PL235897B1 - Sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego (AKG) z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych techniką elektrodializy z membraną bipolarną - Google Patents
Sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego (AKG) z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych techniką elektrodializy z membraną bipolarną Download PDFInfo
- Publication number
- PL235897B1 PL235897B1 PL426668A PL42666818A PL235897B1 PL 235897 B1 PL235897 B1 PL 235897B1 PL 426668 A PL426668 A PL 426668A PL 42666818 A PL42666818 A PL 42666818A PL 235897 B1 PL235897 B1 PL 235897B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- acid
- concentration
- akg
- electrodialysis
- bipolar membrane
- Prior art date
Links
- KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 2-oxoglutaric acid Chemical compound OC(=O)CCC(=O)C(O)=O KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 84
- HWXBTNAVRSUOJR-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxyglutaric acid Natural products OC(=O)C(O)CCC(O)=O HWXBTNAVRSUOJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 42
- 229940009533 alpha-ketoglutaric acid Drugs 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 34
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 30
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 19
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 15
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 12
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 12
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 11
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 claims description 10
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 10
- 235000013772 propylene glycol Nutrition 0.000 claims description 10
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000012224 working solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 2
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 abstract description 11
- 239000008103 glucose Substances 0.000 abstract description 11
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 4
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 4
- BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N gamma-aminobutyric acid Chemical compound NCCCC(O)=O BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- OGNSCSPNOLGXSM-UHFFFAOYSA-N (+/-)-DABA Natural products NCCC(N)C(O)=O OGNSCSPNOLGXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 2
- QXKAIJAYHKCRRA-FLRLBIABSA-N D-xylonic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O QXKAIJAYHKCRRA-FLRLBIABSA-N 0.000 description 2
- 239000005862 Whey Substances 0.000 description 2
- 102000007544 Whey Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010046377 Whey Proteins Proteins 0.000 description 2
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 2
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 2
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 2
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 2
- 229960003692 gamma aminobutyric acid Drugs 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N succinic acid Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- RESRCKBZNDKJLT-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxypropane-1,2,3-tricarboxylic acid;methane Chemical compound C.OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O RESRCKBZNDKJLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000857945 Anita Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXKAIJAYHKCRRA-UHFFFAOYSA-N D-lyxonic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)=O QXKAIJAYHKCRRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000218314 Liriodendron tulipifera Species 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 alpha-ketoglutaric acid anions Chemical class 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 238000010364 biochemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001486 biosynthesis of amino acids Effects 0.000 description 1
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 description 1
- 230000036983 biotransformation Effects 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000008821 health effect Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229940116298 l- malic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000007269 microbial metabolism Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000001384 succinic acid Substances 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 230000004102 tricarboxylic acid cycle Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego (AKG) z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych otrzymanych w wyniku biokonwersji glukozy, w którym rzeczywisty płyn pofermentacyjny ulega oczyszczeniu i konwersji do formy kwasowej z zastosowaniem techniki elektrodializy bipolarnej (EDBM).
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego (AKG) z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych z zastosowaniem techniki elektrodializy z membraną bipolarną (EDBM).
Kwas alfa-ketoglutarowy jest jedną z substancji naturalnie występujących w organizmach żywych jako związek pośredni w cyklu kwasów trikarboksylowych oraz w biosyntezie aminokwasów. Dzięki swym chemicznym i funkcjonalnym właściwościom kwas AKG jest interesującym związkiem o szerokim spektrum aplikacyjnym (Blonde-Cynober F., Aussel C., Cynober L., Nutrition, 19, 73-75, 2003; Kamzolova S. V., Morgunov I. G., Appl. Microbiol. Biotechnol., 97, 5517-5525, 2013; Wu N., Yang M., Gaur U., Xu H., Yao Y., Li D., Biomol. Ther., 24, 1-8, 2016; Song Y., Li J., Shin H-D., Liu L., Du G., Chen J., Bioresour. Technol., 219, 716-724, 2016; Bayliak M. M., Lylyk M. P., Shmihel H. V., Sorohynska O. M., Semchyshyn O. I., Storey J. M., Storey K. B., Lushchak V., Comp. Biochem. Physiol., 204, 28-39, 2017). Używany jest w produkcji dodatków do żywności, suplementów diety, farmaceutyków, biodegradowalnych polimerów i preparatów stosowanych w rolnictwie. Ponadto kwas AKG stosuje się jako substrat w biochemicznej diagnostyce np. zapalenia wątroby, zawału mięśnia sercowego, dystrofii mięśniowej i in. Stwierdzone właściwości prozdrowotne kwasu AKG stanowią o możliwości jego stosowania jako dodatku do żywności (często w kompleksach np. z aminokwasami).
