СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ ГИДРОХЛОРИДА ОСНОВНОЙ АМИНОКИСЛОТЫ Российский патент 2012 года по МПК C12P13/10 C12P13/24 C12P13/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу получения кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты из бульона для ферментации основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора, где такую ферментативную реакцию катализировали жизнеспособными клетками микроорганизма, продуцирующего основную аминокислоту, при этом бульон или раствор содержит ионы сульфата.

Уровень техники

Обычно бульоны для ферментации основной аминокислоты и растворы для ферментативных реакций содержат ионы сульфата, которые были получены из сульфата аммония, используемого в качестве источника азота в ферментационной среде и растворов субстратов для ферментативной реакции, соответственно.

Обычно при получении кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты из такого бульона для ферментации основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора такой бульон или раствор содержит ионы сульфата высокого уровня чистоты, исходный бульон для ферментации основной аминокислоты или раствор для ферментативных реакций, содержащий ионы сульфата, пропускают через колонку с катионообменной смолой типа аммония, где основную аминокислоту адсорбируют на смоле, при этом ионы сульфата удаляют из системы в виде раствора сульфата аммония вместе с обмененными или выделенными ионами аммония. После этого ионообменную смолу, на которой адсорбировалась основная аминокислота, промывают для элюирования основной аминокислоты раствором аммиака и основную аминокислоту затем концентрируют как таковую (в виде свободной формы) в элюате. Наконец, полученную свободную основную аминокислоту нейтрализуют хлористоводородной кислотой, при этом образуются кристаллы гидрохлорида основной аминокислоты и их получают из маточного раствора.

Однако этот способ проблематичен в следующих отношениях. А именно: (1) элюированный раствор сульфата аммония необходимо концентрировать с использованием огромного количества пара для рециркулирования сульфата аммония в качестве побочного продукта; и (2) будет образовано большое количество сточных вод при промывке смолы.

Другими способами получения основной аминокислоты являются, например, способ, при котором в бульон для ферментации лизина добавляют раствор гидроксида калия для кристаллизации лизина в форме основания (свободной форме) (патентный документ № 1), и способ, в котором в бульон для ферментации лизина фильтруют через активированный уголь для удаления использованных клеток микроорганизма, продуцирующего лизин, получающийся фильтрат обеспечивают раствором гидроксида кальция для осаждения и удаления получающегося в результате сульфата кальция, и затем остаток концентрируют для удаления аммиака, при этом получают лизин в форме основания (патентный документ № 2). Затем к основанию лизина добавляют хлористоводородную кислоту, при этом получая кристаллы гидрохлорида лизина.

Однако описанные выше способы, в которых дорогостоящий гидроксид металла и хлористоводородную кислоту используют в качестве вспомогательных веществ, а получающийся в результате сульфат металла в виде побочного продукта очень дешев по сравнению с используемым непосредственно металлом, приводят к образованию производственных потоков, в которых затраты на вспомогательные материалы являются высокими. Кроме того, когда соответствующий раствор после введения гидроксида металла концентрируют до предварительно определенной концентрации лизина, концентрирование осуществляют посредством термического концентрирования в высокой области значений pH, которая будет вызывать деградацию лизина.

Кроме того, эти способы включают суспензию, которая содержит кристаллы сульфата металла и основную аминокислоту. Основная аминокислота, однако, находится в суспензии в форме основания (свободной форме), и вследствие этого суспензия является вязкой и трудно отделить кристаллы сульфата металла от основной аминокислоты, таким образом, большое количество аминокислоты прилипает к извлекаемым кристаллам сульфата металла, приводя в результате к снижению степени извлечения представляющей интерес аминокислоты.

С другой стороны, способ настоящего изобретения включает суспензию, которая содержит аминокислоту в виде ее гидрохлорида и таким образом обладает низкой вязкостью, что позволяет осуществлять легкое отделение кристаллов сульфата металла от частиц аминокислоты, приводя в результате к повышению степени извлечения аминокислоты.

