KR102572617B1 - Method of preparation of 3-hydroxypropionic acid - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 3-하이드록시프로피온산의 제조 방법은, 배양액으로부터 3-하이드록시프로피온산을 추출함에 있어, 필수적인 산 처리로 인한 강산성화된 발효액에 노출되는 공정을 최소화할 수 있다는 효과가 있다. The method for producing 3-hydroxypropionic acid according to the present invention has an effect of minimizing the process of exposure to strongly acidified fermentation broth due to essential acid treatment in extracting 3-hydroxypropionic acid from the culture medium.

Description

3-하이드록시프로피온산의 제조 방법{Method of preparation of 3-hydroxypropionic acid}Method for preparing 3-hydroxypropionic acid {Method of preparation of 3-hydroxypropionic acid}

본 발명은 배양액으로부터 3-하이드록시프로피온산을 추출함에 있어, 필수적인 산 처리로 인한 산성화된 발효액에 노출되는 공정 비용을 최소화할 수 있는, 3-하이드록시프로피온산의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing 3-hydroxypropionic acid, which can minimize the process cost of exposure to an acidified fermentation broth due to essential acid treatment in extracting 3-hydroxypropionic acid from a culture broth.

3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid; 3-HP)는 여러 화학 공정에 활용할 수 있는 합성 중간체로 고부가가치의 1,3-프로판디올, 아크릴산, 메틸아크릴에이트, 아크릴아미드, 에틸 3-하이드록시프로피온산, 말로닉산, 프로피온락톤, 아크로니트릴 등 다양한 화합물의 합성 원료로 사용되는, 산업적으로 중요한 화합물이다. 3-hydroxypropionic acid (3-HP) is a synthetic intermediate that can be used in various chemical processes. It is an industrially important compound used as a raw material for the synthesis of various compounds such as propionic acid, malonic acid, propionlactone, and acronitrile.

3-HP는 순수 화학 공정으로도 제조할 수 있으나, 최근에는 미생물 기반 발효공정으로 생산된 저농도(<10wt%)의 3-HP 배양액으로부터 분리 및 정제 공정으로 제조하고 있다. 이러한 분리 및 정제를 위하여, 일반적으로 에너지 사용량이 많은 물 증발 방법 대신 액-액 추출이나 반응 추출 기법이 많이 이용되고 있다. 3-HP can be produced by a pure chemical process, but recently, it is produced by a separation and purification process from a low concentration (<10 wt%) 3-HP culture medium produced by a microorganism-based fermentation process. For such separation and purification, liquid-liquid extraction or reactive extraction techniques are generally used instead of water evaporation, which requires a lot of energy.

특히, 3-HP는 발효액 내에서 주로 카르복실레이트(COO-)로 이온화되어 있으며 칼슘 이온(Ca2 +)과 결합한 염 형태로 존재한다. 이러한 이유로, 발효액의 불순물을 여과하여 제거한 후, 황산 등의 강산을 발효액에 투입하여 pH를 1~2까지 낮추어 pKa가 4.51인 3-HP를 카르복시산 형태로 환원할 수 있다. 카르복시산 형태가 이온 형태보다 추출이 용이하기 때문에, 분리 정제 전 단계에서 발효액을 산 처리를 하여 3-HP의 추출 효율을 향상시키는 방법이 이용되고 있다. In particular, 3-HP is mainly ionized into carboxylate (COO - ) in the fermentation broth and exists in the form of a salt combined with calcium ion (Ca 2+ ). For this reason, after filtering and removing impurities from the fermentation broth, 3-HP having a pKa of 4.51 can be reduced to a carboxylic acid form by adding a strong acid such as sulfuric acid to the fermentation broth to lower the pH to 1 to 2. Since the carboxylic acid form is easier to extract than the ionic form, a method of improving the extraction efficiency of 3-HP by acid-treating the fermentation broth before separation and purification is used.