Kwas alfa-ketoglutarowy (AKG) jest jednym z kwasów organicznych, stanowiących przykład tzw. zielonych chemikaliów, które mogą być otrzymywane drogą biokonwersji jako efekt metabolizmu drobnoustrojów (Chernyavskaya O. G., Shishkanova N. V., Il’chenko A. P., Finogenova T. V., Appl. Microbiol. Biotechnol., 53, 152-158, 2000; Holz M., Otto C., Kretzschmar A., Yovkova V., Aurich A., Potter M., Marx A., Barth G., Appl. Microbiol. Biotechnol., 89, 1519-1526, 2011; Yin X., Madzak C., Du G., Zhou J., Chen J., Appl. Microbiol. Biotechnol., 96, 1527-1537, 2012; Rywińska A., Juszczyk P., Wojtanowicz M., Robak M., Lazar Z., Tomaszewska L., Rymowicz W., Biomass Bioenerg., 48, 148-166, 2013; Cybulski K., Rymowicz W., Tomszewska-Hetman L., Rywińska A., Inż. Ap. Chem., 54, 74-76, 2015; Zeng W., Du G., Chen J., Li J., Zhou J., Process Biochem., 50, 1516-1522, 2015; Guo H., Su S., Madzak C., Zhou J., Chen H., Chen G., Appl. Microbiol. Biotechnol. 100, 9875-9884, 2016).
Biotechnologiczna konwersja źródeł węgla (glicerolu, melasy, n-parafin, serwatki, etanolu, i in.) z zastosowaniem mikroorganizmów do małocząsteczkowych związków organicznych, stanowi przyjazną dla środowiska metodę pozyskiwania cennych surowców. Jednakże, powstały w procesie biokonwersji płyn pofermentacyjny jest bardzo złożoną mieszaniną, która obok głównego produktu, np. kwasu AKG zawiera znaczne ilości biomasy oraz szereg zanieczyszczeń, takich jak: reszty nieprzereagowanych substratów, organiczne związki niejonowe oraz liczne sole nieorganiczne. Ponadto, należy pamiętać, że powstały kwas (np. AKG) obecny w medium pofermentacyjnym występuje nie w formie kwasowej, a jako sól (najczęściej sodowa) danego kwasu karboksylowego. Wśród metod wydzielania głównych produktów biokonwersji z płynu pofermentacyjnego ważną rolę odgrywają techniki membranowe. Liczne doniesienia literaturowe wskazują na możliwość stosowania prądowych technik separacji membranowej (elektrodializa klasyczna czy elektrodializa z membraną bipolarną), które są szczególnie przydatne w procesach odseparowania i zatężania takich produktów biokonwersji, jak kwasy karboksylowe (Pengfei Wei, Ao Xia, Qiang Liao, Chihe Sun, Richen Lin, Enhancing fermentative hydrogen production with the removal of volatile fatty acids by electrodialysis, Bioresource Technology, 263 (2018) 437-443; Xin-Rong Pan, Wen-Wei Li, Liang Huang, Hou-Qi Liu, Han-Qing Yu, Recovery of high-concentration volatile fatty acids from wastewater using an acidogenesis-electrodialysis integrated system, Bioresource Technology, 260 (2018) 61-67; Shyam Suwal, Jiayi Li, Abigail S. Engelberth, Jen-Yi Huang, Application of electromembrane separation for recovery of acetic acid in lignocellulosic bioethanol production, Food and Bioproducts Processing, 109 (2018) 41-51; Nikola Pandurić, Anita Śalić, Bruno Zelić, Fully integrated biotransformation of fumaric acid by permeabilized baker’s yeast cells with in situ separation of L-malic acid using ultrafiltration, acidification and electrodialysis, Biochemical Engineering Journal, 125 (2017) 221-229; Rhys Jon Jones, Jaime Massanet-Nicolau, Martijn J. J. Mulder, Giuliano Premier, Alan Guwy, Increased biohydrogen yields, volatile fatty acid production and substrate utilisation rates via the electrodialysis of a continually fed sucrose fermenter, Bioresource Technology, Volume 229 (2017) 46-52; D. Arslan, Y. Zhang, K. J. J. Steinbusch, L. Diels, H. De Wever, In-situ carboxylate recovery and simultaneous pH control with tailorconfigured bipolar membrane electrodialysis during continuous mixed culture fermentation, Separation and Purification Technology, 175 (2017) 27-35; Haiping Luo, Xing Cheng, Guangli Liu, Yajing Zhou,