Кроме того, существуют следующие проблемы: водный раствор гидроксида металла обычно добавляют с концентрацией не более чем 50% и таким образом уменьшают концентрацию аминокислоты в системе, что приводит к увеличенным затратам на выпаривание; между тем как в систему может быть добавлен 100% порошок гидроксида металла, но для осуществления этого потребуются опасные и сложные технологические операции; и, кроме того, стадия добавления гидроксида металла и стадия добавления хлористоводородной кислоты, каждая из которых является необходимой, усложнит работу по их получению.

До настоящего времени реакцию взаимодействия хлорида металла с сульфатом основной аминокислоты в ферментационном бульоне основной аминокислоты не использовали, потому что предполагалось, что невозможна анионообменная реакция между сульфатом основной аминокислоты и хлоридом металла. А именно, считали крайне маловероятным, что равновесная реакция будет происходить между солями, потому что система являлась твердожидкостной системой основного сульфата аминокислоты в виде фазы в растворе и хлорида металла в виде твердой фазе. Предполагалось, что в такой твердожидкостной системе, даже если хлорид металла добавляют в виде твердого тела, хлорид металла остался бы в виде твердого тела, в то время как растворенный сульфат основной аминокислоты будет находиться в растворенном состоянии. [Патентный документ № 1]

Европейский патент № 0534865. [Патентный документ № 2]

Российский патент № 183581.

В связи с этим согласно настоящему изобретению основные аминокислоты не ограничены при условии, что они образуются в результате ферментацией или ферментными способами с использованием клетки микробов в качестве катализатора. Эти аминокислоты включают, например, аргинин, гистидин и лизин. Форму аминокислот не ограничивают, но L-форма предпочтительна.

Микробы согласно настоящему изобретению относятся к таким микробам, которые в состоянии продуцировать целевую аминокислоту, или к таким микробам, которые в состоянии катализировать реакцию продуцирования целевой аминокислоты из субстратов. Первые используют в ферментационных способах, в то время как вторые используются в ферментных способах. В качестве микробов могут использоваться любые бактерии, дрожжи, волокнистые бактерии и т.п., но бактерии предпочтительны. Кроме того, бактерии могут быть или грамотрицательными, или грамположительными. Кроме того, микроб может использоваться один или в комбинации с одним или несколькими другими микробами.

В качестве известных бактерий, продуцирующих L-лизин, и способов их выращивания могут быть отмечены, например, WO 95/23864, WO 96/17930, WO 2005/010175, выложенный патент Японии Sho № 56-18596 (Kokai), патент США № 4346170 и выложенный патент Японии № 2000-189180 (Kokai). Кроме того, в качестве известных бактерий, продуцирующих L-аргинин, и способов их выращивания могут быть отмечены, например, заявка на выдачу патента США № 2002/058315A1, заявка на выдачу российского патента № 2001112869, ЕР 1170358А1 и ЕР 1170361А1. Кроме того, в качестве известных бактерий, продуцирующих L-гистидин, и способов их выращивания могут быть отмечены, например, российский патент № 2003677 и 2119536, патент США № 4388405, 6344347 и 6258554, российский патент № 2003677 и 2119536, выложенный патент Японии Sho № 56-005099 (Kokai) и EP1016710A. То же самое имеет место в отношении бактерий, продуцирующих L-орнитин, и способов их выращивания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблемы, которые будут решены согласно изобретению

Учитывая рассмотренный выше предшествующий уровень техники, целью настоящего изобретения является обеспечение способа отделения и получения гидрохлорида основной аминокислоты из бульона для ферментации основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора, в котором ферментативные реакции катализировали жизнеспособными клетками микроба, продуцирующего основную аминокислоту, каждый из двух указанных растворов содержит ионы сульфата, при помощи указанного способа выходы продукта и его качество оказываются почти такими же и достигаются более легко по сравнению с обычной технологией (в дальнейшем, в целях настоящего документа, если иначе не обозначено или если в техническом отношении требуется различная интерпретация, описание, касающееся бульона для ферментации, будет также применимо к описанию ферментационного реакционного раствора).

