(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕУЙЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ
лимонноя ИЛИ МОЛОЧНОЙ кислот
Изобретение относится к способу Ьыделения концентрированных растворов монооксикарбоновых кислот, в частности лимонной и молочной, из их водных растворов, например ферментативных бульонов. Оксикислоты, такие,как лимонная, молочная, находят широкое применение в химической и пищевой промыпшенйосги. / . Известен способ выделениялимонной или молочной кислот из водных растворов, заключающийся в том, что водный раствор кислоты на первой стадии обрабатывают при темп°ёратур е 15-40 С вторичным или третичным ами ном или их смесью в аесмеаатлваюЫемСя водой органическом растворителе (спи ire, ароматическом углёводсфоде, сльж Нрм эфире и т.п.), на второй стадии отделяют фазу органического экстракта от водной: фазы и удаляют органиче кие амины путем перегонки органического экстракта с перегретым водянем паром 1}. Получают водные раствори ойсИкйслот с конечной концентрацией до 17% (концентрация в исходном водном ферментативиом бульоне 22%). Полнота извлечения 25-96,5%. Недостатком известного способа является значительное раэ бавлёниё целевых водных растворов оксикислот, получаемых на стадии обработки органического экстракта перегретым паром. Целью изобретения является повышение концентрациирастворов алифатических иоа&б1 ёЙкЖУёШШШ1 imcnoT при выделении из вчэйны : растворов с концентрацией выше или, по крайней мере, равной концентрации исходного водного раст:вора. Поставленная цель достигается способом выделения концентрированных растаор бв кис51о т Гз йх вводных растворов экстракцией вторичньм . или третичным амином с числом углеродных атомов 20-42 или смесью таких аминов в не смешивающимся с водой органическом растворителе, при темпёра;ту)рё 15-4о С с последующим отделением органической фазы от водной и водной обработкой полученной органической . фазы, отличительная особенность которого состоит в тем, что водную обработку ведут при температуре 40ЮО С путем экстракции.. Обычно водную обработку органической фазы проводят на 40 С выше температуры экстракции органическим аминами. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Из разбавленных водных ферментативных бульонов, содержащих лимонную или молочную КИСЛОТЫ в количестве 2-16,4 вес.%, на первой стадии /прямой экстракции экстрагируют органическим амином или смесью амино в не смешивающемся с водой растворит ле (ароматических или алифатических углеводородах, фракциях перегонки не ти, спиртах или их смесях) при температуре 15-40°С. На второй стадии органический экстракт отделяют от водной фазы, и этот экстракт подвер гают обратной экстракции (отпари ванию) водой ПРИ температуре, обычно выше 40°с температуры экстракции исходного водного раствора кислот органическими аминами (бО-ЮС С) . При ЭТОМ основная часть амина остается в органической фазе, которую можно зат&л использовать повторн для обработки исходного р&створа кис лот . Процесс предпочтительно вести непрерывно. . В Качестве аминов можно использовать третичные алифатические или ароматические амины или их смеси и смеси со вторичнвлми аминами с содержанием углеродных атомов 20- 42. При желании .водную экстракцию можно вести раствором гидроксида лития или его соли с целью получения экстракта соли соответствующей оксикислоты. Этот способ используют для повы1ч ния полноты извлечения оксикислоты из органического.экстра та. Из полученного при этом водного экстракта ексикислоту затем выцеляю известными способами. Изобретение основано на значительном различии в коэффициенте рас пределения, например лимонной кисло между фазой органического амина и водной фазой при комнатной и повышенной (80°С) температурах в случа достаточно низких концентраций иЬхсдных растворов кислоты (ниже 37%) в. то время как в случае повышенной кондентрации исходного водного раствора кислоты .(37%) коэффициент распрёдёлёнйя при этих температурах практически одинаков. Процесс экстракции органического экстракта водой при повышенной температуре позволяет получать целевые растворы, как правило, значительно более концентрированные по сравнен с исходными ферментативными бульона ми (в 1-3 раза), что позволяет достигать достаточно высокой полноты выделения оксикиСлот (97,5-100%) в большинстве случаев, причем оксикислоты получают Той степени чистоты, которая соответствует пищевым цепям. Данный способ позволяет безпрепятственно использовать на стадии обработки исходных растворов высокомолекулярные амины, являющиеся, как известно, более эффективными экстра- гентс1ми, в то время как их применение в известном способе ограничено из-за их низкой летучести. Дополнительным преимуществом данного способа является упрощение аппаратурного оформления, приводящее к снижению энергозатрат ( отсутствие перегонки с перегретым паром). П ри м е р 1. Неочищенный бульон от ферментации сахарозы лимонной кислотой экстрагируют при комнатной температуре в трёх отдельных воронках, представляющих собой трехстадийную противоточную систему экстракторов. Причем, каждую воронку загружают порцией в 100 г бу.льона и 48 г экстрагента, состоящего из 50% тридёциламина и 50% ксилола. Образцы экстрактов и рафинатов из этой системы отбирают и анализируют. Если две последовательно отобранных пробы показывают одинаковые результаты процесс установился. После образования постоянного по составу экстракта, содержащего 10% лимонной кислоты, процесс продолжают До тех пор,пока не соберется экстракт в количестве, достаточном для проведения процесса водной обратной экстракции (отпаривания). Отпаривание осуществляют при 80°С в системе из отдельных трех воронок, причем на каждые 2,5 вес.ч. подаваемого экстракта расходуют 1 вес.ч. воды. При установившемся процессе каждые 100 г первоначального сырого Раствора дают 80 г чистого водного экстракта, содержащего 20% лимонной кислоты. Полнота извлечения 97,5%. П р и м е р 2. 100 г того же неочищенного лимоннокислого бульона (исходного раствора) и 20 г экстрагента, содержащего 50% трилауриламина и 50% ксилола экстрагируют в две противоточные стадии (в двух отдельных воронках). Получают 136 г экстракта, содержащего 12% лимонной кислоты. Экстракт растворяют в 60 г ксилола и затем отпаривают при 80с в три противоточные стадии при помощи 38 г и получают 55 г обратного экс- тракта, содержащего около 16 г чистой лимонной кислоты, т.е. очищенный водный раствор, содержащий 29% лимонной ки::лоты (16,4% кислоты содержапось в первоначальном растворе
перед экстракцией). После обратной экстракции получают 180 г фазы экстра гент а, содержащей 33% трилауриламина и 67% ксилола, причем в этой фаз почти не содержится лимонной кислот 60 г ксилола отделяют перегонкой. Остаток после перзгонки (120 г) пригоден для повторного использОча:ни на стёшии экстракции. Полнота извлечения 97,5%.
