TW211560B - - Google Patents
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Λ 6 η 6 經濟部屮央標準而β工消仲合作社印^ 五、發明説明(1 ) 發明之背景 概略而言,本發明俱有關由其中含有植酸及乳酸之介質 中回收植酸及乳酸,及肌醇之製法。特別,本發明傜有關 植酸及/或乳酸之吸附性回收方法,也關於處理植酸或其 衍生物而獲得肌醇之方法。 植酸(肌醇六磷酸)天然出現於植物組織,特別,於商業 上令人感興趣者為出現於多種穀物種子内。通常,此種植 酸傜呈其不溶性鈣-鎂鹽出現,亦名”植酸鈣鎂”(Phytin) 。目前,商業上可得之植酸大半偽由玉米穗軸浸液及/或 米糠衍生而得,玉米穗軸浸液及/或米糠之植物磷脂含量 相當於約2wU植酸。 過去,曾經利用沉澱法由此等介質中回收植酸鈣鎂。舉 例言之,可使用有機或無機酸處理介質,抽取植酸鈣鎂, 然後將之沉澱。鈣化合物,如氫氧化鈣,也可用來將期望 之物料呈植酸鈣而沉澱出。然而,此等沉澱法中,植酸鈣 _物料之回收與純化上需要相當高成本。又復,經常生成 多種不期望的廢物,因而於加工期間損失大量的標的物料 於此領域之另一研究方向中,曾經提議使用吸附/解吸 附方法來回收植酸0鎂。舉例言之,早期,W.Ledding等 人提議一種將穗軸浸液通過離子阻滯樹脂之方法。參見美 國第3,410,929號專利案( 1968年)。依據此案,樹脂含有 陰離子及陽離子基之混合物。至於所用樹脂類別,該案說 明使用陶氏化學公司阻滞(Retardation ) 11 A8樹脂之吸附 方法。此種樹脂係經由於強鹼樹脂,杜威(Dowex )樹脂1之 (請先閲讀背而之注龙事項莉项筠本頁; 本紙張尺度边用中a S家標準(CNS)TM規怙(210Χ297公;!t) 4 Λ 6 Π 6 經濟部屮央榣準’局员工消费合作杜印51 五、發明説明(2 ) 孔隙内聚合丙烯酸而製成者。於吸附植酸鈣鎂後,經負載 的樹脂以水清洗,及使用鹽(NaC义)溶液將植酸鈣鎂解吸附。 於此Ledding等人之早期研究工作之後,Ogawa等人於美 國第4, 668, 813號專利案中說明藉著使用離子交換樹脂處 理含植酸鈣鎂之溶液而獲得植酸鈣鎂。如該案所述,含植 酸鈣美之溶液通過陰離子交換樹脂床(如該案所舉例之強 離子性鹼0HQ, CH/OO®,或Cil0型樹脂)。以水洗負載 有植酸鈣鎂之樹脂後,將氫氣化鈉水溶液通過樹脂床,使 植酸鈣_呈鈉鹽溶離出,植酸鈣鎂隨後可被轉變成植酸。 植酸本身有多種用途,例如,用於動物脂肪及植物油加 工中作金腸螯合劑,作防銹劑,用於處理硬水,作營養分 等。然而,植酸也實質可用為其對應醇之中間物,此種醇 通稱為肌醇,曽被廣泛用做藥物,營養份,以及用作其他 有用化合物的中間物。至於肌醇之製法,可經由以水於 100t:水解植酸而得。參見D.J.Cosgrove, ”肌醇磔酸酯” ,Elsevier,阿母斯持丹,1980年,36頁。肌醇也可藉 著以水蒸氣於壓熱鍋内加壓水解植酸鈣鎂而得,參見F . A . Hoglan等人,J. Am. Chem. Soc.,1940,62,2397及美 國第2, 1 12,5 5 3號專利案;以及經由於壓熱鍋内於升溫與 升壓下使用水水解植酸鈉而得。H.Ogawa等人,美國第 4,66δ,813號專利案。 其他有價值的物料也出現於含植酸之介質内。例如,乳 酸連同植酸一起出現於玉米穗軸浸液内。長久以來,乳酸 (請先閲讀背而之注意事項-ρί艰寫本 本紙張尺度边用中Η B家標準(CNS)甲Ί規格(2 ] 0 X 297公龙)〇 1;1〇60 Λ 6 Π 6 經濟部屮央榣準局CX工消费合作社印3i 五、發明説明(3) 也用於食品工業,用於生産糖果,軟性飲料,啤酒,葡萄 酒,乳品,嬰兒食品,果醬,沙拉醬等。乳酸也可用於製 備藥物,化妝品,農藥等。近來,學術界及商業界對使用 乳酸作為生産生物可降解性塑膠的原料相當感興趣。例如 參見 L i p i nsky,E . S .,及 S i nc U i r,R . G . , Chem . Eng. Prog.,八月,26,( 1986 )0 商業上,目前乳酸傺經由合成法及發酵法二者生産。合 成法將乳睛轉成乳酸,乳腈原料得自丙烯睛生産中之副産 物。Van Hess, J.H.,”羥羧酸”,化學技術百科,第3版, 威利,第13卷,80-103頁(1981年另一方面,傳統發酵 法中,乳酸菌代謝碩水化合物原料時可生産游離乳酸。當 乳酸生成時,典型地俱以鹼如NaOH,ΝΗ40Η或更常見為 CaC〇3中和,以防發酵醪内之pH下降。發酵後,發酵醪經 酸化而將乳酸鹽轉成乳酸,隨後由發酵醪中分離出乳酸c 參見Buchta,K ·,”乳酸”,.