PL 235 897 Β1
Wenkai Teng, Citric acid production using a biological electrodialysis with bipolar membranę, Journal of Membranę Science, 523 (2017) 122-128; Yaoming Wang, Zenghui Zhang, Chenxiao Jiang, Tongwen Xu, Recovery of gamma-aminobutyric acid (GABA) from reaction mixtures containing salt by electrodialysis, Separation and Purification Technology, 170 (2016) 353-359; Chandan Kundu, So-Yeon Jeong, Jae-Won Lee, Bioethanol production from deacetylated yellow poplar pretreated with oxalic acid recovered through electrodialysis, Bioresource Technology, 208 (2016) 170-177; George Q. Chen, Franziska I. I. Eschbach, Mikę Weeks, Sally L. Gras, Sandra E. Kentish, Removal of lactic acid from acid whey using electrodialysis, Separation and Purification Technology, Volume 158 (2016) 230-237; Jian Xu, Xian-Feng Su, Jia-Wei Bao, Yang-Qiu Chen, Zhong-Gui Mao, Cleaner production of citric acid by recycling its extraction wastewater treated with anaerobic digestion and electrodialysis in an integrated citric acid-methane production process, Bioresource Technology, 189 (2015) 186-194; Rhys Jon Jones, Jaime Massanet-Nicolau, Alan Guwy, Giuliano C. Premier, Matthew Reilly, Removal and recovery of inhibitory volatile fatty acids from mixed acid fermentations by conventional electrodialysis, Bioresource Technology, 189 (2015), 279-284.
Należy zaznaczyć, że zastosowanie elektrodializy z membraną bipolarną pozwala nie tylko na skuteczne wydzielenie kwasu karboksylowego z płynu pofermentacyjnego, ale równocześnie umożliwia konwersję soli obecnej w płynie poprocesowym do formy kwasowej (Rou Cao, Yong Xu, Efficient Preparation of Xylonic Acid from Xylonate Fermentation Broth by Bipolar Membranę Electrodialysis, Appl Biochem Biotechnol., https://doi.org/10.1007/s12010-018-2827-y; Mateusz Szczygiełda, Jerzy Antczak, Krystyna Prochaska, Separation and concentration of succinic acid from post-fermentation broth by bipolar membranę electrodialysis (EDBM), Sep. Purif. Technol., 181 (2017) 53-59; D. Arslan, Y. Zhang, K. J. J. Steinbusch, L. Diels, H. De Wever, ln-situ carboxylate recovery and simultaneous pH control with tailor-configured bipolar membranę electrodialysis during continuous mixed culture fermentation, Sep. Purif. Technol., 175 (2017) 27-35; Krystyna Prochaska, Marta J. Woźniak-Budych, Recovery of fumaric acid from fermentation broth using bipolar electrodialysis, Journal of Membranę Science, 469 (2014) 428-435; Haiping Luo, Xing Cheng, Guangli Liu, Yajing Zhou, Wenkai Teng, Citric acid production using a biological electrodialysis with bipolar membranę, J. Memb. Sci., 523 (2017) 122-128; P. Pinacci, M. Radaelli, Recovery of citric acid from fermentation broths by electrodialysis with bipolar membranes, Desalination, 148, 2002, 177-179). Takie rozwiązanie niweluje konieczność zakwaszania płynu pofermentacyjnego po procesie biokonwersji, a więc eliminuje etap procesu biotechnologicznego otrzymywania kwasów, w którym powstają znaczne ilości trudnych do zagospodarowania odpadów.
