SK11572001A3

SK11572001A3 - Spôsob izolácie cystínu

Info

Publication number: SK11572001A3
Application number: SK1157-2001A
Authority: SK
Inventors: Wolfgang Döring
Original assignee: Consortium für elektrochemische Industrie GmbH
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2002-03-05
Also published as: DE10040176B4; DE10040176A1; SK287595B6

Description

SPÔSOB IZOLÁCIE CYSTÍNU

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu izolácie kryštalického cystínu z bunkovej suspenzie.

Doterajší stav techniky

Aminokyselina cystín sa obyčajne získava kyslou hydrolýzou z keratínového odpadu, ako napríklad z ľudských vlasov a purifikuje zrážaním. Vývoj účinného postupu na fermentačnú výrobu cystínu (EP 0885962 A1) nutne vyžaduje aj vývoj efektívnej metódy čistenia tohoto produktu.

Na spracovanie fermentačne vyrobených produktov, ktoré sú ťažko rozpustné vo fermentačnej zmesi sa navrhlo už viacero postupov. US 5547858 popisuje selektívne vylučovanie kryštálov aminokyselín alebo nukleových kyselín z fermentačnej zmesi pomocou hydrocyklónu. Nevýhodou tohoto postupu je, že pri vysokej citlivosti sa dosahujú iba nízke výťažky produktu.

Vo WO 96/40758 sa popisuje postup, pri ktorom sa na izoláciu vo vode nerozpustných zlúčenín z fermentačnej zmesi používa postupné zahusťovanie prostredníctvom membránovej filtrácie, solubilizácia pridaním rozpúšťadla a opakovaná membránová filtrácia na oddelenie buniek. V dôsledku veľmi zlej rozpustnosti cystínu takmer vo všetkých organických rozpúšťadlách je však aplikácia tohoto postupu v prípade cystínu prakticky nemožná.

WO 95/08620 používa postupnosť krokov, pri ktorých sa mikroorganizmy solubilizujú, napríklad tepelnou úpravou v kyselinách alebo zásadách

3I767/T h a následne sa centrifugáciou izoluje nerozpustný produkt. V prípade cystínu však túto metódu taktiež nie je možné použiť, pretože hoci je cystín v kyselinách a zásadách rozpustný, nie je v zásadách termostabilný.

V princípe môže byť využitá klasicky používaná metóda na purifikáciu cystínu, vyzrážavanie z kyselín alebo zásad. Avšak, v dôsledku silného pufračného účinku fermentačnej zmesi, k cieľu nevedie ani priame nastavenie pH vo fermentačnéj zmesi.

Podstata vynálezu

Cieľom vynálezu bolo nájsť taký spôsob izolácie kryštalického cystínu z fermentačnej zmesi, aby sa pri vysokom výťažku dosiahlo i výrazné primárne obohatenie a tým sa získal produkt s vysokým obsahom cystínu a nízkou zvyškovou vlhkosťou.

Predmetom vynálezu je spôsob izolácie kryštálov cystínu z bunkovej suspenzie , pri ktorom kryštály čistinu obsiahnuté v suspenzii sa oddelia centrifugáciou v dekantačnej centrifúge , pričom zrýchlenie centrifúgy je v rozsahu medzi 1000 až 4000 g a kvocient lineárneho prietokového množstva a zrýchlenia centrifúgy v telese centrifúgy je v rozsahu medzi 10 až 50 g.min.cm¹.

V prípade bunkovej suspenzie ide predovšetkým o fermentačnú zmes.

V prípade izolovaného cystínu ide prednostne o L-cystín.

Na odstreďovanie sú vhodné bežné dekantačné centrifúgy, uprednostňujú sa však tzv. odkalujúce dekantačné cenrtrifúgy.

31767/T h

Počas centrifugácie sa kryštály cystinu oddelia aj v prípade veľmi širokého rozsahu zrnitosti, a to v dôsledku ich vysokej hustoty, kým bunky sa odstránia s prepadom.

Prevádzkové parametre dekantačnej centrifúgy

- počet otáčok bubna

- priepustnosť

- výška kalu (priemer regulačnej klapky) sa nastavia tak, že po dodržaní odporúčaných parametrov sa získa produkt s vysokým obsahom cystinu a sušiny.

Počet otáčok bubna sa nastaví tak, aby sa zrýchlenie centrifúgy pohybovalo medzi 1000 až 4000 g, uprednostňuje sa rozsah 1500 až 3000 g.

Priepustnosť sa nastaví tak, aby kvocient vypočítaný z lineárneho prietokového množstva a zrýchlenia centrifúgy v telese centrifúgy bol v rozsahu 10 až 50 g.min.cm'¹, za najvhodnejší sa považuje rozsah 15 až 35 g.min.cm’¹.

Lineárne prietokové množstvo sa vypočíta z objemového prietoku a prietokovej plochy A v bubne centrifúgy v tvare medzikružia, ktorá sa určí pomocou polomerov n a r₂ (obr.1.). Polomer η pritom zodpovedá vnútornému priemeru bubna centrifúgy, polomer r₂ vnútornému priemeru kvapalinového prstenca v bubne. Kvapalinový prstenec sa určí na základe použitej regulačnej klapky. Plocha A sa potom vypočíta ako (n²-r₂ ²) π.

Na zvýšenie čistiaceho efektu sa môže získaný produkt ešte raz premyť vo vode a znova odstrediť v dekantačnej centrifúge.

Množstvo vody sa môže pritom v širšom rozsahu meniť. Prednostne sa stanoví tak, aby koncentrácia pevných látok vo vytvorenej suspenzii bola v

31767/T h rozsahu medzi 5 až 50 % hmotn., pričom za najvhodnejší sa považuje rozsah medzi 7,5 až 30 % hmotn..