生物技術,11.〇611>^8编輯), 立,409 ( 1 985 )。然而,如所了解者,此種分離及純化作用 特別煩瑣且效率低。A t k i n s ο η , B .及M a v i t u n a,F .,生物 化學工程與生物技術手冊,N a t u r e出版社,纽約(.1 9 8 3年) 。因此,對新穎具有商業吸引力的乳酸來源及回收方面的 研究已經持缠有一段時間。 鑑於此廣泛背景,申請人致力於研究以滿足真正便利且 有效回收植酸及乳酸之需求以及將植酸或其衍生物轉變成 肌醇之需求。經由申請人之發現,現己可成功地滿足此等 需求。 (請先閲讀背而之注意事項巩填寫本頁) 本紙張尺度逍用中aB家揉準(CNS)T4規怙(2丨0X297公*) 3 經濟部屮央櫺準而员工消费合作社印5i 五、發明説明(4) 發明之概述 如此,於一較佳具體例中,本發明提供一種處理介質而 回收其中所含的植酸或植酸鹽(例如植酸鈣鎂)之方法。依 據本發明,此法包含令該介質與具有三级胺官能基之固相 游離鹼聚合物接觸而吸附植酸或植酸鹽。藉此方式,經由 酸-鹼交互作用而將植酸或植酸鹽吸附於聚合物上。 出人意外地,此乃與先前的努力相反,先前努力中,聚 合物吸附劑預先加以官能化,換言之,轉成強離子形式, 該方法中,介於吸附劑與被吸附物間之官能基進行離子交 換。於若干模式中,此種較佳方法有助於以高度纯化形式 回收植酸或植酸鹽産物,同時避免需要如同先前技術般使 用及維持高度官能化的離子交換樹脂。又復,本發明方法 之較佳游離鹼形式聚合物可以高效率吸附植酸或植酸鹽, 且允許便利及優異地回收與解吸附計劃,容後詳述。於一 種實施本發明之此具體例之較佳模式中,經處理的介質也 含乳酸;該方法包含由樹脂中回收主要含植酸或植酸鹽産 物之一部分及主要含乳酸産物之另一部分。此種方法模式 可卓越地利用原料來源及有效,經濟地加工原料,而由其 中獲得具有商業價值的産物。 本發明之另一較佳具體例提供一種處理介質而回收其中 所含之乳酸之方法。此法包含令該介質與具有三级胺官能 基之固相游離鹼聚合物接觸而吸附乳酸,經由使用較強酸 置換聚合物上之乳酸而將乳酸解吸附,及收集大體未受較 強酸污染之解吸附乳酸部分。此種較佳方法可以期望的威 本紙張尺度逍用中國國家樣毕(CNS)>T4«m(2K)x297公龙)7 (請先閲讀背而之注意事項"堝窍本Γ) 裝- 訂 〇ll〇60 Λ 6 Π 6 經濟部屮央榀準局A Η消"合作杜印31 五、發明説明(5) 量及纯度回收乳酸:又復,於受較強酸之任何實質污染之 前,可從樹脂中去除高達約70%或以上之乳酸;於解吸附 步驟之後,該樹脂可便利地再生。 本發明之另一較佳具體例提供一種處理介質而由其中回 收乳酸之方法,該方法包括令該介質與具有毗啶基之固相 游離鹼聚合物接觸而吸附乳酸,及於至少約75°C之溫度, 以熱水將乳酸解吸附。本發明之此具體例出人意外地發現 當具有游離鹼吡啶基之聚合物用來吸附乳酸時,可利用方 便的熱水處理而以出人意外的高效率將乳酸解吸附。如此 ,此種較佳方法可減少由聚合物滲濾及/或解吸附步驟所 造成的乳酸産物内之可能的污染物。又復,可大為避免或 全然避免由於存在有此等污染物,導致需要回收後之分離 與纯化措施。 本發明之又另一較佳具體例提供一種獲得肌醇之方法。 本法包含水解植酸或植酸鹽之步驟,同時將其吸附於具有 吡啶官能基之固相游離鹼聚合物上而生成肌醇,及回收如 此所生成的肌醇。藉此方式,由植酸或植酸鹽原料可獲得 高度有用的肌醇産物,同時避免須將原料解吸附及隨後進 行生成肌醇之反應。又復,已證實較佳吡啶聚合物高度安 定且可徹底再生,當希望進行經濟的商業規模生産時,此 乃特別重要的考慮點。 鑑於前述内容,可見本發明提供一種可有效,優異且經 濟地回收乳酸及植酸或植酸鹽,及生産肌醇之方法。本發 明之其他目的及優點,經由研讀下文之說明及附隨之申請 (請先閲讀背而之注意事項"项寫本頁) 本紙张尺度遑用中國困家樣準(CNS)TM規格(2)0x297公;《:) 8 Λ 6 Η 6 經濟部屮央標準’^β工消仰合作杜印¾ 11660_ 五、發明説明(6 ) 專利範圍將顯然自明。 較佳具體例之說明 欲促使了解本發明之原理,現在將參照某些具體例且將 使用待定術語來說明之。也須了解,絶非意圖藉此限制本 發明之範圍,如業界人士通常預期與本文所述之本發明原 理相關的變化,進一步修改及應用皆屬於本發明之範圍内。 如前所述,本發明之一種較佳具體例傜有關由含有植酸 或植酸鹽之介質中回收植酸或植酸鹽之方法。就此方面而 言,於下文之論述中,”植酸”一詞代表包含植酸及其鹽衍 生物如植酸磷脂二者。此外,本文對植酸及其鹽衍生物所 列舉的重量百分率皆傲以游離植酸計算而得。 '有待處理之介質典型地含有植酸高達其溶解度上限,更 典型地至多約40wt%,有利地為得自含植酸鈣鎂之物料抽 取物,例如玉米,稻米或小麥糠麩等植物物料。更好,介 質為玉米穗軸浸液,該浸液未經濃縮通常含高達約2wt%植 酸。當然,有待處理之介質也可於處理前任意濃縮植酸。 較佳介質之pH約為1至約5,此pH可為其天然pH;或於使用 酸如112$04或“儿調整後,將植酸鹽轉為其游離酸形式。 就此特點而言,當於本發明之較佳方法中進行此種pH調節 時,調節用酸之添加數量至多僅足夠將所存在的任何植酸 鹽衍生物轉成其游離植酸形式(亦即未添加任何過量的調 節用酸)。 至於所用聚合物,與過去所教示的預先經官能化的離子 交換樹脂(例如前述Ogawa等人及Ledding等人之研究工作) (請先閲讀背而之注意事項巧填寫本頁} 裝· .•訂- 線- 本紙张尺度边用中S國家標1MCNS) T4垛格(2]0Χ297公;«:) 9 經濟部屮央櫺準局Μ工消费合作社印3i λ r, U__Π_6 五、發明説明(7) 相反,本發明之聚合物為具有三级胺官能基之游離鹼聚合 物可吸附植酸或植酸鹽。出人意外地發現,雖然先前所用 之聚合物不具有強力離子交換待點與功能,但本發明之聚 合物可以出人意外的效率及容量經由酸-驗交互作用而吸 附植酸或其鹽。又復,已證實較佳聚合物可高度再生,該 因素也為此類型具高業吸引力之方法的重要因素。聚合物 之三级胺官能基可由N-雜環族或N-脂肪族基所提供。舉例 言之,賓州,費城,羅門哈斯公司所提供之安伯里斯特 (AMBERLYST ® )A-21樹脂可用於本發明。此種A-21樹脂含 有脂肪族三级胺官能基。有關此種及其他類似樹脂之額夕卜 資訊可參考包含可得自製造商之參考文獻。例如參見”安 伯里斯特A-21 :技術公報流髏製程化學品”,羅門哈斯公 司,1977年4月。 更佳聚合物中,三级胺官能為吡啶官能,例如見於聚乙 烯基吡啶聚合物者。至今日為止,聚2-及聚4-乙烯基吡症 聚合物用於研究中可提供特殊優點,特別為例如以二乙燦 苯至少交聯约2«之聚合物。 就此特點而言,迄今為止之較佳聚合物包含雷立克斯 (REILLEX™)聚合物糸列,得自印地安那州,印地安那波 里市,雷利工業公司者。此等聚合物有聚2-及聚4-乙烯ttt 啶聚合物且經以商業上可得之二乙烯苯交聯者。舉例言之 ,雷立克斯425聚合物為4-乙烯基吡啶與25%二乙烯苯所生 成之共聚物,於高達約250 °C或以上之高溫時具有良好熱 安定性。此種雷立克斯425聚合物呈硬質,巨網樹脂珠形
(諸先閱讀背而之注意事項界艰窍本頁J 本紙張尺度边用中困困家楳準(〇奶)^規怙(2】0\297公足)1_〇 Λ 6 Π 6 211^^ 五、發明説明(S) ,為迄今所用的有利聚合物。當然,其他樹脂也屬適宜, 例如包含其也珠形雷立克斯聚合物,可為2¾或25%交聯聚2 -或聚4-乙烯基吡啶巨網或凝膠樹脂。至於有關此等及其· 他雷立克斯聚合物之資訊可參考參考文獻,例如包含以雷立克 斯報告1,2及3,得自雷利工業公司者,此報告併述於此 ,以供參照所有與本發明有關的特點及材料。 ‘ 至於含植酸之介質與聚合物的接觸模式,接觸可以業界 所實施之任何適當方式進行。例如固定床,移動床或流化 床条統可用來提供分批、半連續或連缠製程。固定床較好 交替與介質及解吸附劑接觸,介質及解吸附劑各別可以逆 流或順流通經樹脂床。於較佳模式中,於一糸統中提供二 或二以上之固定床,此等床之構造適當且加適當閥門,而 使得一床可與介質,而另一床可與解吸附劑及/或樹脂之 清洗及/或再生之物料,進行可逆性接觸。藉此方式,可 進行連續回收法。其他接觸条統例如逆流移動床或模擬移 動床糸統於業界人士之技巧範圍内也可使用。 接觸步驟之流速與設備,加工及其他工程因素有關,通 常偽於約2至約至少20床體積/小時(b. v. /hr.)之範圍内, 今日研究工作傜於約4至約6b. v. /hr .之範圍内。此接觸步 驟持續至聚合物大體飽和以植酸或植酸鹽為止,經由監視 聚合物床之入流與出流内之植酸含量可方便地測知。 接觸步驟之後,經植酸負載的聚合物較好以含水介質以 中等流速,例如約10至約15倍床體積/小時清洗。此清洗 較好於約周溫(例如約20-25Ό )或以下之溫度下進行,更好 本紙张尺度逍用中國困家搽準(CNS)TM织怙(210X297公龙)Π (請先閲請背而之注意事項邛碣寫本頁』 '裝· 經濟部中央標準而β工消卟合作社印5i Λ 6 Π 6 經济部屮央標準而只工消价合作杜印3i 五、發明説明(9 ) 於約2-151或甚至更低之冷溫下進行,只要介質不會出現 顯著凍結即可。含水清洗介質較好為弱酸(如pH約4-6), 有利地可藉著含有溶解的co2而變成弱酸。