RU2573935C2 - Способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора - Google Patents

Способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора Download PDF

Info

Publication number
RU2573935C2
RU2573935C2 RU2014108016/10A RU2014108016A RU2573935C2 RU 2573935 C2 RU2573935 C2 RU 2573935C2 RU 2014108016/10 A RU2014108016/10 A RU 2014108016/10A RU 2014108016 A RU2014108016 A RU 2014108016A RU 2573935 C2 RU2573935 C2 RU 2573935C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
diaminobutane
fermentation solution
stage
concentration
temperature
Prior art date
Application number
RU2014108016/10A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014108016A (ru
Inventor
Вон Сик ГВАК
Сун Вон ХОН
Су Ан ШИН
Хан Вон ЛИ
Original Assignee
СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн
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 СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн filed Critical СиДжей ЧеилДжеданг Корпорейшн
Publication of RU2014108016A publication Critical patent/RU2014108016A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2573935C2 publication Critical patent/RU2573935C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/82—Purification; Separation; Stabilisation; Use of additives
    • C07C209/86—Separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/82—Purification; Separation; Stabilisation; Use of additives
    • C07C209/84—Purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • 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
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/001—Amines; Imines
    • 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
    • C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/02—Amides, e.g. chloramphenicol or polyamides; Imides or polyimides; Urethanes, i.e. compounds comprising N-C=O structural element or polyurethanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к биотехнологии. Предложены способы выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора. Предложенный способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, полученного посредством ферментации, включает стадии отделения клеточной массы, добавления щелочного вещества и удаления образовавшихся солей, концентрирования, удаления примесей и извлечения полученного 1,4-диаминобутана. Также предложен способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, полученного посредством ферментации, включающий отделение клеточной массы, добавление щелочного вещества и удаление образовавшихся солей, низкотемпературное концентрирование, кристаллизацию, фильтрацию, высокотемпературное концентрирование и дистилляцию. Предложенные способы выделения и очистки позволяют получить 1,4-диаминобутан методами биотехнологии из ферментационного раствора с высоким выходом и чистотой. Предложенные способы получения 1,4-диаминобутана могут быть использованы в промышленности, являясь альтернативными токсичному химическому способу получения 1,4-диаминобутана. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил., 6 табл., 6 пр.

Description

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора с высокой чистотой и с высоким выходом.
Предшествующий уровень техники
1,4-Диаминобутан (также известный как путресцин), обнаруживаемый в большом количестве в мертвых организмах и семенной жидкости, используют в качестве мономера полиамида-4,6 в химической промышленности. До настоящего времени способом серийного производства является химический способ. В этом способе сукцинонитрил получают посредством взаимодействия цианистого водорода и акрилонитрила и дегидрируют с получением 1,4-диаминобутана, с последующей очисткой. Однако этот химический способ имеет такие недостатки как обработка высокотоксичного сырья, необходимость высокой температуры и высокого давления для гидрирования и использование очень дорогого катализатора.
Таким образом, в качестве альтернативы химическому способу для применения в получении 1,4-диаминобутана требуется источник углерода, произведенный из пригодной для переработки клеточной массы.
В последнее время для получения 1,4-диаминобутана была разработана ферментация с использованием различных микроорганизмов (патентная публикация Кореи №10-2009-0107920). Однако, по-прежнему недостаточно исследований по выделению и очистке 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора с высокой чистотой и с высоким выходом.
В результате глубокого и всестороннего изучения выделения и очистки 1,4-диаминобутана, проведенного авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что 1,4-диаминобутан можно выделять и очищать с высокой чистотой и с высоким выходом посредством ряда процессов, включающих обессоливание посредством добавления щелочного вещества к ферментационному раствору с удаленной клеточной массой, удаление примесей посредством кристаллизации, и повторяющиеся циклы извлечения и концентрирования, что привело к настоящему изобретению.
Описание изобретения
Техническая задача
В настоящем изобретении предложен способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана с высокой чистотой и с высоким выходом из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, посредством процессов удаления клеточной массы, обессоливания, концентрирования, удаления примесей и извлечения.
Техническое решение
Для достижения цели в настоящем изобретении предложен способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, включающий удаление клеточной массы из ферментационного раствора (стадия 1); добавление щелочного вещества к ферментационному раствору с удаленной клеточной массой со стадии 1 для удаления образовавшихся солей (стадия 2); концентрирование обессоленного ферментационного раствора со стадии 2 (стадия 3); удаление примесей из концентрированного ферментационного раствора со стадии 3 (стадия 4); и извлечение 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора с удаленными примесями (стадия 5).