그러나, 상기와 같은 산 처리를 이용한 3-HP의 추출 방법은 몇 가지 문제가 있다. 먼저, 산 처리를 위해 산과 발효액을 혼합하는 과정과 발효액에서 3-HP를 추출하는 과정에서, 장시간의 혼합 시간 동안 혼합 탱크와 반응기(또는 추출기)가 강산을 견딜 수 있도록 특수강 재질을 사용하는 등의 공정 비용이 증가한다. 예를 들면, 현재 상용화된 반응기의 재질 중 약 pH 2의 강산을 견디는 반응기는 약 pH 4의 약산을 견디는 반응기 대비 2배 내지 5배 정도 단가가 높다. 특히, 3-HP 추출은 반응기 내에서 장시간 반응이 필요하기 때문에, 공정 설비 비용을 낮추기 위해서는 가급적 공정 내에서 강산 조건을 피하여야 한다. However, the extraction method of 3-HP using the above acid treatment has several problems. First, in the process of mixing the acid and the fermentation broth for acid treatment and extracting 3-HP from the fermentation broth, special steel materials are used so that the mixing tank and reactor (or extractor) can withstand strong acid for a long mixing time. Process costs increase. For example, among currently commercialized reactor materials, a reactor that can withstand a strong acid of about pH 2 is 2 to 5 times more expensive than a reactor that can withstand a weak acid of about pH 4. In particular, since 3-HP extraction requires a long reaction in a reactor, strong acid conditions should be avoided in the process as much as possible in order to lower process equipment costs.

이에 본 발명자들은, 후술할 바와 같이, 산 처리 공정을 두 단계로 나누어, 추출 공정 전 단계에서는 배양액의 pH를 약산 수준으로 조절하고, 이어 3-HP를 추출한 이후에 발효액으로 재활용할 여액에 추가적인 산 처리를 거치게 함으로써, 공정 설비 비용을 감소시킬 수 있는 3-HP 제조 방법을 확인하여 본 발명을 완성하였다. Therefore, as will be described later, the present inventors divided the acid treatment process into two steps, adjusting the pH of the culture medium to a weak acid level in the previous step of the extraction process, and then extracting 3-HP and then adding additional acid to the filtrate to be recycled as a fermentation broth. The present invention was completed by confirming a 3-HP manufacturing method capable of reducing process equipment costs by subjecting to processing.

본 발명은 배양액으로부터 3-하이드록시프로피온산을 추출함에 있어, 필수적인 산 처리로 인한 강산성화된 발효액에 노출되는 공정을 최소화할 수 있는, 3-하이드록시프로피온산의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a method for producing 3-hydroxypropionic acid, which can minimize the process of exposure to strongly acidified fermentation broth due to essential acid treatment in extracting 3-hydroxypropionic acid from a culture broth.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 3-하이드록시프로피온산의 제조 방법을 제공한다:In order to solve the above problems, the present invention provides a method for preparing 3-hydroxypropionic acid, comprising the following steps:

3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid)을 포함하는 발효액의 pH를 3.5 내지 5.5로 조절하는 단계(단계 1);Adjusting the pH of the fermentation broth containing 3-hydroxypropionic acid to 3.5 to 5.5 (step 1);

상기 단계 1의 발효액에 추출 용매를 투입하고 상분리하여 3-HP를 포함하는 추출액을 회수하는 단계(단계 2); 및recovering an extract containing 3-HP by adding an extraction solvent to the fermentation broth of step 1 and performing phase separation (step 2); and

상기 단계 2의 여액의 pH를 1.5 내지 2.5로 조절하여, 여액 내 잔여 불순물을 제거하는 단계(단계 3).Adjusting the pH of the filtrate of step 2 to 1.5 to 2.5 to remove residual impurities in the filtrate (step 3).

이하, 각 단계 별로 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail for each step.

(단계 1)(Step 1)

상기 단계 1은 3-HP를 포함하는 발효액의 pH를 3.5 내지 5.5로 조절하는 단계이다. Step 1 is a step of adjusting the pH of the fermentation broth containing 3-HP to 3.5 to 5.5.

