WO2013042760A1

WO2013042760A1 - コハク酸の製造方法

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Publication number: WO2013042760A1
Application number: PCT/JP2012/074153
Authority: WO
Inventors: 深雪堀口; 正照伊藤; 山田　勝成
Original assignee: 東レ株式会社
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-03-28
Also published as: JPWO2013042760A1

Abstract

　コハク酸水溶液にコハク酸に対してギ酸が５．０重量％以上含まれているコハク酸水溶液を晶析することにより、コハク酸の過飽和が安定化し、その結果としてコハク酸の回収率を向上することができる。

Description

コハク酸の製造方法

　本発明は、コハク酸水溶液を晶析することによるコハク酸の製造方法に関する。

　コハク酸はジカルボン酸であるため、ブタンジオールやエチレングリコールなどのジオールとの重合によりポリエステルを生成し、ヘキサメチレンジアミンのようなジアミン類との重合によりポリアミドを生成する。このようなコハク酸を構成成分とするポリマーは、環境負荷の少ない生分解性ポリマーとして近年注目が高まっている他、食品添加物や医薬品、化粧品などの原料としても用いられる。このような用途に使用するコハク酸は、ポリマー原料の場合には、その機能性向上に不可欠な高重合度の達成が必須であり、そのためには、高純度のコハク酸が求められる。また、食品添加物や医薬品の場合にも安全性の観点から、高純度のコハク酸が必要とされる。

　微生物発酵によるコハク酸の生産は、グリーンケミストリーの観点からも実用化が期待される技術である。一般的に、コハク酸を微生物発酵によって製造するためには、培地を至適ｐＨに保つために、アルカリ性物質を添加しながら行われる。そのため、コハク酸を蓄積させた培養液中では、一般に、コハク酸は陽イオン成分との塩の形で存在する。

　また、コハク酸を生分解性ポリマーの原料として使用する場合、発酵終了後の培養液に酸性物質（例えば、硫酸）を添加して、コハク酸塩をフリー体のコハク酸に変換後、膜分離、イオン交換、などといった通常の精製操作により粗コハク酸水溶液を得ることができ、次いで、コハク酸濃度を高めた後、晶析操作によりコハク酸を固体として分離する方法が用いられる。ところが、晶析操作により純度の高いコハク酸結晶を得ることができるが、晶析回収率を高めるためには晶析温度を下げる必要があるために多大なエネルギーを要し、また、コハク酸結晶を分離後の晶析母液をリサイクルして繰り返し晶析する必要があり、効率が悪いという課題がある。

　コハク酸塩発酵液からコハク酸を晶析する方法としては、コハク酸アンモニウム発酵液にモノカルボン酸を添加してフリーのコハク酸に変換した後、冷却して晶析すると同時に生成した副生成物（モノカルボン酸アンモニウム塩）を回収、分解させて再利用する方法が開示されているが、晶析によるコハク酸の回収率に関する記載はない（特許文献１）。また、コハク酸の晶析効率を向上する方法として、一価のアルコールを添加してコハク酸スラリー粘度を下げる方法が開示されているが、コハク酸の回収率は十分ではなかった（特許文献２）。

特開２００４－１９６７６８号公報特開２００５－１３９１３７号公報

　本発明は、コハク酸水溶液からコハク酸を晶析する場合において、コハク酸を高効率で回収する方法を提供することを課題とする。

　本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、一定量のギ酸を含むコハク酸水溶液中ではコハク酸の過飽和が安定化され、飽和溶解度を超える濃度まで濃縮することが可能となり、晶析操作におけるコハク酸の回収率を向上させる効果があることを見出し、本発明を完成するに至った。

　すなわち、本発明は次の（１）～（５）から構成される。
（１）コハク酸に対してギ酸が５．０重量％以上含まれているコハク酸水溶液を晶析に供することを特徴とする、コハク酸の製造方法。
（２）コハク酸水溶液中のコハク酸量に対するギ酸量が５．０～４０．０重量％である、（１）に記載のコハク酸の製造方法。
（３）コハク酸水溶液のコハク酸濃度が１５．０～５０．０重量％である、（１）または（２）に記載のコハク酸の製造方法。
（４）晶析温度が３０℃以下である、（１）から（３）のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
（５）コハク酸水溶液を逆浸透膜に通じて濾過することにより得られる濃縮液を晶析に供する、（１）から（４）のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。

