PL222957B1 - Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej - Google Patents

Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej

Info

Publication number
PL222957B1
PL222957B1 PL400979A PL40097912A PL222957B1 PL 222957 B1 PL222957 B1 PL 222957B1 PL 400979 A PL400979 A PL 400979A PL 40097912 A PL40097912 A PL 40097912A PL 222957 B1 PL222957 B1 PL 222957B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
diol
propane
extraction
mixture
post
Prior art date
Application number
PL400979A
Other languages
English (en)
Other versions
PL400979A1 (pl
Inventor
Agnieszka Lindstaedt
Dariusz Witt
Joanna Puzewicz-Barska
Piotr Barski
Original Assignee
Prochimia Surfaces Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prochimia Surfaces Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością filed Critical Prochimia Surfaces Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority to PL400979A priority Critical patent/PL222957B1/pl
Priority to US14/431,976 priority patent/US9434667B2/en
Priority to ES13785666.2T priority patent/ES2590577T3/es
Priority to CN201380050134.8A priority patent/CN104640993A/zh
Priority to PCT/PL2013/000124 priority patent/WO2014051448A1/en
Priority to CA2886829A priority patent/CA2886829C/en
Priority to EP13785666.2A priority patent/EP2900826B1/en
Publication of PL400979A1 publication Critical patent/PL400979A1/pl
Publication of PL222957B1 publication Critical patent/PL222957B1/pl

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D11/04—Solvent extraction of solutions which are liquid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation
    • C07C29/84—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation by extractive distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C07C29/86—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by liquid-liquid treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/18—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic polyhydric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D11/00—Solvent extraction
    • B01D2011/007—Extraction using a solvent in the gas phase

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

(51) Int.Cl.
(21) Numer zgłoszenia: 4OO979 C07C 29/74 (2006.01)
C12P 7/18 (2006.01)
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 28.09.2012 (54) Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej (73) Uprawniony z patentu:
PROCHIMIA SURFACES SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Sopot, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:
31.03.2014 BUP 07/14 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.09.2016 WUP 09/16 (72) Twórca(y) wynalazku:
AGNIESZKA LINDSTAEDT, Gdańsk, PL DARIUSZ WITT, Gdańsk, PL JOANNA PUZEWICZ-BARSKA, Gdynia, PL PIOTR BARSKI, Sopot, PL (74) Pełnomocnik:
rzecz. pat. Mirosława Ważyńska
PL 222 957 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej powstałej w wyniku bio-konwersji.
Propano-1,3-diol ma zastosowanie, zwłaszcza jako monomer, do budowy polimeru PTT (poli-(tereftalanu trimetylenu), wykorzystywanego do produkcji włókien, dywanów, tekstyliów, do zastosowań sanitarnych i medycznych oraz jako materiał opakowaniowy i/lub konstrukcyjny.
Pojęcie „biokonwersja” oznacza synonim dowolnego procesu fermentacji, prowadzącego do produkcji propano-1,3-diolu na drodze enzymatycznej lub biochemicznej.
Z opisu patentowego US 7,058,439 B2 znany jest sposób ekstrakcji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej przy użyciu alkoholi (pentanol, propanol, heksanol, alkohol oleilowy), ketonów (4-metyIo-2-pentanon), estrów (octan izopropylu, fosforan tributylu), kwasu oleinowego, oleju sojowego, alkanów (n-heksan) oraz ich mieszanin. Sposób ten wymaga jednak wielokrotnej ekstrakcji różnymi rozpuszczalnikami oraz wstecznej ekstrakcji do fazy wodnej. Maksymalna czystość wyizolowanego propano-1,3-diolu wynosi 95-98,5%.
Z US 5,008,473 znany jest sposób izolacji propano-1,3-diolu za pomocą cykloheksanu. Sposób ten jednak nie nadaje się do stosowania wobec mieszanin otrzymanych metodami biotechnologic znymi i zawierającymi glicerol.
