SK9997Y1 - Method of obtaining D-mannose from epimerization mixture of D-glucose - Google Patents
Method of obtaining D-mannose from epimerization mixture of D-glucose Download PDFInfo
- Publication number
- SK9997Y1 SK9997Y1 SK155-2023U SK1552023U SK9997Y1 SK 9997 Y1 SK9997 Y1 SK 9997Y1 SK 1552023 U SK1552023 U SK 1552023U SK 9997 Y1 SK9997 Y1 SK 9997Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- solution
- mannose
- glucose
- resulting
- epimerization
- Prior art date
Links
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 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 title claims abstract description 52
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000006345 epimerization reaction Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 11
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000013375 chromatographic separation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 6
- VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L molybdic acid Chemical compound O[Mo](O)(=O)=O VLAPMBHFAWRUQP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 15
- 239000006188 syrup Substances 0.000 claims description 7
- 235000020357 syrup Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000004185 countercurrent chromatography Methods 0.000 claims description 6
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 claims description 5
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 63
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 16
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 7
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 4
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- -1 mannose anilide Chemical class 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 150000003931 anilides Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 2
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 2
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M Thiocyanate anion Chemical compound [S-]C#N ZMZDMBWJUHKJPS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 206010064921 Urinary tract inflammation Diseases 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- UMFGRWMVBROGTO-SSPAHAAFSA-N aniline (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical group NC1=CC=CC=C1.O=C[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO UMFGRWMVBROGTO-SSPAHAAFSA-N 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 1
- 229940041181 antineoplastic drug Drugs 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 235000015872 dietary supplement Nutrition 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013355 food flavoring agent Nutrition 0.000 description 1
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 description 1
- 150000002303 glucose derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 150000002402 hexoses Chemical class 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011169 microbiological contamination Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000005445 natural material Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-O phenylazanium Chemical compound [NH3+]C1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009283 thermal hydrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyThe field of technology
Technické riešenie sa týka spôsobu získavania D-manózy z epimerizačnej zmesi D-glukózy.The technical solution concerns the method of obtaining D-mannose from the epimerization mixture of D-glucose.
Doterajší stav technikyCurrent state of the art
D-manóza je prírodný bioaktívny monosacharid, hexóza. Je to biologicky významný sacharid, 2-epimér D-glukózy, t. j. od D-glukózy sa líši iba konfiguráciou na druhom uhlíkovom atóme. D-manóza sa nachádza v mnohých druhoch ovocia, zeleniny, rastlinách, strukovinách, ale aj v kvasniciach a orechoch. D-manóza sa používa celosvetovo v rôznych aplikáciách. Najviac sa používa ako doplnok výživy na podpornú liečbu pri zápaloch urinárneho traktu, a to samostatne alebo v kombinácii s inými látkami. Ďalej sa D-manóza používa v potravinárskom priemysle ako špeciálne sladidlo a dochucovadlo, v medicíne ako východisková látka na syntézu imunostimulátorov, protinádorových liečiv, vitamínov a D-manitolu, v kozmetike ako zvlhčovacia látka a taktiež sa používa ako médium v rôznych biotechnologických procesoch. Ide o produkt s využitím v širokom spektre priemyselných aplikácií a odvetví.D-mannose is a natural bioactive monosaccharide, a hexose. It is a biologically significant saccharide, the 2-epimer of D-glucose, i.e. j. it differs from D-glucose only in the configuration on the second carbon atom. D-mannose is found in many types of fruit, vegetables, plants, legumes, but also in yeast and nuts. D-mannose is used worldwide in a variety of applications. It is mostly used as a nutritional supplement for supportive treatment of urinary tract inflammations, alone or in combination with other substances. Furthermore, D-mannose is used in the food industry as a special sweetener and flavoring agent, in medicine as a starting material for the synthesis of immunostimulators, antitumor drugs, vitamins and D-mannitol, in cosmetics as a moisturizing agent and is also used as a medium in various biotechnological processes. It is a product with use in a wide range of industrial applications and industries.
D-manóza sa vyrába extrakčnými metódami z prírodných zdrojov (ovocie, rastliny), ktoré zahŕňajú kyslú, tepelnú a enzymatickú hydrolýzu, prípadne mikrobiálnu fermentačnú hydrolýzu. Po hydrolýze nasledujú rôzne spôsoby izolácie D-manózy. Ďalším spôsobom výroby sú chemické metódy založené na katalytickej epimerizácii D-glukózy na D-manózu alebo oxidácii D-manitolu na D-manózu.D-mannose is produced by extraction methods from natural sources (fruits, plants), which include acid, thermal and enzymatic hydrolysis, or microbial fermentation hydrolysis. Hydrolysis is followed by various methods of D-mannose isolation. Another production method is chemical methods based on the catalytic epimerization of D-glucose to D-mannose or the oxidation of D-mannitol to D-mannose.