清洗液體積典 型地為約1或更多床體積,更好其數量恰為至少由樹脂床 中實質去除未經吸附的雜質所需者,例如於今日申請人之 研究工作中約為1至2床體積。 於此具體例中,使用任何適當化學劑將植酸由聚合物中 解吸附。例如,可用強鹼如氫氧化鈉,如5%或以上之NaOH 溶液,該種情況下物料傜呈鈉鹽而回收。解吸附劑優異地 以每小時約6至12床體積之流速通經聚合物床。至於所用 解吸附劑物料體積,當然,將隨持定吸附劑/解吸附劑, 被吸附的物料及其他相關因素而異。於較佳方法中,使用 約4至8床體積之解吸附劑。 於本發明之另一較佳特點中,比植酸更強的酸,例如無 機酸溶液(如硫酸),可有效用作解吸附劑。當使用此種酸 性解吸附劑時,其可有效置換樹脂上的植酸。由此解吸附 步驟回收實質不受較強酸污染的植酸部分,較好含5Wt%或 以下的較強酸,更好為1或以下。此步驟例如可藉箸監視 出流之pH而達成,當出流之pH降至顯然存在有較強酸之該 點、,中止解吸附劑流。例如,使用10%硫酸溶液作解吸 附劑,當出流之pH降至約1以下時,較好中止解吸附劑流。 如前所示,於本具體例之較佳模式中,有待處理的介質 含有植酸及乳酸二者。再度,將此介質與具有三级胺官能 基之固相游離鹼聚合物接觸。然後由聚合物中回收主要含 (請先閲讀背而之注意事項巩填寫本Γ、 裝- :·線- 本紙張尺度遏用中國《家楳孕(CNS)T4規怙(210x297公龙) 五、發明説明uo) 植酸産物之一部分及主要含乳酸産物之另一部分。隨後, 各別部分較好就其各別之主要産物進行濃縮。如此,此法 可有效便利地由介質中獲得兩種高價值物料。 如前所述,此具體例用之較佳介質為玉米穗軸浸液,其 中除含有植酸外,於進行濃縮之前也含約1¾或以上之乳酸 。此具體例所用聚合物,接觸模式,解吸附,清洗及其他 較佳參數皆類似前述者,由下文之說明予以修改或擴大。 經濟部屮央標準局CX工消费合作杜印31 (請先閲-背而之注戈亊項^项寫本頁』 含樹脂床之單一柱或多柱可用於提供根據本模式之製程 。舉例言之,含植酸及乳酸之介質可如下例:所述通經單 一柱。游離鹼聚合物比起乳酸更偏好與植酸結合,因而出 流中將富含乳酸,而被吸附於樹脂上之物料至少主要包括 植酸。隨後,經負載的聚合物使用解吸附劑處理,而得主 要含植酸之一各別部分。就此方面而言,”主要含植酸”一 詞代表該部分所含植酸莫耳數比乳酸更大c當然,”主要 含乳酸”一詞則代表該部分所含乳酸莫耳數比植酸更多。 偏好使用一種方法,其中介質所含之主要物料的荑耳數至 少為另一種物料之2倍者,更好至少為10倍。舉例言之, 如下例2所示例說明之較佳工作可獲得乳酸/植酸莫耳比大 於200 : 1之部分(部分1 ),及含植酸之部分中並未測得任 何乳酸(部分3)。由申請人所進行的此種及其他研究工作 ,驗證藉本較佳方法可達成高度優異的回收與分離,同胃 強調其回收幅度。 於另一較佳方法模式中,介質一系列通經含聚合物之多 根柱。藉此,朝向該糸列起點之柱主要傜吸附植酸,而j净 本紙»尺度逍用中國Η家楳準(CNS)TM垛格(210x297公;8:) A 6 Π 6 2115C0 五、發明説明(U) 糸列中較稍後之柱則主要吸附乳酸。然後由各別柱中獲得 主要含乳酸或植酸之各部分。就較佳特點而言,位在条列 中央之柱(換言之,至少在中央之前與之後一根柱)其中含 實質數量之乳酸與植酸二者,可未經處理,單純用於隨後 的操作回合_^作条列起點或接近起點。此等柱由於乳酸被 置換,順流撝帶及例如吸附於隨後一根柱上,因而變成富 含植酸。如此,可得極為高度富含各別期望的物料之部分 。舉例言之,如下例3中,部分1之乳酸/植酸比約為132: 1 ,而部分3之植酸/乳酸比大於20 : 1。 如前述,植酸可由聚合物上解吸附,乳酸可使用習知方 法解吸附,例如使用極性有機溶劑如醇(如甲醇),.酮,錢 酸酯,鹼(如NaOH或NH3水液)等。然而,於本發明之一較 佳特點中,使用熱水於約75°C或以上之溫度,更好約85°C 至100°C之溫度,將乳酸由較佳含吡啶之聚合物上解吸附 :也可使用更高溫,例如使用水蒸氣及/或加壓下高達约 150°C或以上。藉此發現比較使用極性有機物料,如甲醇 之已知解吸附法,可達成一種大為簡化的産物後續處理法 另一種較佳方法中,含有經吸附的植酸及乳酸之聚合物 床可接受選擇性解吸附處理而分離各物料。首先,如前述 使用熱水將乳酸解吸附。於此過程中,由聚合物中並未去 除顯箸數量之植酸。如此,聚合物可以可有效去除植酸 (例如如前述)之解吸附劑處理,因而獲得各別主要含植酸 及乳酸之各別部分。 如同植酸,申請人也發現也可經由使用較強酸,例如較
