Способ выделения рибофлавина Советский патент 1993 года по МПК C12P25/00 

Ё

Сущность изобретения: выделение рибофлавина из ферментативных суспензий осуществляют нагреванием последних в течение от 1 до 3 часов до температуры от 50 до 80°С и последующим охлаждением в течение от 1 до 5 часов до температуры от 0 до 30°С, после чего суспензию центрифугированием разделяют на шламовую и жидкостную фракции таким образом, что фракция штамма содержит в качестве твердого вещества, преимущественно, кристаллы рибофлавина в количестве не менее 60%, а жидкостная фракция практически не содержит кристаллического рибофлавина, В случае необходимости шламовую фракцию ресуспендируют 0,5-2 объемными частями воды на одну объемную часть фракции шлама и процесс повторяют снова. 2 з.п. ф-лы, 1 фиг.

Изобретение относится к улучшенному способу выделения рибофлавина из ферментативных суспензий центрифугированием.

Из заявки ФРГ С 2 920 592 известен способ отделения рибофлавина из ферментативных суспензий, согласно которому ферментативные суспензии разбавляют 25- 100 об. % воды, после чего в течение от 15 до 45 мин нагревают до температуры от 50 до 65°С. После охлаждения суспензий последние для обогащения рибофлавина дважды центрифугируют. В результате разбавления получают больший обрабатываемый обьем ферментативных суспензий, что приводит к удорожанию обработки и увеличению потерь рибофлавина из-за его растворения в добавленной воде.

В основу изобретения положена задача проведения выделения рибофлавина из ферментативных суспензий при максимально малых потерях рибофлавина и получения твердого вещества с максимально высокой долей рибофлавина.

Согласно задаче изобретения был найден способ выделения рибофлавина из ферментативных суспензий путем центрифугирования, отличающийся тем, что ферментативные суспензии

а)в течение от 1 до 3 ч нагревают до температуры от 50 до 90°С, после чего

б)в течение от 1 до 10 ч охлаждают до температуры от 0 до 30°С и затем

00 СА О

К

4

W

в)центрифугированием разделяют на фракцию шлама и фракцию жидкости так, что фракция шлама содержит в качестве твердого вещества преимущественно рибофлавин в виде кристаллов, причем жидкостная фракция; практически больше .не содержит кристаллического рибофлавина

г)в случае необходимости фракцию шлама ресуспендируют 0,5-2 об. ч. воды на объемную, частьтфракции шлама и весь процесс (а) один или несколько раз повторяют.

Рибофлавин ферментативных суспензий можно получать по известным способам см. например, заявку Европейского патентного ведомства №№ А 231 605, А 211 289; Т. Szszesntak et a., Aota Microbiological Polonica Ser., В. (1971), том 3 (20), № 1, страницы 29-34; ato. (1971), том 3 (20). № 2, страницы 91-95), например, применением мутантов дрожжевых клеток рода Saccharomyces мутантов штаммов Candida lareri СА 188-62 и 6А 188-62 11 и мутантов штамма Ashbya gossypii.

Эти ферментативные суспензии содержат долю рибофлавина до 20 мае. % (в расчете на общее количество твердых веществ) суспензий. Остающиеся доли тэердых веществ состоят в основном из комплексных частей клеток.

Существенным для способа согласно настоящему изобретению является нагревание ферментативных суспензий, которое проводят преимущественно в течение от 1 до 3 ч, в частности, от 1 до. 2 Л благодаря чему происходит преобразование кристаллов рибофлавина, при котором за счет более мелких кристаллов образуются преимущественно более крупные кристаллы.

Температура превращения равна преимущественно от 55 до 80°С, в частности, от 60до75°С.

