RU2031123C1 - Способ получения диоксиацетона - Google Patents
Способ получения диоксиацетона Download PDFInfo
- Publication number
- RU2031123C1 RU2031123C1 SU5046482A RU2031123C1 RU 2031123 C1 RU2031123 C1 RU 2031123C1 SU 5046482 A SU5046482 A SU 5046482A RU 2031123 C1 RU2031123 C1 RU 2031123C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- doa
- glycerol
- ultrafiltration
- biotransformation
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Использование: биотехнология, медицина. Сущность изобретения: получение диоксиацетона (ДОА). Способ основан на многократной биотрансформации глицерина в диоксиацетон покоящимися клетками бактерий. Существенными параметрами процесса являются условия выделения целевого продукта: ультрафильтрация на мембранах с критической границей разделения 1000-100000 Дальтон, тангенциальная подача обрабатываемого реакционного раствора с газосодержанием 5-20%, давление на входе в ультрафильтрационный модуль не более 0,3 МПа, скорость протока 0,02-0,25 ч-1 . Процесс ведется непрерывно. При этом производительность процесса достигает 46,4 кг ДОА/м3ч и качество целевого продукта улучшается за счет отделения высокомолекулярных примесей. Технологическая цепочка является более простой и позволяет интенсифицировать производство ДОА. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к способу получения диоксиацетона.
Известен способ получения диоксиацетона (ДОА) путем микробиологической трансформации глицерина в среде, содержащей компоненты питания бактерий, в условиях аэрации. Продолжительность окисления глицерина растущими клетками бактерий 48 ч. При выделении целевого продукта из культуральной жидкости используют неорганические адсорбенты и большое количество различных органических растворителей с многократной фильтрацией и отгонкой растворителей [1].
Недостатками способа являются однократное использование биомассы бактерий и трудоемкость выделения ДОА, связанная с необходимостью применения органических растворителей.
Известен способ получения ДОА путем выращивания продуцирующих ДОА бактерий в условиях аэрации на питательной среде, содержащей глицерин, монокалийфосфат, дрожжевую и водопроводную воду, с последующим отделением бактерий и осуществлением биотрансформации глицерина в ДОА в среде, содержащей помимо глицерина монокалийфосфат.
Способ основан на многократном использовании для получения ДОА неразмножающихся клеток бактерий.
Для выделения ДОА из культуральной жидкости проводят его концентрирование в роторном испарителе с помощью абсолютного этилового спирта, упаривание, обработку ацетоном, повторное упаривание и кристаллизацию на холоде [2].
Недостатком этого способа является трудоемкость, связанная с многостадийностью выделения ДОА и необходимостью использования больших объемов органических растворителей, сложного технологического оборудования. Кроме того, выход целевого продукта является невысоким (в результате применения невысоких концентраций глицерина при биотрансформации 5-10%), что значительно снижает производительность всего процесса в целом.
Целью изобретения является упрощение и интенсификация процесса получения ДОА, обеспечение воспроизводимого высокого выхода, повышение производительности процесса.
Для этого предлагается способ получения диоксиацетона, включающий наращивание клеток биомассы микроорганизма-продуцента на водной питательной среде, содержащей глицерин, монокалийфосфат, дрожжевую воду, отделение клеток в биотрансформацию с их помощью глицерина в диоксиацетон (ДОА) с последующим выделением целевого продукта из реакционной среды, отличительными признаками которого являются:
- непрерывное осуществление процесса биотрансформации с непрерывной подачей раствора глицерина и монокалийфосфата в биореактор, отводом раствора, содержащего ДОА, и возвращением отделенной биомассы клеток в биореактор для биотрансформации;
- выделение ДОА осуществляют ультрафильтрацией в режиме тангенциального течения смеси раствора, содержащего ДОА, и воздуха при содержании последнего 5-20% , при давлении на выходе не более 0,3 МПа и скорости протока 0,02-0,25 ч-1;
- использование ультрафильтрационных мембран с критической границей разделения 1000-100000 Дальтон. При этом биотрансформацию осуществляют при оптимальной концентрации глицерина в среде 6-20%.
- непрерывное осуществление процесса биотрансформации с непрерывной подачей раствора глицерина и монокалийфосфата в биореактор, отводом раствора, содержащего ДОА, и возвращением отделенной биомассы клеток в биореактор для биотрансформации;
- выделение ДОА осуществляют ультрафильтрацией в режиме тангенциального течения смеси раствора, содержащего ДОА, и воздуха при содержании последнего 5-20% , при давлении на выходе не более 0,3 МПа и скорости протока 0,02-0,25 ч-1;
- использование ультрафильтрационных мембран с критической границей разделения 1000-100000 Дальтон. При этом биотрансформацию осуществляют при оптимальной концентрации глицерина в среде 6-20%.