Z opisu patentowego EP 1 720 814 B1 znany jest sposób izolacji hydrofilowych związków organicznych, w tym propano-1,3-diolu, w jednej temperaturze za pośrednictwem glikolu eterowego a następnie w wyniku podgrzania do wyższej temperatury, otrzymania wodnego ekstraktu ze związkiem hydrofilowym oraz rafinatu eterowego. Sposób ten opiera się na ekstrakcji eterami glikolowymi i swoistym dla nich zjawisku obniżającej się rozpuszczalności eterów w fazie wodnej wraz ze wzrostem temperatury. W tym sposobie ujawniono również użycie dodatku rozpuszczalników organicznych w celu dalszego zmniejszenia rozpuszczalności eterów glikolowych w fazie wodnej na etapie wstec znej ekstrakcji do fazy wodnej. Wśród dodatków wymieniono niektóre ketony. W sposobie według EP 1 720 814 B1 nie stosuje się samego rozpuszczalnika organicznego do ekstrakcji per se. Rolę tę spełnia eter glikolowy, który ze swojej natury wymusza podniesienie temperatury i wstecznej ekstrakcji do fazy wodnej. Całościowe rozwiązanie jest zatem zagęszczaniem propano-1,3-diolu w fazie wodnej, podobnie jak w US 7,056,439 B2.
Z US 2012/0184783 znany jest sposób oczyszczania poszczególnych dioli, w tym propano-1,3-diolu, z mieszaniny dioli za pośrednictwem ekstrakcji rozpuszczalnikiem organicznym lub mieszaniną rozpuszczalników organicznych. Odpowiedni dobór rozpuszczalników pozwala na odzyskanie wybranej grupy dioli (o danej liczbie atomów węgla: C3, C4, CS) z wyjściowej mieszaniny, w której zawartość wody wynosi maksymalnie 50% wagowych. Metoda ta jednak nie pozwala na separację dioli z mieszanin pofermentacyjnych o zawartości glicerolu poniżej 5% wagowych, ani na selektywną izolację propano-1,3-diolu. Pominięto też zastosowanie ketonu o liczbie atomów węgla C4 (2-butanon).
Z opisu patentowego CN101012151A znany jest sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej zawierającej glikol trimetylenowy w zakresie 30-700 g/l, polegający na wstępnej saturacji solami nieorganicznymi w zakresie 10-100% i dodatku rozpuszczalnika organicznego do ekstrakcji. Sposób ten dotyczy specyficznej mieszaniny fermentacyjnej: z glikolem trimetylenowym i obejmuje, kłopotliwy technicznie i kosztowny, etap dodawania soli nieorganicznej, jak również pomija zastosowanie ketonów o liczbie węgli większej niż 3 (C3).
Z CN 1907029 znany jest sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny fermentacyjnej zawierającej glikol trimetylenowy poprzez ekstrakcję powiązaną z reakcją chemiczną. Odzysk propano-1,3-diolu dokonywany jest po przeprowadzeniu hydrolizy i destylacji. Jest to sposób kosztowny i wieloetapowy, co zmniejsza jego wydajność i negatywnie wpływa na opłacalność rozwiązania.
Podobny sposób ekstrakcji reakcyjnej znany jest z artykułu J. Malinowskiego (Biotechnol. Prog., 16: 76-79, 2000). Polega on na izolacji propano-1,3-diolu poprzez ekstrakcję z użyciem aldehydów jako reaktantów, które przekształcają propano-1,3-diol w dioksan alkilu a następnie jest on ekstrahowany rozpuszczalnikiem organicznym (toluen, o-ksylen, etylobenzen).
Z literatury (Separation Science and Technology, 45: 541-547, 2010) znany jest też sposób ekstrakcji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej mieszaniną octanu etylu i etanolu.
Z innej literatury (Biotechnol. Tech. 13: 127-130 (1999) znany jest sposób izolacji propano-1,3-diolu poprzez ekstrakcję ciągłą ciecz-ciecz, jednak sposób ten został uznany za nieefektywny (mało wydajny) ze względu na niski współczynnik rozdziału propano-1,3-diolu w rozpuszczalnikach organicznych.