Охлаждение ферментативной суЬпен- зии производят.до температуры от 0 до 30°С преимущественно в течение от 1 до 8 ч, в частности, от 1 До 5 ч. Благодаря этому достигается дальнейшая оптимизация формы

кристаллов рибофлавина.

i

Благодаря достигаемому таким образом свойству рибофлавиновых кристаллов становится возможной при применении соответствующего разделительного устройства оптимальная отделяемость кристаллов от удельно более легких комплексных составных частей клеток и среды ферментативных суспензий, то есть разделение на фракцию шлама, содержащую в качестве твердого вещества преимущественно кристаллы ри0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

бофлавинэ, и жидкостную фракцию, которая практически больше не содержит кристаллического рибофлавина, но имеет большую часть комплексных составных частей клеток.

.В качестве разделительных устройств, пригодных для выделения рибофлавина из ферментативных суспензий, можно использовать центрифуги декантерного типа, по эволяющие осуществлять разделение на две фракции при эксплуатации их по принципу классификатора. Классификаторами называются разделительные устройства, которые разлагают взвесь только на более или менее обезвоженный осаждающийся материал и содержащую тонкие шламы над- осадочную жидкость (ср. Winnacker, Richter, Chemlshe Technologic 1984, том 1, стр. 73 и далее).

Особенно выгодно осуществлять способ согласно изобретению при использовании для центрифугирования предварительно нагретой ферментативной суспензии шнековой отстойной центрифуги декантерного типа. Изобретение поясняется чертежом.

На чертеже показаны барабан 1, винтовой конвейер 2, седиментационная часть 3, коническая обезвоживающая часть 4, впуск 5 суспензии, высота 6 плотины перелива (регулируемая), диаметр 7 перелива, диаметр 8 разгрузки шлама, сток 9 жидкости, разгрузка 10 шлама. .

Геометрия и режим ведения способа приведены в согласование оптимальным образом с кристаллической суспензией перекристаллизованного рибофлавина. При этом важными параметрами являются прежде всего форма барабана, число оборотов барабана, дифференциальное число оборотов шнеков, высота плотины перелива 6, а также расход суспензии, то есть нагрузка ни поверхность осветления.

Чтобы компенсировать колебания в суспензии рибофлавина содержания твердого вещества и соотношения рибофлавина и клеточной массы и других компонентов среды, центрифуга должна содержать максимально большую классифицирующую поверхность. Этого достигают, с одной стороны, использованием барабана 1 с повышенным коэффициентом полноты (коэффициент полноты длина центрифуги/диаметр центрифуги), то есть с коэффициентом от 3 до 6, преимущественно 4 или более 4, и с другой стороны, путем смещения отношения цилиндрической седиментацион- ной части 3 к конической обезвоживающей части 4 выполнением крутого конуса в направлении седиментационной части. Выгодно работать при угле конуса, равном от 10 до 25°, в частности, от 10 до 17.

Впуск суспензии 5 производят преимущественно приблизительно на переходе от цилиндрической к конической части центрифуги.

Также и высота плотины перелива б де- кантера должна быть согласована с кристаллической суспензией рибофлавина, причем диаметр перелива устанавливают преимущественно таким, чтобы он отличался от диаметра разгрузки шлама в интервале около ±10 мм. Если выбрать высоту плотины 6 слишком большой (в этом случае является диаметр перелива меньше диаметра разгрузки шлама; отрицательной плотиной), то может .произойти на выгрузке шлама выпуск поступающей суспензии, что приводит к снижению чистоты продукта. Если же высоту плотины выбирают слишком небольшой (в этом случае диаметр перелива больше диаметра выгрузки шлама), то за счет обратного подпора в обезвоживающей части твердого вещества, повышенная доля . рибофлавина выходит на переливе в виде потери.