Стадия 1 представляет собой стадию, на которой из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, полученный в ферментационном процессе, удаляют клеточную массу. Поскольку она содержит клетки, модифицированные для продуцирования 1,4-диаминобутана, в настоящем изобретении можно использовать любой ферментационный раствор, независимо от разновидностей используемых микроорганизмов. Доступными микроорганизмами являются микроорганизмы, которые принадлежат к видам Escherichia, Enterobacter, Erwinia, Klebsiella, Pantoea, Serratia и Coryne.
Ферментационный раствор, используемый в настоящем изобретении, например с использованием варианта Corynebacterium, варианта Е.coli и так далее, может давать 1,4-диаминобутан.
В способе, используемом для удаления клеточной массы из ферментационного раствора, можно использовать центрифугу, фильтр-пресс, диатомовый фильтр, карусельный вакуум-фильтр, мембранный сепаратор или агломерацию и флотацию и так далее, без ограничения ими.
Удаленную клеточную массу можно сушить для использования в качестве кормов для животных или в качестве удобрения. Раствор, из которого удалена клеточная масса, перемещают в резервуар-хранилище для регулирования рН.
Стадия 2 заключается в отделении соли, образовавшейся во время ферментации, посредством добавления щелочного вещества в ферментационный раствор со стадии 1 с удаленной клеточной массой, так что такое обессоливание облегчает очистку 1,4-диаминобутана.
Если 1,4-диаминобутан находится в культуральной среде в свободной форме, то рН раствора становится 11,2 или выше. Когда значение рН является высоким, клетки не могут продуцировать 1,4-диаминобутан и подвергаются лизису. Для предотвращения этого во время ферментации в раствор добавляют нейтрализующий агент. Преимущественно нейтрализующий агент представляет собой серную кислоту. Причина, по которой не используют соляную кислоту, является наличие проблемы едкости.
Кроме того среда содержит сульфат аммония ((NN4)2SO4) в качестве источника N для 1,4-диаминобутана. Так как
Figure 00000001
сульфата аммония используются в качестве источника N, оставшаяся группировка
Figure 00000002
присутствует в свободной форме или некоторое ее количество взаимодействует с 1,4-диаминобутаном в нейтральных условиях с образованием соли 1,4-диаминобутана
Figure 00000003
. В соответствии с различными типами источника N, 1,4-диаминобутан может присутствовать с анионом, отличным от
Figure 00000004
, таким как Cl-.
Как указано выше, нейтрализующий агент нейтрализует ферментационный раствор с удаленной клеточной массой в отношении рН и обуславливает присутствие 1,4-диаминобутана в виде соли, связанной с анионом, таким как
Figure 00000004
, в нейтральных условиях, так что 1,4-диаминобутан в солевой форме трудно поддается очистке.
В настоящем изобретении стадию 2 включают, чтобы легко отделить 1,4-диаминобутан путем добавления щелочного вещества к раствору для удаления соли, связанной с 1,4-диаминобутаном.
Это может быть представлено, как показано на следующей схеме реакции.
Figure 00000005
Для того чтобы удалить соль, связанную с 1,4-диаминобутаном, добавляют щелочное вещество, чтобы отрегулировать рН от 11,2 до 14,0. На схеме реакции в качестве щелочного вещества выступает Са(ОН)2.
В соответствии с его химическими свойствами, 1,4-диаминобутан принимает форму одновалентного катиона при рН 11,2 или ниже и двухвалентного катиона при рН 9,7 или ниже. Таким образом, при низком рН 1,4-диаминобутан становится двухвалентным катионом, так что он ассоциируется с анионом (соль) и, таким образом, является сложным для очистки. Следовательно, рН раствора следует регулировать предпочтительно до 11,2 или выше, и более предпочтительно до рН от 11,2 до 14,0.
Примеры щелочного вещества, добавляемого в настоящем изобретении, включают гидроксид натрия, гидроксид кальция, гидроксид магния, гидроксид калия, гидроксид лития и гидроксид аммония.
Образовавшуюся соль (сульфат кальция на схеме реакции) можно отделить, используя центрифугу, фильтр-пресс, диатомовый фильтр, карусельный вакуум-фильтр, мембранный сепаратор, или агломерацию и флотацию и так далее, но без ограничения ими.
Извлеченную соль (например сульфат кальция) можно дополнительно очистить для использования в качестве добавки или вещества в кормах, цементах, удобрениях, гипсовых отливках и в медицинском гипсе. Посредством этого обессоливания согласно схеме реакции удаляют главным образом только сульфат кальция, так как другие соединения, кроме сульфата кальция, не кристаллизуются из-за их высокой растворимости в воде.