PL 222 957 B1
CN 1460671 A ujawnia etap zagęszczenia termicznego dla zmniejszenia objętości mieszaniny pofermentacyjnej zawierającej produkt i etap usunięcia biomasy poprzez precypitację rozpuszczalnikiem organicznym. Nie wspomina się tu jednak o ekstrakcji ciecz-ciecz ani o mieszaniu fazy wodnej z organiczną. Mieszanie odbywa się jedynie przy płukaniu osadu biomasy po precypitacji. Keton metylowo-etylowy dodawany jest tylko w celu usunięcia biomasy, jako czynnik precypitujący a nie jako ekstraktant. Dowodem na to jest brak rozdziału faz (wodnej i organicznej) i brak ekstrakcji otrzymanego supernatantu. Rozwiązanie według CN 1460871A opisuje więc proces destylacji mieszaniny wody (z mieszaniny pofermentacyjnej) i rozpuszczalnika organicznego (użyty do precypitacji biomasy) a pozbawione jest kluczowego procesu ekstrakcji ciecz-ciecz.
W rozwiązaniu według wynalazku sposób nie ma ani etapu zagęszczania ani precypitacji a rozpuszczalnik organiczny dodawany jest w celu przeprowadzenia ekstrakcji ciecz-ciecz a nie precypitacji biomasy.
W przeciwieństwie do rozwiązania CN 1460671A, w rozwiązaniu według wynalazku podczas ekstrakcji ciecz-ciecz substancja ekstrahowana (1,3-propanodiol) ulega podziałowi między roztwór pierwotny (mieszanina pofermentacyjna), a roztwór wtórny (rozpuszczalnik organiczny-keton metylowo-etylowy, którym ekstrahuje się kluczowy związek). W rezultacie uzyskuje się rafinat (roztwór w dużej części pozbawiony 1,3-propanodiolu) oraz ekstrakt, zawierający 1 ,3-propanodiol. Wyłącznie ekstrakt (a nie cała faza ciekła, jak w CN1460671A cały supernatant z etapów 2 i 3) poddawany jest dalszemu oczyszczaniu (np. destylacji) w celu uzyskania czystego końcowego produktu oraz rozpuszczalnika (ekstraktanta). Według wynalazku, na etapie odzysku rozpuszczalników i oczyszczania produktu końcowego, dzięki zastosowanej wydajnej ekstrakcji, w przeciwprądzie zawartość wody jest zminimalizowana do 12% wody rozpuszczonej w ketonie metylowo-etylowym w wyniku mieszania podczas procesu ekstrakcji ciecz-ciecz.
EP 0 261 554 A dotyczy ekstrakcji 1,3-propanodiolu za pomocą cykloheksanu a wynalazek dotyczy izolacji 1,3-propanodiolu poprzez ekstrakcję ciągłą ciecz-ciecz z mieszaniny pofermentacyjnej (po usunięciu biomasy) za pomocą 2-butanonu oraz destylację produktu końcowego.
Natomiast EP 1 103 618 B1 opiera się na znanej metodzie chromatografii jonowymiennej, gdzie 1,3-propanodiol jest izolowany poprzez zastosowanie żywicy kationowymiennej i w kolejnym etapie kolumny z aktywnym węglem i słabo zasadowej żywicy anionowymiennej lub żywicy kationowymiennej i silnie zasadowej żywicy anionowymiennej. Metoda różni się więc od sposobu według wynalazku, który polega na izolacji 1,3-propanodiolu poprzez ekstrakcję ciągłą ciecz-ciecz z mieszaniny pofermentacyjnej (po usunięciu biomasy) za pomocą 2-butanonu oraz destylację produktu końcowego.
Z opisu patentowego US6603048B1 znany jest sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny fermentacyjnej, zawierającej propano-1,3-diol i pozostałe produkty fermentacji (m.in. glicerol), za pomocą sit molekularnych, tj. zeolitów. Proces jest przykładem przemysłowego zastosowania metod odzysku propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej. Pomimo zastosowania przemysłowego, metoda wykorzystuje drogie medium separacyjne i rozdzielanie produktów w procesie separacji o charakterze półciągłym, co generuje dodatkowe koszty inwestycyjne i produkcyjne.
CN101497556A jako sposób izolacji propano-1,3-diolu zastrzega metodę stałej super kwaśnej katalizy, reakcję aldolową oraz rektyfikację. Wynalazek opiera się na ciągłej ekstrakcji ciecz-ciecz mieszaniny pofermentacyjnej (po usunięciu biomasy) za pomocą 2-butanonu, bez wykorzystania reakcji katalizy i reakcji aldolowej.
