MXPA98002819A - Procesos de separacion y eliminacion de agua, manejados termicamente, para la recuperacion de productos acidos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a procesos que separan compuestos químicos deseados de otros compuestos en solución, utilizando cromatografía manejada térmicamente, sobre adsorbentes sólidos. El proceso preferido involucra principios cromatográficos que son auxiliados por la variación de la temperatura de operación, en las fases de separación y elución. También se describen procesos para el tratamiento deácidos acuosos, para eliminar el agua y recuperar losácidos en un solvente orgánico, tal como un alcohol.

Description

PROCESOS DE SEPARACIÓN Y ELIMINACIÓN DE AGUA, MANEJADOS TÉRMICAMENTE, PARA LA RECUPERACIÓN DE PRODUCTOS ÁCIDOS CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a técnicas para recuperar productos químicos valiosos. En forma más particular la invención se refiere a procesos, altamente eficientes y económicos para recuperar selectivamente productos, de medios líquidos en los que se encuentran contenidos junto con otros compuestos, que involucran novedosas técnicas cromatográf icas asistidas térmicamente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Como antecedente adicional, la recuperación y purificación de compuestos ácidos tales como ácidos carboxílicos y otros productos químicos valiosos, que se encuentran en ciertos medios, ha sido estudiadla desde hace mucho en un esfuerzo para descubrir rutas para su producción, que sean eficientes y efectivas respecto al costo. REF.: 27267 Por ejemplo, los ácidos carboxílicos, tales como el ácido cítrico y el ácido láctico, se fabrican en todo el mundo mediante la fermentación a gran escala. Esas fermentaciones proporcionan caldos de fermentación a partir de los cuales se debe recuperar y purificar el ácido deseado. En donde se involucra la fabricación de grandes volúmenes no se puede recalcar demasiado la importancia de mantener los costos de recuperación a un valor mínimo. Los trabajos recientes, relacionados con la recuperación de productos, se ha enfocado al uso de materiales adsorbentes, poliméricos, sólidos, para recuperar ácidos carboxílicos de medios de fermentación. En esta aproximación el caldo de fermentación se hace pasar sobre el adsorbente el cual adsorbe el ácido carboxílico, y el ácido carboxílico se desorbe de alguna forma, para proporcionar el producto. En general se ha propuesto una amplia variedad de adsorbentes y de esquemas de adsorción/desorción. Por ejemplo, Kawabata et al., en la Patente Norteamericana No. 4,323,702, describe un proceso para la recuperación de ácidos carboxílicos con un material del cual el componente principal es un adsorbente polimérico que tiene una estructura esquelética de piridina y una estructura reticulada. El ácido carboxílico se adsorbe sobre el adsorbente, y luego se desorbe usando un material orgánico polar, tal como un alcohol alifático, una cetona o un éster. Kulprathipanj a et al., en las Patentes Norteamericanas No. 4,720,579, 4,851,573, y 4,851,574, describen adsorbentes poliméricos, sólidos, que incluyen un estireno-poli ( inil ) benceno reticulado, insoluble en agua, macroret icular , no ionógeno, una matriz de resina de estireno o de acrílico reticulado, que tiene unidos grupos funcionales de amina terciaria, o grupos funcionales piridina, o una matriz de resina de estireno que tiene unidos grupos funcionales de amina cuaternaria alifática. En su trabajo, Kulprathipanja et al., describe "pruebas con impulsos" realizadas bajo condiciones isotérmicas en las que se identificar, la ace tona/ agua , ácido sulfúrico, y el agua, cc.-.c esorbentes. La Solicitud -e Patente Sudafricana No. 855155, presentada el 9 le Julio de 1985, describe procesos en los que - :s productos ácidos se recuperaron de sus soluc. : n es acuosas. En el paso de adsorción, la soluc;::. a e contiene el ácido se hace pasar a través de una columna que contiene una resina adsorbedora que consiste de un polímero de vini limidazol /met i len-bi s -acr i lamida , un polímero de vinilpiridina/ trimetacrilato de trimetilol-propano/ vinil tr imet ils i laño , un polímero de vini limidazol /N-vini 1-N-met i lacetamida/met i len-bi s-acrilamida, Mberlite IRA 35 (polímero en base a acr i lato/divini lbenceno , que contiene grupos dimetilamino, de Rohm & Haas) , o Amberlite IRA 93 SP (Rohm & Haas) o Dowex M A- 1 o GR-2 (Dow Chemical) (estos tres últimos son polímeros en base a es t ireno/di vini lbenceno , que contienen grupos dimetilamino) . Para desorber el ácido, se dejó pasar agua a través de la columna, usualmente a una temperatura de 90°C. Sin embargo, el proceso de elución de un solo paso, descrito, involucra un uso ineficiente de la energía calorífica y no maximiza substancialmente el uso potencial de las resinas para conseguir soluciones desorbidas, altamente concentradas. Adicionalmente, las resir.as empleadas en esta Solicitud Sudafricana son relativamente térmicamente inestables y por le tanto se degradan substancialmente durante los procedimientos de desorción que emplean agua caliente.

Las Solicitudes Internacionales, PCT/US92/02107 presentada el 12 de Marzo de 1992 (publicada el 1 de Octubre de 1992, WO 92/16534) y la PCT/US92/01986 presentada el 12 de Marzo de 1992 (publicada el 1 de Octubre de 1992, WO 92/1649Q) ambas de Reilly Industries, Inc., describen la desorción, de ácido láctico y de ácido cítrico, respectivamente, de vini lpir idina reticulada con di inilbenceno, u otras resinas, usando vapor o agua caliente. Las resinas empleadas tienen ventajosas capacidades de adsorción/desorción y son altamente estables térmicamente bajo los procedimientos de desorción con agua caliente, descritos. No obstante, procesos mejorados proporcionarían mayor eficiencia en el uso de las resinas y del calor aplicado para la desorción, y proporcionarían fácilmente soluciones desorbidas con una concentración de productos, inclusive mayor . Se han reportado aún más procesos para la recuperación de productos ácidos. Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. 5,412,126 describe procesos en los que el ácido cítrico se adsorbe sobre una resina base y luego se extrae usando una alquilamina. El ácido libre se recupera después mediante la eliminación del agua del material y retirando la amina con calor. La Patente Norteamericana No. 5,032,686 describe un proceso en el que el ácido cítrico se separa de azúcares, usando una resina acida, mientras que la Patente Norteamericana No. 5,382,681 describe un proceso en el que una solución de ácido cítrico que contiene otro compuesto, se trata primero con una base, para convertir el ácido cítrico en citrato de trisodio, y después el medio básico se hace pasar sobre una resina base para separar otros compuestos. En vista a este y a otros antecedentes que existen en el campo, existe la necesidad de procesos mejorados, efectivos, para purificar y recuperar ácidos carboxílicos y otros productos valiosos. La presente invención se enfoca a estas neces idades .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, una modalidad preferida de la invención proporciona un proceso para separar un ácido de uno o más compuestos, el cual involucra las fases de separación cromatográfica y elución, manejadas térmicamente. De esta manera se proporciona un proceso preferido para la separación de un ácido, de su mezcla con otro compuesto, el cual incluye una separación cromatográfica del ácido, de otro compuesto, sobre una resina adsorbente, a una primera temperatura, seguido de la elución del producto ácido de la resina adsorbente, a una segunda temperatura, mayor, de por ejemplo al menos 10°C mayor que la primera temperatura. Los procesos más preferidos emplean una zona de contacto que contiene un adsorbente que exhibe mayor afinidad por el ácido que el (los) otro(s) compues to ( s ) , y que incrementa su afinidad por el ácido con la disminución de la temperatura. Una primera solución que contiene el ácido y el otro compuesto se introduce en la zona de contacto. Para establecer una alta capacidad del funcionamiento, la solución puede contener el ácido a un nivel que substancialmente exceda la capacidad del adsorbente para adsorber el ácido. Una segunda solución (eluente) se hace pasar a través de la zona de contacto. Esta segunda solución se hace pasar a una primera temperatura y bajo condiciones que sean efectivas para establecer un frente del ácido separado en la zona de contacto, de uno o más compuestos diferentes. El frente de ácido se eluye después de la zona de contacto con un líquido que se encuentre a una segunda temperatura, superior, por ejemplo de al menos 10°C o 20°C mayor, que la primera temperatura. En esta manera, durante la fase de separación, la afinidad del adsorbente por el ácido se mantiene a un nivel relativamente alto, lo cual retarda el ácido y facilita la separación del ácido de uno o más de otros compuestos, mientras que durante la fase de elución, la afinidad del adsorbente por el ácido se mantiene a un nivel relativamente bajo, dando por resultado cantidades incrementadas del ácido eluido, durante un periodo dado de tiempo. Así, los procesos preferidos de la invención pueden utilizar los fenómenos tradicionales de adsorción/desorción térmica, en una separación cromatográfica, para lograr una purificación efectiva de un producto ácido, de uno o más compuestos diferentes, y la recuperación de fracciones del producto, altamente concentradas. Los procesos de la invención, particularmente preferidos, emplean un aparato para contacto continuo el cual incluye una pluralidad de zonas de contacto, rellenas ie resina, (por ejemplo columnas con resinas) . e establece una zona de separación cromatográfica que incluye una pluralidad de zonas de contacto, que juntas contienen una cantidad suficiente de adsorbente para lograr una separación substancial del ácido, del otro compuesto. La zona de separación cromatográfica se hace trabajar a una primera temperatura, relativamente baja. Se establece una zona de elución de la cual se eluye el producto ácido, una vez que se ha separado substancialmente del otro compuesto. La zona de elución se hace trabajar a una segunda temperatura que es mayor que la primera temperatura. Después de la zona de elución, las zonas de contacto rellenas de resina (ahora substancialmente libres del producto) se someten preferentemente a un paso de enfriamiento para obtener temperaturas óptimas para la zona de separación en el próximo ciclo, en el aparato para contacto continuo. El paso de enfriamiento preferido incluye hacer pasar un medio líquido a una temperatura menor que la resina, a través de la zona de contacto. Los aparatos para contacto continuo pueden estar provistos, apropiadamente, de válvulas, para someter secuencialmente las zonas de contacto a los pasos de separación, calentamien o, elución y enfriamiento, y llevar a cabo les procesos de separación cromatográfica, manejados térmicamente, de la invención. De conformidad con otro aspecto de la invención, un proceso de separación cromatográfica, manejado térmicamente, incluye establecer un proceso en donde una pluralidad de zonas de contacto que contengan adsorbente, se someten a proceso secuencialmente, el proceso incluye hacer pasar sobre el adsorbente un medio líquido que contenga el producto, a un nivel que exceda la capacidad del adsorbente por el producto, causando la separación cromatográfica del producto ácido del otro compuesto, a una primer temperatura, y luego eluir el producto a una segunda temperatura, al menos 10°C mayor que la primera temperatura. En este y otros aspectos de la invención, una porción de un medio que contenga el producto, proveniente de una zona de contacto sometida a proceso previamente, se puede incluir en el eluente usado en la fase de separación cromatográfica. Otra modalidad preferida de la invención proporciona un proceso para la eliminación de agua y recuperación de un producto de ácido orgánico, de una solución acuosa, el cual incluye el tratamiento cromatográf ico de la solución acuosa del producto ácido, sobre una resina adsorbente, usando un solvente miscible en agua, tal como un alcohol, como fase móvil, bajo condiciones en donde el producto ácido se eluye en una solución del alcohol, substancialmente libre de agua. Un proceso como ese se lleva a cabo ventajosamente proporcionando una zona de contacto que contenga un adsorbente que exhiba mayor afinidad por el ácido que por el agua, e introduciendo una solución acuosa del ácido, a la zona de contacto. Se hace pasar un alcohol líquido a la zona de contacto ajo condiciones que sean efectivas para establecer un frente del ácido orgánico separado en la zona de contacto de un frente de agua, y el frente del ácido orgánico se eluye de la zona de contacto, para proporcionar un eluato que contenga el ácido orgánico en solución en el alcohol, en donde el eluato esté substancialmente libre de agua (es decir, que no contenga más de aproximadamente 15% en peso de agua) . Aún otro proceso croma tográf ico preferido, para eliminar el agua de un producto de ácido orgánico, incluye les pasos de: (a) proporcionar una pluralidad de zonas de contacto que contengan un adsorbente que exhiba mayor afinidad por el producto ácido que por el agua; (b) someter a proceso, secuencialmente, las zonas de contacto, a través de una zona de separación cromatográfica, en donde una solución de alcohol, como eluente, y una solución acuosa que contiene el ácido, se hacer pasar conjuntamente a través de las zonas de contacto para realizar un proceso cromatográf ico en el que el ácido se separe del agua; y (c) después del paso (b), someter a proceso, secuencialmente, las zonas de contacto, a través de una zona de elución, para eluir el producto ácido, de una o más de las zonas de contacto, en una solución del alcohol que esté substancialmente libre de agua. Aún otro aspecto de la invención se refiere al descubrimiento de que una solución de una sal de un ácido débil, y una base, tal como lactato de amonio, se puede tratar cromatográf icamente sobre una resina de base débil, para eluir y recuperar, separadamente, el ácido débil y la base. De esta manera la invención proporciona también un proceso cromat ográ f ico para recuperar separadamente un ácido débil y una base, de una sal del ácido débil y de la base. El proceso inventivo incluye proporcionar una zona de contacto que contenga un polímero que tenga funciones de amina terciaria, introducir una solución de la sal en la zona de contacto, y hacer pasar un eluente a través de la zona de contacto bajo condiciones que sean efectivas para establecer un frente del ácido débil separado en la zona de contacto, de un frente de la base. El paso del eluente se continúa para eluir, en forma separada, el frente del ácido débil y el frente de la base, de la zona de contacto. Este proceso es particularmente ventajoso para recuperar ácidos débiles que sean producidos por fermentación y en la práctica son neutralizados a medida que la fermentación continúa. Por ejemplo, en el caso del acido láctico, los organismos usados en su producción se inhiben a bajos valores de pH, en la presencia de ácido láctico libre, y por lo tanto es común neutralizar el ácido láctico a medida que se forma en la fe mentación, por ejemplo con amoníaco. Esto da per resultado un medio que contiene lactato de amonio, el cual se puede tratar de acuerdo a este procese ?e la invención, para recuperar el ácido lácti;; licre. Los proceses in entivos manejados térmicamente se proporcionan para la recuperación de productos en medios líquidos concentrados, a la vez que utilizan eficientemente la energía térmica para ayudar en la recuperación, y a la vez también que funcionan en configuraciones que proporcionan gran capacidad y reducen los requerimientos de inventario del adsorbente. Los procesos de eliminación de agua, de la invención, proporcionan la recuperación de ácidos en un eluato substancialmente libre de agua, facilitando así la recuperación del ácido y/o facilitando que las reacciones del ácido se lleven a cabo en una operación subsecuente. La invención también proporciona procesos que son fáciles de manejar, y que se pueden emplear para recuperar una amplia variedad de productos deseados, en soluciones concentradas. Modalidades preferidas adicionales, características y ventajas, de la invención, se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las Figuras ÍA y IB son gráficas que muestran los perfiles de elución para mezclas acuosas de ácido cítrico/ glucosa, tratadas cromatográf icamente sobre polímero de polivinilpiridina reticulada, REILEXMRHP, bajo condiciones de alimentación/ elución en frío (Figura 1A) y alimentación/elución en caliente (Figura IB) .