Стадия 3 предназначена для концентрирования ферментационного раствора, обессоленного на стадии 2, тем самым повышается выход 1,4-диаминобутана после очистки.
Так как после обессоливания оставшаяся жидкость представляет собой главным образом воду, удаление воды может превосходить по важности другие стадии. Концентратор может быть выбран из группы, состоящей, без ограничения ими, из центрифужного концентратора, испарителя, испарителя с естественной циркуляцией, низкотемпературного вакуумного испарителя, роторного вакуумного испарителя, вакуумного испарителя, тонкопленочного испарителя и плиточного испарителя. Предпочтительно ферментационный раствор можно концентрировать посредством низкотемпературного способа, используя низкотемпературный вакуумный испаритель. Этот низкотемпературный вакуумный испаритель можно использовать в условиях, изложенных ниже.
Режим давления представляет собой давление от 10 до 760 мм рт.ст. (от 1,33 кПа до 0,1 МПа) и предпочтительно от 70 до 200 мм рт.ст. (от 9,33 кПа до 26,6 кПа). Температурный режим поддерживают при 10-100°С и предпочтительно при 45-67°С. При этом воду удаляют, пока ее содержание не понизится до 5-30% масс. и предпочтительно до 10-25% масс.
Когда степень концентрирования высокая, увеличивается вязкость, делая фильтрацию затруднительной. Когда степень концентрирования низкая, примеси могут не формироваться в виде осадка, что делает концентрирование бессмысленным с точки зрения очистки. Кроме того, выход после очистки может варьироваться в зависимости от % воды в концентрате. Если удалена вся вода, то растворимость примесей становится низкой, и они образуют мелкодисперсные осадки, которые требуют много времени для фильтрования. Наряду с концентрированной жидкостью получают аммиак, образующийся во время ферментации. Этот побочный продукт может быть превращен в сульфат аммония с использованием серной кислоты.
Стадия 4 представляет собой стадию, на которой из ферментационного раствора, сконцентрированного на стадии 3, удаляют примеси, что способствует увеличению выхода 1,4-диаминобутана после очистки.
Примеси, присутствующие в концентрированном ферментационном растворе, можно удалять, используя различные способы, включая, без ограничения ими, центрифугу, фильтр-пресс, диатомовый фильтр, карусельный вакуум-фильтр, мембранный сепаратор, агломерацию и флотацию, или фильтровальную бумагу. После фильтрации жидкость используют на стадии извлечения 1,4-диаминобутана, а твердые вещества отбрасывают.
Возможно, этот способ может дополнительно включать стадию кристаллизации между стадиями 3 и 4. Посредством дополнительного включения кристаллизации концентрированного ферментационного раствора после стадии концентрирования обессоленного ферментационного раствора можно удалять примеси, так как во время кристаллизации ферментационного раствора происходит рост кристаллов. Кроме того, выход после очистки можно дополнительно увеличить посредством роста кристаллов при кристаллизации ферментационного раствора.
Для кристаллизации можно использовать способ, включающий, без ограничения ими, кристаллизацию посредством охлаждения, кристаллизацию высаливанием, кристаллизацию вытеснением, кристаллизацию из раствора, кристаллизацию из расплава и кристаллизацию с внесением затравки. Предпочтительно она представляет собой способ, исключающий использование какого-либо дополнительного ингредиента, поскольку этот ингредиент, если он был добавлен, должен быть удален. Более конкретно, можно использовать кристаллизацию посредством охлаждения. В кратком изложении, кристаллизацию посредством охлаждения можно выполнять путем охлаждения ферментационного раствора со скоростью от 0,01°С/мин до примерно 10°С/мин, и предпочтительно со скоростью от 0,05°С/мин до примерно 1,0°С/мин до 20°С.
Стадия 5 представляет собой стадию, на которой 1,4-диаминобутан извлекают из ферментационного раствора с удаленными примесями со стадии 4. 1,4-Диаминобутан может быть выделен из ферментационного раствора с удаленными примесями.
Для этого извлечения можно выполнять последовательно высокотемпературное концентрирование и фракционную дистилляцию. Более подробно, пар от процесса высокотемпературной концентрации поступает в ректификационную колонну через входное отверстие, расположенное в середине по высоте ректификационной колонны.