Dotychczas nie jest znany sposób ciągłej ekstrakcji propano-1,3-diolu bezpośrednio z mieszaniny pofermentacyjnej powstałej w wyniku dowolnej fermentacji, prowadzącej do powstania propano-1,3-diolu za pomocą 2-butanonu. Ze względu na potrzebę pozyskiwania oczyszczonego propano-1,3-diolu twórcy wynalazku postawili sobie za cel opracowanie prostego i taniego sposobu izolacji wydzielania propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej.
Przedmiotem wynalazku jest sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej, polegający na ekstrakcji propano-1,3-diolu mieszaniną rozpuszczalników organicznych, który charakteryzuje się tym, że 2-butanonem, obecnym w mieszaninie rozpuszczalników organicznych, z mieszaniny pofermentacyjnej, z której uprzednio usunięto biomasę, izoluje się propano-1,3-diol; przy czym zawartość 2-butanonu w mieszaninie rozpuszczalników organicznych wynosi minimum 10%.
Korzystnie sposób prowadzi się ciągle lub etapami, przy czym rozpuszczalnik organiczny użyty do ekstrakcji stosuje się wielokrotnie. Stosunek objętościowy mieszaniny pofermentacyjnej zawierającej propano-1,3-diol do mieszaniny rozpuszczalników organicznych korzystnie wynosi minimum 1:3.
PL 222 957 B1
Po wcześniejszym usunięciu biomasy izolacja propano-1,3-diolu odbywa się korzystnie bez wysalania lub zagęszczania mieszaniny pofermentacyjnej.
Po wyizolowaniu propano-1,3-diolu mieszaniną rozpuszczalników, sposobem według wynalazku prowadzi się destylację pod zmniejszonym ciśnieniem i uzyskuje się wysoko oczyszczony propano1,3-diol. Najpierw mieszaninę pofermentacyjną zawierającą propano-1,3-diol poddaje się korzystnie procesowi usuwania biomasy, poprzez przykładowo ultrafiltrację, filtrację, wirowanie lub sedymentację, a następnie prowadzi się proces ekstrakcji mieszaniną rozpuszczalników organicznych.
Sposób wydzielania propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej według wynalazku polega więc na ciągłej lub na etapowej ekstrakcji propano-1,3-diolu rozpuszczalnikiem organicznym, w postaci 2-butanonu. Zaletą sposobu według wynalazku jest zwiększenie stopnia odzysku propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej powstałej w wyniku dowolnego procesu fermentacji prowadzącego do produkcji propano-1,3-diolu, jako głównego produktu. Źródłem węgla w procesie fermentacji może być np. glicerol lub węglowodany.
Mieszanina pofermentacyjna przeznaczona do izolacji może zawierać pozostałości glicerolu, propano-1,3-diol, zanieczyszczenia w postaci kwasów organicznych, w tym głównie kwas octowy i kwas masłowy oraz węglowodany, w tym głównie glukozę, fruktozę, dekstrozę, ksylozę, arabinozę, frakcję rozpuszczalną skrobi i pozostałości celulozy. Obecność węglowodanów w mieszaninie pofermentacyjnej nie wpływa na wydajność procesu ekstrakcji propano-1,3-diolu przy użyciu 2-butanonu.
Sposób zapewnia uzyskanie pożądanego stężenia propano-1,3-diolu w ekstrakcie z wysoką wydajnością poprzez możliwość wielokrotnego wykorzystania użytego rozpuszczalnika organicznego w procesie ekstrakcji ciągłej lub etapami. Podczas ekstrakcji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej na granicy faz nie tworzy się emulsja, co ma miejsce w przypadku zastosowanych wcześniej rozpuszczalników organicznych (octan etylu, n-heksan, toluen, 4-metylo-2-pentanon) i znacznie ogranicza, jeżeli nie uniemożliwia, zasadność użycia takiego rozpuszczalnika organicznego w proc esie przemysłowym.
Izolację przeprowadza się bezpośrednio z mieszaniny pofermentacyjnej bez wcześniejszych zabiegów takich jak odparowywanie wody (zagęszczanie) lub dodawanie soli nieorganicznej (jak w sposobie według CN101012151A). Z mieszaniny pofermentacyjnej należy jedynie usunąć biomasę, bez konieczności zastosowania dodatkowych operacji, jak wysalanie. Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej wymaga niskich nakładów energetycznych. Uzyskany ekstrakt poddany jest jedynie destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem w celu uzyskania ostatecznego produktu o czystości 99,90%.