La Figura 2 es una gráfica que muestra el perfil de elución cromatográfica para una mezcla acuosa de ácido cítrico/glucosa, tratada croma tográficamente sobre polímero de polivinilpiridina reticulada, REILLEXMRHP, bajo condiciones de alimentación en frío y elución en caliente .

Las Figuras 3A y 3B son gráficas que muestran los perfiles de elución para mezclas acuosas de ácido cítrico/glucosa, tratadas cromatográf icamente sobre resina IRA-93, bajo condiciones de al iment ación/ elución en frío (3A) y alimentación/elución en caliente (3B) .

Las Figuras 4A y 4B son gráficas que muestran los perfiles de elución para mezclas acuosas de ácido acético/glucosa, tratadas croma tográf icamente sobre polímero de polivinilpiridina reticulada, REILLEXMRHP, bajo condiciones de alimentación/elución en frío (4A) y de al iment ación/ elución en caliente (4B) .

Las Figuras 5A y 5B son gráficas que muestran los perfiles de elución para mezclas acuosas de ácido ascórbico/ glucosa, tratadas croma tográf i camente sobre polímero de polivinilpiridina reticulada, REILLEXMRHP, bajo condiciones de alimentación/ elución en frío (5A) y de alimentación/elución en caliente (5B) .

Las Figuras 6A y 6B son gráficas que muestran los perfiles de elución para mezclas de ácido láctico/glucosa, tratadas cromatográf icamente sobre polímero de polivinilpiridina reticulada, REILLEXMRHP, bajo condiciones de alimentación/elución en frío (6A) y de alimentación/elución en caliente (6B) .

Las Figuras 7A y 7B son gráficas q e muestran los perfiles de elución para mezclas acuosas de glucosa/ác.ido cítrico, tratadas croma tográ f icamente sobre polímero de polivinilpiridina reticulada, REILLEXMRHP, usando butanol como el eluente, bajo condiciones de alimentación/elución en frío (7A) y de al iment ación/ e lución en caliente (7B) .

Las Figura 8 es una gráfica que muestra un perfil de elución para una mezcla acuosa de glucosa/ácido cítrico, tratada cromatográf icamente sobre polímero de polivinilpiridina reticulada, REILLEXMRHP, usando etanol como el eluente.

La Figura 9 es una gráfica que muestra un perfil de elución para una mezcla acuosa de glucosa/ fenol , tratada cromatográf icamente sobre polímero de polivinilpiridina reticulada, bajo condiciones de alimentación en frío y elución en caliente .

La Figura 10 es una vista lateral, en elevación, parcialmente en sección transversal, de un aparato para contacto continuo, ilustrativo, que se puede usar en la presente invención.

La Figura 11 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de orificios para un aparato para contacto continuo, usado en el Ejemplo 12 posterior .

La Figura 12 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de orificios para un aparato para contacto continuo, usado en el Ejemplo 13 posterior.

La Figura 13 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración de orificios para un aparato para contacto continuo, usado en el Ejemplo 14 posterior.