Jak dotąd nie odnotowano żadnych doniesień wskazujących na zastosowanie procesu elektrodializy z membraną bipolarną do wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych.
Istotą wynalazku jest sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego z rzeczywistego płynu pofermentacyjnego otrzymanego w wyniku biokonwersji glukozy techniką elektrodializy z membraną bipolarną. W sposobie według wynalazku rzeczywisty płyn pofermentacyjny zawierający: kwas alfa-ketog łuta rowy o stężeniu od 5,8 do 17,5 g/dm3, kwas mlekowy o stężeniu od 3,9 do 11,6 g/dm3, kwas octowy o stężeniu od 0,9 do 2,7 g/dm3, kwas propionowy o stężeniu od 0,2 do 0,6 g/dm3, 1,2-propanodiol o stężeniu od 1,7 do 5,1 g/dm3, etanol o stężeniu od 4,3 do 12,9 g/dm3 oraz wartości pH w przedziale: 2-3, korzystnie 2,5 rozdziela się techniką elektrodializy z membraną bipolarną z jednoczesną konwersją soli kwasu AKG do formy kwasowej, z zastosowaniem stosu membranowego wyposażonego w membranę anionowymienną (AM) oraz bipolarną (BP) o łącznej powierzchni aktywnej zastosowanych membran równej 64 cm2 w określonych warunkach procesowych: obecność wodnego roztworu soli sodowej kwasu AKG o stężeniu 3 g/dm3 oraz pH 4 w komorze koncentratu, natężenie przepływu roztworów roboczych równe 5,4 dm3/h, zakres wartości gęstości prądu od 65 do 115 A/m2, korzystnie 65 A/m2, oraz temperaturze 25 ±2°C. Korzystnym jest aby rzeczywisty płyn pofermentacyjny przed poddaniem separacji i równoczesnej konwersji do formy kwasowej oczyścić w celu usunięcia biomasy i związków wielkocząsteczkowych.
Dzięki zastosowaniu sposobu separacji i zatężania według wynalazku, uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
[£] transport anionów kwasu AKG z rzeczywistego płynu pofermentacyjnego do roztworów zatężania przez polimerowe membrany anionowymienne,
[£] selektywne oddzielenie anionów kwasu alfa-ketoglutarowego od pozostałych związków niewykazujących charakteru jonowego obecnych w rzeczywistym płynie pofermentacyjnym,
PL 235 897 Β1
[El możliwość wydzielenia kwasu AKG o zadowalającej czystości z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych oraz konwersję soli kwasu AKG do formy kwasowej dzięki zastosowaniu membrany bipolarnej bez konieczności stosowania procesu zakwaszania oraz generowania strumieni odpadowych.