Пример 3. 100 г 12,8%-го неочищенного лимоннокислого исходног раствора экстрагируют при в 4-ступенчатс1М противоточном экстракторе 145 г экстрагента, содержащего 25% технического трилауриламина и 75 фракции перегонки нефти-с температур липения 140-210с. Образуется трехфазная система, состоящая из одной водной фазы и двух органически фаз экстракта. На 4-ой стадии получают .верхнюю фазу экстракта (93 г) , содержащую 0,2% лимонной кислоты и около 5,6% амина и нижнюю фазу экстракта (65 г), содержащто около 19,5% лимонной кислоты и около 48% амина. Обе фазы экстракта соединяют и отпаривают при в одну операцию с 50 г НзО и получают 73 г обратного экстракта, содержащего 12,7 г лимоняой кислоты, т.е. с концентрацией лимонной кислоты 17,5%. Одновременно получают 145 г фазы гомогенного органического экстрагента, который пр игоден после охлаждения для повторного использования в процессе экстракции.
Полнота извлечения 99,2%.
Пример 4 (сравнительный). 100 г 18%-го неочищенного лимоннокислого исходного раствора Экстрагируют при в 5-ступенчатом противоточном экстракторе (йммитируемом 5 отдельными воронками) 200 г повторно используемого экстрагента, содержащего 34% трилауриламина, 5% дилауриламина, 53% фракции перегонки нефти с температурой кипения 180-210 С, 5% 1-н-охтанола и 3% лимонной кислоты.Вышеуказанная смесь трилаурил- и дилауриламина является товарной маркой. Получают 137 г экстракта, содержащего 10% лимонной кислоты. Экстракт отпаривают с 96 г виды при в 5-ступенчатом противоточном аппарате и получают 113 г водного обратного экстракта, . содержащего 15% чистой: лимонной кислоты. Одновременно получают 220 г фазы экстрагента, пригодной после охлаждения для использования в процассе экстракции. Присутствие 1-ноктанола в экстрагенте предохраняет экстракт от расслаивания.
Полнота извлечения 94,4%.
П р и м е р 5 .(сравнительный), 200 г 10%-го неочищенного лимоннокислого исходного раствора экстрагируют при 25С в 3-х ступенчатом противоточном аппарате (иммитируемом тремя отдельными волрнками) 230 г экстрагента, содержащего 36%, трилауриламина, 57% фракции перегонки нефти с температурой кипения ljp-21p°c и 5% октанола.ПдлЬ вину экстракта (125 г) отпаривают при 40 С в 4-ступенчатом противоточном аппарате с 90 г воды и получают 96 г обратного экстрагента содержащего 6% чистой лимонной кислот т.е. с 60%-ной регенерацией кислоты. Вторую половину экстракта (125 г) отпаривают при и получают 100 г обратного экстракта, содержащего 10 г чистой лимонной кислоты, т.е. в очищенном водном растворе содержится около 10% лимонной кислоты, что означает почти 100%-ную регенерацию кислоты. Этот пример показывает, что при температурном интервале между стадиями экстракций и обратной экстракции, равнсм 35 С, обратная экстракция проходит более полно, чем при интервале в 15С.
Полнота извлечения - 60% при и 100% при 60°С.
П р и м е р 6 (сравнительный). 100 г 10%-го неочищенного лимоннокислого исходного раствора обрабатывают в воронке при комнатной температуре 100 г экстрагента,содержащего 50% тридоциламина И 50% нитробензола. После встряхивания и разделения фаз получают экстракт, содержагдий 9,3% лимонной кислоты, 90% извлечения лимонной кислоты. Экстракт обрабатывают в две стадии. Сначала 100 г воды прибавляют к экстракту при , при этом только 13% от первоначального количества лимонной кислоты переходит в обратный экстракт, содержащий 1,3% . лимонной кислоты. Затем к экстракту прибавляют 150 г низкокипящих углеводородов (т.кип. 60-90°С), при этом концентрация лимоннсэй кислоты в обратном экстракте возрастает до 7,5%. Таким образом, количество лимонной кислоты, перешедшей в обратный экстракт, составляет 7,5 г,что соответствует 75% регенерации при экстракции 8 одну стадию. Пример показывает, что, хотя и нитробензол является хорошим экстрагентом, но экстракт не может использоваться для повторной экстракции, пока не будет к нему добавлена углеводородная фракция.
П р и м е р 7 (сравнительный). Экстракцию неочищенного лимоннокислого водного раствора осуществляют так же, как в примере 2, отпаривают 136 г экстракта, содержащего 12% лимонной кислоты, при в одну стадию с 12,5 г HjO. Водный обратный экстракт (17 г) содер- жит ,4,5 г чистой лимонной кислоты.