Режимы давления для высокотемпературного концентрирования и фракционной дистилляции представляют собой давление от 10 до 760 мм рт.ст. (от 1,33 кПа до 0,1 МПа) и предпочтительно давление от 70 до 200 мм рт.ст. (от 9,33 кПа до 26,6 кПа). Температурные режимы представляют собой температуру от 30 до 158°С и предпочтительно температуру от 80 до 120°С. В конкретном воплощении настоящего изобретения дистилляция при указанных выше режимах давления и температуры позволяет осуществить отделение воды и аммония в верхней части колонны и 1,4-диаминобутана в нижней части колонны.
Жидкость в нижней части колонны при высокотемпературном концентрировании концентрируют до уменьшения исходного количества ферментационного раствора на примерно 2-10% масс., и предпочтительно на примерно 4-8% масс. Остаток от высокотемпературного концентрирования можно периодически возвращать в процесс низкотемпературного концентрирования, чтобы улучшить выход после очистки посредством рециркуляции и повторения способов по настоящему изобретению. Настоящее изобретение повторяют, так как эти процессы периодически повторяются, посредством чего увеличивается выход после очистки. В настоящем изобретении раствор, оставшийся после высокотемпературного концентрирования, периодически возвращают на стадию концентрирования 3.
Согласно еще одному аспекту, в настоящем изобретении предложен способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, включающий удаление клеточной массы из ферментационного раствора (стадия 1); добавление щелочного вещества в ферментационный раствор со стадии 1 с удаленной клеточной массой для удаления образовавшихся солей (стадия 2); концентрирование обессоленного ферментационного раствора со стадии 2 (стадия 3); кристаллизацию ферментационного раствора стадии 3 (стадия 4); удаление примесей из кристаллизированного ферментационного раствора со стадии 4 (стадия 5); и извлечение 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора с удаленными примесями со стадии 5 (стадия 6).
Стадии 1-3 являются такими же, как описано для указанных выше стадий 1-3. Кроме того, стадии 5 и 6 соответствуют указанным выше стадиям 4 и 5 соответственно.
Стадия 4 представляет собой кристаллизацию в концентрированном ферментационном растворе, в котором удалены примеси посредством выращивания кристаллов. Таким образом, эта стадия дополнительно улучшает выход после очистки.
Для выращивания кристаллов кристаллизацию можно выполнять, используя способ включающий, без ограничения ими, кристаллизацию посредством охлаждения, кристаллизацию высаливанием, кристаллизацию вытеснением, кристаллизацию из раствора, из кристаллизацию из расплава и кристаллизацию с внесением затравки. Предпочтительно она представляет собой способ, исключающий использование какого-либо дополнительного ингредиента, поскольку этот ингредиент, если он был добавлен, должен быть удален. Более конкретно, можно использовать кристаллизацию посредством охлаждения. В кратком изложении, кристаллизацию посредством охлаждения можно выполнять путем охлаждения ферментационного раствора со скоростью от 0,01°C/мин до примерно 10°С/мин, и предпочтительно со скоростью от 0,05°С/мин до примерно 1,0°С/мин до 20°С.
Полезные эффекты
Согласно способу выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, клеточную массу, удаленную из ферментационного раствора, можно использовать в качестве кормов для животных, в то время как соли, удаленные из ферментационного раствора, применимы для промышленных добавок. Кроме того, 1,4-диаминобутан моет быть получен с высокой чистотой и с высоким выходом посредством концентрирования и дистилляции оставшегося раствора.
Описание графических материалов
ФИГ. 1 представляет собой схему производственного процесса, иллюстрирующую способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана с высокой чистотой и с высоким выходом из раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, полученного в результате ферментации, путем удаления клеточной массы, обессоливания, концентрирования, удаления примесей и извлечения.
ФИГ. 2 представляет собой схему производственного процесса, иллюстрирующую способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана с высокой чистотой и с высоким выходом из раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, полученного в результате ферментации, путем удаления клеточной массы, обессоливания, низкотемпературного концентрирования, кристаллизации, фильтрации, высокотемпературного концентрирования и дистилляции.
Методики изобретения
Лучшего понимания настоящего изобретения можно добиться посредством следующих примеров, которые изложены для иллюстрирования, но не должны восприниматься как ограничивающие настоящее изобретение.
Неочищенный 1,4-диаминобутан, аминокислоты, органические кислоты и ионы анализировали, используя высокоэффективную жидкостную хроматографию (ниже называемую "ВЭЖХ"), в то время как очищенный 1,4-диаминобутан измеряли, используя газовую хроматографию (ниже называемую "ГХ"). Для определения воды использовали способ титрования по Карлу Фишеру.