3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid)을 포함하는 발효액은 미생물 기반의 발효 공정으로 제조한 것을 의미하며, 일반적으로 상기 발효액 내 3-HP를 10 중량% 이하로 포함한다. A fermentation broth containing 3-hydroxypropionic acid means one produced by a microorganism-based fermentation process, and generally contains 10% by weight or less of 3-HP in the fermentation broth.

상기 발효액은 글리세롤을 탄소원으로 하여 3-HP를 생산하는 능력을 가지는 미생물을 배양하여 제조할 수 있다. 상기 미생물로는 에스케리치아(Escherichia) 속, 슈도모나스(Pseudomonas) 속, 바실러스(Bacillus) 속, 스트렙토마이세스(Streptomyces) 속, 세라티아(Serratia) 속, 코리네박테리움(Corynebacterium) 속, 살모넬라(Salmonella) 속, 클로스트리디움(Clostridium) 속, 락토바실러스(Lactobacillus) 속, 크렙시엘라(Klebsiella) 속, 또는 사카로마이세스(Saccharomyces) 속 미생물을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, Escherichia coli DH5a, E. coli JM109, E. coli K12, E. coli W3110, E. coli X1776, E coli B 또는 E. coli XL1-Blue를 사용할 수 있다. 특히, 3-HP 생산량을 높이거나 고농도 3-HP 환경에 내성을 가지도록 유전자 조작된 W3110 Strain을 포함하는 Escherichia coli 계열 그람 음성균을 들 수 있다.The fermentation broth can be prepared by culturing a microorganism having the ability to produce 3-HP using glycerol as a carbon source. The microorganisms include Escherichia genus, Pseudomonas genus, Bacillus genus, Streptomyces genus, Serratia genus, Corynebacterium genus, Salmonella ( Salmonella genus, Clostridium genus, Lactobacillus genus, Klebsiella genus, or Saccharomyces genus microorganisms may be used. More preferably, Escherichia coli DH5a, E. coli JM109, E. coli K12, E. coli W3110, E. coli X1776, E coli B or E. coli XL1-Blue can be used. In particular, gram-negative bacteria of the Escherichia coli family including the W3110 strain genetically engineered to increase 3-HP production or to have resistance to a high-concentration 3-HP environment may be mentioned.

또한, 상기 발효액 내 3-HP 농도가 상승하면서 pH가 하강하는 현상으로 인한 미생물 생장률의 저해를 방지하기 위해 수산화칼슘 등의 제재를 사용하여 발효액의 pH를 중성으로 조절할 수 있다.In addition, the pH of the fermentation broth may be adjusted to neutrality using an agent such as calcium hydroxide to prevent inhibition of the growth rate of microorganisms due to a decrease in pH as the concentration of 3-HP in the fermentation broth increases.

또한, 상기 발효액 내 존재하는 불순물을 제거하기 위하여 여과 등의 정제를 거칠 수 있다. In addition, purification such as filtration may be performed to remove impurities present in the fermentation broth.

본 발명에서는 상기 발효액의 pH를 약산 수준인 3.5 내지 5.5로 조절한다. 이를 통하여 pKa가 4.51인 3-HP를 카르복시산 형태로 일부 환원할 수 있으며, 후술할 단계 2에서 3-HP의 추출을 보다 용이하게 한다. In the present invention, the pH of the fermentation broth is adjusted to a weak acid level of 3.5 to 5.5. Through this, 3-HP having a pKa of 4.51 can be partially reduced to a carboxylic acid form, and extraction of 3-HP in step 2 to be described later is made easier.

또한, 종래 기술과 같이 강산으로 처리하는 것이 아니라 약산 수준으로 처리함으로써, 반응기(또는 추출기)의 재질 단가를 강산을 견디는 재질보다 낮출 수 있다는 이점이 있다. In addition, there is an advantage in that the unit cost of the material of the reactor (or extractor) can be lowered than that of a material that can withstand strong acid by treating with weak acid rather than strong acid as in the prior art.