La Figura 14 es una gráfica que muestra un perfil de elución para una solución acuosa de ácido láctico, tratado c roma tográ f icamente sobre polímero de ' poli vini lpiridina reticulada, REILEXMRHP, bajo condiciones isotérmicas, usando metanol como el eluente.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Con el proposito de promover el entendimiento de los pri cipios de la invención, se hará ahora referencia a '. r.as de sus modalidades y se usará un lenguaje especifico para describir la misma. No obstante se comprenderá que no se pretende limitación alguna del alcance de la invención, y las alteraciones y modificaciones y aplicaciones de los principios de la invención, como se describen en la presente, están contemplados como se presentarían normalmente a un experimentado en la técnica a la cual pertenece la invención . Como se indicó anteriormente, una modalidad preferida de la presente invención proporciona un proceso de separación cromatográfica, manejado térmicamente, para la separación de un producto, de otro compuesto, sobre una resina adsorbente, y la recuperación del producto. El proceso descrito de la invención usa resinas adsorbentes y fenómenos tradicionalmente asociados con operaciones de adsorción/desorción térmica en separaciones cromatográf icas . Así, para separar un producto ácido de uno o más compuestos diferentes que se encuentran en solución, se emplea una zona de contacto que contiene un adsorbente que exhibe mayor afinidad por el ácido que por el compuesto o compuestos, y la afinidad por le ácido se incrementa a medida que la tempera u a disminuye. Una primer solución que contiene el ácido y el otro compuesto, se introduce en la zona de contacto. Para establecer una gran capacidad de operación y para utilizar más efectivamente el adsorbente para la separación de tipo cromatográfica, la solución preferentemente contiene el ácido en una concentración alta, por ejemplo, opcionalmente, a un nivel que substancialmente exceda la capacidad del adsorbente para adsorber el ácido. Después de la introducción de la solución que contiene el ácido/otro compuesto, se hace pasar, un segundo líquido, por ejemplo agua, una solución acuosa que contenga el ácido pero que esté esencialmente libre del otro compuesto, o un solvente orgánico, a través de la zona de contacto, a una primer temperatura, y bajo condiciones que sean efectivas para establecer un frente del ácido separado en la zona de contacto, de un frente del uno o más compuesto (s) diferente(s) . El frente del ácido se eluye luego de la zona de contacto, con un medio líquido que se encuentra a una segunda temperatura mayor que la primera temperatura, por ejemplo 10°C y en forma más preferente al menos 20°C mayor que la primera temperatura. En esta manera se establece un proceso cromatográf ico que es "manejado térmicamente" en el que durante la fase de separación, la afinidad del adsorbente por el ácido se mantiene a un nivel relati amente alto, facilitanto la separación del ácido y de uno o más compuesto(s) di ferente ( s ) , y durante la fase de elución, después de que los otros compuestos han sido separados del frente del ácido, la afinidad del adsorbente por el ácido se mantiene a un nivel relativamente bajo, facilitanto la remoción o elución del ácido de la zona de contacto, y da por resultado cantidades incrementadas del ácido eluido al cabo de cierto periodo de tiempo. Así, esos procesos preferidos de la invención se pueden aprovechar con los fenómenos tradicionales de adsorción/desorción térmica, en una separación cromatográfica, para lograr una purificación efectiva de un producto ácido, de uno o más compuestos diferentes, y para la recuperación de fracciones del producto, altamente concentradas. En general los procesos de separación líquido-sólido, para recuperar productos químicos valiosos, son conocidos, y se ha identificado una amplia variedad de resinas adsorbentes y eluentes líquidos apropiados. Así, los que tienen una experiencia ordinaria en la técnica serán fácilmente capaces de seleccionar y usar resinas adsorbentes y medios para eluentes, adecuados, de conformidad con la presente invención. Hablando de manera general, el adsorbente empleado tendrá la capacidad de adsorber el producto deseado, y será estable (es decir, no sufrirá una degradación substancial) bajo las condiciones de proceso utilizadas, como se describe posteriormente. Aunque el adsorbente puede ser cualquier substancia capaz de adsorber el producto deseado (incluyendo el carbón activado, zeolitas, etc.), la mayoría de los adsorbentes deseables para el uso en la invención serán resinas poliméricas adsorbentes que estén reticuladas, para proporcionar la estabilidad térmica y mecánica, y una forma física adecuada. Se prefieren las resinas adsorbentes en forma de cuentas, especialmente aquéllas que tienen un tamaño de partícula desde aproximadamente malla 20 hasta aproximadamente malla 200, más especialmente desde aproximadamente malla 40 hasta aproximadamente malla 120. Se ha reportado una amplia variedad de adsorbentes poliméricos adecuados, para la recuperación de productos adsorbato deseados, tales como los ácidos carboxílicos y otros ácidos, y se pueden usar como una fase estacionaria en los procesos de recuperación cromatográfica, manejados térmicamente, de la invención. Estos adsorbentes poliméricos se forman a través de la polimerización de uno o más monómeros que usualmente incluyen un monómero para reticulación. La polimerización se lleva a cabo para proporcionar cuentas de resinas, ya sea en la forma de gel o en la forma macroreticular . Además, estas cuentas de resina se pueden modificar químicamente, por ejemplo mediante la adición de grupos iónicos a la resina, tales como grupos de sal cuaternaria o de sal acida. La resina resultante puede se así aniónica, cariónica o no iónica y tiene una variedad de características físicas y químicas. Por ejemplo, las resinas apropiadas, adecuadas, incluyen los polímeros no iónicos y iónicos, que incluyen el estireno-pol i ( vini 1 ) benceno neutro, no iógeno, macroreticular, insoluble en agua, reticulado, materiales poliméricos básicos tales como los polímeros que contienen piridina reticulada, por ejemplo polímeros de vi ilpiridina, matrices de resina de estireno o de acrílico reticulado que tengan unidos grupos funcionales de amina terciaria o grupos funcionales p ri na, matrices de resina de estireno o de acrílico reticulado que tengan unidos grupos funcionales de amina cuaternaria alifática, y similares (ver por ejemplo las patentes de Kawabata y Kulprathipanj a et al, citadas en los Antecedentes) . Estas y otros numerosos polímeros conocidos en la técnica por su uso como adsorbentes, por ejemplo las resinas de intercambio iónico, básicas y acidas, que incluyen las resinas estirénicas, acrílicas, de amina epóxica, de es t irenpoliamina, y de fenol formaldehído, o las resinas de adsorción no iónicas, serán adecuadas para usarse en procesos de adsorción/desorción con oscilación de la temperatura, de conformidad con la invención; sin embargo, preferentemente, el adsorbente polimérico será un polime ro base, reticulado, tal como un polímero reticulado que contenga funciones amina terciaria N-alifática o N-he terocí cl ica, por ejemplo los polímeros que contengan funcionalidades dialquilamino o piridina. Los polímeros que contienen piridina, particularmente preferidos, son los polímeros de polivinilpiridina, tales como el gel de poli 2-vinilpiridina y poli 4-vinilpiridina, o resinas macroret iculares que exhiban una forma de cuenta.

Estas resinas están reticuladas preferentemente en al menos aproximadamente 2% con un agente de reticulación adecuado, tal como el divinilbenceno. Resinas más preferidas son los polímeros de vinilpir idina , con forma de cuentas, y reticuladas de 2 al 50%, por ejemplo los polímeros de poli 2-vini lpiridina y poli 4 -vini Ipi ridina . Por ejemplo, las resinas más preferidas incluyen las resinas de poli 2-vinilpir idina y 4-vini ipiridina, disponibles de Reilly Industries, Inc., Indianapol is , Indiana, en la serie de polímeros REILLEXMR. Estos polímeros REILLEXMR están reticulados generalmente en 2% o más, y exhiben buena estabilidad térmica y buenas capacidades de adsorción y desorción, y otras características preferidas, tal como se describe en la presente. Por ejemplo, las resinas preferidas, de este tipo, han exhibido capacidades de desorción de al menos aproximadamente 200 mg de ácido cítrico por gramo de polímero. Resinas preferidas, adicionales, se encuentran disponibles de esta misma fuente bajo la serie de polímeros RE I LLEXM HP . Estos polímeros REILLEXMRHP también exhiben ventajosas capacidades y son altamente regenerables. Para mayor información acerca de estos polímeros REILLEXM? se puede hacer referencia a la literatura, incluyendo la que se encuentra disponible de Reilly Industries, Inc., en la forma de reportes 1, 2 y 3 de REILLEXMR. En la invención también se pueden usar otras resinas tales como por ejemplo las resinas AMBERLYST A-21, AMBERLITE IRA 68, o AMBERLITE IRA 93, de Rohm and Haas, Philadelphia, Pennsylvania, o la resina DOWEX MWA- 1 de Dow Chemical. Entre estas resinas la resina A-21 está reticulada con divinilbenceno (más del 2%) y contiene funciones amina terciaria alifática (particularmente grupos dialquilamino (dimetilamino) unidos); la resina IRA 68 contiene grupos amina terciaria alifática, una matriz de acrílico reticulado con divinilbenceno, y exhibe una forma de gel; y las resinas IRA 93 y MWA- 1 contienen grupos de amina terciaria alifática, y están basados en una matriz de estireno reticulado con divinilbenceno, y exhiben una forma macroreticular. Para información adicional acerca de estas y otras resinas similares que pueden ser usadas en la invención, se puede hacer referencia a la lit ratura, incluyendo la que se encuentra disponible de los fabricantes. Los procesos manejados térmicamente de la invención proporcionarán particular ventaja en donde la concentración en el equilibrio, entre el producto de interés y el adsorbente cambie significativamente con los cambios en la temperatura, por ejemplo, de forma tal que el adsorbente tenga una capacidad substancialmente mayor (es decir, al menos 5% mayor, en base a miliequivalentes por gramo de adsorbente seco) para adsorber o retardar el producto ácido deseado, a temperaturas relativamente bajas, al compararse con temperaturas más altas. Los ácidos son los productos preferidos que se van a recuperar de conformidad con la invención, particularmente ácidos que tengan valores de pKa que se encuentren en el intervalo desde aproximadamente 2.0 hasta aproximadamente 4.5. En forma más general, los ácidos adecuados tendrán valores de pKa que se encuentren en el intervalo desde aproximadamente 2.0 hasta aproximadamente 6.0, y un grupo preferido tiene valores de pKa desde aproximadamente 3.0 hasta aproximadamente 5.0. Ácidos ilustrativos para el uso en la invención incluyen, por ejemplo, los ácidos aromáticos tales como el fenol, ácido salicílico, ácido ortoftálico, ácido metaftálico, ácido benzoico, ácido 3-clorobenzoico; ácidos alfa-hidroxi tales como el ácido cítrico, ácido láctico, ácido diláctico, ácido málico, ácido mandélico, ácido bencílico, ácido glioxílico, ácido glicólico, ácido tartárico, ácido fórmico, ácido glutárico, ácido fumárico, ácido ace t i 1 acético , ácido acético, ácido succínico, ácido itacónico; ácidos pi r idincarboxí 1 ico tales como el ácido nicotínico o el ácido isonicot ínico ; ácidos piperidincarboxí lieos tales como el ácido isonipecótico; ácidos inorgánicos tales como el ácido fosfórico, ácido sufónico, ácido túngstico, ácido molíbdico, ion galio (III), ion mercurio (II), y similares. Para ácidos adicionales adecuados para usarse en la presente invención, se puede hacer referencia a los ácidos identificados en las Patentes Norteamericanas No. 4,552,905, 4,323,702 y 5,412,126. En su recuperación de conformidad con la invención, estos ácidos se pueden separar de otros compuestos menos ácidos, que incluyen por ejemplo, azúcares, aminoácidos, amidas (por ejemplo, en la separación de ácidos carboxílicos de las arr. lias correspondientes), u otros compuestos similares con los cuales se presentan los ácidos en -a naturaleza o en el procesado industrial.