　本発明により、コハク酸水溶液中のコハク酸の過飽和を安定化することができ、コハク酸水溶液からコハク酸を晶析する際にコハク酸を高効率で回収することができる。

コハク酸に対してギ酸が０、２．５、５．０、９．８、３５．０重量％含まれるコハク酸水溶液の保温時間１時間における溶解度曲線。コハク酸に対してギ酸が０、２．５、５．０、９．８、３５．０重量％含まれるコハク酸水溶液の保温時間２時間における溶解度曲線。コハク酸に対してギ酸が０、２．５、５．０、９．８、３５．０重量％含まれるコハク酸水溶液の保温時間６時間における溶解度曲線。

　本発明は、ギ酸を含むコハク酸水溶液からコハク酸を晶析することによるコハク酸の製造方法であって、コハク酸に対してギ酸を５重量％以上含んでいるコハク酸水溶液を用いることを特徴としている。

　本発明における「コハク酸水溶液」とは、コハク酸を含む水溶液のことを意味する。コハク酸が含まれている水溶液であれば特に限定されず、水にコハク酸を添加した溶液であってもよく、また、当業者にとって公知のコハク酸発酵微生物の発酵培養よって生産されるコハク酸塩発酵培養液に酸性物質（例えば、硫酸）を添加して得られるコハク酸水溶液であってもよいが、本発明においてはコハク酸塩発酵培養液から得られるコハク酸水溶液が好ましく用いられる。

　コハク酸発酵培養で使用される微生物は特に限定されないが、例えば、発酵工業においてよく使用される酵母、大腸菌、コリネ型細菌などのバクテリア、糸状菌、放線菌などが挙げられる。動物細胞、昆虫細胞等の培養細胞も、本発明で使用される微生物に含まれる。使用する微生物は、自然環境から単離されたものでもよく、また、突然変異や遺伝子組換えによって一部性質が改変されたものであってもよい。公知のコハク酸発酵法の具体例としては、アナエロビオスピリラム・サクシニシプロデュセンス（Ａｎａｅｒｏｂｉｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ　ｓｕｃｃｉｎｉｃｉｐｒｏｄｕｃｅｎｓ）（ＡＴＣＣ５３４８８）の嫌気培養や（特開２０１０－０７０４７４号公報）、好気性コリネ型細菌であるブレビバクテリウム・フラバム（Ｂｒｅｂｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ　ｆｌａｖｕｍ）の遺伝子組み換え菌を増殖後、嫌気的に炭酸ガス含有液中で有機原料に作用させる方法（特開平１１－１９６８８８号公報）などが知られている。

　コハク酸発酵培養では、発酵培養液のｐＨ調整のために適宜アルカリ性物質が添加されることによって、コハク酸塩発酵培養液が調製される。添加されるアルカリ性物質としては特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウムまたはアンモニアが好ましく用いられ、その結果として培養液には、コハク酸ナトリウム、コハク酸カリウム、コハク酸カルシウム、コハク酸マグネシウム、コハク酸アルミニウムまたはコハク酸アンモニウムが形成される。

　コハク酸塩発酵培養液からコハク酸水溶液を調製する方法としては、例えばコハク酸塩発酵培養液に酸性物質を添加して陽イオン成分を難溶性塩として除去する方法が挙げられる。コハク酸塩発酵培養液に添加する酸性物質としては、コハク酸塩発酵培養液に含まれる陽イオンを難溶性塩として除去できるような酸性物質であればよく、具体的には、陽イオンがナトリウムである場合、硫酸やリン酸を添加することで、硫酸ナトリウムやニリン酸ナトリウムが沈殿する。また、陽イオンがカリウムである場合には、硝酸やクロム酸を添加することで硝酸カリウムやニクロム酸カリウムが生成し、前記陽イオンがマグネシウムの場合には、二酸化炭素を通じたり、シュウ酸を添加したりすることで炭酸マグネシウムやシュウ酸マグネシウムができる。さらに、該陽イオンがカルシウムである場合、硫酸、二酸化炭素、シュウ酸によって、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、シュウ酸カルシウムなどの難溶性塩を生成し、アンモニウムイオンの場合には、二酸化炭素を通じることで炭酸水素アンモニウムを生じる。難溶性塩の除去方法としては、例えば、沈殿・濾別によって除去する方法や、微量に溶解した難溶性塩についてはイオン交換、電気透析、ナノ濾過膜処理などの方法が挙げられる。