상기 단계 1에서 pH 조절은 상기 발효액에 황산, 탄산 등의 산성 용액을 투입하여 수행할 수 있다. 또한, 상기 산성 용액을 투입한 후 1시간 내지 3시간 동안 교반하는 것이 바람직하다. In step 1, the pH adjustment may be performed by adding an acidic solution such as sulfuric acid or carbonic acid to the fermentation broth. In addition, it is preferable to stir for 1 hour to 3 hours after adding the acidic solution.

한편, 상기 단계 1은 10 내지 50℃의 온도에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 30℃에서 수행한다. Meanwhile, step 1 may be performed at a temperature of 10 to 50°C, preferably at 20 to 30°C.

한편, 상기 단계 1에 의하여 pH를 조절하면, 발효액 내 포함되어 있던 칼슘 이온 등 염이 반응하여 침전물(Gypsum)이 생길 수 있으며, 이러한 불순물을 걸러냄으로써 발효액 내 과도한 칼슘 이온(Ca2 +) 등을 제거하고 발효액의 재활용을 용이하게 할 수 있다. 따라서, pH 조절 이후에 이러한 불순물을 제거하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. On the other hand, if the pH is adjusted by step 1, salts such as calcium ions contained in the fermentation broth may react to form a precipitate (Gypsum), and by filtering out these impurities, excessive calcium ions (Ca 2+ ) in the fermentation broth It can be removed and the recycling of the fermentation broth can be facilitated. Therefore, a step of removing these impurities may be additionally performed after pH adjustment.

(단계 2)(Step 2)

상기 단계 2는, 상기 단계 1의 발효액에 추출 용매를 투입하여 3-HP를 포함하는 추출액을 제조하는 단계이다. Step 2 is a step of preparing an extract containing 3-HP by adding an extraction solvent to the fermentation broth of step 1.

상기 3-HP 추출을 위하여 사용하는 추출 용매는 당업계에 알려진 3-HP 추출 용매이면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로 상기 추출 용매로는 메틸에틸케톤을 사용할 수 있다. The extraction solvent used for the 3-HP extraction is not particularly limited as long as it is a 3-HP extraction solvent known in the art. Specifically, methyl ethyl ketone may be used as the extraction solvent.

상기 추출 용매가 상기 단계 1의 발효액에 투입하게 되면, 상기 단계 1의 발효액에 포함되어 있던 3-HP가 추출 용매에 용해되고, 상기 추출 용매와 발효액이 상분리가 일어나 추출 용매를 분리 및 회수하여 3-HP를 포함하는 추출액을 제조할 수 있다. When the extraction solvent is added to the fermentation broth of step 1, 3-HP contained in the fermentation broth of step 1 is dissolved in the extraction solvent, and phase separation occurs between the extraction solvent and the fermentation broth to separate and recover the extraction solvent. - An extract containing HP can be prepared.

상기 단계 2는 10 내지 50℃의 온도에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 30℃에서 수행한다. 또한, 상기 단계 2는 추출 효율을 높이기 위하여 교반 후 별도의 분리기에서 상분리하는 것이 바람직하며, 상기 교반은 100 내지 500 rpm으로 1시간 내지 10시간 동안 교반하는 방식으로 수행할 수 있다. 이때 상기 발효액의 pH 조건이 약산이므로 장시간 교반을 필요로 하는 추출 설비가 강산에 노출되지 않을 수 있다. Step 2 may be performed at a temperature of 10 to 50°C, preferably at 20 to 30°C. In addition, in step 2, it is preferable to perform phase separation in a separate separator after stirring to increase extraction efficiency, and the stirring may be performed by stirring at 100 to 500 rpm for 1 hour to 10 hours. At this time, since the pH condition of the fermentation broth is weak acid, extraction equipment requiring long-term stirring may not be exposed to strong acid.