De particular interés en la invención es la recuperación de ácidos orgánicos, especialmente ácidos carboxílicos tales como los ácidos carboxílicos alifáticos, de medios en los que se han producido mediante fermentación, es decir por la fermentación de fuentes de carbono, adecuadas, por microorganismos. Por ejemplo, la producción mundial substancial, de ácidos carboxílicos orgánicos, tales como los ácidos cítrico y láctico, se realiza por fermentación. En el caso del ácido cítrico, el caldo puede ser de una fermentación de una fuente de carbono tal como azúcar o melasas de maíz, con una bacteria productora de ácido cítrico u otro microorganismo tal como el Aspergillus Niger. El ácido láctico se produce usando bacterias u otros microorganismos capaces de formar ácido láctico al metabolizar una fuente de carbono. Típicamente se emplean bacterias de la Familia Lactobaci 1 laceae , aunque se pueden usar otros microorganismos tales como hongos. Por ejemplo se pueden emplear hongos de la familia Rhizopues, tales como el Rhizopus oryzae NRRL 395 (Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Peoria, Illinois) para producir L + ácido láctico substancialmente puro, como se describe en general en la Solicitud Internacional No. PCT/US92/07738, presentada el 14 de Septiembre de 1992, por Reilly industries, Inc. (publicada el 1 de Abril de 1993, WO 93/06226) . Está bien, dentro del campo de competencia de un experimentado en la técnica, seleccionar y usar organismos adecuados para la fermentación, para producir caldos de fermentación que contengan ácidos orgánicos tales como ácidos carboxílicos, caldos que se puedan tratar de conformidad con la invención, para recuperar los ácidos. Cuando se involucre un medio de fermentación que contenga un ácido carboxílico, usualmente contendrá agua, el ácido producto, sales, aminoácidos, azúcares, y otros componentes en menores cantidades. Esos medios de fermentación se pueden filtrar para remover los sólidos suspendidos, antes del paso de adsorción. Además, de conformidad con la presente invención, el medio de fermentación que contiene ácido carboxílico puede tomarse de una fermentación en curso que esté produciendo el ácido carboxílico, y la remoción del ácido se puede acoplar por lo tanto a su producción fermentativa, por ejemplo como se describe para el ácido láctico en la WO 93/06226 publicada el 1 de Abril de 1993 (Solicitud Internacional de publicación No. PCT/US 92 / 07738 , presentada el 14 de Septiembre de 1992) . En esos procesos acoplados, la alimentación al proceso de separación puede ser una porción del medio de fermentación, deseablemente después de la filtración o de otros tratamientos adecuados para preparar la alimentación para el paso hacia los procesos de separación de la invención. El ácido carboxílico se recupera mediante un proceso de separación como el que se describe en la presente, y una corriente de efluente de "desecho" con cantidad reducida de ácido carboxílico, del proceso de separación, se puede regresar al fermentador, regresando así nutrientes para la fermentación. Esos procesos pueden reducir efectivamente la inhibición de células productoras de ácido, en la retroalimentación, por parte del producto ácido, por ejemplo como se conoce que ocurre en las fermentaciones en donde se genera ácido láctico. En la presente invención se puede emplear una variedad de eluentes líquidos. Estos eluentes incluyen, por ejemplo, solventes orgánicos, por ejemplo solventes aromáticos o solventes orgánicas polares tales como los alcoholes (por ejemplo alcoholes de 1 a 5 átomos de carbono, tales como el metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol y met i 1 isobut ilcarbinol ) , cetonas y esteres, así como medios acuosos tales como el agua (es decir, agua substancialmente pura sin solutos adicionados), soluciones acuosas de ácidos o bases, por ejemplo soluciones de ácido clorhídrico, de ácido sulfúrico o de hidróxido de sodio, o medios de cosolventes de agua/compuestos orgánicos, tales como mezclas de agua/ alcohol . Algunos procesos inventivos emplean agua para proporcionar medios para el producto desorbido, libres de solutos innecesarios o cosolventes que puedan complicar la recuperación del producto deseado. Otros procesos inventivos, preferidos, emplean solventes orgánicos tales como alcoholes en una manera tal que elimine el agua del producto ácido y que recupere el producto ácido en un solvente orgánico. Cuando en esos procesos se usan alcoholes, el producto se puede recuperar en alcohol con una mínima cantidad de agua (por ejemplo, menos de 20% en peso, preferentemente menos de 10% en peso) , y por ejemplo, en el caso de ácidos carboxílicos (por ejemplo ácido cítrico) el medio del producto recuperado se puede hacer reaccionar en un proceso de esterificación para proporcionar un éster o éster parcial del ácido carboxílico correspondiente. En general, las fases de elución de los procesos manejados térmicamente, de la invención, involucrarán el uso de temperaturas elevadas, con relación a la fase de separación, y esas temperaturas son suficientes para eluir efectivamente el producto de la resina adsorbente. La temperatura de elución particular usada dependerá de varios factores tales como el producto ácido de interés, el eluente usado, etc. Serán convenientes las temperaturas del punto de ebullición, o que excedan el punto de ebullición del eluente (por ejemplo, a una presión por encima de la atmosférica) . En procesos preferidos la temperatura de elución estará generalmente por encima de aproximadamente 50°C, más típicamente por encima de aproximadamente 70°C y a menudo por encima de aproximadamente 90°C. Cuando se recuperen ácidos carboxílicos tales como el ácido cítrico o el ácido láctico, se preferirán las temperaturas de desorción por encima de aproximadamente 90°C. En los procesos crematográficos manejados térmicamente, preferidos, de la invención se alimentan corrientes concen radas del producto, que contienen el producto a altos niveles. En algunos procesos se pueden usar niveles del producto que excedan substancialmente la capacidad del adsorbente, por ejemplo que excedan esa capacidad por 20% o más, o inclusive por el 100% o más, de tal forma que cuando la alimentación se haga pasar hacia las columnas, se establezca una zona de separación en donde haya más producto en la zona de separación que lo que pueda adsorber el adsorbente en la zona de separación. En este respecto la capacidad del adsorbente para adsorber un producto de interés es una expresión bien conocida, y se puede determinar, por ejemplo, mediante el cálculo de la diferencia en el producto adsorbido por el adsorbente que está en contacto con el producto que está en solución a concentración constante, como se muestra en diagramas de isotermas en equilibrio. Se comprenderá que la concentración en la alimentación, del producto particular, empleada, se seleccionará en base a varios factores tales que se tengan a mano, incluyendo por ejemplo el deseo de maximizar el uso de resina mientras que al mismo tiempo se obtengan corrientes de producto con u a pureza como requisito. Al usar esas alimentaciones concentradas se utiliza la resina más eficientemente para la separación, y se logran capacidades de operación significativamente mayores que aquellas encontradas y que usan cargas del producto de la capacidad de adsorción del adsorbente o por debajo de la misma. Por ejemplo, en los Ejemplos específicos que se presentan posteriormente, en un proceso que se lleva a cabo y que se describe en conjunto con la Figura 12, se usa una alimentación con 50% de ácido cítri o (lo cual excede la capacidad de la resina por más del 200%), y da por resultado un proceso que logra una capacidad de operación de más de 3 miliequivalentes de ácido cítrico por gramo de adsorbente (seco) . Esos altos niveles de utilización del adsorbente disminuyen los requerimientos de inventario del adsorbente e incrementan el rendimiento total. Estas son ventajas significativas que se pueden aprovechar en procesos de separación a gran escala. De esta manera, en procesos más preferidos para separar el ácido cítrico de impurezas tales como azúcares, se usa como la alimentación del producto, una solución concentrada de ácido cítrico, que tenga por ejemplo una concentración que exceda aproximadamente 25%, en forma más preferente que exceda el 30%. La alimentación concentrada de ácido cítrico se puede obtener, por ejemplo, concentrando un medio acuoso que contenga ácido cítrico, de una fermentación que inicialmente tenga un nivel de ácido cítrico menor que aproximadamente 20%. Este paso de concentración se puede llevar a cabo en cualquier forma aceptable, que incluya por ejemplo la evaporación del agua del medio. El medio así concentrado, que tiene una concentración incrementada de ácido cítrico, se usa luego como alimentación para los procesos de la invención. En otra característica de la invención, se ha descubierto que a los ácidos relativamente débiles, por ejemplo los ácidos carboxílicos débiles que tienen valores de pKa por encima de 3.5, por ejemplo de 3.5 a 6.0, tales como el ácido láctico o el ácido acético, se les puede eliminar el agua de manera efectiva, a la vez que se logran ventajosos perfiles de elución bajo condiciones cromatográficas isotérmicas, así como bajo las condiciones manejadas térmicamente, tal como se discutión anteriormente. Así, como se ilustra en el Ejemplo 13 posterior, una solución acuosa del ácido débil se puede adicionar a una zona de separación cromatográfica, a través de la cual se hace pasar un solvente orgánico polar tal como un alcohol, como el eluente. El adsorbente en la zona de separación, que preferentemente contiene grupos amino terciario, tales como grupos piridinilo, exhibe una mayor afinidad por el ácido que por el agua, y se logra una separación tal que se obtiene un eluente que contiene el ácido en una solución de alcohol, substancialmente libre de agua. En este respecto, como se usa en este contexto, se pretende que "forma substancialmente libre" signifique que la solución del alcohol, que contiene el producto ácido recuperado, contenga a lo más aproximadamente 20% en peso de agua. En forma más preferente, la solución de alcohol, recuperada, contiene no más de aproximadamente 10% en peso, y en la forma más preferente no más de aproximadamente 5% en peso. Además, en procesos preferidos, la solución de alcohol, recuperada, contendrá el producto ácido en gran concentración, con relación a la concentración en la entrada. Por ejemplo, en los procesos preferidos la concent ación de ácido en el eluente de alcohol, recuperado, será de al menos de aproximadamente el 50% de la que se encuentra en la alimentación de ácido, acuosa, en forma más preferente de al menos aproximadamente 75%. Los procesos de eliminación de agua y manejados térmicamente, más preferidos, de la invención, involucrarán la alimentación de un medio eluente que contenga el producto, a la fase de separación del proceso. Esos eluentes que contienen el producto, que resultan por ejemplo de una operación de elución previa para recuperar el producto, se pueden usar para auxiliar efectivamente a la separación del otro compuesto del producto ácido y, al mismo tiempo, la presencia del producto en el eluente incrementará la concentración del producto en la corriente del producto final. Así, en operaciones preferidas una porción de la corriente del eluente del producto, de una operación de recuperación continua, se desvía hacia el paso de enjuague, para proporcionar un incremento en la concen ración del producto en la corriente del producto. Aún otra carac e ística de la invención se refiere al tratamiento ele una solución de una sal formada por la interacción de un ácido débil y una base, para recuperar e forma separada el ácido débil y la base. Al usar _. r, eluente adecuado tal como el agua, la solución se trata croma tográf i camente a través de una zona de contacto que contiene un polímero que tiene funciones amina terciaria, preferentemente funciones piridina, para establecer un frente del ácido débil en el eluente, separado en la zona de contacto de un frente de la base en el eluente. Se continúa el paso del eluente (bajo condiciones ya sea isotérmicas o manejadas térmicamente, generalmente como se describen en la presente) para eluir en forma separada el frente del ácido débil y el frente de la base, de la zona de contacto. Este proceso se puede usar para recuperar ácidos débiles tales como el ácido láctico, que se produce por fermentación, y que se neutraliza con una base, a medida que se lleva a cabo la fermentación o después de la fermentación. Por ejemplo, en el caso del ácido láctico, los organismos usados en su producción se inhiben a valores bajos de pH y en la presencia de ácido láctico libre, y de esta forma puede ser benéfico neutralizar el ácido láctico a medida que éste se forma en la fermentación, por ejemplo con amoníaco, hidróxido de calcio (cal viva) o hidróxido de sodio. Esto da por resultado un medio que contenga una sal lactato (por ejemplo lactato de amonio, calcio o sodio) que se puede tratar de conformidad con este proceso de la invención, para recuperar el ácido láctico libre. Los procesos favorecidos, de la invención, se llevan a cabo usando un aparato para contacto continuo ("ACC") . Por ejemplo, los aparatos para contacto continuo que son útiles en la invención incluyen aquéllos tales como los Contactadores Continuos ISEP o CSEP, disponibles de Advanced Separations Technology, Inc. (AST, Inc.), Lake and, Florida, y también se describen en general en las Patentes Norteamericanas No. 4,764,276, expedida el 16 de Agosto de 1988, la No. 4,808,317, expedida el 28 de Febrero de 1989 y la No. 4,522,726, expedida el 11 de Junio de 1985. Una breve descripción de uno de esos dispositivos ACC, tal como se describe en estas patentes, se presenta posteriormente. Para mayores detalles en cuanto al diseño y funcionamiento de los ACC convenientes para el uso en la invención, se puede hacer referencia a literatura disponible de AST, Inc. que incluyen "El Principio ISEP R de la Adsorción Continua", así como a las Patentes Norteamericanas citadas anteriormente. El ACC preferido para el uso en la presente invención, será un aparato para contacto líquido-sólido, el cual incluye una pluralidad de cámaras que están adaptadas para recibir material sólido adsorbente, y que tomadas en forma conjunta o separada pueden proporcionar una zona de contacto para los procesos de la invención. Las cámaras tienen orificios de entrada y salida, respectivos, y están montadas para girar alrededor de un eje central, para hacer avanzar las cámaras más allá de los orificios para suministro y descarga, que cooperan o coinciden con los orificios de entrada y salida. En particular, el líquido se suministra individualmente en orificios de entrada que se encuentran en la parte superior de estas cámaras, a través de conductos conectados con un montaje de válvula que se encuentra por encima de las cámaras, y el montaje de válvula proporciona una pluralidad de orificios de suministro que coinciden con orificios de entrada de las cámaras, a medida que se hacen avanzar. De manera similar, los conductos conectan el orificio de salida, en el extremo inferior de cada cámara, con un montaje de válvula que se encuentra por debajo de las cámaras, el cual proporciona orificios de ciescarga que coinciden con los orificios de salida, a medida que se hace avanzar las cámaras. Los montajes de válvula incluyen placas móviles con ranuras que cubren y descubren los orificios de entrada, a medida que la placa gira con el carrusel. Variando el tamaño de las ranuras que se encuentran en las placas, y la ubicación de las ranuras, se puede controlar, en una manera predeterminada, el flujo desde los conductos de suministro hacia la cámara, y el flujo desde la cámara hacia los conductos de salida. El movimiento de una placa por encima de otra puede ser continuo o como un movimiento graduado. El tiempo durante el cual el líquido fluye hacia dentro y hacia afuera de las cámaras es una función de la velocidad de rotación de las cámaras alrededor del eje central. Más específicamente, en la Figura 10 se muestra un dispositivo de contacto, preferido, para el uso en la invención. El aparato incluye una estructura rectangular 11 que soporta un eje impulsor vertical 12 . un carrusel 13 se monta para que gire sobre el eje impulsor. El carrusel se fija al eje y el eje se impulsa mediante un motor 14 montado sobre la estructura 11. Una pluralidad de cámaras cilindricas 15 (por ejemplo 30 cámaras) se montan verticalmente sobre el carrusel 13. Las cámaras están dispuestas preferentemente en una relación alternada, alrededor de la circunferencia del carrusel. Cada una de las cámaras se rellena con resina o con otro material adsorbente, sólido, de acuerdo al proceso particular que se lleve a cabo. Como se muestra en el lado izquierdo de la Figura 10, en sección transversal, el material adsorbente, sólido, 16, se rellena preferentemente hasta aproximadamente la mitad o más de la altura de la cámara 15. Se proporciona un arreglo sobre cada cámara 15, para insertar y remover el material sólido a través de la parte superior del depósito. Se proporcionan los accesorios de tubería 17 y 18, en los orificios de entrada y de salida, sobre la parte superior y en el fondo, respectivamente, de cada cámara 15. Un cuerpo 19 de válvula, superior, y un cuerpo 20 de válvula, inferior, se encuentran montados sobre el eje impulsor 12. Los cuerpos 19 y 20, de válvula, proporcionan los orificios de suministro y descarga, respectivamente (por ejemplo, 20 cada uno) . os conductos individuales 21 y 22 conectan los cuerpos 19 y 20 de válvula, con los accesorios de tubería, superior e inferior, 17 y 18, respectivame te, para que permitan la cooperación de los orificios de suministro y descarga de los cuerpos I ^ y 20 de válvula, con los orificios de entrada y salida, de las cámaras 15. Los conductos de suministro 23 (también es posible de descarga) están montados en la parte superior de la estructura 11 y se extienden hacia arriba desde el cuerpo 19 de válvula. Similarmente, los conductos de descarga 24 (también es posible de suministro) se extienden hacia abajo desde el cuerpo 19 de válvula, inferior, hasta la estructura 11. En esta manera, cuando se hace girar el carrusel para que haga avanzar las cámaras 15, los orificios de entrada y salida de las cámaras 15 cooperan con los orificios de suministro y descarga, de los cuerpos 19 y 20 de válvula, para proporcionar un medio ventajoso para hacer circular líquidos a través de las cámaras 15. De conformidad con un aspecto de la invención, el aparato de la Figura 10 estará configurado preferentemente para que incluya zonas de separación y de elución. La zona de separación se puede hacer funcionar convencionalmente para que separe el material de interés, por ejemplo el ácido cítrico, del otro compuesto, sobre una resma adsorbente contenida dentro de las cámaras 15, ?e una solución de alimentación. En general, una solución de alimentación que contenga el ácido cítrico u otro producto, se hará pasar a contracorriente a través de las cámaras 15 y por encima de la resina. Se comprenderá que el número de orificios el ACC, dedicado a las zonas de separación y de elución, puede variar, y se determinará de forma tal que se maximice la economía del proceso global. Además, se comprenderá que el uso ventajoso de la corriente del producto, en la zona de separación, como se discutión anteriormente, se puede lograr desviando una porción del producto, de la zona de elución hacia la zona de separación. Las ilustraciones específicas de esas configuraciones se discuten posteriormente con relación a las Figuras 11 y 12.

