트립토판의 농도가 낮을수록 입자의 크기가 증가하는 것을 알 수 있었다. 도 11에서와 같이, 순도는 모든 조건에서 약 99 % 이상이며, 도 12에서와 같이, 회수율도 모든 조건에서 약 75 %가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다. 트립토판의 용해농도를 낮추는 것은 핵생성을 억제시킬 수 있는 방법 중에 하나이며, 본 방법이 적합한 것을 알 수 있었다. 핵생성이 적게 발생되면서 용해되어 있는 트립토판이 핵에 붙어 결정성장이 이루어진 것으로 판단된다.
As shown in FIG. 10, the lower the concentration of tryptophan, the larger the particle size. As shown in FIG. 11, the purity was about 99% or more under all conditions, and as shown in FIG. 12, the recovery was about 75% under all conditions. Reducing the concentration of tryptophan is one of the methods of suppressing nucleation, and it was found that this method is suitable. As the nucleation occurs less, the dissolved tryptophan is attached to the nucleus, and crystal growth is believed to have occurred.

(실험 4)(Experiment 4)

교반Stirring 속도 변화 실험 Speed change experiment

(실험조건)(Experimental conditions)

- NaOH 농도 : 5 mol/L NaOH concentration: 5 mol / L

- Tryptophan 농도 : 10 g/L Tryptophan concentration: 10 g / L

- 황산 농도 : 30 % Sulfuric acid concentration: 30%

- 교반속도 : 100, 300 rpm -Stirring speed: 100, 300 rpm

- 반응온도 : 25  -Reaction temperature: 25

- pH : 7 pH: 7

- 반응시간 : 6 h Reaction time: 6 h

(실험결과)(Experiment result)

도 13 ~ 15에서와 같이, 교반속도가 감소함에 따라 입자크기가 증가하는 것을 알 수 있었다. 본 물질은 입자의 결합강도가 약한 판상형의 물질이다. 분석결과 판의 높이가 1㎛ 이하로 되어 있어 쉽게 부서지도록 결정이 생성되는 것을 볼 수 있었다.
13 to 15, it was found that the particle size increases as the stirring speed decreases. This material is a plate-like material with a weak bond strength of particles. As a result of analysis, the height of the plate was 1 μm or less, so that the crystals were easily formed.

이하에서는 상기한 트립토판 정제방법을 수행하기 위한 트립토판 정제장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a tryptophan purification apparatus for performing the above tryptophan purification method will be described.

본 발명에 따른 트립토판 정제장치는, 도 16에서와 같이, 고형물 여과필터(10), 저장탱크(20), 가열자켓(30), 에어 컴프레셔(40), 연속식 반응기(50), 탈수기(60) 및 건조기(70), 그리고 산용액을 공급하는 제2저장탱크(80)를 포함한다.
Tryptophan purification apparatus according to the present invention, as shown in Figure 16, the solid filtration filter 10, storage tank 20, heating jacket 30, air compressor 40, continuous reactor 50, dehydrator 60 ) And a dryer 70, and a second storage tank 80 for supplying an acid solution.

고형물 여과필터(10)는 트립토판 용액을 통과시켜서 트립토판 용액에 포함된 고형물은 여과하고 용액만을 통과시키는 기능을 한다. 여기서, 고형물 여과필터(10)는 메시크기(또는 pore)가 0.1㎛ 이상, 바람직하게는 0.1 ~ 0.5㎛로 하여 이에 트립토판 용액을 통과시킴에 따라 트립토판 용액에 포함된 0.5㎛ 이상의 고형물은 모두 걸러져서 제거되고, 그 이하의 미세한 고형물만 통과하게 됨으로써 결과적으로, 1차 정제단계를 거치게 된다.
The solid filtration filter 10 passes through the tryptophan solution so that the solids contained in the tryptophan solution are filtered and only pass through the solution. Here, the solid filtration filter 10 has a mesh size (or pore) of 0.1 μm or more, preferably 0.1 to 0.5 μm, so as to pass through the tryptophan solution, all solids of 0.5 μm or more contained in the tryptophan solution are filtered out. It is removed and only the fine solids below it are passed through, resulting in a first purification step.

저장탱크(20)는 고형물 여과필터를 통과한 트립토판 용액을 저장하는 기능을 한다. 이때, 상기 저장탱크(20)에는 온도센서(21)가 설치되어 저장탱크 내부에 저장된 트립토판 용액의 온도를 실시간으로 감지할 수 있도록 하였다.
The storage tank 20 functions to store the tryptophan solution that has passed through the solid filtration filter. At this time, the storage tank 20 has a temperature sensor 21 is installed to be able to detect the temperature of the tryptophan solution stored in the storage tank in real time.