Pri chemickom spôsobe výroby vzniká veľmi čistá D-manóza, ktorá na rozdiel od výroby z prírodných zdrojov nie je kontaminovaná inými sacharidmi a prírodnými látkami. Po epimerizácii nasleduje spôsob izolácie D-manózy cez anilid manózy, čistenie cez rôzne systémy filtrácií a kryštalizáciami. Pri príprave izolovaného medziproduktu čistenia D-manózy, jeho anilidu, sa používa chemická látka anilín. Anilín patrí medzi pomerne silné jedy. Je to nebezpečná toxická látka. V procese čistenia D-manózy môže byť anilín takmer úplne z produktu odstránený, pričom jeho úroveň vo finálnom produkte nepresahuje hodnotu 5 ppm. Napriek týmto kvalitatívnym parametrom D-manózy je použitie anilínu v procese výroby vnímané ako kritický nedostatok jestvujúceho procesu výroby. Potreba eliminácie tohto kritického nedostatku procesu výroby a jeho inovácie je dôležitá a žiaduca nielen z regionálneho a národného hľadiska, ale aj z medzinárodného, resp. celosvetového hľadiska (negatívne vplyvy na životné prostredie; globálny trend - dopyt po produktoch, ktorých výroba nezaťažuje prostredie) výroby a použitia D-manózy v potravinárskom a farmaceutickom priemysle. I keď D-manóza prakticky neobsahuje nebezpečné látky použité v procese jej chemickej výroby a následného čistenia, tak v kontexte celosvetového trendu znižovania dopadov na životné prostredie, znižovania potenciálnych dopadov na ľudské zdravie pri styku s nebezpečnými látkami vo výrobnom procese a citlivé vnímanie spotrebiteľov už dlhší čas jestvuje dopyt zo strany odberateľov po produkte, D-manóze, pri ktorého procese výroby nebola použitá nebezpečná chemická látka.The chemical production method produces very pure D-mannose, which, unlike production from natural sources, is not contaminated with other carbohydrates and natural substances. Epimerization is followed by the method of isolation of D-mannose through mannose anilide, purification through various filtration systems and crystallization. The chemical aniline is used in the preparation of the isolated intermediate product of the purification of D-mannose, its anilide. Aniline is one of the relatively strong poisons. It is a dangerous toxic substance. In the D-mannose purification process, aniline can be almost completely removed from the product, while its level in the final product does not exceed 5 ppm. Despite these quality parameters of D-mannose, the use of aniline in the production process is seen as a critical shortcoming of the existing production process. The need to eliminate this critical lack of the production process and its innovation is important and desirable not only from a regional and national point of view, but also from an international, or from a global point of view (negative effects on the environment; global trend - demand for products whose production does not burden the environment) of the production and use of D-mannose in the food and pharmaceutical industry. Although D-mannose practically does not contain dangerous substances used in the process of its chemical production and subsequent cleaning, in the context of the global trend of reducing the impact on the environment, reducing the potential impact on human health in contact with dangerous substances in the production process and the sensitive perception of consumers for a long time At the moment there is a demand from customers for a product, D-mannose, in the production process of which no dangerous chemical substance was used.
Cieľom tohto technického riešenia je najmä eliminácia kritického faktora vo výrobnom procese D-manózy, ktorým je využívanie toxickej látky anilínu, pričom sa zároveň obmedzia náročné separačné a purifikačné postupy, zníži sa materiálová nákladovosť (absencia anilínu, úspora energií a ďalšie faktory), zníži sa zaťaženie životného prostredia a v neposlednom rade sa zlepšenia pracovné podmienky pre výrobný personál.The goal of this technical solution is mainly the elimination of a critical factor in the production process of D-mannose, which is the use of the toxic substance aniline, while at the same time limiting the demanding separation and purification procedures, reducing material costs (absence of aniline, energy saving and other factors), reducing burden on the environment and, last but not least, the improvement of working conditions for production personnel.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Uvedený cieľ sa dosiahne spôsobom získavania D-manózy z epimerizačnej zmesi D-glukózy podľa tohto technického riešenia, zahŕňajúci epimerizáciu D-glukózy katalyzovanú kyselinou molybdénovou a deionizáciu reakčnej zmesi na odstránenie katalyzátora. Podstata spôsobu podľa tohto riešenia spočíva v tom, že reakčná zmes sa po odstránení katalyzátora zahustí, k vzniknutému sirupu sa dávkuje metanol, následne sa zmes zaočkuje D-glukózou a nechá sa kryštalizovať. Vzniknutá suspenzia kryštálov sa podrobí oddeľovaniu, pričom sa oddelí vykryštalizovaná glukóza a materské lúhy.The stated objective is achieved by the method of obtaining D-mannose from the epimerization mixture of D-glucose according to this technical solution, including epimerization of D-glucose catalyzed by molybdic acid and deionization of the reaction mixture to remove the catalyst. The essence of the method according to this solution is that the reaction mixture is thickened after removing the catalyst, methanol is dosed to the resulting syrup, then the mixture is inoculated with D-glucose and allowed to crystallize. The resulting suspension of crystals is subjected to separation, whereby the crystallized glucose and the mother liquors are separated.
Materské lúhy sa zbavia metanolu, vzniknutý roztok sa nariedi, do roztoku sa nadávkuje aktívne uhlie, zauhlený roztok sa mieša a následne sa nechá sedimentovať do vyčírenia roztoku od aktívneho uhlia. Supernatant sa filtruje, po čom sa prečerpá cez katexovú kolónu, následne cez anexovú kolónu a nakoniec cez kolónu naplnenú chromatografickým nosičom bez aktívnej iónovej formy. Výsledný roztok sa podrobí mikrofiltrácii. Tento výsledný roztok sa podrobí chromatografickej separácii D-manózy od D-glukózy prostredníctvom simulovanej protiprúdovej chromatografie, pričom celková koncentrácie sacharidov v roztoku vstupujúcom do chromatografickej separácie je najviac 22 g/l. Produktový prúd s obsahomThe mother liquors are stripped of methanol, the resulting solution is diluted, activated carbon is added to the solution, the charred solution is stirred and then allowed to settle until the solution clears of the activated carbon. The supernatant is filtered, after which it is pumped through a cathexis column, then through an annex column and finally through a column filled with a chromatographic carrier without an active ionic form. The resulting solution is subjected to microfiltration. This resulting solution is subjected to chromatographic separation of D-mannose from D-glucose by means of simulated countercurrent chromatography, while the total concentration of carbohydrates in the solution entering the chromatographic separation is at most 22 g/l. Product stream with content
D-manózy sa následne zahustí pomocou reverznej osmózy.D-mannose is then concentrated using reverse osmosis.
Do zahusteného D-manózového roztoku sa nadávkuje aktívne uhlie, zauhlený roztok sa mieša a následne sa nechá sedimentovať do vyčírenia roztoku od aktívneho uhlia. Supernatant sa filtruje, po čom sa prečerpáva cez katexovú a anexovú kolónu. Zdeionizovaný roztok D-manózy sa podrobí mikrofiltrácii, po čom sa koncentruje. Ku koncentrovanému roztoku sa dávkuje etanol a následne sa nechá kryštalizovať.Activated carbon is dosed into the concentrated D-mannose solution, the carbonized solution is stirred and then allowed to settle until the solution clears from the activated carbon. The supernatant is filtered, after which it is pumped through a cathexis and annex column. The deionized D-mannose solution is subjected to microfiltration, after which it is concentrated. Ethanol is dosed to the concentrated solution and then allowed to crystallize.