EJEMPLOS 1-11 Procedimiento General Para estos ejemplos se llevaron a cabo una serie de pruebas de impulsos, para demostrar la aplicabilidad de la cromatografía manejada térmicamente, a varios ácidos y usando diferentes polímeros que contienen amina terciaria. Se proporcionó, a una columna de 60 cm de longitud y que tiene un interior de 2.54 cm, líneas de alimentación separadas para el eluente (agua o alcohol) y para la alimentación del producto ácido. La columna estaba, ya sea, enchaquetada o no enchaquetada, con control automático de temperatura, como se indica en las descripciones del Ejemplo específico posterior. La línea de alimentación del eluente incluía un intercambiador de calor para controlar la temperatura de la alimentación del eluente a la columna, mientras que la mezcla acuosa de producto ácido/glucosa se alilmentó a temperatura ambiente o calentada, según se indique. Al menos que se haga notar de otra manera, el producto ácido estuvo presente en 50% en peso y la glucosa en 2% en peso, se proporcionó a la columna un impulso de 100 g de la alimentación de producto/glucosa, y la carga a la columna sumó 3 meq de ácido por gramo de resina, al menos que se haga notar de otra manera. Respecto a la preparación de la columna, la columna se cargó con una pasta líquida de la resina apropiada y se retrolavó con agua para eliminar las burbujas de aire. Los controles de temperatura se ajustaron y el sistema se llevó hasta el equilibrio recirculando el eluente a través del lecho. La mezcla de alimentación se bombeó sobre el lecho e inmediatamente fue seguida por el eluente. Las muestras que eluyeron de la columna se reunieron en incrementos volumétricos, típicamente de 1/10 del volumen del lecho (VL) para los primeros tres VL, seguido de muestras de 1/2 VL para el periodo de recolección restante. Las muestras se analizaron usando HPLC y estándares o patrones apropiados. En cada corrida el volumen de resina fue de 350 mL .

Ej emplos 1A y IB Una alimentación de producto, acuosa, de ácido cítrico/glucosa, se trató sobre resina REILLEXMRHP (malla 30-60) a un flujo de 20.3 mL/min, en una columna no enchaquetada, usando agua como el eluente. Para el Ejemplo ÍA, las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 25°C. Para el Ejemplo IB, las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 75°C y 86°C, respectivamente. Los resultados se presentan en las Figuras ÍA y IB, respectivas. Como se muestra en la Figura ÍA, a temperaturas relativamente bajas se logra una buena separación de la glucosa y el ácido cítrico; sin embargo, la concentración máxima de ácido cítrico alcanzó únicamente, aproximadamente 3%, y se presentaron residuos substanciales. Por otra parte, como se muestra en la Figura IB, a temperaturas relativamente altas, la concentración máxima de ácido cítrico es mucho mayor, pero la separación de la glucosa es relativamente más pobre. Así, la presente invención se puede aplicar con particular ventaja a esta separación y usando menores temperaturas durante la separación y se han aplicado mayores temperaturas al frente de ácido cítrico migratorio, después de que se ha logrado una separación substancial, se pueden obtener buenos perfiles, tanto de separación como de elución del ácido cítrico.

Ejemplo 2 Se trató una alimentación de producto de ácido cítrico/glucosa, sobre resina REILEXM HP (malla 30-60) a un flujo de 20.8 mL/min en una columna no enchaquetada, usando agua como el eluente. La temperatura de la alimentación del producto ácido fue de 25' , seguido por una breve alimentación de agua a 2 ~ ° C . Luego se alimentó el eluente (agua) a una temperatura de 86°C. En esta forma, se mantuvo una temperatura relativamente baja, sobre el frente de producto/glucosa, durante su migración a través de la columna, en una fase de separación, mientras que ocurrió una temperatura relati amente alta en el área del frente de ácido cítrico, durante la elución. Los resultados específicos se presentan en la Figura 2, la cual muestra un perfil mejorado de la elución del ácido cítrico, con relación a la Figura ÍA, y una separación mejorada, con relación a la Figura IB. Así, el manejo térmico de la columna, durante las fases de separación y elución, proporciona una separación y recuperación del producto, ventajosas.

Ejemplos 3A y 3B Se trató una alimentación de producto de ácido cítrico/ glucosa, sobre resina IRA-93, con un flujo de aproximadamente 21 mL/min, en una columna enchaquetada, usando agua como el eluente. Para ei ejemplo 3A, las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 25°C. Para el Ejemplo 3B, las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 85°C y 86°C, respectivamente. Los resultados se presentan en las Figuras 3A y 3B respectivas. En general, como en las Figuras ÍA y IB, se presenta una mejor separación bajo condiciones, en la alimentación/eluente , de baja temperatura, mientras que un perfil de eluente, más deseado, del ácido cítrico, se presenta bajo condiciones, en la alimentación/eluente, de mayor temperatura. Nuevamente se demuestra que la cromatografía manejada térmicamente, como en la presente invención, se puede usar para tomar ventajas en la s eparación .

Ejemplos 4A y 4B Se trata una alimentación de producto de 15% de ácido acético/1% de glucosa, sobre resina REILLEXMKHP (mal 1 a 30-60 en una columna enchaquetada, usando agua como el eluente. Se colocaron 60.5 g de alimentación, sobre la columna, y la carga sobre la resina estuvo a un nivel de 2 meq de ácido acético por gramo de resina. Para el Ejemplo 4A, el flujo fue de 20.6 mL/min y las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron de 25°C. Para el Ejemplo 4B, el flujo fue de 22.0 mL/min y las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 85°C y 86°C, respectivamente. Los resultados se presentan en las Figuras 4A y 4B, respectivamente, las cuales muestran los perfiles de elución, que ilustran la aplicabilidad de la presente invención, a la separación.