本紙張尺度逍用中國ffl家標準(CNS)IM規怙(2】0x297公:«:) U (請先閲-背而之注意事項^塥寫本頁; 裝- 經濟部屮央標準杓A工消费合作社印製 經濟妁屮央樣準而员工消"合作杜印51 lloCO_nj_ 五、發明説明(12) 好為H2S04或HCil,從具有三级胺基之游離鹼聚合物中將 乳酸有利地解吸附。此種情況下,可回收大體不受較強酸 污染之含乳酸部分。較好,回收含或以下之較強酸, 更好U或以下之乳酸部分。再度,可持缠藉吸附劑流及收 集乳酸部分,直到出流之pH下降指示存在有顯箸數量之較 強酸為止。舉例言之,使用55^2$04或[1(:儿,可將解吸附 劑流經聚合物直到出流之pH降至約2以下為止。至今為止 之較佳研究工作中,可於出流内顯然出現任何較強酸之前 ,去除聚合物上之至少約75%乳酸負載。 本具體例所得之部分可以習知方式加工而得植酸及乳酸 。較好,此等部分經濃縮,而富含植酸之部分經處理,因 而將植酸水解成肌醇。 如所示者,本發明之又一較佳具體例傜有關獲得肌醇之 方法。本法包含水解植酸之步驟,同時將植酸吸附於具有 吡啶官能基之固相游離齡聚合物上,藉此生成肌醇。如此 ,於本具體例中,由樹脂直接回收肌醇,而非回收植酸隨 後再經水解。負載有植酸之樹脂較好,但非必要,為與前 述較佳具體例中所得者。水解典型地於约100°至約180°C 或以上,較好於大氣壓以上進行,例如於密封容器如壓熱 鍋内,經由於含水介質中加熱經負載的樹脂所産生的自生 壓力。如此,可提供一種獲得肌醇之極端便利的方法,而 無需將植酸解吸附及隨後轉成肌醇。又復,且要緊地,申 請人發現所用較佳吡啶聚合物高度可再生,如下例7所進 一步說明者。 (請先閲請背而之注意枣項.罚艰寫本頁) 本紙张尺度边用中B國家楳準(CNS)T4規岱(2】0X297公及)15 經濟部屮央#準沿ts:工消费合作社印5i 2__ί\ ϋ _ 五、發明説明(13) 欲求促成對本發明及其較佳待點與優點之進一步瞭解, 提供如下特例。須了解,此等實施例僅供示例說明之用, 而絶非限制本發明之範圍,所有屬於之精讁内之變化與修 改皆期望受到保護。 實施例中所列百分率皆為重量百分率,除非於上下文中 有其他規定或提示。如下實施例中所得植酸或植酸鹽之水 溶液藉HPLC分析。含植酸納之樣品於分析前經酸化。又復 ,雖然偶爾植酸偽呈鈉鹽而由柱上回收,但植酸數量傜以 游離酸之克數報告。 實施例1 使用游離鹼吡啶聚合物由介質中移出棺酸 内徑)1英吋之玻璃柱内填塞以得自印地安那州 ,印地安那波里市,Reilly工業公司之REILLEX™ HP聚合 物含水淤漿。沉降後,樹脂床之體積為23mL。由柱中去除 水直到液面恰在樹脂上方為止,2%植酸溶液(於其天然pH ,約3以6至10床髏積/小時之速率流過樹脂床,監梘出流 之導電傜數。當10倍床體積流過柱之後,導電傜數之測量 指示入流與出流之植酸濃度相等。此點取作樹脂的飽和點 。柱使用2床體積之飽和以C02之冷(11:)水清洗,隨後將 5%氫氧化鈉溶液通過樹脂而呈納鹽移出植酸。收集120m义 鹼性出流及以HPLC分析。總計回收3.4g植酸(呈納鹽)。 實施例2 使用單一柱分離植酸及乳酸 含80m义雷立克斯425聚合物之含水淤漿(26 . 7g乾樹脂) (請先閱誚背而之注意事項巩堝寫本頁j 裝· 訂-· 本紙張尺度逍用中國Η家榀毕規怙(210X297公*) Λ 6 Ιί 6 五、發明説明(14)
(請先閲讀背而之注意嚀項利艰寫本頁J 加至1英吋I.D.有夾套的玻璃柱内。樹脂柱經回流且使樹 脂床沉降。玉米穗軸浸液經過濾去除懸浮固體,及以濃 HCil將其為1.8。JIHPLC分析,發現溶液含0.8%植酸 及1 . 6%乳酸。然後,此溶液以4床體積/小時之流速流過樹 脂床。收集首1280idL出流作部分1。樹脂以1.5床體積之飽 和以C02之冷(2t )水清洗及收集清洗液(120raL)且與部分1 合併。5%氫氣化鈉溶液通經樹脂床,同時監視出流之pH。 於出流變成鹼性之前收集部分2 (200mL)。收集其餘出流 (120mL)作部分3。經以新鮮水清洗,樹脂可再度用作另一 次類似的程序。·下表1列舉如藉HPLC所得各部分之植酸與 乳酸組成。 ’ 表 1 部分 體積UL) 乳酸(g > 植酸(g) 1 1400 16.7 0.6 2 200 0.8 3.9 3 120 0.0 5.8 實施例3 經由選擇性解吸附作用從柱上分離酸 經濟部屮央標準杓β工消费合作杜印奴 進行一實驗來示例說明藉選擇性從樹脂床上解吸附,而 同時回收及分離植酸與乳酸。如此,重複例2之程序,但 當於出流與入流内觀察到等量乳酸時,中止玉米穗軸浸液 流過柱。樹脂床如例2以冷C 〇2水清洗,隨後將1 2 0 m L水加 至柱。壓縮空氣之溫和流逆流通經柱而攪動床,熱水循環 通過柱夾套直到柱内溫達到85它為止。然後,中止壓縮空 本紙»尺度边用中a Η家楳準(CNS) ΤΜ規怙(2】0><297公龙)17 Λ 6 1\ 6
