Способ выделения лимонной кислоты и ее солей Советский патент 1983 года по МПК C12P7/48 

(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ

.1

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к cnt собам выделения лимонной кислоты и ее солей из ферментационных растворов, полученных при культивировании дрожжей на углеводородсодержащих субстратах.

Известно, что при обработке ферментативного раствора, полученного после отделения биомассы, используют различные вещества для его очистки, например npfr. ,Q меняют акриловую кислоту и ее производные tl .

Но эти вещества, осветляя и очищая ферментативный раствор не полностью, в i процессе дальнейшей его обработки вызы-|5 вают коагуляцию примесей в упаренном концентрированном растворе. Поэтому требуется дополнительная фильтрация, которая протекает замедленно и тем самым осложняет и замедляет процесс выделения 20 продукта.

Известно также применение кизельгура для очистки ферментативных растворов, содержащих остаточные углеводороды 2J И ЕЕ СОЛЕЙ

Но кизельгур не обеспечивает необходимой чистоты ферментативного раствора и, кроме того, фильтрация протекает медленно.

Фильтрация через асбестовые фильтрл не дает прозрачных фильтратов и процесс осуществляется медленно.

Известно также применение минерала клиноптилолита в качестве сорбента для очистки пищевого спирта от примеси метанопа, при этом сорбционные свойства клиноптилолита активируют нагреванием при ЗОО-35О°С в течение ч Сз.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выделения лимонной кислоты и ее солей из ферментативного раствора, полученного после культивирования дрожжей Cancliea на углеводородсодержащем субстрате, заключающийся в том, что сначала центрифутировани ем отделяют биомассу дрожжей, затем полученную жидкость пропускают через слой активного угля, после чего концентрируют И упаривают до сухого остатка, содержащего цитрат и изоцитрат натрия. Выход продукта от его содержания в ферментативном растворе составляет 86-96% С43 Недостатком известного способа является невозможность выдепить из ферментативного раствора кристаллический продукт без примесей После фильтграпии через активный уголь в растворе остаются остаточные парафины, промежуточные продукты ферментации, неиспользованные продуцентом компоненты питательной сре ды, которые переходят в конечный продукт. Кроме того, фильтрация ферментативного раствора через активный уголь протекает медленно. Целью изобретения является увеличение выхода и чистоты кристаллических продуктов (лимонной кислоты и ее солей из ферментативных растворов, полученны после культивирования продуцента на угл водородсодержатцих субстратах, со сте- пенью чистоты конечных продуктов до реактивной. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выделейия лимонно кислоты и ее солей из ферментативного раствора, полученного культивированием продуцента на углеводородсодержащей среде, предусматривающему отделение биомассы от ферментативного раствора, фильтрацию его через слой активного угля, упаривание и кристаллизацию, перед фильтрацией ферментативный раствор нагревают до 6О-8О°С, а фильтрацию осуществляют через слой смеси активного угля и клиноптилолита, взятых в соот- ношении 1:1, предварительно выдерживая смесь в воде в течение 1-3 я. Процесс выделения лимонной кислоты и ее солей осуществляют следующим образом. Ферментативный раствор получают пооле культивирования лродуцента лимонной кислоты на среде, в которой в качестве единственного источника углерода исполь-, эуют й-алкаиы. В таком растворе содернжатся лимонная кислота, биомасса продуцента, остаточные -алканы, неиспользованные компоненты питательного су страта, промежуточные продукты биоси теза. Основную часть биомассы продуцента отделяют центрифугированием. .Однако всю биомассу отделить центрифугированием нельзя. В центрифугате содержат .ся остатки биомассы. Фильтрующую смесь приготавливают, смешивая активный уголь и клиноптилолит 1:1, Приготовленную смесь замачивают водой и выдерживают в течение 1-3 ч. Затем смесь с водой |Подают на нутч-фильтр, вода стекает и на.фильтре образуется однородный пористый фильтрующий слой. Количество фильтрующей смеси устанавливают в зависимости от степени загрязненности ферментативной жидкости - 2-4% от ее объема. Перед фильтрацией ферментативный раствор нагревают до бО-вО С. Затем горячий раствор пропускают, через нутчфильтр с фильтрующей смесью. В таблице приведены сравнительные результаты фильтрации ферментативного раствора (содержание лимонной кислоты 8О,8 г/л).

При этом скорость фильтрации фермен тативнохч) раствора через смесь клиноптилолита с активным углем в 5-8 раз прешшает скорость фильтрации через активнь1й уголь.