Ejemplos 5A y 5B: Se trató una alimentación de producto de 10% de ácido ascórbico/1% de glucosa, sobre resina REILEXMRHP (malla 30-60) en una columna enchaquetada, usando agua como el eluente. A la columna se alimentó un total de 205.5 g de la alimentación, y la carga sobre la resina fue de 0.72 meq de ácido ascórbico por gramo de resina. Para el Ejemplo 5A, el flujo fue de 20.6 mL/min y las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 25°C. Para el Ejemplo 5B, el flujo fue de 22.0 mL/min y las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 85°C y 86°C, respectivamente. Los resultados se presentan en las Figuras 5A y 5B, respectivas, que ilustran similarmente la aplicabilidad de la presente invención, a la separación y recuperación del ácido ascórbico.

E j emplos 6A y 6B : Se trató una alimentación de producto de 18% de ácido láctico/1% de glucosa, sobre resina REILLEXMRHP (malla 30-60) en una columna enchaquetada, usando agua como el eluente. La carga sobre la resina estuvo a un nivel de 3 meq de ácido láctico por gramo de resina. Para el Ejemplo 6A, el flujo fue de 20.0 mL/min y las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 25°C. Para el Ejemplo 6B, el flujo fue de 21.6 mL/min y las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 85°C y 86°C, respectivamente. Los resultados se presentan en las Figuras 6A y 6B, y muestran los perfiles de elución, ilustrando la aplicabilidad de la presente invención, en la separación de ácido láctico .

Ejemplos 7A y 7B: Se trata una alimentación acuosa de ácido cítrico/ glucosa, sobre resina REILLEXMRHP (malla 30-60) en una columna enchaquetada, con un flujo de 20 mL/min, usando butanol como eluente. Para el Ejemplo 7A, las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 25°C. Para el Ejemplo 7B, las temperaturas de la alimentación y del eluente fueron 85°C. Los resultados se presentan en las Figuras 7A y 7B, respectivas. Como se muestra en la Figura 7A, a temperaturas relativamente bajas se exhibe, por una parte, una buena separación de la glucosa y del agua, y del ácido cítrico por la otra. Como se muestra en la Figura 7B, se pueden usar temperaturas relativamente altas para incrementar la concentración máxima del ácido cítrico. Así, la presente invención, empleando temperaturas relativamente bajas durante una fase de separación, y temperaturas relativamente altas durante una fase de recuperación del producto, se puede aplicar con ventaja a esta separación, a la vez que elimina el agua de la alimentación del producto, y proporciona el producto recuperado, substancialmente en alcohol. Ese producto se puede, después, por ejemplo, hacer reaccionar para esterificar el ácido cítrico.

EJEMPLO 8 Se repitió el E ; -r.p i o 7A excepto que se utilizó etanol como el e e, y los resultados se presentan en la Figura 8. Estos resultados muestran buena separación del ácido cítrico, del agua y la glucosa. La repetición del Ejemplo 7B, excepto que se usa etanol como eluente, muestra similarmente un perfil mejorado de la recuperación del ácido cítrico, pero una separación disminuida. De esta manera se demuestra la aplicabilidad de la cromatografía asistida térmicamente, con etanol, para proporcionar un producto ácido, purificado, al cual se le ha eliminado el agua.

EJEMPLO 9 Se trata una alimentación acuosa de producto, de 6.5% de fenol/1% de glucosa, sobre resina REILLEXMRHP (malla 30-60) en una columna enchaquetada, usando agua como el eluente, bajo condiciones de alimentación fría y eluente caliente, en general como se describió en ei Ejemplo 2 anterior. Los resultados se muestran en la Figura 9 y demuestran la aplicabilidad de la cromatografía asistida térmicamente, a la separación y recuperación de fenol.

EJEMPLO 10: Se ajustó el pH de una solución acuosa de ácido láctico al 16.1%, hasta pH 6.45, con amoníaco acuoso, y se trata sobre resina REILLEXMRHP (malla 30-60) en una columna enchaquetada, usando agua como el eluente, bajo condiciones de alimentación fría y eluente caliente, en general como se describió en el Ejemplo 2 anterior. Los resultados demuestran la aplicabilidad de la cromatografía asistida térmicamente, para dividir la sal acida (lactato de amonio) en el ácido libre (ácido láctico) y la base libre (amoniaco) . El lactato de amonio también se divide bajo condiciones de eluente f r í o .

EJEMPLO 11 Se trata, una alimentación de producto acuoso de 1% de ácido nicotínico/30% de nicotinamida, sobre resina RE ILLEXMRHP (malla 33-60) en una columna enchaque ada, usando agua c z r. z eluente, bajo condiciones de alimentación fría y eluente caliente, en general como se describió e el Ejemplo 2 anterior. Los resultados demuestran la aplicabilidad de la cromatografía asistida térmicamente, en la separación de ácidos pir idencarboxí lieos , tales como el ácido nicotínico, de sus amidas correspondientes (por ejemplo la nicotinamida) .

EJEMPLO 12 Se presenta la corrida o ensayo, para propósitos comparativos. La Figura 11 ilustra una conf ' guración que utiliza un ACC tal como la que se describió anteriormente. Se llevó a cabo una corrida utilizando la configuración de la Figura 11, en un ACC a escala piloto, ISEP L100, disponible de AST, Inc. El funcionamiento del dispositivo es esencialmente como se describión anteriormente para los ACC, y el dispositivo tiene un múltiple estacionario con 20 orificios, y un carrusel de 30 columnas con resina, que cooperan o coinciden con los orificios. El funcionamiento del conjunto de válvulas aisla las columnas de diferentes corrientes de fluidos, mientras mantiene un flujo continuo a través de los orificios. La unidad piloto L100 tenía columnas de vidrio (diámetro interno de 2.54 cm (1 plg), volumen de 350 ml)), con tapas de polipropileno y tamices malla 70 para contener la resina. Los montajes de válvula, superior e inferior, conectados a las columnas, fueron construidos de polipropileno y acero inoxidable 316. Todas las conexiones a través del aparato se realizaron con tubería estándar de Teflon, polietileno o polipropileno, de 0.635 cm (1/4 de plg) • Los intercambiadores de calor ilustrados en la Figura 11 fueron intercambiadores de calor, ya sea del tipo tubos y coraza o del tipo placas y estructura. Se usó vapor de baja presión para calentar y se usó agua enfriada (aproximadamente a 15°C) o agua del grifo (a temperatura ambiente) para enfriar. Se usaron, para transferir todas las soluciones, bombas peristálticas con tubería de norpreno de varios tamaños (14-18) . La tubería se aisló para limitar la transferencia de calor con el ambiente c i rcundant e . Las temperaturas se midieron en la línea, en el panel de conexión, usando termopares tipo J, de acero inoxidable, de 0.635 cm (1/4 de plg) y se registraron en un registrador de gráficas Yokogawa HR 1300. Las presiones se. idieron en línea, en le panel de conexión, usando manómetros de acero inoxidable. Los flujos se midieron manualmente por el peso a través del tiempo (en general 30 minutos) en los diferentes orificios de entrada o de salida. Para formar las soluciones alimentadas de ácido cítrico se usaron ácido cítrico anhidro grado USP/FCC, monohidrato de maltosa y D- (+) -glucosa anhidra, anómeros mezclados, y agua desionizada. Estas soluciones se prepararon inmedia temante antes de usarse, para evitar un crecimiento bacteriano potencial . Se obtuvo polímero REILLEXMRHP de Reilly Industries, Inc. en la forma humedecida con agua. La resina se tamizó para obtener cuentas en un intervalo de tamaños malla 30-60. a resina se remojó en solución de ácido cítrico al 15%, durante toda la noche, y se transfirió a las columnas de vidrio L100. Cada columna se retrolavó con varios volúmenes del lecho, de agua, para remover los finos, y luego se conectó al L100. Se cargó un total de 10.5 L de resina hinchada con ácido cítrico, a las columnas 30, que igualó a aproximadamente 7.55 L de resina hinchada con agua o 2.10 kg de resina seca. La Figura 11 muestra un diagrama esquemático de una configuración de orificios, preferida, en la L100, la cual se usó en la corrida con ácido cítrico. La rotación de la columna de la L100 fue en contracorriente al flujo de la solución, es decir, de derecha a izquierda en la Figura 11. Las temperaturas, flujos y posiciones del tanque entre etapas, medidas, se muestran también en la Figura 11. Describiendo brevemente la configuración, el patrón de flujo a través de las columnas es en general de flujo descendente, y la adsorción del ácido cítrico frío se lleva a cabo en los orificios P5-P9, el lavado en los orificios Pl-P4, y la desorción con agua caliente en los orificios P14-P17. Los orificios P10-P13 se usan para enfriar la resina después de la etapa de desorción, mientras que ios orificios P18-P19 se usan para precalentar las resinas cargadas, antes de la etapa dé desorción. El orificio 20 se usa para empujar la solución de lavado, remanente, de la columna con resina. En forma más particular, la solución de alimentación de ácido c i t r _. c o se alimenta desde el tanque 30 usando la c:mba 31 a través del intercambiador de cal r 32 (proporcionando enfriamiento) y hacia el ;pficio P5. La corriente que sale del orificio I- : se alimenta al tanque, entre etapas, 33, de alimentación. La solución del tanque entre etapas, 33, de alimentación, se alimenta usando una bomba 34, a través del intercambiador de calor 35 (proporcionando enfriamiento) y hacia los orificios P6 y P7 en una configuración de flujo en paralelo. Las corrientes que salen de los orificios P6 y P7 se alimentan a través del intercambiador de calor 36 (proporcionando enfriamiento) y hacia los orificios P8 y P9, en una configuración de flujo en paralelo. Las corrientes que salen de los orificios P8 y P9 se alimentan hacia el tanque 37, entre etapas, de preenfr iamient o/ des echos . La solución del tanque 37 se alimenta usando una bomba 38, a través del intercambiador de calor 39 (proporcionando enfriamiento) y hacia los orificios PÍO y Pll, y las corrientes de salida de los orificios PÍO y Pll se dirigen de regreso hacia el tanque 37. Este "recorrido por la bomba" proporciona el preenfriamiento de las cuentas de resina antes de su entrada a la etapa de adsorción del ácido cítrico. El rebosamiento de desechos también ocurre en el tanque 37. Para la etapa de desorción, por ejemple, el agua, se alimentó desde un tanque ole alimentación 40 usando una bomba 41, hacia los orificios P12 y P13, en configuración de flujo en paralelo. Las corrientes de salida de los orificios P12 y P13 fluyen hacia el tanque entre etapas, 42, de reachique. La bomba 43 alimenta soluciones desde el tanque 42 hacia el intercambiador de calor 44 (proporcionando calentamiento) y de regreso hacia el tanque 42. Este recorrido por la bomba a través del intercambiador de calor calienta las soluciones en el tanque 42 para las operaciones de desorción. Deberá notarse que el tanque entre etapas, 42, de achique, y los otros tanques empleados en la configuración, están preferentemente abiertos a la atmósfera. Esto permite que los gases emanados de las soluciones, particularmente cuando se calientan, escapen antes de entrar a las columnas de resina. Esto es ventajoso por la razón de que los gases que fluyen a través de los lechos de resinas pueden causar formación de canales e interferir con el funcionamiento eficiente del di spo s i t ivo . La solución calentada, del tanque entre etapas, 42, de achique, se alimenta usando la bomba 45, hacia los orificios P14 y P15 en flujo en paralelo. Las corrientes de salida de P14 y P15 se reúnen en el tanque entre etapas 46, de achique.