상기 상분리에서 회수한 3-HP 추출액을, 정제 및/또는 농축 등의 단계를 추가로 거쳐 순수한 3-HP를 회수할 수 있다. 예를 들어, 상기 회수한 3-HP 추출액을 가열하여 용매를 제거하는 단계를 수행할 수 있다.The 3-HP extract recovered from the phase separation may be further subjected to steps such as purification and/or concentration to recover pure 3-HP. For example, a step of removing the solvent by heating the recovered 3-HP extract may be performed.

한편, 상기 단계 2에서 3-HP를 추출한 후 남게 되는 여액은 회수하여 후술할 단계 3의 후처리 공정을 거친 뒤, 상기 단계 1에서 사용하는 3-HP를 포함하는 발효액의 배양액으로 재활용할 수 있다. On the other hand, the filtrate remaining after extracting 3-HP in step 2 is recovered and subjected to the post-treatment process of step 3 to be described later, and then recycled as a culture medium of the fermentation broth containing 3-HP used in step 1. .

(단계 3)(Step 3)

상기 단계 3은, 상기 단계 2의 여액에서 pH를 1 내지 2로 조절하여 여액 내 칼슘 이온 등의 염 농도를 낮추는 단계이다. Step 3 is a step of adjusting the pH of the filtrate of step 2 to 1 to 2 to lower the concentration of salts such as calcium ions in the filtrate.

또한, 본 발명은 상기 단계 3에 의하여 제조된 생성물을 상기 단계 1의 발효액에 추가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. In addition, the present invention may further include adding the product prepared in step 3 to the fermentation broth in step 1.

상기 단계 2에서 제조한 여액은 미추출된 3-HP를 포함하므로, 발효액 등으로 재활용하는 것이 경제적이다. 여액을 재활용하기 위해 1차 산 처리 단계에서 Gypsum으로 제거되지 않은 칼슘 이온 등 염의 농도를 낮추는 추가 단계가 필요하며 이에 따라 강산 조건이 적용된다. 종래의 공정에서는 1차 산 처리 단계에서 발효액의 pH를 강산으로 낮추므로 장시간의 혼합 시간을 필요로 하는 동시에 강산에 노출되는 추출 공정의 반응기(추출기)의 단가가 상승한다. 본 발명의 단계 3에서도 강산 조건을 적용하나, 종래 공정에 비하여 상대적으로 처리되는 양과 시간이 짧으므로 공정 설비의 단가를 낮출 수 있다. Since the filtrate prepared in step 2 contains unextracted 3-HP, it is economical to recycle it as a fermentation broth. In order to recycle the filtrate, an additional step is required to lower the concentration of salts such as calcium ions not removed by the Gypsum in the first acid treatment step, and therefore strong acid conditions are applied. In the conventional process, since the pH of the fermentation broth is lowered to strong acid in the first acid treatment step, a long mixing time is required and the cost of the reactor (extractor) of the extraction process exposed to strong acid increases. Strong acid conditions are also applied in step 3 of the present invention, but the amount and time to be treated are relatively short compared to the conventional process, so the unit cost of process equipment can be lowered.

상기 단계 3에서 pH 조절은 상기 발효액에 황산, 탄산 등의 산성 용액을 투입하여 수행할 수 있다. 또한, 상기 산성 용액을 투입한 후 1시간 내지 3시간 동안 교반하는 것이 바람직하다. In step 3, the pH adjustment may be performed by adding an acidic solution such as sulfuric acid or carbonic acid to the fermentation broth. In addition, it is preferable to stir for 1 hour to 3 hours after adding the acidic solution.

한편, 상기 단계 3은 10 내지 50℃의 온도에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 30℃에서 수행한다. Meanwhile, step 3 may be performed at a temperature of 10 to 50°C, preferably at 20 to 30°C.