　本発明においては「コハク酸に対してギ酸が５．０重量％以上含まれているコハク酸水溶液」を晶析に供することを特徴とする。「コハク酸に対してギ酸が５．０重量％以上含まれているコハク酸水溶液」は、コハク酸水溶液中のコハク酸量およびギ酸量を測定した結果、コハク酸に対するギ酸量が５．０重量％以上含まれているコハク酸水溶液であればよく、測定した結果、５．０重量％未満であれば適宜コハク酸水溶液にギ酸を添加すればよい。コハク酸水溶液におけるコハク酸量に対するギ酸量が５．０重量％未満だとコハク酸の過飽和の安定性が不十分であり、晶析操作におけるコハク酸の回収率向上の効果が小さい。また、コハク酸水溶液におけるコハク酸に対するギ酸量の上限は、コハク酸が過飽和で安定化する範囲においては特に限定されないが、４０．０重量％を超えると、晶析操作において回収したコハク酸結晶中にギ酸が巻き込まれてしまうことがあり、それによりコハク酸の純度を向上するためにコハク酸結晶の洗浄を繰り返し行う必要があるため、好ましくは４０．０重量％である。なお、コハク酸水溶液に含まれるコハク酸およびギ酸は高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）によって定量することができ、コハク酸水溶液に含まれるコハク酸およびギ酸の重量から、コハク酸水溶液におけるコハク酸に対するギ酸量を測定することができる。

　また、晶析に供するコハク酸水溶液は、コハク酸が１５．０～５０．０重量％溶解したものことが好ましい。１５．０重量％以上であれば晶析による回収率高めることができるが、５０．０重量％を超えると、スラリー濃度が高すぎて晶析槽内部を均一に撹拌できない場合があり、操作性に問題が生じる場合がある。なお、コハク酸濃度が１５．０重量％未満の場合は、濃縮操作によりコハク酸濃度を１５．０重量％以上に高めた後に晶析することが好ましい。コハク酸を濃縮する方法としては、エバポレーターに代表される濃縮装置で加熱、減圧により水を蒸発させて濃縮する方法、逆浸透膜に通じて濾過することによって非透過液側にコハク酸を濃縮する方法が挙げられるが、濃縮に要するエネルギーを低減できることから、逆浸透膜による濃縮方法が好ましい。

　コハク酸濃縮のための逆浸透膜の膜素材としては、一般に市販されている酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマー、ポリスルホンなどの高分子素材を使用することができるが、該１種類の素材で構成される膜に限定されず、複数の膜素材を含む膜であってもよい。またその膜構造は、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜や、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い機能層を有する複合膜のどちらでもよい。

　本発明で好ましく使用される逆浸透膜としては、酢酸セルロール系のポリマーを機能層とした複合膜（以下、酢酸セルロース系の逆浸透膜ともいう）またはポリアミドを機能層とした複合膜（以下、ポリアミド系の逆浸透膜ともいう）が挙げられる。ここで、酢酸セルロース系のポリマーとしては、酢酸セルロース、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース等のセルロースの有機酸エステルの単独もしくはこれらの混合物並びに混合エステルを用いたものが挙げられる。ポリアミドとしては、脂肪族および／または芳香族のジアミンをモノマーとする線状ポリマーまたは架橋ポリマーが挙げられる。また、とりわけポリアミド系の逆浸透膜はコハク酸の阻止率が高く、コハク酸の回収率が高いことから、本発明においてはポリアミド系の逆浸透膜がより好ましく用いられる。