Los materiales del tanque 46 también se someten al recorrido por la bomba, usando la bomba 47 y el intercambiador de calor 48 (proporcionando calentamiento) . Los materiales del tanque 46 también se alimentan hacia los orificios P16 y P17 en una configuración de flujo en paralelo, y las corrientes de salida, correspondientes, se reúnen en el tanque entre etapas, 49, de precalentamiento/producto . Los materiales que se encuentran en el tanque 49 también se someten a recorrido por la bomba 50 y al intercambiador de calor 51 (proporcionando calentamiento) . Una porción de los materiales que se encuentran en el tanque 49 se recuperan como sobreflujo o rebosamieto del producto. Otra porción se alimenta usando la bomba 52 hacia los orificios P18 y P19, y las corrientes de salida, correspondientes, se alimentan de regreso hacia el tanque 49. El recorrido por la bomba, a través de P18 y P19, sirve para precalentar las cuentas de resina, antes de su entrada a las etapas de desorción de la instalación. Otra porción de los materiales que están en el tanque 49 se. alimenta usando la bomba 53, hacia el orificio P20, que también precalienta las cuentas de resina en P20, hasta cierto grado.

En un importante aspecto de la presente invención, la corriente de salida del orificio P20 se alimenta a través del intercambiador de calor 54 (propor cioando enfriamiento) y hacia la etapa de lavado, de la instalación. Específicamente, la corriente de salida del orificio P20 se alimenta en los orificios Pl y P2 en una configuración de flujo en paralelo. En la configuración ilustrada y preferida, la corriente de producto del orificio P20 sirve exclusivamente como el agente de lavado en la operación de lavado. Se entenderá, sin embargo, que esta corriente de producto podría usarse en conjunto con otros agentes de lavado alimentados a la etapa de lavado, por ejemplo el agua. Las corrientes de salida, de los orificios Pl y P2, reunidas, se alimentan en una configuración de flujo en paralelo, a los orificios P3 y P4. Así, en los orificios P1-P4, las cuentas de resina cargadas con el producto, por ejemplo ácido cítrico, se enjuagan para remover los materiales menos adsorbidos o no adsorbidos, tales como azúcares. Las corrientes de salida de los orificios P3 y P4 se reúnen en el tanque entre etapas, 33, de alimentación, en donde se mezclan con la alimentación de cítrico que sale por el orificio P5 y se procesan junto con ésta, tal como se discutió anteriormente, al inicio. En corridas o ensayos ilustrativos que usan la configuración de la Figura 11, la unidad L100 se hizo funcionar continuamente durante 3 horas antes de que las muestras se hayan reunido, para facilitar que el sistema alcance las condiciones del equilibrio o cercanas al equilibrio, antes de tomar las muestras. Las muestras de la salida se reunieron cada 30 minutos, para asegurar una representación apropiada, y cuando se tomó más de una muestra, el tiempo de recolección se alternó con respecto a la velocidad de rotación, de forma tal que no entraran corrientes repetidas a las mismas columnas. En una de esas corridas, que se prolongó por 28 horas, se alimentó al sistema una alimentación de ácido cítrico al 14.7% que contenía 0.43% de glucosa y 2.03% de maltosa. Los fiu]os y temperaturas de las soluciones que fluían, e rios puntos claves en el sistema, para esta corrida, se presentan en la Figura 11. La corriente -¡el producto contenía 9.73% de ácido cítrico en pro . eiio (96% de recuperación) con remoción de 94% de :..;.sa y 97% de maltosa. En otra corrida similar, excepto que se omitió el intercambiador de calor 32 y de esta manera el enfriamiento de la alimentación a la columna 5, la corriente de producto contenía 9.76% de ácido cítrico (recuperación del 98%), y las eliminaciones de glucosa y maltosa fueron de 96% y 98% respectivamente .

EJEMPLO 13 La Figura 12 proporciona un diagrama esquemático de una configuración LlOO que puede ser usada en procesos de la presente invención. Esta configuración es similar a la que se muestra en la Figura 11, y por lo tanto los elementos comunes no necesitan describirse de nuevo. La configuración de la Figura 12, sin embargo, está arreglada para conducir ventajosamente procesos que emplean una separación y elución cromatográfica, manejados térmicamente, usando cargas de producto que excedan substancialmente la capacidad efectiva ?el adsorbente. Al comparar la Figura 12 con la Figura 11 se observa que el número de orificios dedicados a un paso en el que una porción de la corriente del producto se hace pasar sobre columnas previamente cargadas con el producto (orificios P19-20 y P 1 - 1 ' se ha incrementado. Este incremento proporciona un poder de separación adicional, de tal forma que inclusive a mayores cargas del producto, las impurezas en la corriente de alimentación se remueven de la columna antes de la etapa de desorción con calentamiento (orificios P13-P18) . Como en la Figura 11, las temperaturas y flujos, medidos, se muestran en la Figura 12. En la Figura 12 también se muestran las concentraciones del prod cto (ácido cítrico) e impurezas en las diferentes alimentaciones / eluentes , en el proceso. Notablemente, como puede observarse, al usar una alimentación de 50% de ácido cítrico que tenga un nivel de substancias fácilmente carboni z abl es (SFC) de 0.486, se recupera una corriente del producto, que tiene una concentración de ácido cítrico de 20.9% y un nivel de SFC de solamente 0.073. Así, se obtiene una corriente del producto, que es altamente rica en ácido cítrico y que tiene un bajo contenido de SFC. Además, el proceso descrito con relación a la Figura 12 tiene una capacidad de operación o funcionamiento mucho mayor que el que está en relación con la Figura 11, y el último funciona a 1.3 miliequivalentes de ácido cítrico por gramo de resina seca (meq/g de resina seca) y el anterior funciona a aproximadamente 3 meq/g de resina seca. Este incremento en la capacidad de funcionamiento se puede explotar significativamente para reducir significativamente el inventario de resina y el tamaño del equipo, conduciendo a considerables mejoras en el rendimiento total y en la economía del proceso.

EJEMPLO 14 La Figura 13 proporciona un diagrama esquemático que ilustra una configuración de orificios, que se puede usar en un dispositivo CSEP (también disponible de Advanced Separations Technologies, Inc.) . Este dispositivo CSEP es más óptimo para las separaciones cromat ogr á f icas , que el dispositvo ISEP descrito anteriormente, y contiene 20 columnas y 20 orificios, y las columnas están alternadas secuencialmente más allá de los orificios. Como puede observarse en la Figura 13, el ajuste del CSEP, ilustrativo, incluye en general un arreglo de flujo desce dente a contracorriente, en donde la al iment ac :.ón en paralelo, a los orificios (tal como ocurre en las configuraciones ISEP descritas anteriormente) se evita para utilizar más eficientemente el poder de separación de la resina. La alimentación hacia el orificio Pl es una porción de una corriente de producto que contiene ácido, desde un orificio P20 (discutido anteriormente) . Después de salir de la columna asociada con este orificio Pl, esta alimentación se hace pasar a través del intercambiador de calor 60 proporcionando enfriamiento y luego en contracorriente a través de los orificios P2-P5. La corriente se combina luego con la solución de alimentación (que por ejemplo contiene 50% de ácido cítrico y de impurezas de azúcar) bombeada desde el tanque 61 de almacenamiento de la solución para alimentación, mediante la bomba 62, y se hace pasar a través del intercambiador de calor 63 proporcionando enfriamiento, y hacia el orificio P6. La solución se hace pasar en modo de contracorriente a través de los orificios P7-9, y después a través del intercambiador de calor 64 que proporciona enfriamiento, y hacia el orificio PÍO. La corriente que sale del orificio PÍO está relativamente diluida en el producto ácido pero está concentrada en impurezas (por ejemplo, azúcares), y se envía a los desechos. El agua u otros líquidos se bombea desde el tanque de almacenamiento 65 vía la bomba 66, a través del intercambiador de calor 67, proporcionando enfriamiento, y hacia el orificio Pll. Al salir del orificio Pll la corriente se hace pasar hacia el tanque entre etapas, 68, de preenfriamiento . Una porción de la solución en el tanque 68 se bombea vía la bomba 69 hacia el intercambiador de calor 70, proporcionando enfriamiento, y hacia el orificio P12 y de regreso hacia el tanque 68. Esta recorrido por la bomba, en el orificio P12 enfría la resina. La solución también se alimenta al tanque 68 a través de los orificios P13-14 en una modalidad de contracorriente, y luego a través del intercambiador de calor 71 proporcionando calentamiento, ' y hacia los orificios P15-17 continuando en el modo de contracorriente. La coarriente de salida P17 se hace pasar a través de un int e rcambi ador de calor adicional 72, proporcionando calor, y a través del orificio P18 aún en contracorriente. L corriente de salida del orificio P18 se alimen - i .-.acia el tanque entre etapas, 73, de precale:. .":.:o. Una porción de la solución que se e ce a en el tanque 73 se hace pasar a través del - n ^ cambiador de calor 74 proporcionando calentamiento y flujo ascendente a través del orificio P19 y luego se alimenta de regreso al tanque 73. Este recorrido por la bomba en el orificio P19 calienta la resina. Una porción del material en el tanque 73 se hace pasar también, en flujo descendente, hacia el orificio P20. La corriente de salida de P20 es una solución concentrada del ácido deseado (por ejemplo, ácido 'cítrico), esencialmente libre de las impurezas (por ejemplo azúcares) presentes en la alimentación original. Una porción de esta corriente de salida se reúne como producto, y otra porción se alimenta al orificio Pl, como se discutió anteriormente. La configuración CSEP de la Figura 13 puede concentrar efectivamente en el proceso, otras soluciones del producto ácido contienen el compuesto (por ejemplo, ácido cítrico) inclusive cuando se alimentan a niveles que exceder, substancialmente la capacidad de adsorción dei adsorbente sólido (por ejemplo, la resina REILLEX HP, descrita anteriormente) en las columnas para ei ácido. Al hacerlo así, los procesos de la invenció sacan provecho tanto de los proceses c rorna to grá f i co s como de los fenómenos o-e adsorción/desorción térmica, tradicionales, por 1 -cual se reducen significativamente los requerimientos de adsorbente, para los procesos comerciales, y da por resultado fracciones del producto altamente concentradas. Se comprenderá que las configuraciones de orificios, así como otras configuraciones del proceso, presentadas en la Figura 13, son ilustrativas, y que otras configuraciones se pueden usar para implementar la invención. Por ejemplo, el número de columnas dedicadas a las secciones de separación o purificación, se puede variar de conformidad con los requerimientos de proceso o de los productos. También es posible incluir una zona amortiguadora que utilice uno o más orificios, por ejemplo entre los orificios PÍO y Pll, en la Figura 13. Además, se comprenderá fácilmente que la ubicación de los int er cambi ador es de calor (que proporcionan calentamiento o enfriamiento) en la operación se pueden alterar mientras se lleva a la práctica la invención.