Xt5^ 五、發明説明(15) 氣流及快速排乾柱内之熱水。重複此步驟,如此收集得之 二部分分別定名為部分1及部分2。隨後,樹脂以最小量水 回洗,令床沉降,將液面調節至恰高於樹脂。然後,5¾氫 氣化鈉溶液如例1般通經樹脂,而收集另一部分作部分3。 藉HPLC測知各部分之植酸及乳酸組成,示於表2。 Μ_2 部分 體積(mL) 乳酸(g) 植酸(g) 1 123 1.8 0.1 2 121 0.4 0.1 3 320 • 02 3.1, (請先閲請背而之注意事項-pi埙寫本F/
經濟部屮央櫺準而κχ工消赀合作社印M 如此驗證依據本發明可極為有效地同時回收,然後分離 植酸及乳酸。又復,經回收及分析後,部分3接受回流處 理而將植酸水解成肌醇。 奮施例4 多柱選擇性吸附及解吸附乳酸及植酸 如例2所述製得一糸列三根柱,各含約80mL樹脂。玉米 穗軸浸液也如例2製備,通經串連的三根柱。當串連的第 三根柱以乳酸飽和時,中止液體流,且如前述般以冷C02 水洗滌串連的三根柱。然後,分開第一及第三根柱且各別 處理如下: U :此柱内之樹脂如前例般,使用3床體積之5%氫氧化 鈉清洗,及收集中性與鹼性部分。合併二部分而得250mL 溶液,其中含有9.4g植酸及l.lg乳酸。 柱3 :柱3内之樹脂使用140mL水調成淤漿且以逆流壓縮 裝. 線· 本紙張尺度逍用中國國家樣準(CNS)T4規格(2丨(1><297公;8:) is 2ii如 Λ 6 Π 6 經濟部屮央榀準局Α工消"合作社印虹 五、發明説明(L6) 空氣流攪動。熱水循環通過柱夾套直到柱内溫90它為止。 中止氣流,床沉降之後,熱水立即由柱内排乾。重複此種 熱水解吸附程序而得第二部分。合併第二部分獲得286niL 溶液,其中含有3.2g乳酸及低於0.1 g植酸。 由柱2並未移出任何成分,此柱2於隨後之循環中變成柱 1,其後方接著兩根經新鮮再生柱。藉此方式,可進行高 度有效的回收及分離方法,如此有利由穗軸浸液中獲得兩 種有價值的物質。 賁施例5 以強酸將乳酸及植酸解吸附 重複實施例4之吸附與清洗程序,同時再度分離出柱1及 3。然後,柱1及3處理如下: 柱1 :製妥10%硫酸溶液及通經柱1内之樹脂床。監視柱 出流之pH。pH降至0.6之後,中止流。溶液進行HPLC分析 指示溶液含10 . lg植酸及極小量乳酸。分析後,剩餘溶液 回流18小時而將植酸水解成肌醇。柱1之樹脂以氫氧化鈉 水液或氨處理則可供再度使用。 B :製妥MHC义溶液及通經柱3之樹脂床。監視出流之 pH。收集二部分,部分1收集至柱出流之pH降至2以下為止 。接著收集部分2。分析顯示,部分1含有2. 9g乳酸,而部 分2含有0 . 4g乳酸,各含乳酸之數量極低。部分1中之乳酸 可經脱色及濃縮而呈80¾溶液回收。第二部分之pH較好調 整至1 . 8至4.0間,及以隨後之部分玉米穗軸浸液加工處理 而回收其乳酸組分。 (請先閲讀背而之注意事項4项寫本頁; 本紙張尺度逍用中國B家標準(CNS)T4規怙(210X297公放)L9 Λ 6 η 6 經濟部Ψ央標準而A工消价合作社印製 五、發明説明(L7) 實施例6 使用具有Ν-脂肪族三级胺官能基之樹脂回收植酸及乳酸 製備一条列三根柱,各含約80niL安伯里斯待Α-21而非交 聯的聚乙烯Ift啶且如例4所示組配。製妥玉米穗軸浸液及 如前例通經三根樹脂柱直到第三柱飽和以乳酸為止。分離 第一及第三根柱,以冷水清洗,及處理如下: 此柱内之樹脂以3床體積之5¾氫氣化鈉清洗,然後 以1床體積之水清洗。清洗水與鹸性溶液合併而得310mL溶 液,其中含有8.4g植酸(呈植酸納)及0.6g乳酸(呈乳酸鈉)。 柱3 :柱3中之樹脂以10¾硫酸清洗\收集一主要部分直 到觀察到pH顯著下降為止。主要部分中含有9g乳酸而僅 含小量硫酸。最後一部分乳酸可循環至新鮮玉米穗軸浸液 ,同時以鹼水液將其pH調整至約3。氫氧化鈉水液或氨通 經柱之後,樹脂可供再度使用,接著以水清洗。 於各別之實驗中,使用氳氧化鈉水液或氨由第三柱中移 出乳醆。此種情況下,主要部分係收集至pH顯箸升高為止 。以含水酸處理,將pH調整至約3時,隨後含小量乳酸鈉 或乳酸銨之各部分可與新鮮玉米穗軸浸液合併而回收此等 較小量的乳酸。 實施例7 由樹脂中直接回收肌醇 於本發明之另一持點中,可經由於樹脂上水解植酸或植 酸鹽而直接回收肌醇。供示例說明之用,於40¾植酸水溶 液内加入143. 7g雷立克斯425聚合物,由稍早之實驗中測 (請先閲-背而之注意事項七堝窵本頁'- 裝- *?r- 線- 本紙張尺度逍用中國Η家標準(CNS) Ή規怙(2】0><297公;8:) 2ϋ 21