ПРИМЕР 1: Получение ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, и удаление клеточной массы из раствора
Ферментационный раствор, содержащий 1,4-диаминобутан, получали согласно описанию в корейской патентной заявке 10-2010-124867. Более подробно, культивировали микроорганизм Korynebacterium, способный продуцировать путресцин, который был модифицирован так, чтобы снизить экспрессию гена, кодирующего орнитинкарбамоилтрансферазу (argF), и гена, кодирующего белок, экспортирующий глутамат (Ncgl1221), или для снижения активности продуктов экспрессии указанных генов, и для того, чтобы иметь ген, кодирующий орнитиндекарбоксилазу (speC), включенный в него.
Затем 5050 г ферментационного раствора помещали в 10л лабораторный стакан и удаляли клеточную массу, используя мембранный сепаратор. Мембранный сепаратор находился в форме кассет, был маркирован как Pellicon 2 от Millipore с размером пор 0,1 мкм и площадью 0,5 м2. Корпус мембранного фильтра, продукт от Millipore, состоял из входного отверстия для подачи клеток, линии циркуляции и выходного отверстия для жидкости с удаленной клеточной массой. После фильтрации отделяли 255,1 г раствора, содержащего клеточную массу, затем отводили 4794,9 г не содержащего клетки эффлюента. Композиции приведены в Таблице 1 ниже.
Figure 00000006
ПРИМЕР 2: Обессоливание
В 10 л лабораторном стакане при комнатной температуре перемешивали 4794,9 г не содержащего клетки раствора из Примера 1, подавали 528,9 г гидроксида кальция со скоростью 17,6 г/мин. Через 2 ч перемешивания образовавшуюся таким образом соль удаляли посредством центрифугирования. Соль представляла собой сульфат кальция и составляла 1123,3 г, содержащих воду.
ПРИМЕР 3: Низкотемпературное концентрирование
В 5 л концентраторе Eyela концентрировали 4200,5 г раствора из Примера 2 под давлением 80 мм рт.ст. (10,6 кПа) при температуре пара 47°С до 70%, 75% и 80%. Для концентрации 70% удаленная концентрированная жидкость составляла 2899,9 г, включая 1,0 г 1,4-диаминобутана.
Композиции раствора на каждой стадии анализировали по % концентрации, и результаты приведены в Таблицах 2 и 3. Выход составлял 39,2% при концентрации 70% и 45,8% при концентрации 75%. Для концентрации 80% выход был на 11,3% и 17,9% выше, чем выходы для концентраций 75% и 70% соответственно.
Figure 00000007
Figure 00000008
ПРИМЕР 4: Удаление примесей
(4-1) В случае проведения только высокотемпературной фильтрации
После концентрирования Примера 3 оставшийся ферментационный раствор, составляющий 1300,6 г, фильтровали, используя для удаления примесей кристаллизатор с двойной рубашкой с высокой температурой.
(4-2) В случае проведения кристаллизации и фильтрации
После концентрирования Примера 3 оставшийся ферментационный раствор, составляющий 1300,6 г, перемещали в 2 л кристаллизатор с двойной рубашкой, где температуру снижали от 50°С до 20°С со скоростью охлаждения 0,01°C/мин. Раствор выдерживали при 20°С в течение 1 ч, затем фильтровали. Масса кристаллического фильтрата составляла 65,4 г, включая воду.
Сравнение композиций (4-1) и (4-2) приведено в Таблице 4 ниже. Как показывают данные, кристаллизация + фильтрация из раздела (4-2) удаляла примеси с более высокой эффективностью, чем высокотемпературная фильтрация из раздела (4-1).
Figure 00000009
ПРИМЕР 5: Извлечение
Для извлечения 1,4-диаминобутана из концентрата Примера 4 осуществляли высокотемпературное концентрирование и фракционную дистилляцию.
1235,2 г лишенного примесей раствора подавали в 2 л реактор с двойной рубашкой, крышка которого была соединена со средней точкой ректификационной колонны. Эта ректификационная колонна представляла собой 30-ступенчатую колонну тарельчатого типа, имеющуюся в продаже у Асе Glass, соединенную с реактором, установленным на 11ой ступени от дна. Перед экспериментом в реакторе устанавливали давление 80 мм рт.ст. (10,6 кПа) при температуре пара от 50 до примерно 90°С. Температуру поддерживали при 47°С во время первоначального испарения воды и повышали до 90°С с сопутствующим испарением 1,4-диаминобутана. Испаряющийся газ подавали в ректификационную колонну, где извлекали воду и аммоний в общем количестве 728,3 г в верхней части колонны с извлечением 285,8 г 1,4-диаминобутана (чистота согласно ГХ 99,9% масс.) в нижней части колонны. Остаток в реакторе с двойной рубашкой, составляющий 221,1 г, периодически возвращали в конденсатор.