Выделение ДОА ультрафильтрацией позволяет значительно упростить и интенсифицировать процесс, исключить обработку раствора органическими растворителями, многократную выпарку и фильтрацию. За счет применяемых параметров ультрафильтрации и специфики этой стадии возможно повышение качества ДОА, обусловленное отделением высокомолекулярных примесей после стадии биотрансформации. Указанные скорость потока, величина подаваемого давления при входе в ячейку, оптимальное газосодержание в газожидкостной среде обеспечивают наиболее высокую производительность процесса, связанную с возможностью интенсификации процесса, переход к широкомасштабному выпуску ДОА.
Установлено также, что наибольший выход ДОА достигается при 6-20% содержании исходного глицерина в реакционной среде.
В целом способ основан на более перспективной технологии и оборудовании по сравнению с прототипом.
На чертеже представлена схема процесса получения ДОА, включающая биореактор 1, ультрафильтрационный модуль 2, мембранный насос 3, емкость 4 для сбора фильтрата, роторный испаритель 5, кристаллизатор 6, промежуточную емкость 7.
Процесс биотрансформации глицерина клетками бактерий осуществляют в биореакторе в условиях протока. К биореактору 1 подключена ультрафильтрационная установка, состоящая из ультрафильтрационного модуля 2 с критической границей разделения 1000-100000 Дальтон, мембранного насоса 3, который создает циркуляцию жидкости из биореактора 1 через ультрафильтрационный модуль 2 с возвратом клеточной массы в биореактор 1 и промежуточную емкость 7. Фильтрат собирается в емкость 4, а затем поступает в роторный испаритель 5, где упаривается до консистенции сиропа и затем кристаллизуется в кристаллизаторе 6. В промежуточной емкости 7 происходит забор культуральной жидкости и воздуха в коммуникации ультрафильтрационной установки посредством мембранного насоса 3. Газожидкостная смесь проходит через ультрафильтрационный модуль, где происходит отделение низкомолекулярных продуктов биотрансформации глицерина, причем наличие воздуха в циркулирующей через установку культуральной жидкости исключает потерю активности аэробной биомассы и снижает уровень концентрационной поляризации мембран.
П р и м е р 1. Бактерии Ge.oxydans ЛГ-15 выращивают в колбах объемом 750 мл, в которые помещают 100 мл среды, содержащей 8% глицерина, 0,2% монокалийфосфата, 1% (по сухой массе) дрожжевой воды. Выращивание биомассы ведут на круговой качалке в течение 36 ч при 28оС. Клетки бактерий отделяют от питательной среды центрифугированием и отмывают водопроводной водой от посторонних примесей.
Подготовленную таким образом биомассу помещают в биореактор и заливают двумя литрами раствора состава: глицерин 10%, монокалийфосфат 0,2% и водопроводная вода. Процесс биотрансформации ведут в аэробных условиях при интенсивном перемешивании, поддерживая температуру 28оС и рН 5,0.
При накоплении ДОА в культуральной жидкости до 9,6% начинают отбор раствора, содержащего целевой продукт путем включения насоса ультрафильтрационной установки, который обеспечивает тангенциальную циркуляцию культуральной жидкости (Р - 0,29 МПа, газосодержание - 20%) через ультрафильтрационный модуль (давление на входе не более 0,3 МПа) при этом часть жидкости отбирается в виде фильтрата, одновременно в биореактор подают свежий раствор для трансформации. Скорость протока 0,23 ч-1. При такой скорости в биореакторе устанавливается концентрация ДОА 9,6%. Продуктивность процесса в этом случае равна 44,1 кг ДОА/м3ч, что примерно в 2,5 раза больше, чем у прототипа.
Полученный фильтрат, содержащий ДОА, выпаривают под вакуумом в роторном испарителе. Из полученного сиропа в кристаллизаторе получают кристаллический ДОА, при этом выход продукта составляет 96%.
П р и м е р 2. Способ осуществляют согласно примеру 1, но исходная концентрация глицерина в растворе, заливаемом в биореактор, составляет 12%.
При накоплении ДОА в растворе до 11,6% устанавливается скорость протока 0,2ч-1. При такой скорости протока в биореакторе поддерживается концентрация ДОА 11,6%. Продуктивность процесса в этом случае равна 46,4 кг ДОА/м3ч.