(Средства для решения проблемы)

Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования для достижения вышеупомянутой цели и установили, что кристаллы гидрохлорида основной аминокислоты могут быть получены с высоким выходом и качеством способом, в котором в основный бульон для ферментации аминокислоты, содержащий ионы сульфата, добавляют хлорид металла для осаждения ионов сульфата в виде кристаллов сульфата металла, такие кристаллы затем отделяют для получения раствора, последующее охлаждение раствора приводит к осаждению основной аминокислоты в виде кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты, и, основываясь на этих полученных данных, авторы выполнили настоящее изобретение.

Соответственно настоящее изобретение включает следующие аспекты:

[1] Способ получения кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты из бульона для ферментации основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора, где реакцию ферментации катализировали жизнеспособными клетками микроба, продуцирующего основную аминокислоту, где бульон или раствор содержит ионы сульфата, при этом указанный способ включает стадии

(1) добавления хлорида металла, выбранного из группы, состоящей из кальция, калия, магния и бария, к основному ферментационному бульону аминокислоты или раствору для ферментативных реакций, которые содержат ионы сульфата, чтобы осадить ионы сульфата в виде кристаллов образующегося сульфата металла,

(2) удаления кристаллов сульфата металла из бульона для ферментации основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора,

(3) охлаждения бульона для ферментации основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора, из которого удалены кристаллы сульфата металла, при этом поддерживая концентрацию сульфата металла ниже его значения насыщенной концентрации, чтобы осадить основную аминокислоту в виде кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты, и

(4) отделения кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты и их накопления.

[2] Способ согласно пункту [1], в котором клетки микробов, находящихся в бульоне для ферментации основной аминокислоты или растворе для ферментативных реакций удаляют до стадии (1) или после стадии (2).

[3] Способ согласно пункту [1] или [2], в котором основная аминокислота отобрана из группы, состоящей из аргинина, лизина, орнитина и гистидина.

[4] Способ согласно любому из пунктов [1]-[3], в котором бульон для ферментации основной аминокислоты или раствор для ферментативных реакций, содержащие ионы сульфата, характеризуются эквивалентным отношением ион сульфата/основная аминокислота от 50 до 150%.

[5] Способ согласно любому из пунктов [1]-[4], в котором хлорид металла добавляют в эквивалентном отношении от 80 до 120% относительно иона сульфата.

(Результаты, достигнутые в изобретении)

Гидрохлорид основной аминокислоты может быть получен с высоким выходом и качеством из бульона для ферментации основной аминокислоты, содержащего ионы сульфата, чрезвычайно простым способом согласно настоящему изобретению.

НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет описано подробно ниже.

Когда кристаллы гидрохлорида основной аминокислоты должны быть получены согласно способу настоящего изобретения из бульона для ферментации основной аминокислоты, содержащего ионы сульфата, предпочтительно хлорид металла, выбранного из группы, состоящей из кальция, калия, магния и бария, добавлять к ферментационному бульону для осаждения ионов сульфата в виде кристаллов образующегося сульфата металла.

В этом случае бульон для ферментации основной аминокислоты, содержащий ионы сульфата для использования в настоящем изобретении, должен быть таким, как рассмотрено ниже. А именно бульон должен, разумеется, обязательно содержать ионы сульфата и в ферментационном бульоне основной аминокислоты концентрация иона сульфата находится в эквивалентном отношении 50-150%, и предпочтительно 90-110%, относительно основной аминокислоты. Это связано с тем, что если указанное эквивалентное отношение составляет более чем 150%, то количество ионов хлорида, которое вступает в реакцию, должно быть чрезмерно повышенным, тогда как если указанное эквивалентное отношение составляет менее чем 50%, основная аминокислота может нежелательно разлагаться из-за pH, смещенного за 8,5.