　膜形態としては、平膜型、スパイラル型、中空糸型など適宜の形態のものが使用できる。

　本発明で使用される好ましい逆浸透膜の具体例としては、例えば、東レ株式会社製のポリアミド系逆浸透膜ＵＴＣ－７０、ＳＵ－７１０、ＳＵ－７２０、ＳＵ－７２０Ｆ、ＳＵ－７１０Ｌ、ＳＵ－７２０Ｌ、ＳＵ－７２０ＬＦ、ＳＵ－７２０Ｒ、ＳＵ－７１０Ｐ、ＳＵ－７２０Ｐ、ＳＵ－８１０、ＳＵ－８２０、ＳＵ－８２０Ｌ、ＳＵ－８２０ＦＡ、ＳＵ－６１０、ＳＵ－６２０、ＴＭ８００、ＴＭ８００Ｃ、ＴＭ８００Ａ、ＴＭ８００Ｈ、ＴＭ８００Ｅ、ＴＭ８００Ｌ、東レ株式会社製の酢酸セルロース系逆浸透膜ＳＣ－Ｌ１００Ｒ、ＳＣ－Ｌ２００Ｒ、ＳＣ－１１００、ＳＣ－１２００、ＳＣ－２１００、ＳＣ－２２００、ＳＣ－３１００、ＳＣ－３２００、ＳＣ－８１００、ＳＣ－８２００、日東電工株式会社製のＮＴＲ－７５９ＨＲ、ＮＴＲ－７２９ＨＦ、ＮＴＲ－７０ＳＷＣ、ＥＳ１０－Ｄ、ＥＳ２０－Ｄ、ＥＳ２０－Ｕ、ＥＳ１５－Ｄ、ＥＳ１５－Ｕ、ＬＦ１０－Ｄ、アルファラバル製のＲＯ９８ｐＨｔ、ＲＯ９９、ＨＲ９８ＰＰ、ＣＥ４０４０Ｃ－３０Ｄ、ＮＦ９９、ＮＦ９９ＨＦ、ＧＥ製のＡ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＧＥ　Ｓｅｐａ、ＯＳＭＯ　ＢＥＶ　ＮＦ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＨＬ　Ｓｅｒｉｅｓ、Ｄｕｒａｓｌｉｃｋ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＭＵＮＩ　ＲＯ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＭＵＮＩ　ＮＦ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＭＵＮＩ　ＲＯ　ＬＥ　Ｓｅｒｉｅｓ、Ｄｕｒａｔｈｅｒｍ　ＲＯ　ＨＦ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＣＫ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＤＫ　Ｓｅｒｉｅｓ、Ｓｅａｓｏｆｔ　Ｓｅｒｉｅｓ、Ｄｕｒａｔｈｅｒｍ　ＲＯ　ＨＦ　Ｓｅｒｉｅｓ、Ｄｕｒａｔｈｅｒｍ　ＨＷＳ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＰＲＯ　ＲＯ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＰＲＯ　ＲＯ　ＬＥ　Ｓｅｒｉｅｓ、ＳＡＥＨＡＮ　ＣＳＭ製のＢＬＦシリーズ、ＢＬＲシリーズ、ＢＥシリーズ、ＫＯＣＨ製のＳｅｌＲＯ　Ｓｅｒｉｅｓ、Ｆｉｌｍｔｅｃ製のＢＷ３０－４０４０、ＴＷ３０－４０４０、ＸＬＥ－４０４０、ＬＰ－４０４０、ＬＥ－４０４０、ＳＷ３０－４０４０、ＳＷ３０ＨＲＬＥ－４０４０、ＮＦ４５、ＮＦ９０、ＮＦ２００、ＮＦ４００などが挙げられる。

　逆浸透膜に通じる際の操作圧力は、１ＭＰａより低ければ膜透過速度が低下し、８ＭＰａより高ければ膜の損傷に影響を与えるため、１～８ＭＰａの範囲であることが好ましい。また、濾過圧が１～７ＭＰａ以下の範囲であれば、膜透過流束が高いことから、水を効率的に透過させることができ、膜の損傷に影響を与える可能性が少ないことからより好ましく、２～６ＭＰａ以下の範囲であることがさらに好ましい。

　逆浸透膜によるコハク酸濃縮時の液温は特に限定されるものではないが、好ましくは３０～６０℃、より好ましくは３５～５５℃に調整することが好ましい。逆浸透膜による濃縮は、通常、固形分が析出しない濃度まで濃縮できるが、コハク酸の飽和溶解度は、温度が高くなるほど大きくなるため、コハク酸を含んだ培養液の温度が３０℃以上であれば、コハク酸を析出させずに高濃度の濃縮液を調整することができる。一方、逆浸透膜に通じる操作温度が６０℃を越えると、逆浸透膜の構造変化により次第に透水性が低下し、長期間の逆浸透膜濾過運転に支障をきたす場合がある。

　晶析に供するコハク酸水溶液の温度条件は特に制限はないが、３５℃以上が好ましく、４０℃以上がより好ましい。コハク酸水溶液におけるコハク酸水溶液温度が３５℃未満だとコハク酸の過飽和の安定性が不十分であり、晶析操作におけるコハク酸の回収率向上の効果が小さい。なお、晶析に供するコハク酸水溶液は高温であればあるほどコハク酸水溶液の過飽和は安定するが、高温側ほど多量のエネルギーを必要とするため、温度条件の上限は８０℃であることが好ましい。