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został zaprezentowany na rysunku gdzie fig. 1 przedstawia budowę i konfigurację zastosowanego stosu membranowego, fig. 2 przedstawia wykres zmiany stężenia kwasu alfa-ketoglutarowego w komorze koncentratu w czasie trwania EDBM rzeczywistego płynu pofermentacyjnego otrzymanego w wyniku biokonwersji glukozy o składzie: kwas AKG 5,8 g/dm3, kwas mlekowy 3,9 g/dm3, kwas octowy 0,9 g/dm3, kwas propionowy 0,2 g/dm3, 1,2-propanodiol 1,7 g/dm3 oraz etanol 4,3 g/dm3 (pH 2,5, gęstość prądu 65 A/m2), fig. 3 przedstawia wykres zmiany stężenia kwasu alfa-ketoglutarowego w komorze koncentratu w czasie trwania EDBM rzeczywistego płynu pofermentacyjnego otrzymanego w wyniku biokonwersji glukozy o składzie: kwas AKG 17,5 g/dm3, kwas mlekowy 11,6 g/dm3, kwas octowy 2,7 g/dm3, kwas propionowy 0,6 g/dm3, 1,2-propanodiol 5,1 g/dm3 oraz etanol 12,9 g/dm3 (pH 2,5, gęstość prądu 65 A/m2), fig. 4 przedstawia wykres zmiany stężenia kwasu alfa-ketoglutarowego w komorze koncentratu w czasie trwania EDBM rzeczywistego płynu pofermentacyjnego otrzymanego w wyniku biokonwersji glukozy o składzie: kwas AKG 17,5 g/dm3, kwas mlekowy 11,6 g/dm3, kwas octowy 2,7 g/dm3, kwas propionowy 0,6 g/dm3, 1,2-propanodiol 5,1 g/dm3 oraz etanol 12,9 g/dm3 (pH 2,5, gęstość prądu 115 A/m2).
Istotę wynalazku ilustrują następujące przykłady:
Przykład 1
Elektrodializa z membraną bipolarną rzeczywistego płynu pofermentacyjnego otrzymanego w wyniku biokonwersji glukozy zawierającego: kwas AKG 5,8 g/dm3, kwas mlekowy 3,9 g/dm3, kwas octowy 0,9 g/dm3, kwas propionowy 0,2 g/dm3, 1,2-propanodiol 1,7 g/dm3 oraz etanol 4,3 g/dm3 o pH 3, i gęstości prądu 65 A/m2 (badanie wpływu wyjściowego stężenia roztworu diluatu).
Elektrodializie z membraną bipolarną poddano rzeczywisty płyn pofermentacyjny otrzymany w wyniku biokonwersji glukozy zawierający: kwas AKG 5,8 g/dm3, kwas mlekowy 3,9 g/dm3, kwas octowy 0,9 g/dm3, kwas propionowy 0,2 g/dm3, 1,2-propanodiol 1,7 g/dm3 oraz etanol 4,3 g/dm3 oraz pH ok. 2,5. Roztwór separowany wprowadzono do komory diluatu, podczas gdy roztwór wprowadzany do komory koncentratu zawierał sól sodową kwasu alfa-ketoglutarowego o stężeniu 3 g/dm3 i pH 4. Proces EDBM prowadzony był w elektrodializerze wyposażonym w stos membranowy składający się z membrany anionowymiennej oraz membrany bipolarnej o łącznej powierzchni aktywnej równej 64 cm2, przy stałej wartości gęstości prądu równej 65 A/m2. Proces prowadzono przez 180 min, przy stałym natężeniu przepływu roztworów roboczych równym 5,4 dm3/h, w temperaturze 23°C. Uzyskane zmiany stężenia kwasu alfa-ketoglutarowego w czasie prowadzenia procesu EDBM w komorze koncentratu przedstawiono na fig. 2.
Przykład 2
Elektrodializa z membraną bipolarną rzeczywistego płynu pofermentacyjnego otrzymanego w wyniku biokonwersji glukozy zawierającego: kwas AKG 17,5 g/dm3, kwas mlekowy 11,6 g/dm3, kwas octowy 2,7 g/dm3, kwas propionowy 0,6 g/dm3, 1,2-propanodiol 5,1 g/dm3 oraz etanol 12,9 g/dm3 o pH 2,5, i gęstości prądu 65 A/m2 (badanie wpływu wyjściowego stężenia roztworu diluatu).