В настоящем описании основная аминокислота может быть аргинином, лизином, орнитином, гистидином или их производной, и, кроме того, она может или быть в оптически активной форме, то есть L- или D-форме, или их рацемической формой.

В бульоне для ферментации или растворе для ферментативных реакций основной аминокислоты при их использовании в настоящем изобретении первичными противоионами по отношению к содержащейся основной аминокислоте являются ионы сульфата. Кроме того, бульон для ферментации может содержать кристаллы основной аминокислоты, полученные в результате ферментации. В таком случае бульон должен быть обработан по способу настоящего изобретения после того, как кристаллы были удалены или растворены.

Условия, при которых хлорид металла добавляют для осаждения кристаллов сульфата металла, указаны ниже. Хлорид металла для использования в настоящем изобретении может быть выбран в качестве соответствующего из группы хлоридов, состоящей из кальция, калия, магния и бария (включая их гидраты). Из указанных выше предпочтительны хлориды кальция и калия, а из этих двух более предпочтителен хлорид калия, потому что он вызывает образование побочного продукта, который может использоваться в качестве удобрения.

Количество добавляемого хлорида металла зависит от количества присутствующих ионов сульфата, и оно соответствует эквивалентному отношению от 80 до 120%, предпочтительно 90-100% относительно ионов сульфата.

Клетки микробов, содержащиеся в бульоне для ферментации основной аминокислоты, могут быть или удалены заранее, или нет. Однако, предпочтительно, чтобы клетки микробов были удалены заранее, чтобы улучшить степень разделения получающихся кристаллов сульфата металла.

Кроме того, бульон для ферментации основной аминокислоты может быть или концентрирован, или нет до того, как добавлен хлорид металла. Если бульон концентрируют, то хлорид металла предпочтительно добавляют прежде чем бульон сконцентрирован с точки зрения технологической операции. Это связано с тем, что в случае, когда кристаллы сульфата металла с низкой растворимостью должны быть осаждены, то большое перенасыщение вызывает появление чрезвычайно высококонцентрированной взвеси, в результате чего существенно затруднено отделение кристаллов. Наиболее предпочтительным способом является такой способ, при котором в бульон добавляют хлорид металла, получающиеся при этом кристаллы сульфата металла отделяют из остатка и затем маточную жидкость концентрируют.

Хлорид калия может быть добавлен до или после того, как бульон сконцентрирован. Однако в случае, когда используется хлорид кальция, операции несколько усложнены из-за повторения процедуры кристаллизации/разделения, так как в бульон сначала добавляют хлорид кальция, полученные кристаллы сульфата кальция отделяют, маточную жидкость концентрируют и вновь получающиеся кристаллы сульфата кальция отделяют.

В бульон для ферментации основной аминокислоты предпочтительно добавляют хлорид металла до pH от 3 до 8,5 и при температуре от 20 до 90°C. Более конкретно в бульон предпочтительно добавляют хлорид кальция до pH от 3 до 8,5 и при температуре от 20 до 90°C. В бульон предпочтительно добавляют хлорид кальция до pH от 3 до 8,5 и при температуре от 50 до 90°C. Это связано с тем, что бульон, который имеет pH более 8,5, способствует разложению основной аминокислоты и уменьшает коэффициент извлечения, в то время как бульон, который имеет pH ниже чем 3, увеличивает растворимость основной аминокислоты, что приводит в результате к уменьшению коэффициента извлечения. В этом случае щелочь добавляют с целью подавления растворимости, что приводит в результате к увеличению затрат. Когда хлорид металла используют в вышеупомянутом определенном количестве, бульон находится обычно в вышеупомянутом диапазоне pH, но в случае необходимости в бульон может быть добавлена кислота или щелочь, чтобы соответственно отрегулировать значение pH. Кроме того, бульон, в который вводили хлорид металла, отличный от хлорида кальция, при температуре ниже чем 50°C, не может быть концентрирован, чтобы воспрепятствовать осаждению основной аминокислоты, и это затрудняет на более поздней стадии процесса получение высокой скорости кристаллизации. При этом отмечается, что температура свыше 90°C разлагает аминокислоту.