　一方、晶析工程における冷却温度（以下、晶析温度という。）としては、コハク酸が析出する飽和溶解度以下の温度条件まで冷却すればよいが、コハク酸が１５．０～５０重量％溶解したものを晶析する場合、具体的には、晶析温度条件は３５℃以下が好ましく、３０℃以下がより好ましい。なお、低温であればあるほどコハク酸回収率を上げることができるが、低温ほど多量の冷却エネルギーを必要とするため、晶析温度条件の下限は１０℃が好ましい。

　晶析により得られたコハク酸スラリーは、固液分離操作により結晶と母液に分離される。固液分離方法は特に限定されないが、具体例として、遠心分離、加圧濾過、吸引濾過、クロスフロー濾過などが挙げられる。なお、固液分離後の母液には、飽和溶解度以下のコハク酸が含まれるため、母液を再度晶析操作に供することでコハク酸の回収率を向上することができる。具体例として、母液を逆浸透膜に通じることで晶析操作によって回収できなかったコハク酸を濃縮・回収できるので、該濃縮液を晶析操作に供することで母液に含まれるコハク酸を回収することができる。

　ギ酸は水と任意に混和することから、ギ酸はコハク酸晶析温度では結晶として析出せず、晶析に供するコハク酸水溶液中に含まれるギ酸のほぼ全量がコハク酸晶析母液側に含まれる。即ち、あらかじめコハク酸水溶液中にギ酸が含まれている、あるいは一旦コハク酸水溶液にギ酸を添加すれば、再度ギ酸を添加する必要がなく、母液をリサイクルすることで、連続晶析操作においても一定のコハク酸回収率向上効果が得られる。

　一方、固液分離後の結晶には極微量のギ酸および他の不純物、特にコハク酸が微生物の発酵培養液由来である場合は、発酵培地成分や副産物が結晶に付着することがあるため、結晶を洗浄することで純度の高いコハク酸を得ることができる。結晶の洗浄は、固液分離中、または固液分離後いずれの過程でもよい。洗浄剤としては、純水を使用してもよいが、純水洗浄の場合、コハク酸が一部溶解し、回収率が低下する場合があるために、回収対象とするコハク酸と同一のコハク酸の飽和水溶液で洗浄することで、回収率の低下を抑制できる。また、純水またはコハク酸飽和水溶液で結晶を洗浄した後の洗浄液を再度晶析操作に供することでもコハク酸回収率の低下を抑制できる。

　以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

　参考例１　ギ酸を含むコハク酸水溶液の飽和溶解度測定
　コハク酸（シグマアルドリッチ社製）３０ｇに純水７０ｇ添加し、３０．０重量％コハク酸水溶液を調整した。さらに、コハク酸に対してギ酸（シグマアルドリッチ社製）が０重量％、２．５重量％、５．０重量％、９．８重量％、３５．０重量％含まれるコハク酸水溶液を調製し、これらを試験液とした。調製した試験液を２０℃、３０℃、４０℃、５０℃で保温しながら、４００ｒｐｍで攪拌した。各温度における保温時間２時間経過後のコハク酸スラリーを０．２μｍフィルターで濾過し、濾液中のコハク酸濃度を測定し、飽和溶解度とした。なお、コハク酸水溶液中のコハク酸濃度およびギ酸濃度は、高速液体クロマトグラフィー（株式会社島津製作所製）により以下の条件により測定した。
カラム：Ｓｈｉｍ－Ｐａｃｋ　ＳＰＲ－Ｈ（株式会社島津製作所製）
移動相：５ｍＭ　ｐ－トルエンスルホン酸（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）
反応液：５ｍＭ　ｐ－トルエンスルホン酸、２０ｍＭ　ビストリス、０．１ｍＭ　ＥＤＴＡ・２Ｎａ（流速０．８ｍＬ／ｍｉｎ）
検出方法：電気伝導度
温度：４５℃。

　結果は図１～３に示す通りであり、コハク酸に対してギ酸を５．０重量％以上含んだ場合、保温時間６時間経過しても溶解度が低下しないことから、過飽和が安定化することが示された。即ち、過飽和の安定性を利用することで結晶の析出を抑制して高濃度に濃縮することができるため、晶析操作による回収率を高められることが示された。