EJEMPLO 15 Se empacó una columna de vidrio (5.8 cm de D.I. X 75 cm) con 1500 mL de la resina REILLEX HP, se acondicionó con agua para remover el aire, y el agua se desplazó con metanol. Se bombeó una solución acuosa al 13% de ácido láctico, que contenía 1.29% de glucosa, sobre la columna e inmediatamente se eluyó con metanol a una velocidad de 100 ml/min. La corrida o ensayo se llevó a cabo a 25°C. Las muestras del eluente se reunieron y se analizaron para producir una gráfica de la concentración de cada componente vs . el volumen del lecho, del efluente alimentado. Los resultados se muestran en la Figura 14, y demuestran que el ácido láctico se separó de la glucosa y substancialmente de toda el agua, proporcionando un corte principal del ácido láctico, relativamente muy concentrado, en metanol. Por lo tanto se demostró que los procesos cromatográf icos de eliminación de agua, con un alcohol de eluente, proporcionan perfiles de elución de ácido láctico, altamente deseables, inclusive cuando se llevan a cabo bajo condiciones isotérmicas. Así, las soluciones acuosas del ácido láctico o de otros ácidos similarmente débiles, tales como el ácido acético, se pueden tratar ventajosamente bajo cond:.;?ones isotérmicas en una configuración de flujo CCA tal como la que se muestra en las Figuras 12 y 13, para eliminar el agua y recuperar el ácido en alta concentración, en un solvente de alcohol. Aunque la invención ha sido ilustrada y descrita con detalle, en los dibujos y en la descripción precedente, se considera que la misma es ilustrativa y no de carácter restrictiva, entendiéndose que solamente las modalidades preferidas han sido presentadas y descritas, y que se desea que se protejan todos los cambios y modificaciones que vengan dentro del espíritu de la invenc ion . Todas las publicaciones citadas en la presente son indicativas del nivel de experiencia en la técnica y por lo tanto se incorporan como referencia como si cada una hubiese sido incorporada en forma individual, como referencia, y descrita completamente. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de 1 a invención . Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (41)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso manejado térmicamente para la recuperación de un ácido de su mezcla con otro componente, caracterizado porque comprende una separación cromat rogr á f i ca del ácido, del otro componente, sobre una resina adsorbente, a una primera temperatura, seguido por la elución del producto ácido, de la resina adsorbente, a una segunda temperatura al menos 10°C mayor que la primera temperatura.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ácido se selecciona del grupo que consiste de fenol, ácido salicílico, ácido ortof tálico, ácido metaftálico, ácido benzoico, ácido 3-clorobenzoico; ácido cítrico, ácido láctico, ácido diláctico, ácido málico, ácido mandélico, ácido bencílico, ácido gliocílico, ácido glicóli --, ácido succínico, ácido tartárico, ácido fórmí: , acido glutárico, ácido fumárico, ácido ace:; . i - tico, ácido acético, ácido itacónico, ácido --...fénico, ácido túngstico, ácido molíbdico, ácidos ;..:: -mcarboxílicos, ácidos piperidincarboxí 1 icos , ion galio (III), y ion mercurio (II) .

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el ácido es un ácido carboxílico.

4. El proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el ácido es el ácido cítrico o el ácido láctico.

5. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el producto es el ácido cítrico.

6. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque ei adsorbente es un resina polimérica reticulada que contiene grupos amina terciaria.

7. El proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque e -. adsorbente es una resina polimérica reticulada q u •=> contiene grupos amina terciaria.

8. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el adsorbente es una resina polimérica que contiene piridina .

9. El proceso de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la resina polimérica está reticulada con divinilbenceno.

10. El proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la resina polimérica está reticulada con divinilbenceno.

11. El proceso de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la resina polimérica es una po 1 i - 2 - vini Ipi r idina o poli-4-vini Ipi r idina , reticulada con divinilbenceno.

12. El proceso de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la resina está en una forma de cuenta o perla macroreticular .

13. El proceso de conformidad con la reivindicación 12, carac erizado porque la resina está reticulada aproximadamente desde 2% al 50% en peso, con divinilbenceno.

14. El proceso de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el producto es el ácido cítrico.

15. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se usa un eluente mediante la separación cromatográfica, el cual contiene una cantidad del ácido.

16. el proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ácido se proporciona en la separación cromatográfica, en solución acuosa, y porque se usa un eluente de alcohol, durante la separación cromatográfica, con el objetivo de eliminar el agua del ácido.

17. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el otro compuesto es un azúcar, un aminoácido o una amina.

18. El proceso de conformidad con la reivindicación 17, carac erizado porque el ácido es un ácido pi r idincarboxí 1 i co y el otro compuesto es una amida correspondiente del ácido piridincarboxílico .

19. El proceso de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el ácido es el ácido nicotínico y el otro compuesto es la nicotinamida .

20. El proceso de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el ácido es un ácido producido mediante fermentación y el otro compuesto es una aminoácido o un azúcar.

21. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el ácido es el ácido cítrico.

22. El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el ácido es el ácido láctico.

23. Un proceso para separar un ácido de uno o más compuestos diferentes, en solución, caracterizado porque comprende: proporcionar una zona de contacto que contenga un adsorbente que exhiba mayor afinidad por el ácido que el otros u otros compuestos diferentes, y una afinidad que se incrementa por el ácido, con la disminución en la temperatura; introducir una primera solución que contenga el ácido y el uno o más de los compuestos diferentes, a la zona de contacto; hacer pasar una segunda solución a través de la zona de contacto, a una primer temperatura y bajo condiciones que sean efectivas para establecer un frente de ácido separado en la zona de contacto, de un frente de uno o más de los otros compue stos; eluir el frente de ácido, de la zona de contacto, a una segunda temperatura al menos 10°C mayor que la primera temperatura.

24. Un proceso c e a togr á f i co asistido o auxiliado térmicamente para separar un producto ácido de otro compues: " , caracterizado porque comprende : (a) proporcionar -.na pluralidad de zonas de contacto que contenga -. n adsorbente que exhiba una mayor afinidad por » -. producto ácido que por el otro compuesto, e incrementar la afinidad por el ácido con la disminución de la temperatura. (b) someter a proceso, secuencialmente, las zonas de contacto, a través de la zona de separación cromatográfica, en donde una solución del eluente y una solución del producto, que contiene el ácido y el otro compuesto, se hacen pasar conjuntamente a través de las zonas de contacto, para lograr un proceso cromatográf ico en el cual el ácido se separa del otro compuesto a una primera temperatura; y (c) después del paso (b) , someter a proceso, secuencialmente, las zonas de contacto, a través de una zona de elución para eluir el producto ácido de una o más zonas de contacto, a segunda temperatura, al menos 10°C mayor que la primera temperatura.

25. El proceso de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la solució del eluente contiene una cantidad del ácido.

26. Un proceso para la eliminación e-e agua y recuperación, de un producto de ácido orgánico, a partir de una solución acuosa, caracterizado porque comprende tratar cromatográf icamente la solución acuosa del producto ácido, sobre una resina adsorbente, usando un alcohol como la fase móvil, bajo condiciones donde el producto ácido se eluye en una solución de alcohol, substancialmente libre de agua.

27. Un proceso para eliminar el agua de un ácido orgánico, caracterizado porque comprende:" proporcionar una zona de contacto que contenga un adsorbente que exhiba mayor afinidad por el ácido que por el agua; introducir una solución acuosa del ácido, en la zona de contacto; hacer pasar un alcohol, líquido a través de la zona de contacto, bajo condiciones que sean efectivas para establecer un frente del ácido orgánico separado en la zona de contacto, de un frente de agua; eluir el frente del ácido orgánico, de la zona de contacto, para proporcionar un eluato que contenga el ácido orgánico en solución como en el alcohol, y el eluato se encuentra substancialmente libre de agua .

28. Un proceso cromatográ f ico para eliminar el agua de un producto de ácido orgánico, caracterizado porque comprende: (a) proporcionar una pluralidad de zonas de contacto que contengan un adsorbente que exhiba mayor afinidad por el producto ácido que por el agua; (b) someter a proceso, secuencialmente, las zonas de contacto, a través de una zona de separación cromatográfica, en donde una solución de eluente de alcohol y una solución acuosa que contiene el ácido se hacen pasar conjuntamente a través de las zonas de contacto para lograr un proceso croma tográf ico en el que el ácido se separa del agua; y (c) después del paso (b) someter a proceso, secuencialmente, las zonas de contacto, a través de una zona de elución, para eluir el producto de ácido, de la una o más zonas de contacto, en una solución del alcohol que esté substancialmente libre de agua.

29. El procese. de conformidad con la reivindicación 26, 27 ó 23, caracterizado porque el ácido es un ácido carboxíiico.

30. El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el ácido carboxílico es el ácido láctico.

31. El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el alcohol se selecciona del grupo que consiste del metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol y metilisobutilcarbinol .

32. El proceso de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque la solución del alcohol contiene no más que 5% en peso de agua .

33. Un proceso croma togr á f i co para recuperar, en forma separada, un ácido débil y una base, a partir de una sal del ácido débil y de la base, caracterizado porque comprende: proporcionar una zona de contacto que contenga un polímero que tenga funciones amina terciaria; introducir una solución de la sal, en la zona de contacto; hacer pasar un eluente a través de la zona de contacto, bajo condiciones que sean efectivas para establecer un frente de ácido débil separado en la zona de contacto, de un frente de la base; eluir separadamente el frente del ácido débil y el frente de la base, de la zona de contacto .

34. El proceso de conformidad con la reivindicación 33, carac erizado porque el polímero contiene grupos piridina.

35. El proceso de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque el ácido débil tiene un valor de pKa de aproximadamente 3 a 5.

36. El proceso de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque el ácido débil es un ácido producí le por una fermentación.

37. El procer -?e conformidad con la reivindicación 35, carac rizado porque el ácido débil es el ácido lácteo:

38. El proceso de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque la sal es el lactato de sodio, el lactato de calcio o el lactato de amonio.

39. El proceso de conformidad con la reivindicación 38, caracterizado porque la sal es el lactato de amonio.

40. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 33-39, caracterizado porque el ácido se eluye a una temperatura mayor de la que se usa en el paso a una etapa o paso con eluente.

41. El proceso de conformidad con cualesquiera de las reivindicaciones 33-39, caracterizado porque el ácido se el ye substancialemente a la misma temperatura a la q e se usa en el paso a una etapa con eluente.