가열자켓(30)은 상기 저장탱크(20)의 외부에 설치되어 상기 저장탱크 내부의 온도를 제어하는 역할을 한다. 상기 가열자켓(30)은 열매체가 충진된 상태로 상기 저장탱크(20)의 일부가 침수되게 설치되어, 상기 열매체를 열원에 의해 가열함에 따라 저장탱크(20) 내부의 트립토판 용액을 적정온도로 제어할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에는 상기 저장탱크(20)에 NaOH(가성소다)를 공급하는 NaOH(가성소다) 공급 탱크(미도시)가 구비된다. 이 NaOH(가성소다) 공급 탱크는 상기 저장 탱크와 연결되고, 내부에 저장된 NaOH(가성소다)를 저장 탱크에 공급하여 트립토판 용액의 수소이온지수(pH)가 11 이상 또는 3 이하가 되도록 하는 것이다.
The heating jacket 30 is installed outside the storage tank 20 to control the temperature inside the storage tank. The heating jacket 30 is installed so that a portion of the storage tank 20 is submerged in a state in which the heat medium is filled, and controls the tryptophan solution in the storage tank 20 to an appropriate temperature as the heat medium is heated by a heat source. You can do it.
On the other hand, the present invention is provided with a NaOH (caustic soda) supply tank (not shown) for supplying NaOH (caustic soda) to the storage tank 20. The NaOH (caustic soda) supply tank is connected to the storage tank and supplies NaOH (caustic soda) stored therein so that the hydrogen ion index (pH) of the tryptophan solution becomes 11 or more or 3 or less.

에어컴프레셔(40)는 상기 저장탱크(20) 내의 트립토판 용액을 흡인하여 다음 위치로 송출하는 기능을 하는 것으로서, 에어컴프레셔를 대신하여 펌프가 설치될 수도 있다.
The air compressor 40 functions to suck the tryptophan solution in the storage tank 20 and to deliver it to the next position, and a pump may be installed in place of the air compressor.

연속식 반응기(50)는 상기 에어컴프레셔(40)에 의해 송출되어온 트립토판 용액과 별도의 경로 즉 도면과 같이 제2저장탱크(80)에서 송출되어온 황산이 함께 투입되고, 주입된 용액들을 교반시켜서 반응물을 연속으로 생산하는 역할을 한다.The continuous reactor 50 is supplied with the tryptophan solution sent out by the air compressor 40 and the sulfuric acid sent from the second storage tank 80 together with a separate path, that is, as shown in the drawing, and the reactants are stirred by stirring the injected solutions. It serves to continuously produce

상기 연속식 반응기는 본인에 의해 등록된 특허등록 제10-1092337호에 기반을 두고 있으므로 별도의 구성 설명은 생략한다.
The continuous reactor is based on Patent Registration No. 10-1092337 registered by the person, so a separate description of the configuration is omitted.

탈수기(60)는 상기 연속식 반응기의 배출포트에 연결되어 상기 연속식 반응기에서 배출되는 슬러리 형태의 반응물로부터 여액을 분리하는 기능을 하는 것으로, 원심분리형이 적용될 수 있다.
The dehydrator 60 is connected to the discharge port of the continuous reactor to serve to separate the filtrate from the slurry in the form of a slurry discharged from the continuous reactor, centrifugal separation can be applied.

이러한 본 발명은 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.

10 : 고형물 여과필터 20 : 저장탱크
30 : 가열자켓 40 : 에어콤프레샤
50 : 연속식 반응기 60 : 탈수기
70 : 건조기
10: solid filtration filter 20: storage tank
30: heating jacket 40: air compressor
50: continuous reactor 60: dehydrator
70: dryer

Claims (6)