　実施例１、２　コハク酸に対してギ酸を５．０重量％含むコハク酸水溶液の晶析
　コハク酸（シグマアルドリッチ社製）８２ｇに純水２３０ｇ、ギ酸（シグマアルドリッチ社製）３．５ｇ添加し、２６．０重量％コハク酸水溶液を調整した。５０℃、４００ｒｐｍで２時間攪拌し、定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過により固液分離し、溶解していないコハク酸を除去し、母液を回収した。回収した母液中のコハク酸濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、回収した母液中のコハク酸濃度は２２．１重量％であり、コハク酸に対するギ酸量は５．０重量％であった。回収した母液を試験液とし、これを２つに分けてそれぞれ２０℃、３０℃に冷却し、４００ｒｐｍ、２時間攪拌した。得られたスラリーを定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過によりウエット結晶と母液に固液分離した。ウエット結晶中のコハク酸量は、参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定し、コハク酸回収率を以下の式１の方法で算出した。結果を表１（ａ）、（ｂ）に示す。

　コハク酸回収率（％）＝１００×ウエット結晶中のコハク酸量（ｇ）／試験液中のコハク酸量（ｇ）・・・（式１）。

　実施例３、４　コハク酸に対してギ酸を９．８重量％含むコハク酸水溶液の晶析
　コハク酸（シグマアルドリッチ社製）８２ｇに純水２２０ｇ、ギ酸（シグマアルドリッチ社製）７ｇ添加し、２６．５重量％コハク酸水溶液を調整した。５０℃、４００ｒｐｍで２時間攪拌し、定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過により固液分離し、溶解していないコハク酸を除去し、母液を回収した。回収した母液中のコハク酸濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、回収した母液中のコハク酸濃度は２３．２重量％であり、コハク酸に対するギ酸量は９．８重量％であった。回収した母液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸を晶析・固液分離し、コハク酸回収率を式１の方法で算出した。結果を表１（ｃ）、（ｄ）に示す。

　実施例５、６　コハク酸に対してギ酸を３５．０重量％含むコハク酸水溶液の晶析
　コハク酸（シグマアルドリッチ社製）９１ｇに純水１８４ｇ、ギ酸（シグマアルドリッチ社製）２８．０ｇ添加し、３０．０重量％コハク酸水溶液を調整した。５０℃、４００ｒｐｍで２時間攪拌し、定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過により固液分離し、溶解していないコハク酸を除去し、母液を回収した。回収した母液中のコハク酸濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、回収した母液中のコハク酸濃度は２６．４重量％であり、コハク酸に対するギ酸量は３５．０重量％であった。回収した母液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸を晶析・固液分離し、コハク酸回収率を式１の方法で算出した。結果を表１（ｅ）、（ｆ）に示す。

　比較例１、２　ギ酸を含まないコハク酸水溶液の晶析
　コハク酸（シグマアルドリッチ社製）７０ｇに純水２５４ｇ添加し、２１．６重量％コハク酸水溶液を調整した。５０℃、４００ｒｐｍで２時間攪拌し、定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過により固液分離し、溶解していないコハク酸を除去し、母液を回収した。回収した母液中のコハク酸濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、回収した母液中のコハク酸濃度は１９．２重量％であり、コハク酸に対するギ酸量は０重量％であった。回収した母液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸を晶析・固液分離し、コハク酸回収率を式１の方法で算出した。結果を表１（ｇ）、（ｈ）に示す。

　比較例３、４　コハク酸に対してギ酸を２．５重量％含むコハク酸水溶液の晶析
　コハク酸（シグマアルドリッチ社製）７３ｇに純水２４２ｇ、ギ酸（シグマアルドリッチ社製）１．７ｇ添加し、２３．１重量％コハク酸水溶液を調整した。５０℃、４００ｒｐｍで２時間攪拌し、定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過により固液分離し、溶解していないコハク酸を除去し、母液を回収した。回収した母液中のコハク酸濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、回収した母液中のコハク酸濃度は２１．２重量％であり、コハク酸に対するギ酸量は２．５重量％であった。回収した母液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸を晶析・固液分離し、コハク酸回収率を式１の方法で算出した。結果を表１（ｉ）、（ｊ）に示す。

　表１の実施例１～６に示すように、コハク酸に対するギ酸濃度が高いほど試験液中のコハク酸濃度が高く、晶析操作によるコハク酸回収率が高いことが示された。一方、比較例１～４に示すように、コハク酸に対するギ酸濃度が０、２．５重量％においては試験液中のコハク酸濃度に変化はなく、晶析操作によるコハク酸の回収率は変わらないことが示された。