Кроме того, отмечается в отношении кристаллизации сульфата металла, что в случае твердожидкостной анионообменной системы, в которой присутствуют кристаллы хлорида металла, достаточное время протекания реакции, например два часа или более, предпочтительно десять часов или более, может потребоваться после добавления хлорида металла.

В случае полностью растворимой системы только обычное время в зависимости от концентрации является необходимым для сульфата металла для концентрирования и кристаллизации.

Затем кристаллы сульфата металла удаляют из бульона для ферментации основной аминокислоты. В качестве способа удаления возможно использование, но без специального ограничения, различных центрифуг. SDC (сепаратор типа супердекантатора) предпочтителен, поскольку в нем легко поддерживать температуру маточной жидкости.

Впоследствии основной бульон для ферментации аминокислоты, из которого удалены кристаллы сульфата металла, охлаждают для кристаллизации гидрохлорида основной аминокислоты, при этом поддерживают значение концентрации сульфата металла ниже значения растворимости насыщения сульфата металла. Теперь, до или после того как бульон для ферментации охлажден с целью кристаллизации гидрохлорида основной аминокислоты, бульон для ферментации может быть концентрирован в случае необходимости.

Концентрацию сульфата металла в бульоне для ферментации основной аминокислоты необходимо поддерживать такой, чтобы она была ниже значения растворимости насыщения сульфата металла, когда бульон для ферментации охлаждают для кристаллизации гидрохлорида основной аминокислоты. Для этой цели оказывается важным, чтобы было определено заранее значение растворимости насыщения сульфата металла в бульоне для ферментации основной аминокислоты. Например, сульфат калия и сульфат кальция имеют собственное соответствующее значение растворимости насыщения 10 г/дл и 0,05 г/дл при pH 5,5 и при 20°C в растворе с любым из нижеперечисленных, таких как аргинин, лизин, орнитин и гистидин. Специалист в данной области может легко определить рабочий режим, подходящий для данного случая, с помощью предварительного тестирования. В настоящем изобретении осуществляется контроль, направленный на кристаллизацию или охлаждение, вызывающее кристаллизацию, таким образом, чтобы раствор не мог достигать значение растворимости насыщения сульфата металла.

Затем выпавшие кристаллы гидрохлорида основной аминокислоты отделяют. Выпавшие кристаллы отделяют способом, подобным способу отделения, рассмотренным в описанном выше способе, в котором кристаллы сульфата металла удаляют из бульона для ферментации основной аминокислоты, за исключением того, что соответственно используется особенно подходящий для целей отделения кристаллов аппарат для центрифугирования, например центрифуга стаканного типа или подобное. Это связано с тем, что в отличие от вышеописанного случая, когда кристаллы сульфата металла отделены от бульона для ферментации основной аминокислоты, более важным, чем контроль за температурой, является использование установки для очистки от липкой маточной жидкости в максимально возможной степени, при этом чистота продукта основной аминокислоты оказывается улучшенной.

Кристаллы таким образом полученного гидрохлорида основной аминокислоты сопоставимы по выходу и качеству с кристаллами, полученными обычными способами. Более конкретно, когда в бульон для ферментации аргинина добавлен хлорид калия для обработки по способу настоящего изобретения, степень извлечения не менее чем 50% достигается за один проход без использования рециркулирования. Но маточную жидкость с присутствующими примесями в стартовом бульоне и концентрированными в нем частично передают в следующий цикл обработки бульона для ферментации, из которого клетки микробов были отделены, для повторного использования таким образом, что выход сохраняют, позволяя достигнуть восстановления продукта с заключительной чистотой 99% при финальном выходе 90%. Когда в бульон для ферментации аргинина добавлен хлорид кальция для обработки подобным образом, то получают заключительную чистоту 95% при финальном выходе 90%. Кроме того, когда в бульон для ферментации лизина добавлен хлорид калия для обработки подобным образом, то получают чистоту 99% при выходе 90%. Когда в бульон для ферментации лизина добавлен хлорид кальция для обработки подобным образом, то получают чистоту 99% при выходе 90%.