한편, 상기 단계 3에 의하여 pH를 조절하면, 추출물 내 포함되어 있던 칼슘 이온이 반응하여 침전물(Gypsum)이 생길 수 있으며, 이는 불순물이므로 pH 조절 이후에 이러한 불순물을 제거하는 단계를 추가로 수행할 수 있다.On the other hand, when the pH is adjusted by step 3, calcium ions contained in the extract may react to form a precipitate (Gypsum), which is an impurity, so a step of removing these impurities can be additionally performed after adjusting the pH. there is.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3-HP 제조 방법은, 배양액으로부터 3-하이드록시프로피온산을 추출함에 있어, 필수적인 산 처리로 인한 산성화된 발효액에 노출되는 공정의 설비 비용을 최소화할 수 있다는 효과가 있다. As described above, in the 3-HP production method according to the present invention, in extracting 3-hydroxypropionic acid from the culture medium, the effect of minimizing the equipment cost of the process exposed to the acidified fermentation broth due to the essential acid treatment there is.

도 1은, 본 발명의 일실시예에 따른 공정도를 나타낸다.
도 2는, 비교예의 공정도를 나타낸다.
1 shows a process chart according to an embodiment of the present invention.
2 shows a process chart of a comparative example.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid understanding of the present invention. However, the following examples are only provided to more easily understand the present invention, and the content of the present invention is not limited thereby.

실시예Example

도 1과 같은 공정으로 수행하였으며, 각 혼합 탱크의 면적 등은 이하 표 1에 나타내었다. It was performed in the same process as in FIG. 1, and the area of each mixing tank is shown in Table 1 below.

먼저, 3-HP 발효액을 모사하기 위하여, 3-HP 10 wt%의 수용액 1t을 준비하였다. 상기 수용액을 제1 혼합 탱크에 투입하고, 황산 0.27L를 첨가한 후 1.5시간 동안 교반하여 pH를 4로 조절하였다. 생성물에서 침전물(Gypsum)을 고체 불순물 제거용 필터로 제거한 후, 제2 혼합 탱크로 투여하였다. First, in order to simulate the 3-HP fermentation broth, 1 t of 3-HP 10 wt% aqueous solution was prepared. The aqueous solution was put into a first mixing tank, and after adding 0.27 L of sulfuric acid, the mixture was stirred for 1.5 hours to adjust the pH to 4. After removing the precipitate (Gypsum) from the product with a filter for removing solid impurities, it was introduced into the second mixing tank.

제2 혼합 탱크에 추출 용매인 MEK(메틸에틸케톤) 1717L를 첨가하고 4시간 동안 교반하였다. 생성물을 분리기에 투입한 후, 상분리를 통하여 3-HP 추출액 층과 여액 층을 분리하였다. 3-HP 추출액 층은 회수하고, 여액 층은 제3 혼합 탱크로 투입하였다. 1717 L of MEK (methyl ethyl ketone) as an extraction solvent was added to the second mixing tank and stirred for 4 hours. After the product was introduced into the separator, the 3-HP extract layer and the filtrate layer were separated through phase separation. The 3-HP extract layer was recovered, and the filtrate layer was introduced into a third mixing tank.

제3 혼합 탱크에 황산 27.0L를 첨가한 후 1.5시간 동안 교반하여 pH를 2로 조절하였다. 생성물에서 침전물(Gypsum)을 고체 불순물 제거용 필터로 제거한 후, 여액을 배출하였다. After adding 27.0 L of sulfuric acid to the third mixing tank, the mixture was stirred for 1.5 hours to adjust the pH to 2. After removing the precipitate (Gypsum) from the product with a filter for removing solid impurities, the filtrate was discharged.

비교예comparative example

도 2와 같은 공정으로 수행하였으며, 각 혼합 탱크의 면적 등은 이하 표 1에 나타내었다. It was performed in the same process as in FIG. 2, and the area of each mixing tank is shown in Table 1 below.