Sposób jest krótki (dwuetapowy), tani i oparty na unikalnych właściwościach rozpuszczalnika organicznego nie stosowanego dotychczas w tak prostym sposobie. Ze względu na ograniczenie ilości etapów izolacji, a w konsekwencji obniżeniu kosztów produkcji propanodiolu z mieszaniny pofermentacyjnej sposób według wynalazku jest dużo bardziej atrakcyjny od znanych dotychczas sposobów.
Przedmiot wynalazku został przedstawiony w następujących przykładach wykonania.
P r z y k ł a d 1
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (27,6 g/l, 100 ml), po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon (200 ml) umieszczono w aparaturze do ekstrakcji ciągłej (Soxhtet do ekstrakcji ciecz-ciecz rozpuszczalnikiem organicznym lżejszym od wody). 2-butanon (150 ml) podgrzewano w kolbie okrągłodennej przez 1h. Następnie sprawdzano zawartość propano-1,3-diolu w fazie organicznej i wodnej. Ekstrakcję ciągłą propano-1,3-diolu powtórzono 10-krotnie, każdorazowo używając świeżej porcji 100 ml mieszaniny pofermentacyjnej propano-1,3-diolu (27,6 g/l) i tej samej ilości rozpuszczalnika (bez wymiany), średnia wydajność procesu wynosiła 91%. Otrzymaną mieszaninę poekstrakcyjną poddano destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem, w wyniku czego otrzymano produkt końcowy, propano-1,3-diol, o czystości 99,90%.
W zależności od zadanego ciśnienia (9-18 mmHg) temperatura wrzenia produktu końcowego wahała się w zakresie: 94-120°C.
P r z y k ł a d 2
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (35 g/l, 100 ml), po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon (200 ml), umieszczono w aparaturze do ekstrakcji ciągłej (Soxhtet do ekstrakcji ciecz-ciecz rozpuszczalnikiem organicznym lżejszym od wody). 2-butanon (150 ml) podgrzewano w kolbie okrągłodennej przez 1h. Następnie sprawdzano zawartość propano-1,3-diolu w fazie organicznej i wodnej. Ekstrakcję ciągłą propano-1,3-diolu powtórzono 10-krotnie każdorazowo
PL 222 957 B1 używając świeżej porcji 100 ml mieszaniny pofermentacyjnej propano-1,3-diolu (35 g/l) oraz tej samej ilości rozpuszczalnika (bez wymiany). Średnia wydajność procesu wynosiła 84%.
Otrzymaną mieszaninę poekstrakcyjną poddano destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem, w wyniku czego otrzymano produkt końcowy, propano-1,3-diol, o czystości 99,90%. W zależności od zadanego ciśnienia (9-18 mmHg) temperatura wrzenia produktu końcowego wahała się w zakresie: 94-120°C.
P r z y k ł a d 3
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (60 g/l, 100 ml), po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon (200 ml), umieszczono w aparaturze do ekstrakcji ciągłej (Soxhlet do ekstrakcji ciecz-ciecz rozpuszczalnikiem organicznym lżejszym od wody). 2-butanon (150 ml) podgrzewano w kolbie okrągłodennej przez 1 h. Następnie sprawdzano zawartość propano-1,3-diolu w fazie organicznej i wodnej. Ekstrakcję ciągłą propano-1,3-diolu powtórzono 10-krotnie każdorazowo używając świeżej porcji 100 ml mieszaniny pofermentacyjnej propano-1,3-diolu (60 g/l) oraz tej samej ilości rozpuszczalnika (bez wymiany). Średnia wydajność procesu wynosiła 73%. Otrzymaną mieszaninę poekstrakcyjną poddano destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem, w wyniku czego otrzymano produkt końcowy, propano-1,3-diol, o czystości 99,90%.
