PL184041B1 - Sposób wydzielania kwasu cytrynowego z płynów pofermentacyjnych - Google Patents

Abstract

Sposób wydzielania kwasu cytrynowego z płynów pofermentacyjnych pochodzących z biosyntezy tego kwasu na drodze wgłębnej fermentacji pleśniowej, polegający na przepuszczaniu tego płynu przez anionowymienną żywicę sorpcyjną i następnie elucji kwasu cytrynowego za pomocą kwasu siarkowego, znamienny tym, że procesowi sorpcji na złożu żywicy sorpcyjnej poddaje się płyn pofermentacyjny, w którym stężenie kwasu cytrynowego jest równe co najmniej 20%, przy czym proces sorpcji prowadzi się w temperaturze 60 - 80°C, korzystnie na anionowymiennej żywicy sorpcyjnej wytworzonej na bazie polimerów akrylowych, zaś proces elucji prowadzi się za pomocą roztworu kwasu siarkowego o stężeniu 0,1 - 0,3 M w temperaturze 20 - 25°C, a otrzymany w wyniku elucji kwas cytrynowy poddaje się zatężeniu i krystalizacji ogólnie znanym sposobem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania kwasu cytrynowego z płynów pofermentacyjnych, pochodzących z biosyntezy tego kwasu na drodze wgłębnej fermentacji pleśniowej.

Kwas cytrynowy jest związkiem szeroko stosowanym w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym, a ostatnio obserwuje się wyraźny wzrost zapotrzebowania na ten kwas wywołany, między innymi, tendencją zastępowania fosforanów stosowanych w środkach piorących cytrynianem sodu. Stwierdzono bowiem, że cytrynian sodu jako składnik detergentu ulega łatwo biodegradacji, zarówno w oczyszczalniach jak i w otwartych zbiornikach.

W związku z powyższym ważnym zagadnieniem staje się poprawa wydajności i opłacalności wyodrębniania kwasu cytrynowego z płynów pofermentacyjnych, pochodzących z biosyntezy tego kwasu na drodze wgłębnej fermentacji pleśniowej.

Najczęściej stosowany sposób wydzielania kwasu cytrynowego z płynu pofermentacyjnego polega na wytrąceniu go w postaci cytrynianu wapnia, który rozpuszcza się następnie w rozcieńczonym kwasie siarkowym i po oddzieleniu powstałego gipsu, rozcieńczony roztwór kwasu cytrynowego zatęża się i krystalizuje. Niedogodnością tego sposobu jest powstawanie dużej ilości gipsu stanowiącego uciążliwy odpad, tj. 2,5 - 3 ton/l tonę krystalicznego kwasu cytrynowego.

Znany, z polskiego opisu patentowego nr 136823, sposób wydzielania kwasu cytrynowego w postaci cytrynianu wapnia polega na tym, że stosuje się obieg zamknięty wapnia, a powstający gips przeprowadza się w siarczan amonu stosowany w rolnictwie jako nawóz.

Znany, z polskiego opisu patentowego nr 128527, sposób wydzielania kwasu cytrynowego z płynów pofermentacyjnych polega na tym, że wpierw wytrąca się z tych płynów białka za pomocą koagulantów takich, jak garbnik naturalny lub syntetyczny, żelazocyjanek, z powstałego, po usunięciu osadu białek, odcieku usuwa się zawarte w nim sole przy użyciu wymieniaczy jonowych, po czym pozbawiony zanieczyszczeń roztwór kwasu cytrynowego zatęża się i krystalizuje.

Znany jest także, z polskiego opisu patentowego nr 147841, sposób wydzielania kwasu cytrynowego z płynu pofermentacyjnego, polegający na tym, że zawarte w tych płynach zanieczyszczenia usuwa się za pomocą bentonitu, z oczyszczonego płynu usuwa się sole za pomocą wymieniaczy jonowych, po czym oczyszczony roztwór kwasu cytrynowego oczyszcza się i krystalizuje ogólnie znanym sposobem.

Z opisu europejskiego zgłoszenia patentowego nr 89890323.2 jest znany sposób oddzielania kwasów z substratów zawierających sól i węglowodany, polegający na tym, że substraty te przepuszcza się przez zasadowe żywice jonowymienne, które adsorbują te kwasy, po czym kwasy zaadsorbowane w żywicach eluuje się za pomocą kwasów wykazujących większe

184 041 powinowactwo do żywic niż kwasy izolowane lub oczyszczane, między innymi za pomocą rozcieńczonego kwasu siarkowego.

Sposób wydzielania kwasu cytrynowego z płynów pofermentacyjnych, pochodzących z biosyntezy tego kwasu na drodze wgłębnej fermentacji pleśniowej, według wynalazku polega na tym, że płyn pofermentacyjny, w którym stężenie kwasu cytrynowego jest równe co najmniej 20%, przepuszcza się przez anionowymienną żywicę sorpcyjną, korzystnie wytworzoną na bazie polimerów akrylowych, w temperaturze 60- 80°C, następnie kwas cytrynowy eluuje się z żywicy roztworem kwasu siarkowego o stężeniu 0,1 - 0,3 M, w temperaturze 20 25°C, po czym otrzymany w wyniku elucji roztwór kwasu cytrynowego poddaje się zatężeniu i krystalizacji ogólnie znanym sposobem.