Композиции на стадиях извлечения, следующих за удалением примесей в Примере 4, приведены в Таблице 5 ниже. Выход после стадии кристаллизации был на 18,9% выше, чем выход после одной высокотемпературной фильтрации.
Figure 00000010
ПРИМЕР 6: Непрерывный процесс циркуляции
Раствор, оставшийся после высокотемпературного концентрирования Примера 5, периодически возвращали в низкотемпературный реактор. В Таблице 6 приведены окончательные композиции на каждой стадии извлечения через 10 циклов. Такая рециклизация приводит к конечному выходу 94,6%.
Figure 00000011

Claims (19)

1. Способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, включающий:
удаление клеточной массы из ферментационного раствора (стадия 1);
добавление щелочного вещества в ферментационный раствор с удаленной клеточной массой со стадии 1 для образования солей, с последующим удалением образовавшихся солей (стадия 2);
концентрирование обессоленного ферментационного раствора со стадии 2 (стадия 3);
удаление примесей из концентрированного ферментационного раствора со стадии 3 (стадия 4); и
извлечение 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора с удаленными примесями (стадия 5).
2. Способ по п. 1, где щелочное вещество выбрано из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида кальция, гидроксида магния, гидроксида калия, гидроксида лития и гидроксида аммония.
3. Способ по п. 1, где концентрирование на стадии 3 выполняют посредством низкотемпературного концентрирования.
4. Способ по п. 3, где низкотемпературное концентрирование выполняют путем удаления концентрированной жидкости под давлением от 10 мм рт. ст.до 760 мм рт. ст. (от 1,33 кПа до 0,1 МПа) при температуре пара от 10°C до 100°C.
5. Способ по п. 1, где концентрирование ферментационного раствора на стадии 3 выполняют до содержания воды в концентрате от 5 до 30 мас. %.
6. Способ по п. 1, дополнительно включающий стадию кристаллизации между стадией 3 и стадией 4.
7. Способ по п. 1, где извлечение на стадии 5 выполняют путем последовательного осуществления высокотемпературного концентрирования и фракционной дистилляции.
8. Способ по п. 7, где высокотемпературное концентрирование выполняют путем концентрирования ферментационного раствора с удаленными примесями при давлении от 10 до 760 мм рт. ст. (от 1,33 кПа до 0,1 МПа), при температуре от 30 до 158°C с образованием концентрированной жидкости, и путем подачи этой концентрированной жидкости в ректификационную колонну.
9. Способ по п. 8, где воду извлекают в верхней части ректификационной колонны, в то время как 1,4-диаминобутан извлекают в нижней части ректификационной колонны.
10. Способ по п. 1, где извлечение на стадии 5 выполняют путем периодического возвращения ферментационного раствора, оставшегося после высокотемпературного концентрирования, обратно на стадию 3.
11. Способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора, содержащего 1,4-диаминобутан, включающий:
удаление клеточной массы из ферментационного раствора (стадия 1);
добавление щелочного вещества в ферментационный раствор с удаленной клеточной массой со стадии 1 для образования солей, с последующим удалением образовавшихся солей (стадия 2);
концентрирование обессоленного ферментационного раствора со стадии 2 (стадия 3);
кристаллизацию концентрированного ферментационного раствора со стадии 3 (стадия 4);
удаление примесей из кристаллизованного ферментационного раствора со стадии 4 (стадия 5); и
извлечение 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора с удаленными примесями со стадии 5 (стадия 6).
12. Способ по п. 11, где щелочное вещество со стадии 2 выбирают из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида кальция, гидроксида магния, гидроксида калия, гидроксида лития и гидроксида аммония.
13. Способ по п. 11, где концентрирование на стадии 3 выполняют посредством низкотемпературного концентрирования.
14. Способ по п. 13, где низкотемпературное концентрирование выполняют путем удаления концентрированной жидкости под давлением от 10 мм рт. ст.до 760 мм рт. ст. (от 1,33 кПа до 0,1 МПа), при температуре пара от 10°C до 100°C.
15. Способ по п. 11, где кристаллизацию на стадии 4 выполняют путем охлаждения ферментационного раствора со скоростью охлаждения от 0,05°C/мин до 1,0°C/мин.
16. Способ по п. 11, где стадию извлечения 6 выполняют путем последовательного осуществления высокотемпературного концентрирования и фракционной дистилляции.
17. Способ по п. 16, где высокотемпературное концентрирование выполняют путем концентрирования ферментационного раствора с удаленными примесями при давлении от 10 до 760 мм рт. ст. (от 1,33 кПа до 0,1 МПа), при температуре от 30 до 158°C с образованием концентрированной жидкости, и путем подачи этой концентрированной жидкости в ректификационную колонну.