Vzniknutá suspenzia kryštálov D-manózy sa podrobí oddeľovaniu, pričom sa oddelia kryštály a materské lúhy. Oddelené kryštály D-manózy sa vysušia.The resulting suspension of D-mannose crystals is subjected to separation, whereby crystals and mother liquors are separated. The separated D-mannose crystals are dried.
Výhodne, vykryštalizovaná D-glukóza s celkovým obsahom nečistôt pod 5 % po jej oddelení z reakčnej zmesi po odstránení katalyzátora sa použije do epimerizačnej reakcie. Výhodne, glukózový roztok vzniknutý po chromatografickej separácii sa použije do epimerizačnej reakcie.Preferably, crystallized D-glucose with a total impurity content below 5% after its separation from the reaction mixture after removal of the catalyst is used in the epimerization reaction. Preferably, the glucose solution formed after the chromatographic separation is used in the epimerization reaction.
Výhodne, materské lúhy vzniknuté po oddeľovaní kryštálov D-manózy sa odliehujú a použijú do prípravy roztoku na následnú chromatografickú separáciu.Preferably, the mother liquors formed after the separation of D-mannose crystals are distilled and used to prepare a solution for subsequent chromatographic separation.
Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings
Technické riešenie je bližšie vysvetlené pomocou obrázkov na sprievodných výkresoch, na ktorých obr. 1 znázorňuje blokovú schému postupu jednotlivých výrobných operácií na získavanie D-manózy podľa tohto technického riešenia;The technical solution is explained in more detail with the help of pictures in the accompanying drawings, in which fig. 1 shows a block diagram of the procedure of individual production operations for obtaining D-mannose according to this technical solution;
obr. 2 schematicky znázorňuje priebeh procesu simulovanej protiprúdovej chromatografie (SMB), pričom t je čas 0 a t* je čas obrátky (preswitchovania) kolón;Fig. 2 schematically shows the course of the process of simulated countercurrent chromatography (SMB), where t is time 0 and t* is the time of turning (reswitching) the columns;
obr. 3 schematicky znázorňuje usporiadanie systému simulovanej protiprúdovej chromatografie (SMB) v prípade použitia otvárania a zatvárania ventilov a čerpadiel;Fig. 3 schematically shows the arrangement of the system of simulated countercurrent chromatography (SMB) in the case of the use of opening and closing of valves and pumps;
obr. 4 znázorňuje trojuholníkový diagram SMB separácie;Fig. 4 shows a triangular diagram of SMB separation;
obr. 5 znázorňuje schému filtrácie zdeionizovaného roztoku D-manózy cez ultrafiltračnú jednotku.Fig. 5 shows a diagram of filtration of a deionized D-mannose solution through an ultrafiltration unit.
Príklady uskutočneniaImplementation examples
Technické riešenie bude podrobne opísané na príklade uskutočnenia spôsobu získavania D-manózy z epimerizačnej zmesi D-glukózy, s odkazom na blokovú schému na obr. 1 a obr. 2 až 5 na sprievodných výkresoch.The technical solution will be described in detail on the example of the method of obtaining D-mannose from the epimerization mixture of D-glucose, with reference to the block diagram in fig. 1 and fig. 2 to 5 in the accompanying drawings.
V kroku P-1 epimerizácie sa do zariadenia nadávkuje demineralizovaná voda a za neustáleho miešania a ohrevu sa pridá D-glukóza v hmotnostnom pomere 4 : 3. Po úplnom rozpustení glukózy sa pri teplote 55 až 60 °C za neustáleho miešania a ohrevu dávkuje kyselina molybdénová v hmotnostnom pomere 1 : 333 k D-glukóze. Reakčná zmes sa za neustáleho miešania ohreje na teplotu 90 °C, od tohto momentu sa zmes pri tejto teplote ďalej mieša 3 hodiny (reakčný čas epimerizácie), pričom teplota reakčnej zmesi môže dosiahnuť 98 °C. Po ukončení reakcie sa reakčná zmes za neustáleho miešania ochladí pod teplotu 60 °C.In step P-1 of the epimerization, demineralized water is fed into the device and D-glucose is added in a mass ratio of 4:3 with constant stirring and heating. After the glucose is completely dissolved, molybdic acid is dosed at a temperature of 55 to 60 °C with constant stirring and heating in a weight ratio of 1:333 to D-glucose. The reaction mixture is heated to a temperature of 90 °C with constant stirring, from this moment the mixture is further stirred at this temperature for 3 hours (reaction time of epimerization), while the temperature of the reaction mixture can reach 98 °C. After completion of the reaction, the reaction mixture is cooled below 60 °C with constant stirring.
Následne, v kroku P-2 deionizácie reakčnej zmesi získanej v kroku P-1 epimerizácie, sa reakčná zmes prečerpá cez anexovú kolónu, aby sa odstránili ióny molybdénu a zabránilo sa spätnej premene D-manózy na východiskovú D-glukózu. Objem použitého adsorbentu musí byť minimálne 2,5 násobku ekvivalentu kapacity ionexu. Po zdeionizovaní sa z kolóny odoberie vzorka, s použitím ktorej sa vykoná rodanidová skúška prítomnosti katalyzátora v eluáte. Zdeionizovaný roztok sa z anexovej kolóny vytlačí demineralizovanou vodou.Subsequently, in step P-2 of deionizing the reaction mixture obtained in step P-1 of epimerization, the reaction mixture is pumped through an annex column to remove molybdenum ions and prevent the reverse conversion of D-mannose to the starting D-glucose. The volume of the adsorbent used must be at least 2.5 times the equivalent capacity of the ionex. After deionization, a sample is taken from the column, using which a rhodanide test for the presence of a catalyst in the eluate is performed. The deionized solution is squeezed out of the anion column with demineralized water.
Ďalej, v kroku P-3 koncentrovania, kryštalizácie a odstreďovania reakčnej zmesi deionizovanej v kroku P-2, sa reakčná zmes po odstránení katalyzátora zahustí na cirkulačnej odparke, kde sa koncentruje za vákua pri teplote maximálne 60 °C. K vzniknutému sirupu sa dávkuje metanol v pomere 1,25 ml/1 g D-glukózy pri teplote od 35 do 40 °C za súčasného miešania až do vyčírenia roztoku. Následne sa zmes zaočkuje D-glukózou a nechá sa kryštalizovať pri teplote okolo 25 °C minimálne 16 hodín.Further, in step P-3 of concentration, crystallization and centrifugation of the reaction mixture deionized in step P-2, after removal of the catalyst, the reaction mixture is concentrated on a circulation evaporator, where it is concentrated under vacuum at a maximum temperature of 60 °C. Methanol is dosed to the resulting syrup in a ratio of 1.25 ml/1 g of D-glucose at a temperature of 35 to 40 °C while stirring until the solution becomes clear. Subsequently, the mixture is inoculated with D-glucose and allowed to crystallize at a temperature of around 25 °C for at least 16 hours.