Примеры

Настоящее изобретение будет описано подробно ниже со ссылками на примеры и сравнительные примеры, но оно не ограничено этими примерами.

Пример 1: Получение кристаллов гидрохлорида лизина (с использованием KCl)

Получение бульона для ферментации лизина, содержащего ионы сульфата (бульона для ферментации сульфата лизина): источник углерода, источник азота и небольшое количество питательного вещества растворяют в термически стерилизованной воде и затем заливают в ферментер. Суспензию продуцирующего лизин микроорганизма после предварительной стадии пролиферации добавляют в ферментер, чтобы начать культивирование. Культивирование контролируют с помощью холодной воды для поддержания температуры ферментации от 35 до 40°C, при этом добавляют воздух в ферментер для регулирования уровня растворенного кислорода. Бульон может быть получен хорошо известным способом, при этом культивирование продолжают в течение от приблизительно 25 до 40 часов, пока скорость продуцирования лизина в культуральной среде не снизится, в этот момент в указанную среду добавляют источник углерода, источник азота и определенное количество питательных веществ, когда их оказывается недостаточно во время культивирования.

Бульон для сульфатной ферментации лизина, который получен вышеописанным способом, очищали от клеток микробов, получая раствор, не содержащий клеток микробов, имеющий нижеприведенный состав.

Таблица 1 Объем 2384 мл 2549 г Лизин в форме основания 10,9% мас./мас. 279 г SO₄ 4,1% мас./мас. 105 г K 0% мас./мас. 1 г Cl 0,1% мас./мас. 3 г рН 7,0

Этот раствор, не содержащий клеток микробов, концентрировали в вакууме (50 мм Hg) до концентрации 37% мас./мас. при пересчете на лизин в форме основания (свободную форму лизина), добавляли 142 г хлорида калия (KCl) и размешивали в течение 3 часов при 60°C. Затем суспензия была с помощью настольного сепаратора разделена на 135 г влажных кристаллов сульфата калия (K₂SO₄) и 729 г раствора гидрохлорида лизина. В этот раствор добавляли 258 г воды, при этом поддерживали температуру 60°C, чтобы препятствовать осаждению сульфата калия, и затем охлаждали в ванне при 20°C дополнительно в течение 6 часов до 20°C. В раствор при его охлаждении до 40°C в ходе охлаждения добавляли 10 г кристаллов дигидрата гидрохлорида лизина в качестве затравочных кристаллов, чтобы вызвать кристаллизацию. Охлажденный раствор центрифугировали с использованием настольной центрифуги, получая при этом 76 г кристаллов дигидрата гидрохлорида лизина, которые затем высушивали 30 минут при 110°C в сушилке с кипящим слоем, получая при этом 61 г кристаллов ангидрида гидрохлорида лизина, имеющего чистоту 99%, и маточную жидкость в количестве 770 г.

С другой стороны, также кристаллы ангидрида гидрохлорида лизина получали способом, в котором остаточную жидкость из бульона для ферментации лизина рециркулировали следующим образом. 760 г указанной финальной маточной жидкости смешивали с 1,947 г микробного раствора для ферментации с удаленными клетками, содержащего 202 г лизина (в виде гидрохлорида лизина) для следующего цикла, вводили 116 г хлорида калия и затем концентрировали, чтобы концентрация лизина составила 130 г/100 г H₂O. Суспензию, полученную после концентрирования, разделяли при поддерживаемой температуре 60°C на 137 г сульфата калия и 890 г супернатанта. В супернатант добавляли 160 г воды и охлаждали от 60 до 20°C для получения 215 г влажных кристаллов дигидрата гидрохлорида лизина, который затем высушивали при 110°C в течение 30 минут для получения 180 г кристаллов ангидрида гидрохлорида лизина, имеющих чистоту 99%.