Способ по изобретению позволяет повысить выход ДОА в сравнении с прототипом не менее чем на 30% и значительно улучшить качество целевого продукта за счет отделения высокомолекулярных соединений (белков, полисахаридов с мол.м. 104-106), препятствующих процессу кристаллизации и загрязняющих продукт. Способ позволяет упростить процесс выделения ДОА, сделать его экологически чистым, снизить энергозатраты и сократить время получения кристаллического продукта.
Claims (2)
1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИАЦЕТОНА, включающий наращивание клеток биомассы микроорганизма-продуцента на водной питательной среде, содержащей глицерин, монокалийфосфат, дрожжевую воду, отделение клеток и биотрансформацию с их помощью глицерина в диоксиацетон с последующим выделением целевого продукта из реакционной среды, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повышения его производительности при высоком качестве продукта, процесс биотрансформации ведут непрерывно с подачей раствора глицерина и монокалийфосфата в биореактор, отводом раствора, содержащего диоксиацетон, и возвращением отделенной биомассы в биореактор, а выделение целевого продукта осуществляют ультрафильтрацией в режиме тангенциального течения смеси раствора, содержащего ДОА, и воздуха при содержании последнего 5-20%, при давлении на входе в ультрафильтрационный модуль не более 0,3 МПа и скорости протока 0,02 - 0,25 ч- 1, причем в ультрафильтрационном модуле используют мембраны с критической границей разделения 1000 - 100000 Дальтон.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс биотрансформации ведут при концентрации глицерина 6 - 20% в среде.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046482 RU2031123C1 (ru) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Способ получения диоксиацетона |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5046482 RU2031123C1 (ru) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Способ получения диоксиацетона |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2031123C1 true RU2031123C1 (ru) | 1995-03-20 |
Family
ID=21606390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5046482 RU2031123C1 (ru) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | Способ получения диоксиацетона |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2031123C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0717111A1 (de) * | 1994-12-14 | 1996-06-19 | MERCK PATENT GmbH | Mikrobilles Verfahren zur Herstellung von Dihydroxyaceton unter Rückführung von Biomasse |
-
1992
- 1992-06-08 RU SU5046482 patent/RU2031123C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Патент США N 2948658, кл. 195-36, опубл.1960. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 427050, кл. C 12P 7/26, 1972. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0717111A1 (de) * | 1994-12-14 | 1996-06-19 | MERCK PATENT GmbH | Mikrobilles Verfahren zur Herstellung von Dihydroxyaceton unter Rückführung von Biomasse |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101272868B1 (ko) | 정삼투압을 이용한 저농도 발효액의 농축 방법 | |
EP0614983A2 (en) | Method for the production of lactic acid and lactic esters | |
CN110272341B (zh) | 一种长链二元酸的提纯方法 | |
CA1210718A (en) | Continuous bioreactor and process | |
JPH01502479A (ja) | 細菌を用いる炭水化物含有媒質の連続的発酵方法 | |
US11866756B2 (en) | Methods for co-producing erythritol and arabinose by using xylose mother liquor | |
CN110903384A (zh) | 一种藻蓝蛋白的提取和纯化方法 | |
JP2005333886A (ja) | 微生物によるコハク酸の製造方法 | |
CN101397286B (zh) | 一种维生素c连续结晶的方法 | |
RU2031123C1 (ru) | Способ получения диоксиацетона | |
EP0657542A1 (en) | Method for fermentative production of lactic acid | |
RU2044773C1 (ru) | Способ сбраживания углеводсодержащих сред с помощью бактерий, продуцирующих бутанол, ацетон, этанол и/или изопропанол, и устройство для его осуществления | |
Barenschee et al. | An integrated process for the production and biotransformation of penicillin | |
CN115581274A (zh) | 一种配制芹菜粉的制备方法 | |
US4845033A (en) | Process for a continuous fermentative production of low aliphatic alcohols or organic solvents | |
CN110938138B (zh) | 一种同时提取藻蓝蛋白和甘油葡萄糖苷的方法 | |
CN112430634A (zh) | 一种发酵法制备l-色氨酸的工艺 | |
JPH06253871A (ja) | 乳酸の製造方法 | |
JP7350174B2 (ja) | アンモニアの持続可能な循環のできる分枝鎖アミノ酸の結晶化方法 | |
CN116083500B (zh) | 连续生产赤藓酮糖的工艺方法 | |
CN109628507A (zh) | 一种造纸废液制备乳酸的方法 | |
SU1643606A1 (ru) | Способ получени биомассы кормовых дрожжей | |
CN114438139B (zh) | 一种制备长链二元酸的方法及装置 | |
CN110607331B (zh) | 一种制备和提取l-亮氨酸的工艺 | |
CN107988305B (zh) | 赤霉酸的制备方法 |