W zależności od zadanego ciśnienia (9-18 mmHg) temperatura wrzenia produktu końcowego wahała się w zakresie: 94-120°C,
P r z y k ł a d 4
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (35 g/l, 100 ml), po usunięciu biomasy w procesie wirowania oraz 2-butanon (200 ml), umieszczono w aparaturze do ekstrakcji ciągłej (Soxhlet do ekstrakcji ciecz-ciecz rozpuszczalnikiem organicznym lżejszym od wody). 2-butanon (150 ml) podgrzewano w kolbie okrągłodennej przez 1,5 h. Następnie sprawdzano zawartość propano-1,3-diolu w fazie organicznej i wodnej. Ekstrakcję ciągłą propano-1,3-diolu powtórzono 10-krotnie każdorazowo używając świeżej porcji 100 ml mieszaniny pofermentacyjnej propano 1,3-diolu (35 g/l) oraz tej samej ilości rozpuszczalnika (bez wymiany). Średnia wydajność procesu wynosiła 90%. Otrzymaną mieszaninę poekstrakcyjną poddano destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem, w wyniku czego otrzymano produkt końcowy, propano-1,3-diol, o czystości 99,00%.
W zależności od zadanego ciśnienia (9-18 mmHg) temperatura wrzenia produktu końcowego wahała się w zakresie: 94-120°C.
P r z y k ł a d 5
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (60 g/l, 100 ml), po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon (200 ml), umieszczono w aparaturze do ekstrakcji ciągłej (Soxhlet do ekstrakcji ciecz-ciecz rozpuszczalnikiem organicznym lżejszym od wody), 2-butanon (150 ml) podgrzewano w kolbie okrągłodennej przez 2h. Następnie sprawdzano zawartość propano-1,3-diolu w fazie organicznej i wodnej. Ekstrakcję ciągłą propano-1,3-diolu powtórzono 10-krotnie każdorazowo używając świeżej porcji 100 ml mieszaniny pofermentacyjnej prepano-1,3-diolu (60 g/l) oraz tej samej ilości rozpuszczalnika (bez wymiany). Średnia wydajność procesu wynosiła 92%. Otrzymaną mieszaninę poekstrakcyjną poddano destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem, w wyniku czego otrzymano produkt końcowy, propano-1,3-diol, o czystości 99,90%.
W zależności od zadanego ciśnienia (9-18 mmHg) temperatura wrzenia produktu końcowego wahała się w zakresie: 94-120°C.
P r z y k ł a d 6
Wyniki eksperymentów laboratoryjnych zostały zweryfikowane w skali pilotażowej z użyciem kolumny ekstrakcyjnej typu Karr. Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (27 g/l) po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon umieszczono w osobnych pojemnikach i pompowano w stosunku objętościowym 1:7 (mieszanina pofermentacyjna z propano-1,3-diolem:rozpuszczalnik organiczny, v/v) do kolumny ekstrakcyjnej typu Karr w przeciwnych kierunkach strumieni. Temperatura kolumny: 20-40°C. Proces prowadzony był sposobem ciągłym. Średnia wydajność procesu wynosiła 80%.
P r z y k ł a d 7
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (27 g/l) po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon umieszczono w osobnych pojemnikach i pompowano w stosunku objętościowym 1:10 (mieszanina pofermentacyjna z propano-1,3-diolem:rozpuszczalnik organiczny, v/v) do kolumny ekstrakcyjnej typu Karr w przeciwnych kierunkach strumieni. Temperatura kolumny: 20-40°C. Proces prowadzony był sposobem ciągłym. Średnia wydajność procesu wynosiła 85%.
PL 222 957 B1
P r z y k ł a d 8
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (27 g/l) po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon umieszczono w osobnych pojemnikach i pompowano w stosunku objętościowym 1:15 (mieszanina pofermentacyjna z propano-1,3-diolem:rozpuszczalnik organiczny, v/v) do kolumny ekstrakcyjnej typu Karr w przeciwnych kierunkach strumieni. Temperatura kolumny: 20-40°C, Proces prowadzony był sposobem ciągłym. Średnia wydajność procesu wynosiła 93%.
P r z y k ł a d 9
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (27 g/l) po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon umieszczono w osobnych pojemnikach i pompowano w stosunku objętościowym 1:7 (mieszanina pofermentacyjna z propano-1,3-diolem:rozpuszczalnik organiczny, v/v) do kolumny ekstrakcyjnej typu Scheibel w przeciwnych kierunkach strumieni. Temperatura kolumny: 20-40°C. Proces prowadzony był sposobem ciągłym. Średnia wydajność procesu wynosiła 77%.