Этот цикл был повторен девять раз для получения кристаллов ангидрида гидрохлорида лизина, имеющих чистоту 99% со степенью извлечения 90%.

Пример 2: Получение кристаллов гидрохлорида лизина (с использованием CaCl₂)

Бульон для ферментации лизина получали таким же способом, как в примере 1. Серную кислоту использовали для доведения pH бульона для ферментации до 3,0 для хранения. Клетки микробов в бульоне ферментации сульфата лизина удаляли с MF-мембраны для получения раствора, не содержащего клеток микробов, имеющего следующий состав.

Таблица 2 Объем 1500 мл 1628 г Лизин в форме основания 10,7% мас./мас. 175 г SO₄ 5,5% мас./мас. 82 г K 0% мас./мас. 0 г Cl 0,1% мас./мас. 0 г рН 3,0

В этот указанный раствор, не содержащий клеток микробов, для его нейтрализации добавляли 12 г гидроксида кальция (Са(OH)₂) до pH 5,5 и перемешивали при 25°C в течение 30 минут для осаждения кристаллов сульфата кальция. Полученную суспензию фильтровали с помощью нутч-фильтра, получая при этом 9,8 г кристаллов сульфата кальция. В фильтрат вводили 114 г хлорида кальция (CaCl₂), что приводило к осаждению сульфата кальция. Суспензию фильтровали с помощью нутч-фильтра, получая при этом 231 г влажных кристаллов дигидрата сульфата кальция и 1475 г раствора гидрохлорида лизина. Раствор концентрировали в вакууме до 370 г, тем самым получали 60°C водный концентрат гидрохлорида лизина (с концентрацией 35 г/дл). Этот указанный концентрат охлаждали до 20°C, получая при этом суспензию гидрохлорида лизина. Затем с помощью настольного сепаратора суспензию разделяли, но это не являлось предпочтительным, поскольку большое количество влажных кристаллов дигидрата сульфата кальция находилось в суспензии. Соответственно концентрат фильтровали с помощью нутч-фильтра, получая при этом влажные кристаллы сульфата кальция и раствор гидрохлорида лизина. Раствор гидрохлорида лизина охлаждали до 20°C, получая при этом суспензию гидрохлорида лизина. Затем суспензию отделяли с помощью настольного сепаратора и таким образом получали 203 г влажных кристаллов дигидрата гидрохлорида лизина. Затем влажные кристаллы высушивали при 110°C в течение 30 минут сушилкой с кипящим слоем, получая при этом 156 г кристаллов ангидрида гидрохлорида лизина, имеющих чистоту 99%.

Кроме того, с помощью способа, при котором маточную жидкость для ферментации лизина рециркулировали, таким же способом, как и в примере 1, получали кристаллы ангидрида гидрохлорида лизина. Этот цикл повторен девять раз для получения кристаллов ангидрида гидрохлорида лизина, имеющего чистоту 99% со степенью извлечения 90%.

Пример 3: Получение кристаллов гидрохлорида аргинина (с использованием KCl)

Получение бульона для ферментации аргинина (бульона, содержащего сульфат, для ферментации аргинина), содержащего ионы сульфата: бульон для ферментации сульфата аргинина может быть получен таким же способом, как и в примере 1, за исключением того, что использовали микроорганизм, продуцирующий аргинин, вместо микроорганизма, продуцирующего лизин.

Бульон для ферментации сульфата аргинина, который был получен вышеописанным способом, был очищен от клеток микробов с получением при этом раствора, не содержащего клеток микробов, имеющего следующий состав.