Suspenzia kryštálov sa oddeľuje na odstredivke minimálne 30 minút. Odstredený filtračný koláč predstavuje odkryštalizovaných 63 % D-glukózy z množstva použitého v epimerizačnej reakcii.The crystal suspension is separated in a centrifuge for at least 30 minutes. The centrifuged filter cake represents the decrystallized 63% of D-glucose from the amount used in the epimerization reaction.
Vzniknuté materské lúhy z odstreďovania predstavujú hlavný produktový prúd, kde pomer D-glukóza : D-manóza je 1 : 1.The resulting mother liquors from centrifugation represent the main product stream, where the ratio D-glucose : D-mannose is 1 : 1.
V prípade pomeru prídavku metanolu v pomere 1,66 ml/1 g D-glukózy je množstvo odseparovanej glukózy vzhľadom na množstvo použité v epimerizačnej reakcii 28,7 %. Pomer D-glukóza : D-manóza v materskom lúhu je následne 1 : 2.In the case of a methanol addition ratio of 1.66 ml/1 g of D-glucose, the amount of separated glucose is 28.7% with respect to the amount used in the epimerization reaction. The ratio of D-glucose : D-mannose in the mother liquor is then 1 : 2.
V prípade pomeru prídavku metanolu v pomere 1,50 ml /1 g D-glukózy je množstvo odseparovanej glukózy vzhľadom na množstvo použité v epimerizačnej reakcii 47 %. Pomer D-glukóza : D-manóza v materskom lúhu je následne 1 : 1,5.In the case of a methanol addition ratio of 1.50 ml/1 g of D-glucose, the amount of separated glucose is 47% with respect to the amount used in the epimerization reaction. The ratio of D-glucose : D-mannose in the mother liquor is then 1 : 1.5.
D-glukózu, odkryštalizovanú v uvedenom kroku P-3, je možné opätovne použiť ako vstupnú surovinu v epimerizačnej reakcii. Na tento účel, v kroku V-1 spracovania odkryštalizovanej D-glukózy, sa vykryštalizovaná D-glukóza vysuší vo vákuovej sušiarni pri teplote 60 °C počas 10 hodín od metanolu. Následne sa uskutoční laboratórna analýza, v prípade celkového obsahu nečistôt pod 5 % hmotnostných sa D-glukóza môže opätovne použiť ako vstupná surovina v epimerizačnej reakcii. V opačnom prípade je nutná jej rekryštalizácia.The D-glucose crystallized in the aforementioned step P-3 can be reused as a feedstock in the epimerization reaction. For this purpose, in step V-1 of the decrystallized D-glucose processing, the crystallized D-glucose is dried in a vacuum oven at a temperature of 60°C for 10 hours from methanol. Subsequently, a laboratory analysis is carried out, in the case of a total content of impurities below 5% by weight, D-glucose can be reused as an input raw material in the epimerization reaction. Otherwise, its recrystallization is necessary.
Materské lúhy vzniknuté z odstreďovania v uvedenom kroku P-3 koncentrovania, kryštalizácie a odstreďovania reakčnej zmesi sú následne zbavené metanolu, v kroku P-4 oddestilovania metanolu, kde sa tieto materské lúhy zahustia od metanolu na cirkulačnej odparke za vákua pri teplote maximálne 45 °C. Vzniknutý sirup sa v pomere 1 : 5 rozpustí v demineralizovanej vode. Zmes sa znova destiluje v cirkulačnej vákuovej odparke až do úplného oddestilovania metanolu pri vákuu a teplote do 60 °C.The mother liquors resulting from centrifugation in the mentioned step P-3 of concentrating, crystallization and centrifuging the reaction mixture are subsequently freed from methanol, in step P-4 of methanol distillation, where these mother liquors are concentrated from methanol on a circulating evaporator under vacuum at a maximum temperature of 45 °C . The resulting syrup is dissolved in demineralized water in a ratio of 1:5. The mixture is distilled again in a circulating vacuum evaporator until complete distillation of methanol under vacuum and at a temperature of up to 60 °C.
Roztok vzniknutý v kroku P-4 oddestilovania metanolu sa následne v kroku P-5 rafinácie a filtrácie nariedi, aby výsledná koncentrácia bola do 20 g cukrov na 100 g pripraveného roztoku. Roztok sa ohreje na teplotu od 20 do 30 °C a nadávkuje sa aktívne uhlie v hmotnostnom pomere 1 : 75 pripraveného roztoku. Zauhlený roztok sa mieša minimálne 2 hodiny a následne sa nechá sedimentovať v čase nevyhnutnom na vyčírenie roztoku od aktívneho uhlia. Supernatant sa filtruje cez filtračnú jednotku.The solution created in step P-4 of methanol distillation is subsequently diluted in step P-5 of refining and filtration so that the resulting concentration is up to 20 g of sugars per 100 g of the prepared solution. The solution is heated to a temperature of 20 to 30 °C and activated carbon is dosed in a weight ratio of 1:75 of the prepared solution. The carbonized solution is stirred for at least 2 hours and then allowed to settle for the time necessary to clarify the solution from the activated carbon. The supernatant is filtered through a filter unit.