　比較例５、６　コハク酸に対して酢酸を１０．０重量％含むコハク酸水溶液の晶析
　コハク酸（シグマアルドリッチ社製）５７ｇに純水１９５ｇ、酢酸（ナカライテスク社製）５ｇ添加し、２２．２重量％コハク酸水溶液を調整した。５０℃、４００ｒｐｍで２時間攪拌し、定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過により固液分離し、溶解していないコハク酸を除去し、母液を回収した。回収した母液中のコハク酸濃度、酢酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、回収した母液中のコハク酸濃度は１９．４重量％であり、コハク酸に対する酢酸量は１０．０重量％であった。回収した母液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸を晶析・固液分離し、コハク酸回収率を式１の方法で算出した。結果は表２に示す通りであり、ギ酸に替えて同じモノカルボン酸である酢酸を含んだコハク酸を晶析しても、試験液中のコハク酸濃度に変化はなく、また、コハク酸回収率の向上に効果がないことが示された。

　参考例２　微生物発酵によるコハク酸塩の生産
　コハク酸発酵微生物として、アナエロビオスピリラム・サクシニシプロデュセンス（Ａｎａｅｒｏｂｉｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ　ｓｕｃｃｉｎｉｃｉｐｒｏｄｕｃｅｎｓ）ＡＴＣＣ５３４８８株を利用した。２０ｇ／Ｌのグルコース、１０ｇ／Ｌのポリペプトン、５ｇ／Ｌの酵母エキス、３ｇ／ＬのＫ_２ＨＰＯ_４、１ｇ／ＬのＮａＣｌ、１ｇ／Ｌの（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４、０．２ｇ／ＬのＭｇＣｌ_２および０．２ｇ／ＬのＣａＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏからなる種培養用培地１００ｍＬを１２５ｍＬ容三角フラスコに入れ、１２１℃、２気圧で２０分間加熱滅菌した。嫌気グローブボックス内で、３０ｍＭのＮａ_２ＣＯ_３を１ｍＬと１８０ｍＭのＨ_２ＳＯ_４を０．１５ｍＬ加え、さらに、０．２５ｇ／Ｌのシステイン・ＨＣｌと０．２５ｇ／ＬのＮａ_２Ｓからなる還元溶液０．５ｍＬを加えた後、微生物を接種し、３９℃で一晩静置培養した。また、表３に示す発酵培地１Ｌをミニジャーファメンター（ＡＢＬＥ社製、ＢＭＪ型、２Ｌ）に調製し、１２０℃、２気圧で２０分間加熱滅菌した。

　上記の発酵培地１ＬにＣＯ_２ガスをスパージャーから１０ｍＬ／ｍｉｎで通気し、３ＭのＮａ_２ＣＯ_３を１０ｍＬ加えた後、硫酸溶液でｐＨ６．８に調整した。その後、０．２５ｇ／Ｌのシステイン・ＨＣｌと０．２５ｇ／ＬのＮａ_２Ｓからなる還元溶液０．５ｍＬを加え、上記の種培養液５０ｍＬを５０ｍＬ接種し、攪拌速度２００ｒｐｍ、３９℃で培養を行った。培養中は５ＭのＣａ（ＯＨ）_２を用いて、ｐＨ６．４に調整した。参考例１と同様の条件で高速液体クロマトグラフィー（株式会社島津製作所製）により分析した結果、培養３９時間におけるコハク酸の蓄積量は３９ｇ、生産速度は０．９７ｇ／Ｌ／ｈｒ、生産収率は０．７７５ｇ／ｇであった。この培養液を１２０℃、２０分間の加熱殺菌した後、５０００×ｇ、２０分遠心分離、上清を回収することで、コハク酸カルシウム含有培養液を得た。これを繰り返し行い、実験に用いた。

　実施例７、８　コハク酸塩発酵培養液からのコハク酸の晶析
　参考例２で得られたコハク酸塩発酵培養液３０Ｌを精密濾過膜（“マイクローザ”、旭化成株式会社製）で濾過して菌体を除去し、得られた清澄濾液に硫酸５０ｇを添加後析出した石膏を除去後得られた濾液にギ酸５ｇ添加後、５０℃に保温し、スパイラル型の４インチ逆浸透膜エレメント（“ＴＭ－８１０”、東レ株式会社製）でコハク酸濃度２５重量％になるまで濃縮した。回収した濃縮液中のコハク酸濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した結果、回収した濃縮液中のコハク酸濃度は２３．２重量％であり、コハク酸に対するギ酸量は１０．５重量％であった。回収した濃縮液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸を晶析・固液分離し、コハク酸回収率を式１の方法で算出した。結果を表４（ａ）、（ｂ）に示す。