Elektrodializie z membraną bipolarną poddano rzeczywisty płyn pofermentacyjny otrzymany w wyniku biokonwersji glukozy zawierający: kwas AKG 17,5 g/dm3, kwas mlekowy 11,6 g/dm3, kwas octowy 2,7 g/dm3, kwas propionowy 0,6 g/dm3, 1,2-propanodiol 5,1 g/dm3 oraz etanol 12,9 g/dm3 oraz pH 2,5. Roztwór separowany wprowadzono do komory diluatu, podczas gdy roztwór wprowadzany do komory koncentratu zawierał sól sodową kwasu alfa-ketoglutarowego o stężeniu 3 g/dm3 i pH 4. Proces EDBM prowadzony był w elektrodializerze wyposażonym w stos membranowy składający się z membrany anionowymiennej oraz membrany bipolarnej o łącznej powierzchni aktywnej równej 64 cm2, przy stałej wartości gęstości prądu równej 65 A/m2. Proces prowadzono przez 180 min, przy stałym natężeniu przepływu roztworów roboczych równym 5,4 dm3/h, w temperaturze 25°C. Uzyskane zmiany stężenia kwasu alfa-ketoglutarowego w czasie prowadzenia procesu EDBM w komorze koncentratu przedstawiono na fig. 3.
Przykład 3
Elektrodializa z membraną bipolarną rzeczywistego płynu pofermentacyjnego otrzymanego w wyniku biokonwersji glukozy zawierającego: kwas AKG 17,5 g/dm3, kwas mlekowy 11,6 g/dm3, kwas octowy 2,7 g/dm3, kwas propionowy 0,6 g/dm3, 1,2-propanodiol 5,1 g/dm3 oraz etanol 12,9 g/dm3 o pH 2,5, i gęstości prądu 115 A/m2 (badanie wpływu zastosowanej gęstości prądu).
PL 235 897 B1
Elektrodializie z membraną bipolarną poddano rzeczywisty płyn pofermentacyjny otrzymany w wyniku biokonwersji glukozy zawierający: kwas AKG 17,5 g/dm3, kwas mlekowy 11,6 g/dm3, kwas octowy 2,7 g/dm3, kwas propionowy 0,6 g/dm3, 1,2-propanodiol 5,1 g/dm3 oraz etanol 12,9 g/dm3 oraz pH 2,5. Roztwór separowany wprowadzono do komory diluatu, podczas gdy roztwór wprowadzany do komory koncentratu zawierał sól sodową kwasu alfa-ketoglutarowego o stężeniu 3 g/dm3 i pH 4. Proces EDBM prowadzony był w elektrodializerze wyposażonym w stos membranowy składający się z membrany anionowymiennej oraz membrany bipolarnej o łącznej powierzchni aktywnej równej 64 cm2, przy stałej wartości gęstości prądu równej 115 A/m2. Proces prowadzono przez 180 min, przy stałym natężeniu przepływu roztworów roboczych równym 5,4 dm3/h, w temperaturze 27°C. Uzyskane zmiany stężenia kwasu alfa-ketoglutarowego w czasie prowadzenia procesu EDBM w komorze koncentratu przedstawiono na fig. 4.