Supernatant sa v ďalšom kroku P-6 deionizácie a mikrofiltrácie prečerpá cez katexovú kolónu, následne cez anexovú kolónu a na záver cez kolónu naplnenú chromatografickým nosičom bez aktívnej iónovej formy. Objem použitých adsorbentov musí byť minimálne 30 % objemu prečerpávaného roztoku. Celý roztok sa prefiltruje cez mikrofilter s veľkosťou pórov 0,2 μm a je skladovaný pri teplote do 20 °C v inertnej atmosfére dusíka kvôli mikrobiologickej kontaminácii. Je potrebné vykonať kontrolu celkovej koncentrácie sacharidov, ktorá nesmie presiahnuť 22 g/l. V prípade potreby sa do zásobníka so vstupnou surovinou doplní potrebné množstvo demineralizovanej vody, ktorá sa prefiltruje cez mikrofilter s veľkosťou pórov 0,2 μm.In the next step P-6 of deionization and microfiltration, the supernatant is pumped through a cathexis column, then through an annex column and finally through a column filled with a chromatographic carrier without an active ion form. The volume of used adsorbents must be at least 30% of the volume of the pumped solution. The entire solution is filtered through a microfilter with a pore size of 0.2 μm and is stored at a temperature of up to 20 °C in an inert nitrogen atmosphere due to microbiological contamination. It is necessary to check the total concentration of carbohydrates, which must not exceed 22 g/l. If necessary, the necessary amount of demineralized water is added to the reservoir with the input raw material, which is filtered through a microfilter with a pore size of 0.2 μm.
V následnom kroku P-7 sa uskutočňuje chromatografická separácia D-manózy od D-glukózy prostredníctvom simulovanej protiprúdovej chromatografie, ďalej označovaná aj ako SMB, pri ktorej sa roztok prečerpáva cez sústavu chromatografických kolón za vhodných separačných podmienok.In the subsequent step P-7, the chromatographic separation of D-mannose from D-glucose is carried out by means of simulated countercurrent chromatography, also referred to as SMB, during which the solution is pumped through a system of chromatographic columns under suitable separation conditions.
Výhodou SMB oproti elučnej chromatografii je vyššia účinnosť a produktivita pri menšej spotrebe eluenta. Výsledný produkt je koncentrovanejší a čistejší.The advantage of SMB over elution chromatography is higher efficiency and productivity with less eluent consumption. The resulting product is more concentrated and cleaner.
V simulovanej protiprúdovej chromatografii sa pohyb stacionárnej fázy simuluje. Princíp separácie spočíva v afinite zložiek suroviny k adsorbentu. Silne adsorbujúce sa zložky sa po nástreku suroviny zachytia na adsorbent až do momentu, kým nie sú vytlačené čistým eluentom. Slabo adsorbujúce zložky sú naopak unášané mobilnou fázou von z kolóny. Priebeh celého procesu je schematicky znázornený na obr. 2.In simulated countercurrent chromatography, the movement of the stationary phase is simulated. The principle of separation lies in the affinity of the components of the raw material to the adsorbent. Strongly adsorbing components are captured on the adsorbent after the injection of the raw material until they are pushed out with a clean eluent. Weakly adsorbing components, on the other hand, are carried out of the column by the mobile phase. The course of the entire process is shown schematically in fig. 2.
Obr. 2 predstavuje systém už ustálených 12 kolón 1 až 12, ktoré sú prepojené za sebou, v uzavretom systéme. Efekt pohyblivej stacionárnej fázy sa dosahuje zmenou polohy vstupov - surovina a eluent a výstupov - rafinát a extrakt. Surovina sa nastrekuje na vstup do siedmej kolóny 7. Slabo adsorbujúce sa zložky, na obr. 2 zobrazené ako „krúžok“, sú unášané mobilnou fázou a odvádzané v rafináte. Silno adsorbujúce zložky, na obr. 2 zobrazené ako „štvorec“, ostávajú zachytené na adsorbente, až kým sa neprivedie na vstup čistý eluent, ako je možné vidieť na vstupe do prvej kolóny 1. Čistý eluent vytláča silne adsorbujúce sa zložky na základe rovnováhy medzi stacionárnou a mobilnou fázou. Extrakt, ktorý sa odťahuje na výstupe z tretej kolóny 3, obsahuje silno adsorbujúce sa zložky suroviny. Surovina, eluent, extrakt a rafinát sa privádzajú, respektíve odvádzajú rôznymi rýchlosťami.fig. 2 represents a system of already established 12 columns 1 to 12, which are connected behind each other, in a closed system. The effect of a mobile stationary phase is achieved by changing the position of inputs - raw material and eluent and outputs - raffinate and extract. The raw material is injected at the entrance to the seventh column 7. Weakly adsorbing components, in fig. 2 shown as a "ring", are entrained by the mobile phase and removed in the raffinate. Strongly adsorbing components, in fig. 2 shown as a "square", remain trapped on the adsorbent until a clean eluent is introduced, as can be seen at the inlet of the first column 1. The clean eluent displaces the strongly adsorbing components based on the equilibrium between the stationary and mobile phases. The extract, which is drawn off at the outlet of the third column 3, contains strongly adsorbing components of the raw material. Raw material, eluent, extract and raffinate are supplied and removed respectively at different rates.
V celom systéme sa udržuje jednosmerný tok pomocou recyklačného čerpadla 13. To zabezpečuje, že v zóne 2 a 4 sa udržuje tok mobilnej fázy. V presne definovanom čase, ktorý je do veľkej miery ovplyvnený kapacitou kolóny, sa vstupy a výstupy presunú v smere toku mobilnej fázy o jednu kolónu. Pohyb vstupov a výstupov sa môže uskutočniť viacerými cestami. Obr. 3 predstavuje jednu z alternatív, kde pomocou otvárania a zatvárania ventilov 15 a čerpadiel 14 sa takisto dosahuje efekt pohybujúcej sa simulovanej pevnej vrstvy.A unidirectional flow is maintained throughout the system by recycle pump 13. This ensures that mobile phase flow is maintained in zones 2 and 4. At a well-defined time, which is largely influenced by the capacity of the column, the inlets and outlets are moved downstream of the mobile phase by one column. The movement of inputs and outputs can take place in several ways. fig. 3 represents one of the alternatives, where by opening and closing valves 15 and pumps 14, the effect of a moving simulated solid layer is also achieved.