Prevádzkové parametre dekantačnej centrifúgy sa pritom prispôsobia zvýšenej koncentrácii pevných látok tak, že ak sa obsah pevných látok v suspenzii zdvojnásobí, kvocient lineárneho prietokového množstva a zrýchlenia centrifúgy v telese centrifúgy sa tiež približne zdvojnásobí.

Nasledujúce príklady slúžia na ďalšie objasnenie vynálezu. . Pri všetkých pokusoch bola použitá dekantačná centrifúga typu TS 210 FK, firmy Siebtechnik GmbH.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

240 litrov fermentačnej zmesi s obsahom 34,01 g/l nerozpusteného cystínu s objemovým prietokom 150 l/h bolo odstredených v dekantačnej centrifúge. Podľa počtu otáčok bubna bolo nastavené zrýchlenie centrifúgy na 1500 g. Z prietokovej plochy veľkosti 38,5 cm² vyplynulo lineárne prietokové množstvo 64,9 cm/min a tým kvocient z lineárneho prietokového množstva a zrýchlenia centrifúgy v telese centrifúgy rovný 23,1 g.min.cm'¹. Rozdiel otáčok bol nastavený na 7. Po jednorazovom spracovaní objemu 49 I, bol zberač produktu vymenený. Konečný získaný produkt (9,9 kg) mal obsah sušiny 68,8 % a obsah cystínu (prepočítaný na sušinu) 92,4 %. To zodpovedá výťažku 6,29 kg (77 %) čistého cystínu.

Príklad 2

230 litrov fermentačnej zmesi s obsahom 31,7 g/l nerozpusteného cystínu s objemovým prietokom 300 až 330 l/h bolo odstredených v dekantačnej centrifúge. Podľa počtu otáčok bubna bolo nastavené zrýchlenie centrifúgy na 2380 g. Z prietokovej plochy veľkosti 38,5 cm² vyplynula lineárna prietoková rýchlosť 136,4 cm/min a tým kvocient z lineárneho prietokového

31767/T h množstva a zrýchlenia centrifúgy v telese centrifúgy 17,5 g.min.cm'¹. Rozdiel otáčok bol nastavený na 7. Konečný získaný produkt (10,87 kg) mal obsah sušiny 70,2 % a obsah cystínu (prepočítaný na sušinu) 94,0 %. Čo zodpovedá výťažku 7,17 kg (98,7 %) čistého cystínu.

Príklad 3

244 litrov fermentačnej zmesi s obsahom 30,9 g/l nerozpusteného cystínu s objemovým prietokom 250 l/h bolo odstredených v dekantačnej centrifúge.

Podľa počtu otáčok bubna bolo nastavené zrýchlenie centrifúgy na 1880 g. Z prietokovej plochy veľkosti 38,5 cm² vyplynula lineárna prietoková rýchlosť 108,2 cm/min a tým kvocient z lineárneho prietokového množstva a zrýchlenia centrifúgy v telese centrifúgy rovný 17,4 g.min.cm'¹. Rozdiel otáčok bol nastavený na 7. Konečný získaný produkt (9,93 kg) mal obsah sušiny 69.5 % a obsah cystínu (prepočítaný na sušinu) 94,2 %. Čo zodpovedá výťažku 6,50 kg (86,3 %) čistého cystínu.

Príklad 4

9,76 kg neprečisteného produktu z príkladu 1 (obsah cystínu 6,21 kg) bolo rozmiešaných v 70 I H₂O a s objemovým prietokom 75 l/h odstredených v dekantačnej centrifúge. Podľa počtu otáčok bubna bolo nastavené zrýchlenie centrifúgy na 1500 g. Z prietokovej plochy veľkosti 38,5 cm² vyplynula lineárna prietoková rýchlosť 32,5 cm/min a tým kvocient z lineárneho prietokového množstva a zrýchlenia centrifúgy v telese centrifúgy rovný 46,2 g.min.cm'¹. Rozdiel otáčok bol nastavený na 7. Konečný získaný produkt (7,65 kg) mal obsah sušiny 73,4 % a obsah cystínu (prepočítaný na sušinu) 96,0 %. To zodpovedá výťažku 5,39 kg (86,8 %) čistého cystínu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob izolácie cystínových kryštálov z bunkovej suspenzie, vyznačujúci sa tým, že cystínové kryštály obsiahnuté v suspenzii sa oddelujú centrifugáciou v dekantačnej centrifúge, pričom centrifugačné zrýchlenie je v rozsahu od 1000 do 4000 g a kvocient vypočítaný zo zrýchlenia centrifúgy a lineárneho prietokového množstva v telese centrifúgy je v rozsahu 10 až 50 g.min.cm’¹.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že v prípade bunkovej suspenzie ide o fermentačnú zmes.
3. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že v prípade izolovaného cystínu ide o L-cystín.
4. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že v prípade dekantačnej centrifúgy je použitá odkaľovacia dekantačná centrifúga.
5. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že dekantačná centrifúga beží pri takom počte otáčok bubna, pri ktorých zrýchlenie centrifúgy dosahuje 1000 až 4000 g.
6. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že priepustnosť dekantačnej centrifúgy je nastavená tak, že kvocient vypočítaný zo zrýchlenia centrifúgy a lineárneho prietokového množstva v telese centrifúgy leží medzi 10 až 50 g.min.cm’¹.
7. Spôsob podľa jedného z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že získaný produkt sa opakovane premyje vo vode a znova odstredí dekantačnou centrifúgou.

31767/T h
8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že množstvo vody na premytie produktu sa stanoví tak, aby koncentrácia pevných látok vo vytvorenej suspenzii bola v rozsahu od 5 do 50 % hmotn.