P r z y k ł a d 10
Mieszaninę pofermentacyjną propano-1,3-diolu (27 g/l) po usunięciu biomasy w procesie wirowania, oraz 2-butanon umieszczono w osobnych pojemnikach i pompowano w stosunku objętościowym 1:10 (mieszanina pofermentacyjna z propano-1,3-diolem:rozpuszczalnik organiczny, v/v) do kolumny ekstrakcyjnej typu Scheibel w przeciwnych kierunkach strumieni. Temperatura kolumny: 20-40°C. Proces prowadzony był sposobem ciągłym. Średnia wydajność procesu wynosiła 88%.
Podczas doświadczeń w skali laboratoryjnej udowodniono, że wraz ze wzrostem stężenia propano-1,3-diolu w mieszaninie pofermentacyjnej należy odpowiednio wydłużać czas trwania ekstrakcji propano-1,3-diolu rozpuszczalnikiem organicznym w celu uzyskania podobnej wydajności procesu, przy użyciu tej samej ilości rozpuszczalnika.
W przypadku doświadczeń w skali pilotażowej proces sterowany jest stosunkiem objętościowym mieszaniny pofermentacyjnej zawierającej propano-1,3-diol do rozpuszczalnika organicznego.

Claims (7)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej polegający na ekstrakcji propano-1,3-diolu mieszaniną rozpuszczalników organicznych, znamienny tym, że 2-butanonem, obecnym w mieszaninie rozpuszczalników organicznych, z mieszaniny pofermentacyjnej, z której uprzednio usunięto biomasę, izoluje się propano-1,3-diol; przy czym zawartość 2-butanonu w mieszaninie rozpuszczalników organicznych wynosi minimum 10%.
  2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sposób prowadzi się ciągle, przy czym rozpuszczalnik organiczny użyty do ekstrakcji stosuje się wielokrotnie.
  3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sposób prowadzi się etapami, przy czym rozpuszczalnik organiczny użyty do ekstrakcji stosuje się wielokrotnie.
  4. 4. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-3, znamienny tym, że stosunek objętościowy mieszaniny pofermentacyjnej zawierającej propano-1,3-diol do mieszaniny rozpuszczalników organicznych wynosi minimum 1:3.
  5. 5. Sposób według dowolnego z zastrz. 1 -4, znamienny tym, że po wcześniejszym usunięciu biomasy izolacja propano-1,3-diolu odbywa się bez wysalania lub zagęszczania mieszaniny pofermentacyjnej.
  6. 6. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-5, znamienny tym, że po wyizolowaniu propano-1,3-diolu mieszaniną rozpuszczalników, prowadzi się destylację pod zmniejszonym ciśnieniem i uzyskuje się wysoko oczyszczony propano-1,3-diol.
  7. 7. Sposób według dowolnego z zastrz. 1-6, znamienny tym, że najpierw z mieszaniny pofermentacyjnej zawierającej propano-1,3-diol usuwa się biomasę na drodze jednej z metod: ultrafiltracji, filtracji, wirowania lub sedymentacji, a potem prowadzi się proces ekstrakcji mieszaniną rozpuszcza lników organicznych.