Чтобы обеспечить оптимальное класси

фицирующее действие между кристаллами рибофлавина, с одной стороны, и клеточным материалом, а также составными частями среды, с другой стороны, то есть достигнуть оптимального времени обработки в декан- тере, должны быть приведены в соответствие между собой при заданном размере декантера число оборотов, дифференциальное число оборотов шнеков и расход суспензии. Если, например, при предварительно заданном расходе суспензии выбирают слишком небольшое число оборотов барабана, то вследствие слишком небольшого ускорения седиментации происходит выход высокой доли кристаллов рибофлавина как потери на переливе. Если же, напротив, число оборотов барабана выбрано слишком высоким, то из-за увеличившейся седиментации клеточного материала или составных частей среды происходит незначительное повыше- ние чистоты продукта.

Поэтому предметом изобретения является также и способ выделения рибофлавина из ферментативных суспензий согласно определенному выше способу, который от- личается тем, что в реакционном приеме в) ферментативную суспензию центрифугированием разлагают на фракцию шлама и фракцию жидкости так, что доля твердого вещества фракции шлама состоит минимум

п

0

5 0 5 0

5

до 60% из кристаллического рибофлавина, а жидкостная фракция содержит значительную часть комплексных составных частей клеток. Этого можно выгодно достигать благодаря тому, что в реакционном приеме в) центрифугирование проводят к декантер- ной центрифуге, которая работает по принципу классификатора. Особенно выгодно, когда при осуществлении реакционного приема в) центрифугирование проводят в шнековой отстойной центрифуге декантер- ного типа с коэффициентом полноты, который равен или больше 4, и углом конуса от 10 до 25°, причем шнековую отстойную центрифугу эксплуатируют по принципу классификатора и ее диаметр перелива равен диаметру разгрузки шлама ± 10 мм.

При этом особенно выгодным считается, когда число оборотов шнека составляет от ± 0,1 % до ± 1 % числа оборотов барабана, а нагрузка на поверхность осветления (нагрузка на поверхность осветления-отно- шение расхода суспензии к эквивалентной поверхности осветления (при первом процессе декантирования составляет от 0,8 до 1,8 л/(м ч), преимущественно от 1 до 1,5 л/(м ч), а в случае необходимости при повторном процессе декантирования составляет от 0,2 до 0,8 л/(м ч) преимущественно от 0,4 доО.б л/(м2 ч),

Как правило, условия центрифугирования выбирают такими, чтобы полученная фракция шлама содержала еще от 65 до 90 мае. %. преимущественно от 70 до 85 мае. % воды.

Содержащееся в шламовых фракциях твердое вещество состоит до свыше 60 весов % из рибофлавина. Для дальнейшего повышения доли рибофлавина в общем содержании твердых веществ шламовую фракцию можно ресуспендировать и центрифугирование повторить вновь.

Для проведения ресуспендирования применяют преимущественно от 0,5 до 2 об. ч,, в частности, от 0,7 до 1,5 об, ч. воды на об. ч. шлама.

Фракции шлама, содержащие свыше 60 весов. % рибофлавина можно тотчас после обезвоживания использовать в виде добавок к корму животных или же применять после дополнительной очистки для фармацевтических целей.

Сушку шламовой фракции можно производить, например, грануляцией при помощи распыления в псевдоожиженном слое.

При реализации способа согласно изобретению можно простым путем и при незначительных потерях рибофлавина

получать из ферментативных суспензий при одноразовом декантировании приблизительно до 60% чистого рибофлавина, а при повторном процессе декантирования выход чистого рибофлавина может составить от приблизительно 75% до 88%.

П р и м е р 1. Ферментативную суспензию, которая состояла приблизительно до 85 мае. % из воды и до 15 мае. % из твердых веществ, причем доля рибофлавина в твердом веществе составляла около 17 мае, %, нагрели в течение двух часов до температуры 60°С. После этого ферментативную суспензию охладили в течение пяти часов до температуры 20°С, Обработанную таким образом суспензию центрифугировали с помощью шнековой отстойной центрифуги, имевшей коэффициент пол ноты, равный 4, угол конуса 17°, диаметр перелива, меньший на 3 мм, чем диаметр сброса шлама, впуск суспензии приблизительно на переходе от цилиндра к конусу и нагрузку на поверхность осветления, равную 1,3 л/(м . ч), таким образом, что фракция шлама состояла до 20 мае. % из твердых веществ и до 80 мае. % из воды.