Таблица 3 Объем   228 г Аргинин 44% мас./мас. 100 г SO₄ 12% мас./мас. 27 г рН 6,5

В этот указанный раствор, не содержащий клеток микробов, добавляли 42 г хлорида калия для его растворения и затем раствор концентрировали до концентрации аргинина 100 г/100 г H₂O. 60°C суспензию с помощью настольного сепаратора разделяли, получая 40 г влажных кристаллов сульфата калия и 230 г раствора аргинина. Затем в этот раствор добавляли 30 г воды, охлаждали до 20°C и затем получающуюся в результате суспензию с помощью настольного сепаратора разделяли, получая 30 г влажных кристаллов гидрохлорида аргинина и 226 г раствора аргинина.

Кроме того, способ получения кристаллов гидрохлорида аргинина был воспроизведен, используя способ, в котором маточную жидкость для ферментации аргинина рециркулировали. Было установлено, что повторенный девять раз цикл приводит к получению кристаллов гидрохлорида аргинина, имеющих чистоту 99% со степенью извлечения 90%.

Промышленное использование

Настоящее изобретение может использоваться в таких областях, как производство кормов для животных, косметических материалов и фармацевтических материалов, использующих гидрохлорид основной аминокислоты.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ получения кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты из бульона для ферментации сульфата основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора. Реакцию ферментации катализируют жизнеспособными клетками микроба, продуцирующего основную аминокислоту, выбранную из группы, состоящей из аргинина, лизина, орнитина и гистидина. Бульон или раствор характеризуется эквивалентным отношением ион сульфата/основная аминокислота от 50 до 150%. К ферментационному бульону сульфата основной аминокислоты или раствору для ферментативных реакций добавляют хлорид металла, выбранный из группы: кальций, калий, магний и барий, в эквивалентном отношении от 80 до 120% относительно иона сульфата. При этом поддерживают рН от 3 до 8,5 и температуру от 20 до 90°С. Далее удаляют кристаллы сульфата металла. Охлаждают полученный бульон или ферментационный раствор, поддерживая концентрацию сульфата металла ниже значения его насыщенной концентрации. Отделяют кристаллы гидрохлорида основной аминокислоты и накапливают их. Способ позволяет получать кристаллы гидрохлорида основной аминокислоты чистотой 99% и выходом 90-95%. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Способ получения кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты из бульона для ферментации сульфата основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора, где реакцию ферментации катализируют жизнеспособными клетками микроба, продуцирующего основную аминокислоту, где в бульоне или растворе находятся ионы сульфата, основная аминокислота выбрана из группы, состоящей из аргинина, лизина, орнитина и гистидина, и бульон или раствор содержит ионы сульфата, характеризуется эквивалентным отношением ион сульфата/основная аминокислота от 50 до 150%, при этом способ включает стадии:
(1) добавления хлорида металла, выбранного из группы, состоящей из кальция, калия, магния и бария, к ферментационному бульону сульфата основной аминокислоты или раствору для ферментативных реакций, которые содержат ионы сульфата, чтобы осадить ионы сульфата в виде кристаллов образующегося сульфата металла, в эквивалентном отношении от 80 до 120% относительно иона сульфата, при рН от 3 до 8,5 и при температуре от 20 до 90°С,
(2) удаления кристаллов сульфата металла из бульона для ферментации основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора,
(3) охлаждения бульона для ферментации основной аминокислоты или ферментационного реакционного раствора, из которого удалены кристаллы сульфата металла, при этом поддерживают концентрацию сульфата металла ниже значения его насыщенной концентрации, чтобы осадить основную аминокислоту в виде кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты, и
(4) отделения кристаллов гидрохлорида основной аминокислоты и их накопления.

2. Способ по п.1, в котором клетки микробов, находящихся в бульоне для ферментации сульфата основной аминокислоты или растворе для ферментативных реакций, удаляют до стадии (1) или после стадии (2).