PL400979A 2012-09-28 2012-09-28 Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej PL222957B1 (pl)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400979A PL222957B1 (pl) 2012-09-28 2012-09-28 Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej
US14/431,976 US9434667B2 (en) 2012-09-28 2013-09-27 Method for isolation of 1,3-propanediol from post-fermentation broth obtained by bioconversion
ES13785666.2T ES2590577T3 (es) 2012-09-28 2013-09-27 Método para el aislamiento de propano-1,3-diol a partir de caldo de pos-fermentación obtenido mediante bioconversión
CN201380050134.8A CN104640993A (zh) 2012-09-28 2013-09-27 一种用于从生物转化所得的后发酵培养基中分离丙烷-1,3-二醇的方法
PCT/PL2013/000124 WO2014051448A1 (en) 2012-09-28 2013-09-27 A method for isolation of propane-1,3-diol from post-fermentation broth obtained by bioconversion
CA2886829A CA2886829C (en) 2012-09-28 2013-09-27 A method for isolation of propane-1,3-diol from post-fermentation broth obtained by bioconversion
EP13785666.2A EP2900826B1 (en) 2012-09-28 2013-09-27 A method for isolation of propane-1,3-diol from post-fermentation broth obtained by bioconversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL400979A PL222957B1 (pl) 2012-09-28 2012-09-28 Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL400979A1 PL400979A1 (pl) 2014-03-31
PL222957B1 true PL222957B1 (pl) 2016-09-30

Family

ID=49515447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL400979A PL222957B1 (pl) 2012-09-28 2012-09-28 Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9434667B2 (pl)
EP (1) EP2900826B1 (pl)
CN (1) CN104640993A (pl)
CA (1) CA2886829C (pl)
ES (1) ES2590577T3 (pl)
PL (1) PL222957B1 (pl)
WO (1) WO2014051448A1 (pl)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT520686B1 (de) * 2017-12-12 2020-07-15 Franz Gaisch Verfahren zur Aufbereitung von bei der Herstellung von modifizierten Stärken anfallendem Abwasser

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3632397A1 (de) 1986-09-24 1988-03-31 Ruhrchemie Ag Verfahren zur reinigung von propandiol-1,3
US6603048B1 (en) 1999-10-05 2003-08-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process to separate 1,3-propanediol or glycerol, or a mixture thereof from a biological mixture
FR2801058B1 (fr) 1999-11-16 2002-01-18 Roquette Freres Procede de purification du 1,3-propanediol a partir d'un milieu de fermentation
US7056439B2 (en) 2003-05-06 2006-06-06 Tate & Lyle Ingredidents Americas, Inc. Process for producing 1, 3-propanediol
CN1190400C (zh) 2003-06-02 2005-02-23 大连理工大学 微生物发酵液中提取分离1,3－丙二醇的方法
BRPI0507226A (pt) 2004-02-27 2007-06-26 Dow Global Technologies Inc método para separar um composto orgánico hidrofìlico de um fluido aquoso
CN100364947C (zh) 2006-08-16 2008-01-30 华东理工大学 从发酵液中连续、高收率分离提取1,3-丙二醇的方法
CN101012151B (zh) 2007-01-24 2010-07-28 大连理工大学 一种从发酵液中分离1,3-丙二醇的双水相萃取方法
CN101497556B (zh) 2009-01-20 2013-02-27 东南大学 固体超强酸催化剂反应分离提取1,3-丙二醇的方法
US9227896B2 (en) 2010-08-18 2016-01-05 Eastman Chemical Company Process for the separation and purification of a mixed diol stream

Also Published As

Publication number Publication date
EP2900826A1 (en) 2015-08-05
PL400979A1 (pl) 2014-03-31
EP2900826B1 (en) 2016-07-13
CA2886829A1 (en) 2014-04-03
US20150259269A1 (en) 2015-09-17
US9434667B2 (en) 2016-09-06
WO2014051448A1 (en) 2014-04-03
ES2590577T3 (es) 2016-11-22
CN104640993A (zh) 2015-05-20
CA2886829C (en) 2019-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0804607B1 (en) Lactic acid production, separation and/or recovery process
JP4808624B2 (ja) １，３−プロパンジオールの製造方法
EP1023258B1 (en) Lactic acid processing; methods; arrangements; and, products
AU756707B2 (en) Recovery of fermentation salts from dilute aqueous solutions
US6187951B1 (en) Lactic acid production, separation and/or recovery process
US9790523B2 (en) Energy efficient batch recycle method for the production of biomolecules
JP2003511360A (ja) 精製乳酸溶液の製造方法
US8835660B2 (en) Method for extracting organic compounds from aqueous mixtures
US9029615B2 (en) Energy efficient method and apparatus for the extraction of lower alcohols from dilute aqueous solution
EP3277653A1 (en) Method of producing bioproducts
US10612051B2 (en) Method of producing bioproducts
Gawal Downstream purification of 2, 3-butanediol from fermentation broth using a 1-butanol/Nacl system
PL222957B1 (pl) Sposób izolacji propano-1,3-diolu z mieszaniny pofermentacyjnej
KR20180014056A (ko) 유기산의 암모늄 염을 함유하는 혼합물로부터의 유기산의 분리
Beschkov et al. Downstream Processing in Biotechnology
US8580038B2 (en) Process for the recovery of a fermentation product
WO2021231271A1 (en) Process of synthesizing and purifying (3r)-hydroxybutyl (3r)-hydroxybutanoate
KR20170083343A (ko) 유기물질 기상탈수반응 원료의 제조방법