실시예와 동일하게, 3-HP 발효액을 모사하기 위하여, 3-HP 10 wt%의 수용액 1 t을 준비하였다. 상기 수용액을 제1 혼합 탱크에 투입하고, 황산 27.3L를 첨가한 후 1.5시간 동안 교반하여 pH를 2로 조절하였다. 생성물에서 침전물(Gypsum)을 고체 불순물 제거용 필터로 제거한 후, 제2 혼합 탱크로 투여하였다. As in Example, in order to simulate the 3-HP fermentation broth, 1 t of an aqueous solution of 10 wt% of 3-HP was prepared. The aqueous solution was put into a first mixing tank, and after adding 27.3 L of sulfuric acid, the mixture was stirred for 1.5 hours to adjust the pH to 2. After removing the precipitate (Gypsum) from the product with a filter for removing solid impurities, it was introduced into the second mixing tank.

제2 혼합 탱크에 추출 용매인 MEK(메틸에틸케톤) 1249L를 첨가하고 4시간 동안 교반하였다. 생성물을 분리기에 투입한 후, 상분리를 통하여 3-HP 추출액 층과 여액 층을 분리하였다. 3-HP 추출액 층은 회수하고, 여액 층은 배출하였다. 1249 L of MEK (methyl ethyl ketone) as an extraction solvent was added to the second mixing tank and stirred for 4 hours. After the product was introduced into the separator, the 3-HP extract layer and the filtrate layer were separated through phase separation. The 3-HP extract layer was recovered, and the filtrate layer was drained.

실험예Experimental example

상기 실시예와 비교예에서, 각 혼합 탱크의 산성 용액 접촉 면적을 이하 표 1과 같이 정리하였으며, 3-HP 추출 수율도 함께 나타내었다. In the above Examples and Comparative Examples, the acidic solution contact area of each mixing tank is summarized as shown in Table 1 below, and the 3-HP extraction yield is also shown.

실시예Example 비교예comparative example 제1 혼합 탱크1st mixing tank A: 제1 혼합 탱크 면적1 ) A: first mixing tank area 1 ) 7.367.36 7.367.36 B: 7-(산성 용액의 pH)B: 7- (pH of acidic solution) 33 55 C: 산성 용액 접촉 시간C: acidic solution contact time 1.5 시간1.5 hours 1.5 시간1.5 hours A×B×CA×B×C 33.1333.13 55.2255.22 제2 혼합 탱크2nd mixing tank A: 제2 혼합 탱크 면적1 ) A: Second mixing tank area 1 ) 25.6225.62 23.5623.56 B: 7-(산성 용액의 pH)B: 7- (pH of acidic solution) 33 55 C: 산성 용액 접촉 시간C: acidic solution contact time 4 시간4 hours 4 시간4 hours A×B×CA×B×C 307.48307.48 471.24471.24 제3 혼합 탱크Third mixing tank A: 제3 혼합 탱크 면적1 ) A: Area of the third mixing tank 1 ) 7.367.36 -- B: 7-(산성 용액의 pH)B: 7- (pH of acidic solution) 55 -- C: 산성 용액 접촉 시간C: acidic solution contact time 1.5 시간1.5 hours -- A×B×CA×B×C 55.2255.22 -- A×B×C의 총 합Total sum of A×B×C 395.84395.84 526.46526.46 3-HP 회수율2 ) 3-HP recovery rate 2 ) 24%24% 33%33% 1) 혼합 탱크 내에서 산성용액과 접촉하는 아랫면 및 옆면의 총 면적(m2)
2) 분리기에서 회수된 3-HP의 총량을, 제1 혼합탱크로 투입한 3-HP의 총량으로 나눈 값
1) The total area of the bottom and side surfaces in contact with the acid solution in the mixing tank (m 2 )
2) Value obtained by dividing the total amount of 3-HP recovered from the separator by the total amount of 3-HP injected into the first mixing tank

상기와 같이, 실시예가 비교예 대비 혼합 탱크 내 산성 용액과의 접촉 면적 및 시간이 현저히 적으므로, 강산을 견디는 소재를 상대적으로 적게 사용할 수 있어 생산 공정의 단가를 줄일 수 있다. 특히 pH 2 수준의 강산을 견디는 소재는, pH 4 수준의 약산을 견디는 소재에 비하여 약 2 내지 5배 정도 단가가 높은 소재를 사용하여야 하므로, 본 발명에 따른 공정은 공정 단가를 현저히 낮출 수 있다. As described above, since the contact area and time with the acidic solution in the mixing tank in the example are significantly smaller than those of the comparative example, a relatively small amount of material that can withstand strong acid can be used, thereby reducing the unit cost of the production process. In particular, since a material that can withstand a strong acid at pH 2 must use a material that is about 2 to 5 times more expensive than a material that can withstand a weak acid at pH 4, the process according to the present invention can significantly lower the process unit cost.