Na oddelenie 95 % D-manózy z nastrekovaného množstva sa použije ako adsorbent Eurocat Ca 50 μm s funkčnou iónovou skupinou Ca2+. Porozita častíc je 0,259. Systém pozostáva z 8 chromatografických kolón 1 až 8, pričom rozdelenie do zón 1 až 4 je rovnomerné 2/2/2/2. Pomer priemeru kolóny k dĺžke kolóny musí byť 1 : 75. Medzerovitosť sa pohybuje v rozmedzí 0,33 až 0,38. SMB prevádzkové parametre v závislosti od veľkosti kolón v jednotlivých zónach 1 až 4, spolu s časom t* obrátky (preswitchovania) kolón sú uvedené v tabuľke 1. Prevádzkové parametre SMB systému sú znázornené aj v trojuholníkovom diagrame na obr. 4.To separate 95% of D-mannose from the injected amount, Eurocat Ca 50 μm with functional ion group Ca 2+ is used as adsorbent. The porosity of the particles is 0.259. The system consists of 8 chromatographic columns 1 to 8, while the division into zones 1 to 4 is uniform 2/2/2/2. The ratio of the diameter of the column to the length of the column must be 1:75. The spacing ranges from 0.33 to 0.38. SMB operating parameters depending on the size of the columns in individual zones 1 to 4, together with the time t* of column turnover (reswitching) are shown in Table 1. The operating parameters of the SMB system are also shown in the triangular diagram in Fig. 4.
Tabuľka 1 Prehľad prevádzkových parametrov SMB chromatografieTable 1 Overview of operating parameters of SMB chromatography
Separáciou vznikajú dva prúdy: produktový (extrakt), ktorý obsahuje celkové množstvo D-manózy z nástreku a do 5 % D-glukózy a vedľajší prúd (rafinát), ktorý obsahuje zvyšné množstvo D-glukózy.The separation produces two streams: the product (extract), which contains the total amount of D-mannose from the injection and up to 5% of D-glucose, and the side stream (raffinate), which contains the remaining amount of D-glucose.
V oboch prúdoch sa stupeň zriedenia pohybuje zhruba od 5- do 7-násobku oproti vstupnej koncentrácii.In both streams, the degree of dilution varies roughly from 5 to 7 times compared to the input concentration.
Po chromatografickej separácii môže byť vedľajší prúd z uvedeného kroku P-7, obsahujúci zvyšnú D-glukózu, ďalej spracovaný v kroku V-2 spracovania vedľajšieho prúdu po chromatografickej separácii, kde sa vzniknutý glukózový roztok čiastočne zahustí na cirkulačnej odparke za vákua na koncentráciu zhruba 10-násobne. Po analytickom stanovení koncentrácie D-glukózy sa tento glukózový roztok môže opätovne použiť do epimerizačnej reakcie.After chromatographic separation, the by-stream from said step P-7, containing the remaining D-glucose, can be further processed in step V-2 of the processing of the by-stream after chromatographic separation, where the resulting glucose solution is partially concentrated on a circulating evaporator under vacuum to a concentration of approximately 10 -multiple. After the analytical determination of the concentration of D-glucose, this glucose solution can be reused in the epimerization reaction.
Produktový prúd s obsahom D-manózy z uvedeného kroku P-7 chromatografickej separácie sa následne zahustí pomocou reverznej osmózy v kroku P-8 koncentrovania produktového prúdu pomocou reverznej osmózy. Roztok sa zakoncentruje zhruba na 20 g cukrov na 100 g roztoku napríklad pomocou membrány na reverznú osmózu typu Fluid Systems TFC SW8 Elements. Proces beží pri teplote 45 °C, tlaku okolo 5,200 kPa, prietoku permeátu 5 dm3/min. Pomer prietoku permeátu a zásobného roztoku je daný rozdielom tlakov maximálne do 34 kPa.The product stream containing D-mannose from said step P-7 of the chromatographic separation is subsequently concentrated using reverse osmosis in step P-8 of concentrating the product stream using reverse osmosis. The solution is concentrated to approximately 20 g of sugars per 100 g of solution, for example using a Fluid Systems TFC SW8 Elements reverse osmosis membrane. The process runs at a temperature of 45 °C, a pressure of around 5,200 kPa, a permeate flow rate of 5 dm 3 /min. The ratio of permeate flow and stock solution is given by the pressure difference up to 34 kPa maximum.
Do zahusteného D-manózového roztoku s teplotou medzi 20 až 30 °C sa v ďalšom kroku P-9 rafinácie a filtrácie dávkuje aktívne uhlie v hmotnostnom pomere 1 : 35 k pripravenému roztoku. Zauhlený roztok D-manózy sa mieša minimálne 1 hodinu a následne sa nechá sedimentovať v čase nevyhnutnom na vyčírenie roztoku od aktívneho uhlia. Supernatant sa filtruje cez filtračnú jednotku.In the next step P-9 of refining and filtration, activated carbon is dosed in a mass ratio of 1:35 to the prepared solution into the concentrated D-mannose solution with a temperature between 20 and 30 °C. The carbonized D-mannose solution is stirred for at least 1 hour and then allowed to settle for the time necessary to clarify the solution from the activated carbon. The supernatant is filtered through a filter unit.
Následne, v kroku P-10 deionizácie, sa prečistený roztok D-manózy kontinuálne prečerpáva cez katexovú kolónu a anexovú kolónu. Objem použitých adsorbentov musí byť minimálne 20 % objemu prečerpávaného roztoku. Po zdeionizovaní sa roztok D-manózy z kolón vytlačí demineralizovanou vodou pod hodnotu refrakcie 1 °Bx.Subsequently, in step P-10 of deionization, the purified D-mannose solution is continuously pumped through the cathexis column and the annex column. The volume of used adsorbents must be at least 20% of the volume of the pumped solution. After deionization, the D-mannose solution is squeezed out of the columns with demineralized water below the refraction value of 1 °Bx.
V ďalšom kroku P-11 ultrafiltrácie sa zdeionizovaný roztok D-manózy filtruje cez ultrafiltračnú jednotku s membránou napríklad typu P-Series, Polyethersulfone, cut-off je 10 000 MW, podľa schémy uvedenej na obr. 5. Ultrafiltračná membrána umožňuje, aby rozpúšťadlo (ako napríklad molekuly vody), anorganické soli a malé molekulové organické látky v roztoku prechádzali a makromolekulové látky, ako sú suspendované látky, koloid, proteín a mikroorganizmy v roztoku, boli zachytávané, čím sa čistia a oddeľujú.In the next step of P-11 ultrafiltration, the deionized D-mannose solution is filtered through an ultrafiltration unit with a membrane, for example, P-Series, Polyethersulfone, cut-off is 10,000 MW, according to the scheme shown in fig. 5. The ultrafiltration membrane allows the solvent (such as water molecules), inorganic salts and small molecular organic substances in the solution to pass through, and the macromolecular substances such as suspended matter, colloid, protein and microorganisms in the solution to be captured, thereby purifying and separating .