Sposób według wynalazku realizuje się okresowo w kolumnie jonitowej lub w sposób ciągły w układzie kolumn jonitowych zmieniających kolejno swoje działanie.

Sposobem według wynalazku wydziela się kwas cytrynowy z wydajnością ponad 90%, przy użyciu surowców pomocniczych nie zanieczyszczających gotowego produktu, przy stosunkowo niewielkich nakładach finansowych. Sposób według wynalazku zapewnia dobre wiązanie między żywicą i izolowanym kwasem w całej masie żywicy, skuteczne, prawie ilościowe wydobycie izolowanego kwasu ze złoża, przy czym równocześnie eliminuje niebezpieczeństwo uszkodzenia złoża nawet przy wielokrotnym jego użyciu w procesie sorpcji oraz stosowaniu do elucji kwasu o stężeniu 3-krotnie wyższym niż w sposobach znanych.

Realizacja sposobu według wynalazku metodą ciągłą przyczynia się do zmiejszenia zużycia eluentu dzięki możliwości częściowego zawrócenia go do obiegu oraz do ograniczenia ilości ścieków powstających w wyniku regeneracji złoża. Sposób według wynalazku realizuje się przy użyciu prostej, ogólnie znanej aparatury. Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.

Przykład I.

Kolumnę jonitową o wymiarach 50 x 300 mm, zaopatrzoną w płaszcz grzejny, wypełniono żywicą anionowymienną o nazwie handlowej Amberlite IRA 67 i po podgrzaniu jej do temperatury 80°C, przepuszczono przez nią płyn pofermentacyjny, w którym stężenie kwasu cytrynowego wynosiło około 20%. Następnie ochłodzono złoże kolumny do temperatury 25°C i przepuszczono przez to złoże 0,1 M roztwór kwasu siarkowego. Sorpcję i desorpcję prowadzono z prędkością 5 ml/min. Odcinek z kolumn zawierał 32,1 g kwasu cytrynowego. Wydajność procesu była równa około 93%. Odcinek ten poddano następnie zatężeniu i krystalizacji ogólnie znanym sposobem.

Przykład II.

Przygotowano zestaw kilku kolumn jonitowych o wymiarach 50 x 300 mm, zaopatrzonych w płaszcze grzejne, połączonych ze sobą szeregowo, z których każdą wypełniono żywicą jak w przykładzie I. Praca kolumn była zorganizowana w ten sposób, że w każdej z kolumn odbywał się kolejno cykl sorpcji kwasu, jego elucja oraz przemywanie złoża, przy czym każda z kolumn powracała cyklicznie do początkowej funkcji.

Do kolumny, w której prowadzono sorpcję kwasu cytrynowego, podgrzanej uprzednio do temperatury 60°C, doprowadzano płyn pofermentacyjny, w którym stężenie kwasu cytrynowego było równe 20% zachowując objętościowe natężenie przepływu 5,5 ml/min. Ciecz wyczerpana była odbierana z kolumny sorpcyjnej przy natężeniu przepływu równym 16,5 ml/min. Do kolumny, w której odbywało się eluowanie, o temperaturze 20°C, doprowadzano, z objętościowym natężeniem przepływu 25,5 ml/min., 0,1 M roztwór kwasu siarkowego.

Strumień produktu odbierano z regulowanym natężeniem przepływu równym 14,5 ml/min. Czas trwania jednego cyklu pracy wynosił 30 min.

Wydajność procesu wydzielania kwasu cytrynowego wynosiła 71%.

Produkt elucji poddano zatężeniu oraz krystalizacji ogólnie znanym sposobem.

184 041

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wydzielania kwasu cytrynowego z płynów pofermentacyjnych pochodzących z biosyntezy tego kwasu na drodze wgłębnej fermentacji pleśniowej, polegający na przepuszczaniu tego płynu przez anionowymienną żywicę sorpcyjną i następnie elucji kwasu cytrynowego za pomocą kwasu siarkowego, znamienny tym, że procesowi sorpcji na złożu żywicy sorpcyjnej poddaje się płyn pofermentacyjny, w którym stężenie kwasu cytrynowego jest równe co najmniej 20%, przy czym proces sorpcji prowadzi się w temperaturze 60 - 80°C, korzystnie na anionowymiennej żywicy sorpcyjnej wytworzonej na bazie polimerów akrylowych, zaś proces elucji prowadzi się za pomocą roztworu kwasu siarkowego o stężeniu 0,1 - 0,3 M w temperaturze 20 - 25°C, a otrzymany w wyniku elucji kwas cytrynowy poddaje się zatężeniu i krystalizacji ogólnie znanym sposobem.