메시 크기 0.1 ∼ 0.5㎛로 이루어지며, 트립토판 용액을 통과시켜 트립토판 용액에 포함된 0.5㎛ 이상의 용존 고형물은 여과하고, 용액만을 통과시키는 고형물 여과필터;
상기 고형물 여과필터를 통과한 트립토판 용액을 공급 저장하는 저장탱크;
상기 저장탱크와 연결되고, 내부에 저장된 NaOH(가성소다)를 저장탱크에 공급하여 트립토판 용액의 수소이온지수(pH)가 조절되도록 하는 NaOH(가성소다) 공급 탱크;
상기 저장탱크의 외부에 설치되어, 저장탱크 일부가 침수되도록 하고, 상기 저장탱크 내부의 온도를 제어하는 가열자켓;
상기 저장탱크 내의 트립토판 용액을 흡인하여 다음 위치로 송출하는 에어컴프레셔;
상기 에어컴프레셔에 의해 송출되어온 트립토판 용액과, PVA, 카라기닌 (Carrageenan), 알긴산(alginic acid), HPC, 젤라틴(gellatin) 중 선택된 어느 하나의 고분자 물질을 교반시켜 트립토판 용액의 밀도를 향상시키는 연속식 반응기;
상기 연속식 반응기와 연결되어 산용액을 공급하며, 이 산용액에 통해 트립토판 용액의 수소이온지수를 중화하여 입자상 결정이 석출되도록 하는 제2저장탱크;
상기 연속식 반응기의 배출포트에 연결되며, 이 연속식 반응기에서 공급된 슬러리 형태의 반응물부터 여액을 분리하는 탈수기; 및
상기 탈수기로부터 분리된 고체성분을 건조하는 건조기;
를 포함하는 트립토판 정제장치.
A solid filtration filter having a mesh size of 0.1 to 0.5 μm and passing through the tryptophan solution to filter dissolved solids of 0.5 μm or more contained in the tryptophan solution, and passing only the solution;
A storage tank for supplying and storing the tryptophan solution that has passed through the solid filtration filter;
A NaOH (caustic soda) supply tank connected to the storage tank and supplying NaOH (caustic soda) stored therein to the storage tank to adjust the hydrogen ion index (pH) of the tryptophan solution;
A heating jacket installed outside the storage tank to allow a portion of the storage tank to be submerged and to control a temperature inside the storage tank;
An air compressor which sucks the tryptophan solution in the storage tank and sends it to the next position;
Tryptophan solution sent out by the air compressor, PVA, carrageenan (Carrageenan), alginic acid (alginic acid), a continuous polymer to improve the density of the tryptophan solution by agitation any one of the polymer material selected from (HPC, gelatin) Reactor;
A second storage tank connected to the continuous reactor to supply an acid solution, and neutralize the hydrogen ion index of the tryptophan solution through the acid solution to precipitate particulate crystals;
A dehydrator connected to the discharge port of the continuous reactor and separating the filtrate from the slurry in the form of a reactant supplied from the continuous reactor; And
A dryer for drying the solid component separated from the dehydrator;
Tryptophan purification device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 저장탱크에는 온도센서가 설치되어, 저장탱크 내부에 저장된 용액의 온도를 실시간으로 감지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 트립토판 정제장치.
The method of claim 1,
The storage tank is equipped with a temperature sensor, tryptophan refining device, characterized in that to detect the temperature of the solution stored in the storage tank in real time.
상기 제1항 또는 제2항에 기재된 트립토판 정제장치를 이용한 트립토판 정제방법으로서,
상기 트립토판 용액을 저장탱크에 저장할 때 여과필터를 통과시켜서 소정 크기 이상의 고형분을 제거하는 고형분 제거단계(S10);
상기 저장탱크 내에 NaOH를 투입하여 트립토판 용액의 수소이온지수(pH)를 조절하는 수소이온지수 조절단계(S20);
상기 저장탱크의 외부에 가열자켓을 설치하여 저장탱크 내의 트립토판 용액 온도를 일정하게 유지시키는 온도조절단계(S30);
상기 저장탱크 내의 트립토판 용액에 고분자 물질을 첨가하여 트립토판 용액의 입자 밀도를 향상시키는 밀도향상단계(S40);
상기 저장탱크 내의 트립토판 용액을 연속식 반응기로 투입하는 투입단계(S50);
상기 연속식 반응기로 투입된 트립토판 용액에 산용액을 투입하여 수소이온지수를 중화하여 입자상 결정을 석출하는 결정 석출단계(S60);
상기 석출된 입자상 결정을 탈수기에 의해 탈수시켜서 고-액을 분리하는 고액분리단계(S70); 및
상기 고체성분을 열풍 건조하는 건조단계(S80);
를 포함하는 트립토판 정제방법.
As a tryptophan purification method using the tryptophan purification apparatus according to claim 1 or 2,
A solids removing step (S10) of removing the solids having a predetermined size or more by passing a filtration filter when storing the tryptophan solution in a storage tank;
A hydrogen ion index adjusting step (S20) of adjusting NaH in a storage tank to adjust a hydrogen ion index (pH) of the tryptophan solution;
A temperature control step (S30) of installing a heating jacket on the outside of the storage tank to maintain a constant temperature of the tryptophan solution in the storage tank;
Density enhancement step (S40) of adding a polymer material to the tryptophan solution in the storage tank to improve the particle density of the tryptophan solution;
Injecting step (S50) for injecting the tryptophan solution in the storage tank into a continuous reactor;
A crystal precipitation step (S60) in which an acid solution is added to the tryptophan solution introduced into the continuous reactor to neutralize the hydrogen ion index to precipitate particulate crystals (S60);
A solid-liquid separation step (S70) of separating the solid-liquid by dehydrating the precipitated particulate crystals by a dehydrator; And
A drying step of drying the solid component with hot air (S80);
Tryptophan purification method comprising a.
제3항에 있어서,
상기 고형분 제거단계에서 여과필터의 메시크기는 0.1㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 트립토판 정제방법.
The method of claim 3,
Tryptophan purification method characterized in that the mesh size of the filtration filter in the solids removal step is 0.1㎛ or more.
제3항에 있어서,
상기 수소이온지수 조절단계에서 수소이온지수(pH)는 11이상 또는 3이하인 것을 특징으로 하는 트립토판 정제방법.
The method of claim 3,
Tryptophan purification method characterized in that the hydrogen ion index (pH) in the hydrogen ion index adjustment step is 11 or more or less than 3.
제3항에 있어서,
상기 밀도향상단계에서 고분자 물질은 PVA(polyvinyl alcohol)인 것을 특징으로 하는 트립토판 정제방법.


The method of claim 3,
Tryptophan purification method characterized in that the polymer material in the step of increasing the density is polyvinyl alcohol (PVA).


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