18. Способ по п. 17, где воду извлекают в верхней части ректификационной колонны, в то время как 1,4-диаминобутан извлекают в нижней части ректификационной колонны.
19. Способ по п. 11, где ферментационный раствор, оставшийся после высокотемпературного концентрирования, периодически возвращают на стадию 3.
RU2014108016/10A 2011-08-24 2012-08-24 Способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора RU2573935C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110084728A KR101286158B1 (ko) 2011-08-24 2011-08-24 발효액에서 1,4-디아미노부탄의 분리 및 정제하는 방법
KR10-2011-0084728 2011-08-24
PCT/KR2012/006761 WO2013028030A2 (ko) 2011-08-24 2012-08-24 발효액에서 1,4-디아미노부탄의 분리 및 정제하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014108016A RU2014108016A (ru) 2015-09-27
RU2573935C2 true RU2573935C2 (ru) 2016-01-27

Family

ID=47747005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014108016/10A RU2573935C2 (ru) 2011-08-24 2012-08-24 Способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8927774B2 (ru)
EP (1) EP2749649B1 (ru)
JP (2) JP5996650B2 (ru)
KR (1) KR101286158B1 (ru)
CN (2) CN108101791B (ru)
AU (1) AU2012299564B2 (ru)
BR (1) BR112014004331B1 (ru)
DK (1) DK2749649T3 (ru)
ES (1) ES2637769T3 (ru)
MY (1) MY168446A (ru)
PL (1) PL2749649T3 (ru)
RU (1) RU2573935C2 (ru)
WO (1) WO2013028030A2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616002C2 (ru) * 2012-10-22 2017-04-12 СиДжей ЧеилДжеданг Корп. Способ очистки 1,4-диаминобутана, очищенный указанным способом 1,4-диаминобутан и полученный из него полиамид
RU2699538C2 (ru) * 2015-05-08 2019-09-06 Сиджей Чейлджеданг Корп. Способ очистки 1,4-диаминобутана
RU2780399C1 (ru) * 2015-05-08 2022-09-22 Сиджей Чейлджеданг Корп. Способ очистки 1,4-диаминобутана

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102352784B1 (ko) * 2020-03-19 2022-01-18 씨제이제일제당 주식회사 탄산 함유 디아미노알칸 용액의 분리막 분리 공정
WO2022071172A1 (ja) * 2020-09-29 2022-04-07 日本精工株式会社 転がり軸受

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090011478A1 (en) * 2004-07-15 2009-01-08 Dsm Ip Assets B.V. Biochemical Synthesis of 1,4-Butanediamine
US20090269812A1 (en) * 2006-02-24 2009-10-29 Toray Industries, Inc , A Corporation Of Japan Method of producing chemical product and continuous fermentation apparatus
JP2010057396A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Toyota Motor Corp プトレスシン合成能を有する新規微生物、プトレスシン合成遺伝子及びプトレスシンの製造方法
US20110004018A1 (en) * 2008-03-12 2011-01-06 Toray Industries, Inc. Process for producing diamine and polyamide
RU2009144119A (ru) * 2008-04-10 2011-06-20 Корея Эдванст Инститьют Оф Сайенс Энд Текнолоджи (Kr) Микроорганизм, обладающий способностью к продукции путресцина в высокой концентрации, способ получения этого микроорганизма и способ продукции путресцина с использованием этого микроорганизма
US20110177551A1 (en) * 2008-09-30 2011-07-21 Toray Industries, Inc. Method for producing a chemical product and continuous fermentation apparatus

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1274547A (en) * 1985-08-21 1990-09-25 Fritz Gerhart Gem-dihalo and tetrahalo-1,12-diamino-4, 9-diaza-dodecanes
JP3418288B2 (ja) * 1996-01-30 2003-06-16 雪印乳業株式会社 ポリアミンの製造方法
KR100285291B1 (ko) * 1998-08-14 2001-05-02 고두모 발효액으로부터 엘-트레오닌의 회수방법
JP2004203837A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Toray Ind Inc ジアミン・ジカルボン酸塩の製造方法
EP1971569B1 (en) * 2006-01-11 2012-02-08 DSM IP Assets B.V. Process for isolation of an organic amine