Ďalej, v kroku P-12 koncentrovania a rekryštalizácie, sa filtrát získaný v predchádzajúcom kroku P-11 kontinuálne nastrekuje do cirkulačnej odparky, kde sa koncentruje za vákua pri teplote maximálne 60 °C. Pred samotným nábehom koncentrovania D-manózového roztoku sa vypočíta minimálny nástrek do odparky podľa vzorca:Further, in step P-12 of concentration and recrystallization, the filtrate obtained in the previous step P-11 is continuously injected into a circulating evaporator, where it is concentrated under vacuum at a temperature of maximum 60°C. Before the concentration of the D-mannose solution begins, the minimum injection into the evaporator is calculated according to the formula:
Vnástrek [L] = . , . ron x 1θθ refrakcia [°Bx]Injection [L] = . , . ron x 1θθ refraction [°Bx]
K vzniknutému sirupu sa dávkuje etanol v päťnásobnom prebytku proti objemu sirupu a vzniknutý etanolový roztok sa ohreje na teplotu 50 až 60 °C za súčasného miešania až do vyčírenia roztoku, následne sa roztok rovnomerne vypustí do kryštalizačných nádob, kde sa premiešava minimálne 16 hodín za súčasnej kryštalizácie.Ethanol is dosed to the resulting syrup in a five-fold excess against the volume of the syrup, and the resulting ethanol solution is heated to a temperature of 50-60 °C while simultaneously stirring until the solution becomes clear, then the solution is evenly discharged into the crystallization vessels, where it is mixed for at least 16 hours at the current crystallization.
V ďalšom kroku P-13 odstreďovania rekryštálov sa suspenzia kryštálov odstreďuje na odstredivke minimálne 60 minút. Vzniknuté materské lúhy z odstreďovania sa zachytávajú a predstavujú vedľajší produktový prúd.In the next step P-13 of centrifugation of recrystals, the suspension of crystals is centrifuged in a centrifuge for at least 60 minutes. The resulting mother liquors from centrifugation are collected and represent a side product stream.
Uvedený vedľajší produktový prúd z kroku P-13 odstreďovania rekryštálov môže byť ďalej spracovaný v kroku V-3 spracovania vedľajšieho produktového prúdu, kde vzniknuté materské lúhy z odstreďovania sa odliehujú za vákua pri teplote maximálne 60 °C a po odliehovaní sa zahustia na hustý sirup, ktorý po analýze môže vstupovať do kroku P-6 deionizácie a mikrofiltrácie pred chromatografickou separáciou.Said by-product stream from step P-13 of centrifugation of recrystals can be further processed in step V-3 of processing of the by-product stream, where the resulting mother liquors from centrifugation are distilled under vacuum at a maximum temperature of 60 °C and after distillation they are thickened to a thick syrup, which after analysis can enter step P-6 of deionization and microfiltration before chromatographic separation.
Nakoniec, v kroku P-14 sušenia, sa odstredený rekryštál suší za vákua v sušiarni. Prvých 10 hodín pri teplote 50 °C a ďalších 10 hodín pri teplote 90 °C. Po vychladnutí sa kryštál D-manózy pomelie cez sito s veľkosťou oka minimálne 6 μm.Finally, in drying step P-14, the spin-dried recrystal is dried under vacuum in an oven. The first 10 hours at a temperature of 50 °C and another 10 hours at a temperature of 90 °C. After cooling, the D-mannose crystal is ground through a sieve with a mesh size of at least 6 μm.
Spôsobom získavania D-manózy podľa tohto technického riešenia sa dosiahne značné zredukovanie a zjednodušenie výrobných operácií v porovnaní s chemickými postupmi známymi z doterajšieho stavu techniky využívajúcimi anilidáciu. V spôsobe podľa tohto technického riešenia nie je potrebné vykonať anilidáciu a operácie s ňou súvisiace ako odstreďovanie a rozklad anilidu. Prečistený roztok po epimerizácii s použitím deionizácie, rafinácie a následnej deionizácie je možné priamo nastrekovať na chromatografické zariadenie, ktoré zabezpečí separáciu produktu od ostatných zložiek roztoku. Takto získaný produktový prúd je natoľko čistý, že je ho možné po ultrafiltrácii a zahustení rovno kryštalizovať za vzniku finálneho produktu. Vo výrobnom postupe podľa doterajšieho stavu techniky je na dosiahnutie takejto čistoty produktu nutné opätovne kryštalizovať roztok D-manózy, keďže kryštalizácia sa považuje za čistiacu operáciu s najvyššou čistiacou účinnosťou. Kryštalizácia je však energeticky i časovo náročný proces a v neposlednom rade pri nej dochádza k strate výťažku produktu, vznikajú odpady a pri tepelnom namáhaní pred kryštalizáciou paradoxne aj nečistoty. V spôsobe podľa tohto technického riešenia sú operácie spojené s kryštalizáciou produktu vykonané iba jedenkrát na rozdiel od doterajšieho postupu, kde ich bolo potrebné vykonať dvakrát.The method of obtaining D-mannose according to this technical solution achieves a significant reduction and simplification of production operations compared to chemical procedures known from the prior art using anilidation. In the method according to this technical solution, it is not necessary to carry out anilidation and operations related to it, such as centrifugation and decomposition of anilide. The purified solution after epimerization using deionization, refining and subsequent deionization can be directly injected onto a chromatographic device, which will ensure the separation of the product from the other components of the solution. The product stream obtained in this way is so pure that it can be immediately crystallized to form the final product after ultrafiltration and concentration. In the production procedure according to the current state of the art, in order to achieve such purity of the product, it is necessary to re-crystallize the D-mannose solution, since crystallization is considered to be the cleaning operation with the highest cleaning efficiency. However, crystallization is an energy- and time-consuming process, and last but not least, it leads to a loss of product yield, waste and, paradoxically, impurities during thermal stress before crystallization. In the method according to this technical solution, the operations associated with the crystallization of the product are performed only once, in contrast to the previous procedure, where they had to be performed twice.