經濟部屮央標準而貝工消赀合作杜印製 五、發明説明as) 知聚合物足夠吸附28g植酸。然後此樹脂淤漿於壓熱鍋内 加壓於180C處理3小時。分析顯示植酸完金水解成肌醇 (産率,93%粗産率,5炭處理後為91¾)。經由從水層中蒸餾 去除水,及將殘渣與甲醇及丙酮一起攪拌,而分離出肌醇 。經由過濾樹脂而由反應混合物中獲得水層。水層保有磷 酸酯水解過程中所生成的金部磷酸。然後,425樹脂之再 生及磷酸酯之生成可藉著以鹼處理而達成。當被吸附的物 種為植酸鈣鎂時也可獲得類似的結果。 實施例8 乳酸之水蒸氣解吸附作用 構成水蒸氣解吸附裝置含長約20英吋,外徑1 i英吋之 不銹鋼管。鋼管上端裝配以加閥門的水蒸氣入口及壓力計 。下端裝配壓力調節閥。1 4英吋不銹鋼水冷式冷凝器也接 在壓力調節閥下方。不銹鋼細網篩置於管下端而將聚合物 維持於管内部。此裝置接到壓力經過調節的高壓水蒸氣管 路。 製妥1升6%乳酸水溶液。將59.52克(乾基)雷立克斯425 聚合物加至溶液,溶液内周溫攪拌約2小時。過濾去除聚 合物及以250ιπ儿10C磺化水處理。濾液藉滴定分析,因而 測知6 . 84克乳酸負載於聚合物上(例如酸負載=原始溶液 内之酸克數一濾液内之酸克數)。然後,經負載的聚合物 置於水蒸氣解吸附裝置内(聚合物填湛管之約2/3體積), 然後使用活水蒸氣加熱裝置外表面。然後,水蒸氣以8-15 psig及约6床體積/小時之流速通過裝置(經由掖體收集速 (請先閲讀背而之注意亊項寫本頁、 本紙張尺度边用中HH家楳iMCNS)TM規格(2]0父297公龙)21 厂飞 Λ f5 〇1 ..Un,v_116 五、發明説明(19) 率測定)。收集100mil部分,各部分以0.1N NaOH滴定。分· 析測得收集得之首3床體積之水蒸氣内共回收4 . 50g乳酸。 代表首3床體積内已經由聚合物中回收65. 8%乳酸,驗證水 蒸氣解吸附程序之效率高。 (請先閲誚背而之注意事項.沔蜞寫本頁) 裝· 訂- 線- 經濟部中央標準局A工消作合作杜印製 本紙¾尺度逍用中aa家樣準(CNS)T4規ίM2]0χ29_/公·¾:)22
Claims (1)
- A7 B7 C7 D7 82· 1. 18修正本 六、申請專利範圍 法離酸 方游植 之或附 鹽基吸 酸啶而 植吡觸 或之接 酸式物 植形合 的鹼聚 含離聯 所游交 中有相 其具固 收與之 回質基 而介胺 質該族 介令脂 理括级 處包三 種法之 一方式 1.該形 , 鹼 酸 酸穗一合 植 植米一聚 有 有玉- 聯 含 含為 交 質 質質 相 介 介介 固 該 該該 該 中 中中中 其 其其其 法 法法 法 方 方方 方 之 之之 之 項 項項 項 11 1—- 11 第 第第 第 圍 圍圍 圍 範 範範 範 nu y 禾 利禾 禾 專 專 專-專 。請 請請請 鹽申 申申 。申 酸如 。如如液如 植 2錢3 4 浸 5 或15軸 物 合 聚 由 含 包 也 中 其 法 方 之 IJO項 物 5 合第 聚圍 啶範 吡 利 基專 烯請 乙申 聚如 為 6 物 驟 步 之 附 吸第 解圍 鹽範 酸利 植專 或請 酸申 植如 將7. 中 法 方 之 項 啶 吡 基 烯 乙 聚 該 中 其 物 合 聚 啶 吡 基 烯 乙第 4 圍 聚範 或利 2 專 聚請 為申 物如 合 8 聚 法 方 之 項 乙- 4 聚 或 - 2 聚 該 中 其 脂 樹 網 巨 或 膠 凝第 形圍 珠範 I πϋ 種 和 一 專 為請 啶申 ttt如 基 9 烯 法 方 之 項 乙- 4 聚 或 - 2 該 中 其 (請先閱讀背面之.;ϊ意事項再塡罵本頁) .裝. *-0. 線. 二 以 傺 物 合 聚 啶 at 基 烯 烴濟部中央標準局员工消費合作社印焚 第 圍 範 利 專 請 串 如 乙- 4 聚 或- 2 聚 該 中 0 其 者 - 聯法 交方 苯之 烯項 3 乙 聯 交 苯 烯 乙二 以 % 2 約 有 少 至 物 合 聚 啶 ttt 基 烯 Dtt 基 烯 乙 聚 該 中 其 法 方 之 項 0 1 第 圍 範 45 利 專 請 申 如 物 合 聚 啶 吡 基 烯 乙- 2 聚 為 物 合 聚 啶 毗 基 烯 乙 聚 該 中 其 法 方 之 項 0 1—I 第 圍 範 利 專 請 申 如 丄 本紙張又度適用中S0家標準(CNS)甲規洛(210 X 297公:^ ) 經濟部中央櫺準局員工消費合作社印5來 A7 B7 C7 D7_ 六、申請專利範圍 啶聚合物為聚4 -乙烯基吡啶聚合物。 1 3 .如申請專利範圍第1 0項之方法,其中該聚2 -或聚4 -乙烯基吡啶聚合物為一種\凝膠樹脂。 14. 如申請專利範圍第10項之方法,其中該聚2 -或聚4-乙烯基吡啶聚合物為一種巨網樹脂。 15. 如申請專利範圍第10項之方法,其中也包含將含有 植酸或植酸鹽之解吸附産物濃縮之步驟。 