KR100926253B1 (ko) * 2007-12-28 2009-11-12 씨제이제일제당 (주) 결정화 방법을 이용한 5'-이노신산이나트륨의 생산 방법
US8906653B2 (en) * 2008-01-23 2014-12-09 Basf Se Method for fermentatively producing 1,5-diaminopentane
KR101188432B1 (ko) * 2008-04-10 2012-10-08 한국과학기술원 퓨트레신 고생성능을 가지는 변이 미생물 및 이를 이용한 퓨트레신의 제조방법
KR101089270B1 (ko) 2008-11-21 2011-12-02 주식회사 에스디아이엔씨 조립형 조명기구
KR20100124867A (ko) 2009-05-20 2010-11-30 김재형 도어록 장치
CN105132486A (zh) * 2009-07-24 2015-12-09 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 用于通过n-酰基或n-胍基保护的1,4-丁二胺前体制备1,4-丁二胺的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090011478A1 (en) * 2004-07-15 2009-01-08 Dsm Ip Assets B.V. Biochemical Synthesis of 1,4-Butanediamine
US20090269812A1 (en) * 2006-02-24 2009-10-29 Toray Industries, Inc , A Corporation Of Japan Method of producing chemical product and continuous fermentation apparatus
US20110004018A1 (en) * 2008-03-12 2011-01-06 Toray Industries, Inc. Process for producing diamine and polyamide
RU2009144119A (ru) * 2008-04-10 2011-06-20 Корея Эдванст Инститьют Оф Сайенс Энд Текнолоджи (Kr) Микроорганизм, обладающий способностью к продукции путресцина в высокой концентрации, способ получения этого микроорганизма и способ продукции путресцина с использованием этого микроорганизма
JP2010057396A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Toyota Motor Corp プトレスシン合成能を有する新規微生物、プトレスシン合成遺伝子及びプトレスシンの製造方法
US20110177551A1 (en) * 2008-09-30 2011-07-21 Toray Industries, Inc. Method for producing a chemical product and continuous fermentation apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616002C2 (ru) * 2012-10-22 2017-04-12 СиДжей ЧеилДжеданг Корп. Способ очистки 1,4-диаминобутана, очищенный указанным способом 1,4-диаминобутан и полученный из него полиамид
RU2699538C2 (ru) * 2015-05-08 2019-09-06 Сиджей Чейлджеданг Корп. Способ очистки 1,4-диаминобутана
RU2780399C1 (ru) * 2015-05-08 2022-09-22 Сиджей Чейлджеданг Корп. Способ очистки 1,4-диаминобутана

Also Published As

Publication number Publication date
CN108101791B (zh) 2021-04-09
BR112014004331B1 (pt) 2020-11-17
KR101286158B1 (ko) 2013-07-15
PL2749649T3 (pl) 2017-10-31
KR20130022059A (ko) 2013-03-06
US20140213824A1 (en) 2014-07-31
WO2013028030A3 (ko) 2013-05-10
BR112014004331A2 (pt) 2017-03-21
DK2749649T3 (en) 2017-09-18
AU2012299564B2 (en) 2016-04-28
EP2749649A4 (en) 2015-04-08
CN108101791A (zh) 2018-06-01
EP2749649B1 (en) 2017-05-24
EP2749649A2 (en) 2014-07-02
JP2016101170A (ja) 2016-06-02
WO2013028030A2 (ko) 2013-02-28
RU2014108016A (ru) 2015-09-27
JP5996650B2 (ja) 2016-09-21
AU2012299564A1 (en) 2014-03-27
US8927774B2 (en) 2015-01-06
MY168446A (en) 2018-11-09
JP2014529404A (ja) 2014-11-13
ES2637769T3 (es) 2017-10-17
CN103890184A (zh) 2014-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2673190C1 (ru) Способ получения L-метионина и органической кислоты
CN102753514B (zh) 制备琥珀酸的方法
CN105492618B (zh) 2,5-呋喃二羧酸的制备方法
RU2573935C2 (ru) Способ выделения и очистки 1,4-диаминобутана из ферментационного раствора
RU2699538C2 (ru) Способ очистки 1,4-диаминобутана
CN105612257B (zh) 使用高沸点溶剂的尸胺纯化
JP6050895B2 (ja) １，４−ジアミノブタンの精製方法、該方法によって精製された１，４−ジアミノブタン、及びそれから製造されるポリアミド
KR20080007985A (ko) 결정화 공정을 이용한 5'-이노신산 발효액의 정제방법
US8137939B2 (en) Method of recovering L-threonine from L-threonine fermentation broth using nonsolvent
CA1274250A (en) Purification and recovery of phenylalanine with calcium salts
RU2780399C1 (ru) Способ очистки 1,4-диаминобутана
JPH09322790A (ja) Ｌ−アスパラギン酸の製造方法