Podstatnou výhodou spôsobu podľa tohto technického riešenia je vylúčenie použitia potenciálne karcinogénneho a zdraviu škodlivého anilínu a jeho derivátov, ktoré vznikajú v chemických postupoch využívajúcich anilidáciu. Anilín glukózy tvorí priamy nebezpečný odpad pri izolácii anilidu manózy a po rozklade anilidu manózy a následnej regenerácii katexu, na ktorom sa rozklad deje, odchádza všetok anilín vo forme rovnako nebezpečného anilínium hydrochloridu. Práca s anilínom a jeho derivátmi predstavuje riziká a pracovnú záťaž aj pri dodržiavaní všetkých zásad bezpečnosti pri práci, znamená nezanedbateľnú nákladovú položku pri likvidácii takýchto odpadov a taktiež predstavuje záťaž na životné prostredie všeobecne.A significant advantage of the method according to this technical solution is the exclusion of the use of potentially carcinogenic and health-damaging aniline and its derivatives, which are produced in chemical processes using anilidation. Glucose aniline forms a direct dangerous waste during the isolation of mannose anilide, and after the decomposition of mannose anilide and the subsequent regeneration of the cathexis on which the decomposition takes place, all the aniline leaves in the form of equally dangerous anilinium hydrochloride. Working with aniline and its derivatives represents risks and workload even when all safety principles at work are observed, it means a non-negligible cost item in the disposal of such wastes, and it also represents a burden on the environment in general.
Ďalej, pri spôsobe podľa tohto technického riešenia v optimálnom prípade, t. j. pri dosiahnutí úplnej vzájomnej separácie D-manózy od glukózy za vhodných podmienok, je možné úplne alebo aspoň čiastočne recyklovať hlavnú surovinu D-glukózu z vedľajšieho/odpadového prúdu späť do výrobného procesu. Toto predstavuje ďalšie vylepšenie ekonomiky výroby a zníženie odpadového zaťaženia podniku.Furthermore, in the method according to this technical solution in the optimal case, i.e. j. by achieving complete mutual separation of D-mannose from glucose under suitable conditions, it is possible to completely or at least partially recycle the main raw material D-glucose from the side/waste stream back into the production process. This represents a further improvement in the economy of production and a reduction in the waste load of the enterprise.
Uvedený príklad uskutočnenia spôsobu získavania D-manózy podľa tohto technického riešenia je uvedený len ako ilustratívny príklad, ktorý nijakým spôsobom neobmedzuje toto technické riešenie len na tento konkrétne opísaný príklad uskutočnenia, pričom sú možné aj ďalšie alternatívne uskutočnenia spôsobu spadajúce do rozsahu myšlienky tohto technického riešenia definovanej v nárokoch.The given example of the method of obtaining D-mannose according to this technical solution is given only as an illustrative example, which in no way limits this technical solution to this specifically described example of implementation, while other alternative embodiments of the method falling within the scope of the idea of this technical solution defined in claims.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK155-2023U SK9997Y1 (en) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | Method of obtaining D-mannose from epimerization mixture of D-glucose |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK155-2023U SK9997Y1 (en) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | Method of obtaining D-mannose from epimerization mixture of D-glucose |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK1552023U1 SK1552023U1 (en) | 2023-11-22 |
| SK9997Y1 true SK9997Y1 (en) | 2024-03-27 |
Family
ID=88836318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK155-2023U SK9997Y1 (en) | 2023-09-28 | 2023-09-28 | Method of obtaining D-mannose from epimerization mixture of D-glucose |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK9997Y1 (en) |
-
2023
- 2023-09-28 SK SK155-2023U patent/SK9997Y1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK1552023U1 (en) | 2023-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106008645B (en) | A kind of method that momordica grosvenori glycoside V is extracted from Momordica grosvenori | |
| CN111517944A (en) | Optimized method with pretreatment for extraction of ferulic acid | |
| WO2015104464A1 (en) | Process for purifying aromatic amino acids | |
| JP2017051117A (en) | Separation and purification methods of fermentation products | |
| CN102363594A (en) | Method for separating and purifying succinic acid from fermentation broth | |
| CN1932023A (en) | Clean production process of tetracycline antibiotics | |
| CN112979482A (en) | High-purity L-valine and preparation method and application thereof | |
| CN1266158C (en) | Method for separating and extracting D-ribose from fermented liquid by film separating technology | |
| CN101085748A (en) | Method for separating and purifying glutamine from fermentation liquor by four-area simulation moving bed | |
| CN107513042B (en) | Method for extracting shenqinmycin by non-chemical solvent | |
| EP3805257A1 (en) | Method for preparing precursor of recombinant human insulin or analogue thereof | |
| KR100828706B1 (en) | A method for purifying 5'-Inosinic acid fermentation broth via crystallization process | |
| CN103130664A (en) | Process method of extracting gamma-aminobutyric acid through membrane separation technique | |
| SK9997Y1 (en) | Method of obtaining D-mannose from epimerization mixture of D-glucose | |
| CN103113423A (en) | Method for extracting D-ribose from fermentation broth through ion exchange and membrane separation technologies | |
| US9815761B2 (en) | Method for extracting ferulic acid and/or its salts | |
| CN104356140B (en) | A kind of membrance separation preparation method of high-purity moxidectin | |
| WO2016161686A1 (en) | Technology for extracting and preparing high-purity raffinose from defatted wheat germ | |
| CN103145771B (en) | A kind of method using ultrafiltration and ion exchange technique to extract D-ribose from fermentation liquid | |
| CN114044797A (en) | Extraction method and application of alpha-arbutin | |
| CN110437070B (en) | Method for preparing chlorogenic acid by comprehensively utilizing stevia rebaudiana leaves as raw materials and chlorogenic acid prepared by method | |
| CN100509757C (en) | Purification method of *N-L-arginine | |
| CN1554662A (en) | Process for preparing high purity acarbose | |
| CN108299542B (en) | Method for comprehensively extracting saponin and polyphenol from camellia oleifera abel cake | |
| CN101279978B (en) | Separation and purification method of cefathiamidine and preparation of cefathiamidine power injection |