16. 如申請專利範圍第15項之方法,其中也包含將植酸 —或值酸鹽水解成肌醇之步驟、 17. 如申請專利範圍第16項之方法,其中該介質具有約1 至約5之p Η值。 18. 如申請專利範圍第17項之方法,其中該介質係於其 天然ρ Η值下接受處理。 19. 如申請專利範圍第17項之方法,其中也包含介於接 觸與解吸附步驟間,使用含水清洗介質清洗聚合物之步 Ο 2 0 .如申請專利範圍第1 9項之方法,其中該接觸偽利用 聚合物之固定床或流化床。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之方法,其中該含水清洗介 質含有C02。 22.如申請專利範圍第20項之方法,其中該聚合物為約 25%交聯有二乙烯苯之聚4-乙烯基吡啶。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之方法,其中該介質以植酸 計算,含有約1至5重量%植酸或植酸鹽。 本纸張尺度適用中园0家桴準(CNS)甲4规恪(210 X 297公 ----------------------^------.玎-----奸 (請先閱讀背面之注意事項'再塡寫本頁) 缦濟部中央標準局具工消费合作社印製 A7 η^,ό ^ D7 六、申請專利範圍 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之方法,其中於解吸附步驟 中使用氫氧化銷作解吸附劑,及回收植酸之鈉鹽。 2 5 .如申請專利範圍第2 0項之方法,其中使用比植酸更 強的酸作解吸附劑,其中也包含回收實質未受較強酸污 染的植酸部分。 2 6 .如申請專利範圍第1項之方法,其中之介質也含有乳 酸,同時也包括由聚合物中回收主要含有植酸或植酸鹽之 一部分及主要含有乳酸之另一部分。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項之方法,其中該回收包含將 該介質通經該聚合物而使得植>酸或植酸鹽被選擇性吸附於 聚合物上,收集主要含有乳酸之流出物,及由聚合物中將 植酸或植酸鹽解吸附。 28. 如申請專利範圍第27項之方法,其中該回收包含將 植酸或植酸鹽與乳酸二者吸附於聚合物上,及隨後由聚合 物上將乳酸及植酸或植酸鹽選擇性地解吸附。 29. —種處理介質而回收其中所含乳酸之方法,該方法 今該介質與具有游離鹼形式之吡啶基或游離鹼形式之三级 脂族胺基之固相交聯聚合物接觸而吸附乳酸,經由使用較 強酸置換聚合物上之乳酸而將乳酸解吸附,及回收實質未 受較強酸污染之乳酸部分。 30. —種處理介質而回收其中所含乳酸之方法,該方法 包括令該介質與具有游離鹼形式之吡啶基或游離鹼形式之 三级脂族胺基之固相交聯聚合物接觸而吸附乳酸,及使用 溫度至少約75°C之熱水將乳酸解吸附。 本纸張尺度適用中®國家櫺準(CN’S)甲4巩格(210 X 297公 ,-----------------------1^-------玎-----'^ (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) 六、申請專利範圍 A7 B7 C7 D7 鹽 酸 植 或 酸 植 當 括 包 法 方 該 法 方 之 醇 肌 得 獲 ill 種 族 脂 级 三 之 式 形 0 游 或 基 啶 吡 之 式 形 鹼 tttt- 離 游 有 具 於 附 吸 成 生 而 解 水 鹽 酸 植 或 酸 植 將 時 上 物 〇 合 醇 聚肌 聯該 交收 相回 固及 之 -基醇 胺肌 以 為 物 合 聚 該 中 其 法 方 之 項 0 3 第 圍 範 利 專 請 申 如 物 合 聚 啶 吡 基 烯 乙 I 4 聚 或 - 2 聚 之 聯 交 苯 烯 乙 為 物 合 聚 該 中 其 法 方 之 項 2 3 第 圍 範 利 專 請 申 如 脂 f!i 網 聚 或 0 凝 形 珠 eiM 種 有 少 至 物 -合 聚 中 其 法 方 之 項 3 3 第 圍 範 利 專 請 电 如 聯 交 苯 烯 乙二 以 有 约 物 合 聚 中 其 法 方 之 項 4 3 第 圍 範 利 專 請 申 如 聯 交 苯 烯 乙二 以 °5 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) -ΤΓ_ 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 纸 本 準 家 國 中 用 適 1^ 规 4 甲 公 97
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