　比較例７、８　コハク酸塩発酵培養液からのコハク酸の晶析
　参考例２で得られたコハク酸塩発酵培養液３０Ｌを精密濾過膜（“マイクローザ”、旭化成株式会社製）で濾過して菌体を除去し、得られた清澄濾液に硫酸５０ｇを添加後固液分離し、ギ酸を添加せずに５０℃に保温してスパイラル型の４インチ逆浸透膜エレメント（“ＴＭ－８１０”、東レ株式会社製）で濃縮を行ったが、コハク酸濃度２０．０重量％に達した時点でコハク酸の析出が見られたため、濃縮を終了した。回収した濃縮液を５０℃に保温したまま定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過により濾過し、析出したコハク酸結晶を除去した。回収した濃縮液中のコハク酸濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、回収した濃縮液中のコハク酸濃度は１８．９重量％であり、コハク酸に対するギ酸量は０．３重量％であった。濃縮液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸を晶析・固液分離し、コハク酸回収率を式１の方法で算出した。結果を表４（ｃ）、（ｄ）に示す。

　表４に示すように、発酵培養液由来のコハク酸水溶液からコハク酸を晶析する場合においても、コハク酸に対してギ酸が５重量％以上含んでいれば、晶析操作によるコハク酸回収率が高いことが示された。また、微生物によるコハク酸発酵培養液にギ酸が含まれていない場合は、濃縮前にギ酸を添加することで、晶析操作によりコハク酸回収率を高めることができることが示された。

　参考例３、４　コハク酸塩発酵培養液からのコハク酸塩の晶析
　参考例２で得られたコハク酸塩発酵培養液３０Ｌを精密濾過膜（“マイクローザ”、旭化成株式会社製）で濾過して菌体を除去し、得られた清澄濾液にギ酸５ｇ添加後、５０℃に保温し、スパイラル型の４インチ逆浸透膜エレメント（“ＴＭ－８１０”、東レ株式会社製）でコハク酸塩濃度１６．０重量％になるまで濃縮した。回収した濃縮液中のコハク酸塩濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した結果、回収した濃縮液中のコハク酸塩濃度は１５．２重量％であり、コハク酸塩に対するギ酸量は１３．３重量％であった。回収した濃縮液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸塩を晶析・固液分離し、コハク酸塩回収率を式１の方法で算出した。結果を表５（ａ）、（ｂ）に示す。

　参考例５、６　コハク酸塩発酵培養液からのコハク酸塩の晶析
　参考例２で得られたコハク酸塩発酵培養液３０Ｌを精密濾過膜（“マイクローザ”、旭化成株式会社製）で濾過して菌体を除去し、得られた清澄濾液にギ酸を添加せずに５０℃に保温してスパイラル型の４インチ逆浸透膜エレメント（“ＴＭ－８１０”、東レ株式会社製）で濃縮を行ったが、コハク酸塩濃度１２．０重量％に達した時点でコハク酸塩の析出が見られたため、濃縮を終了した。回収した濃縮液を５０℃に保温したまま定性濾紙Ｎｏ２（アドバンテック社製）で吸引濾過により濾過し、析出したコハク酸塩結晶を除去した。回収した濃縮液中のコハク酸濃度、ギ酸濃度は参考例１と同様に高速液体クロマトグラフィーで測定した。その結果、回収した濃縮液中のコハク酸塩濃度は１０．６重量％であり、コハク酸に対するギ酸量は０．３重量％であった。濃縮液を試験液として、実施例１、２と同様の方法でコハク酸塩を晶析・固液分離し、コハク酸塩回収率を式１の方法で算出した。結果を表５（ｃ）、（ｄ）に示す。

　表５に示すように、コハク酸塩水溶液からコハク酸塩を晶析する場合では、コハク酸塩に対してギ酸が５重量％以上入っていても晶析操作によるコハク酸塩の回収率は向上しなかった。

　本発明により得られるコハク酸は、ポリマー原料や食品添加物の他、医薬品、化粧品などの原料としても用いられる。

Claims

　コハク酸に対してギ酸が５．０重量％以上含まれているコハク酸水溶液を晶析に供することを特徴とする、コハク酸の製造方法。
　コハク酸水溶液中のコハク酸量に対するギ酸量が５．０～４０．０重量％である、請求項１に記載のコハク酸の製造方法。
　コハク酸水溶液のコハク酸濃度が１５．０～５０．０重量％である、請求項１または２に記載のコハク酸の製造方法。
　晶析温度が３０℃以下である、請求項１から３のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。
　コハク酸水溶液を逆浸透膜に通じて濾過することにより得られる濃縮液を晶析に供する、請求項１から４のいずれかに記載のコハク酸の製造方法。