Доля рибофлавина в твердом веществе шламовой фракции составила 63 мае. % при потере рибофлавина, составившей 1,8 мае.

%,.

Пример 2. Ферментативную суспензию с описанным в примере 1 составом нагрели в течение часа до температуры 75°С. после чего ее центрифугировали, как это было описано в примере 1.

В результате этого была получена шламовая фракция, состоявшая до 66 мае. % из рибофлавина, причем потеря рибофлавина составила 1,9 мае, %.

Пример 3. Полученную согласно примеру 1 фракцию шлама разбавили 0,8 об. ч. воды на одну объем, часть шламовой фракций и с целью дальнейшего повышения концентрации провели центрифугирование при помощи шнековой отстойной центрифуги с коэффициентом полноты около 4, углом конуса 17°, равными диаметрами перелива и сброса шлама, ввода суспензии приблизительно на переходе от цилиндрической се- диментационной части к конической обезвоживающей части и с нагрузкой на поверхность осветления, равной 0,5 л/(мх хч). Дифференциальное число оборотов было при этом согласовано с притоком так, что не возникало обратного подпора твердого вещества. Доля рибофлавина в твердом веществе полученной фракции составила 88 весов. % при потерях рибофлавина, равных

1,0% использованной в примере 1 кристаллической суспензии рибофлавина.

Пример 4 (сравнительный: термическая обработка и центрифугирование проводилось не по предмету изобретения).

Ферментативную суспензию описанного в примере 1 состава нагрели аналогично примеру из заявки ФРГ № 29 20 592 в течение 30 минут до температуры 60°С, выдержали в течение 10 минут при температуре 60°С, после чего суспензию охладили в течение 1 часа до температуры 20°С.

Затем было проведено повышение концентрации при помощи отстойной центрифуги с коэффициентом полноты около 3 углом конуса 10°, путем сушки 115 мм (обусловленным разностью 20 мм между диаметрами перелива и сброса шлама), вводом

суспензии приблизительно на переходе цилиндр/конус и нагрузкой на поверхность осветления, равной 0,8 л/(м2. ч). Доля рибофлавина в твердом веществе полученной шламовой фракции составила 46 мае. %

при потерях рибофлавина, равных 6,5% исходной суспензии.

П р и м е р 5 (сравнительный: не по предмету изобретения проводилась только термическая обработка).

Ферментативную суспензию с приблизительно аналогичным составом, который описан в примере 1, термически обработали таким же образом, как это описано в сравнительном примере 4.

После этого провели повышение концентрации при помощи отстойной центрифуги с коэффициентом полноты около 3 и углом конуса 10°, с диаметром перелива-ди- аметру сброса шлама, вводом суспензии

приблизительно на переходе от цилиндра к конусу при нагрузке на поверхность осветления, равной 1.1 л/(м2. ч). Дифференциальное число оборотов было согласовано с притоком так, что не образовывалось никакого обратного подпора твердого вещества, Содержание рибофлавина в твердом веществе полученной шламовой фракции составило 58 весов. % при потерях рибофлавина, равных 4,4%.

Формула изобретения

1, Способ выделения рибофлавина, предусматривающий нагрев ферментативной суспензии рибофлавина, охлаждение ее, центрифугирование, отличающийся

тем, что, с целью повышения выхода кристаллического рибофлавина, нагревают ферментативную суспензию в течение 1-3 ч до , охлаждают ее в течение 1-10 ч до 0-30°С, центрифугируют до достижения

содержания кристаллического рибофлавина в твердой фракции шлама по крайней мере 60 мае. %.

3. Способ по п. 1.отличающийся тем, что ферментативную суспензию после охлаждения центрифугируют в шнековой Отстойной центрифуге декантерного типа.