Claims (10)

3-하이드록시프로피온산(3-hydroxypropionic acid)을 포함하는 발효액의 pH를 3.5 내지 5.5로 조절하는 단계(단계 1);
상기 단계 1의 발효액에 추출 용매를 투입하고 상분리하여 3-하이드록시프로피온산을 포함하는 추출액을 회수하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2의 여액의 pH를 1.5 내지 2.5로 조절하여, 여액 내 잔여 불순물을 제거하는 (단계 3)를 포함하는,
3-하이드록시프로피온산의 제조 방법.
Adjusting the pH of the fermentation broth containing 3-hydroxypropionic acid to 3.5 to 5.5 (step 1);
recovering an extract containing 3-hydroxypropionic acid by adding an extraction solvent to the fermentation broth of step 1 and performing phase separation (step 2); and
Adjusting the pH of the filtrate of step 2 to 1.5 to 2.5 to remove residual impurities in the filtrate (step 3),
Method for producing 3-hydroxypropionic acid.
제1항에 있어서,
상기 단계 1은 상기 발효액에 황산, 또는 탄산의 산성 용액을 투입하여 수행하는,
제조 방법.
According to claim 1,
Step 1 is performed by adding an acidic solution of sulfuric acid or carbonic acid to the fermentation broth.
manufacturing method.
제2항에 있어서,
상기 산성 용액 투입 후 1시간 내지 3시간 동안 교반하는,
제조 방법.
According to claim 2,
Stirring for 1 to 3 hours after the acidic solution is added,
manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 단계 1과 단계 2 사이에, 상기 단계 1의 생성물에서 침전물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는,
제조 방법.
According to claim 1,
Between the step 1 and step 2, further comprising the step of removing the precipitate from the product of step 1,
manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 단계 2의 추출 용매는 메틸에틸케톤인,
제조 방법.
According to claim 1,
The extraction solvent in step 2 is methyl ethyl ketone,
manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 단계 2에서 추출 용매를 투입 후 1시간 내지 10시간 동안 교반하는,
제조 방법.
According to claim 1,
Stirring for 1 hour to 10 hours after adding the extraction solvent in step 2,
manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 단계 3은 상기 단계 2의 추출액에 황산, 또는 탄산의 산성 용액을 투입하여 수행하는,
3-HP 수용액의 제조 방법.
According to claim 1,
The step 3 is performed by adding an acidic solution of sulfuric acid or carbonic acid to the extract of step 2,
Method for preparing 3-HP aqueous solution.
제7항에 있어서,
상기 산성 용액 투입 후 1시간 내지 3시간 동안 교반하는,
제조 방법.
According to claim 7,
Stirring for 1 to 3 hours after the acidic solution is added,
manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 단계 3의 생성물에서 침전물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는,
제조 방법.
According to claim 1,
Further comprising the step of removing the precipitate from the product of step 3,
manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 단계 3의 생성물을 상기 단계 1의 발효액에 추가하는 단계를 추가로 포함하는,
제조 방법.
According to claim 1,
Further comprising adding the product of step 3 to the fermentation broth of step 1,
manufacturing method.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011084002A2 (en) * 2010-01-08 2011-07-14 한국과학기술원 Method for producing organic acids from biomass
WO2013192450A1 (en) * 2012-06-20 2013-12-27 Opx Biotechnologies, Inc. Purification of 3-hydroxypropionic acid from crude cell broth and production of acrylamide

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