Claims (2)
1. Sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych, znamienny tym, że rzeczywisty płyn pofermentacyjny zawierający: kwas alfa-ketoglutarowy o stężeniu od 5,8 do 17,5 g/dm3, kwas mlekowy o stężeniu od 3,9 do 11,6 g/dm3, kwas octowy o stężeniu od 0,9 do 2,7 g/dm3, kwas propionowy o stężeniu od 0,2 do 0,6 g/dm3, 1,2-propanodiol o stężeniu od 1,7 do 5,1 g/dm3, etanol o stężeniu od 4,3 do 12,9 g/dm3 oraz wartości pH w przedziale: 2-3, korzystnie 2,5, poddaje się separacji i równoczesnej konwersji do formy kwasowej techniką elektrodializy z membraną bipolarną ze stosem elektrodialitycznym wyposażonym w układ membran: membrana anionowymienna (AM)-membrana bipolarna (BP) o łącznej powierzchni aktywnej membran równej 64 cm2, przy natężeniu przepływu roztworów roboczych równym 5,4 dm3/h, zakresie wartości gęstości prądu od 65 do 115 A/m2, korzystnie 65 A/m2, w temperaturze 25 ±2°C i w obecności wodnego roztworu soli sodowej kwasu AKG o stężeniu 3 g/dm3 oraz pH 4 w komorze koncentratu.
2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że rzeczywisty płyn pofermentacyjny przed poddaniem separacji i równoczesnej konwersji do formy kwasowej oczyszcza się aby usunąć biomasę i związki wielkocząsteczkowe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL426668A PL235897B1 (pl) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego (AKG) z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych techniką elektrodializy z membraną bipolarną |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL426668A PL235897B1 (pl) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego (AKG) z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych techniką elektrodializy z membraną bipolarną |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL426668A1 PL426668A1 (pl) | 2020-02-24 |
| PL235897B1 true PL235897B1 (pl) | 2020-11-02 |
Family
ID=73018604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL426668A PL235897B1 (pl) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego (AKG) z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych techniką elektrodializy z membraną bipolarną |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL235897B1 (pl) |
-
2018
- 2018-08-14 PL PL426668A patent/PL235897B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL426668A1 (pl) | 2020-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Komesu et al. | Lactic acid production to purification: a review | |
| JP7654723B2 (ja) | 水素に富むｃ１含有基質を使用した代謝物生成方法およびシステム | |
| Ryan et al. | The biotechnological potential of whey | |
| Boyaval et al. | Production of propionic acid | |
| Panesar et al. | Bioutilisation of whey for lactic acid production | |
| Rodrigues et al. | Production and application of lactic acid | |
| US5002881A (en) | Process for the fermentative preparation of organic acids | |
| Spalatelu | Biotechnological valorisation of whey | |
| Hülber-Beyer et al. | Low-waste fermentation-derived organic acid production by bipolar membrane electrodialysis—An overview | |
| Nayak et al. | Transforming waste cheese-whey into acetic acid through a continuous membrane-integrated hybrid process | |
| Alvarado-Morales et al. | Municipal biopulp as substrate for lactic acid production focusing on downstream processing | |
| CA2363287A1 (fr) | Procede de preparation d'un milieu de fermentation a partir d'une matiere premiere renouvelable | |
| Singh et al. | Fermentation strategies for organic acid production | |
| CN105063153B (zh) | 一种食品级低盐分海洋鱼低聚肽粉的制备方法 | |
| JP2024084862A (ja) | 有機酸を産生するための微生物細胞株の単離 | |
| JP5659466B2 (ja) | 連続培養による化学品の製造方法および製造装置 | |
| CN113543647A (zh) | 含乳糖原料微生物转化为羧酸产物 | |
| Alao et al. | Extraction of lactic acid from fermentation broth using long-chain alkanones | |
| Peinemann et al. | Material utilization of organic residues | |
| CN103420793B (zh) | 一种用聚偏氟乙烯-聚二甲基硅氧烷复合膜分离纯化丁醇的方法 | |
| PL235896B1 (pl) | Sposób wydzielania kwasu alfa-ketoglutarowego ( AKG) z rzeczywistych płynów pofermentacyjnych techniką elektrodializy z membraną bipolarną | |
| Pais Chanfrau et al. | Milk whey-from a problematic byproduct to a source of valuable products | |
| Kumar et al. | A brief review on propionic acid: a renewal energy source | |
| Wilkins et al. | Fermentation | |
| Balakrishnan et al. | Biovalorization potential of agro-forestry/industry biomass for optically pure lactic acid fermentation: Opportunities and challenges |