Прозрачный, очищенный от биомассы и нежелательных примесей ферментативный раствор можно использовать для выделения кристаллических продуктов: Л1 монной кислоты и ее солей (натрия лимоннокиспого одно-, двух- и трехзамещенного, капия лимоннокислого одно, двух- и трехзамешенного, кальция, «tuM ния и бария лимоннокислых}. Используя предлагаемый способ выде ления, из ферментативного раствора вы- деляют до 99% основного вешест)ш. Пример. Ферментативный рас твор получен путем культивирования дро жевого продуцента Candida EipoPviicc НММ i87 на Ьреде, содержащей в качестве единствевного источника углерода н-алканы, в течение- 144 ч. Ферментативный раствор содержит би массу, основную часть которой отделяют центрифугированием. Иёнтрифугат содерж 8О,6 г/л лимонной кислоты (137,О2г/л в пересчете на Nt 2CjjH5O-,5,5 Н2О), 0,44 г/л остаточных н-алканов, остатки биомассы, другие примеси, его оптическая плотность 8,4.: Фильтрующую смесь приготавливают путем смешивания .клиноптилолита с активным углем в соотношении 1:1. Для. |4яшьтрации используют 2% .фильтрующей смеси от объема ферментативного раство ра. Данную смесь заливают водой и вы- держивают в .течение 2 ч. Затем смесь с водой подают на нутч-фильтр, вода стекает и на фильтре образуется одн1 родшый и пористый фильтрующий слой. I . Фильтрации подвергают 1 л раствора, предварительно нагретого до . Длительность фильтрации 2 ч, в то время как фильтрация через слой активного угля длится ,5 ч. Фильтрат содержит О,О8 г/л остаточных -алканов, оптичео кая плотность его О,65. Очишенный, таким образом, ферментативный раствор нейтрализуют до рН 7 едким натрием, упаривают и кристаллизуют. Кристаллы отделяют на нутч-фильтре, промывают дистиллированной водой и высушивают. Получено 134,42 г кристаллического натрия лимоннокислого трехзамещенного (в пересчете на 1ОО%-ный у 5,5 Н2О). Это составляет 98,1% от пе1жовачального содеркания этой соли в ферментативном растворе. Пример 2. Берут 1 л ферментативного раствора, который после отделения биомассы центрифугированием содержит 8О,8 г лимонной кислоты (137,36 г в пересчете на NctjC jHjO-f ,5 Н2О), 0,55 г/л остаточных -алканов и другие примеси, оптическая плот ность его составляет 21,2. Фильтрующую смесь клиноптилолита с активным углем приготавливают как в щжмере 1. Коов чество смеси 3% от объема ферментативного раств ора. Раствор, ватфетый до 80 Су пропускают через иутч-({я11ьт1 у С рующей смесью. Раствор фильтруется в 6 раз быстрее, чем через слой активного угля. в фильтрате содержанне о-алканов О,1 г/л, оптическая впотшсть 1,0. Кристаллы натрия лимоввокнслого трехзамёшениого подучают как в првм&ре 1. Получено 136 г крвстсшлического продукта (в пересчете ва Nd jjUgO-j-S.S Н2О), что составляет 99,0% от содержания этой соли в ферментативном растворе. Пример 3. Фе ентатвввый раствор (после отделения биомассы центр фугированием) содержит лимонную. киолоту 74,8 г/л, остаточные в-алканы 2,23 г/л и другие примеси, его оптическая плотность составляет . Об работке подвергают 10О мл такого раствора. Фильтрующую смесь готовят смешиванием активного угля и клиноптилоглита в соотношении 1:1, полученную смесь заливают водой и выдерживают в течение 3 ч. Для фильтрации используют 4% фильтрующей смеси от объема ферментативного раствора. Ферментативный раст--вор нагревают до 85Си затем пропускают через фвльтруюшую смесь. После фильтрации содержание н-алканов в фипьтрате составляет О,115 г/л, оптическая плотность О,75. . Кристаллы натрия лимоннокислого трехзамещенного получают как в примере 1. Получено 12,33 г кристаллического проДукта {в пересчете на 1ОО%-ный No 3 CjjHgO - 5,5 Н2О), что составляет 96,9% от начального содержания цитрата в ферментативномрастворе., После двойной кристаллизации получают пр одукт с содержанием основного вещества 99%. Пример 4. 1ОО мл ферментативного раствора с содержанием лимонной кислоты 74,8 г/л (в пересчете на C HgO-j -Н;Р), остаточных й алканов О,49 г/л подогревают до . Приготавливают фильтрующую смесь клиноптялолита с активным угп&л (1:1), которую вымачивают в течение 1 ч. Смесь (2% от объема раствора) добавляют в ферментационный, раствор, выдерживают п|ж этой температуре в течение ЗО мин при перемешивании в пропускают через нутч-фильтр. Получают прозрачный бесцветный фильтрат с содержанием н-апканов 0,1 г/п. Фильтрат нагреваЛэт до , добавляют углекнстцлй капьц(1й до рН 6,5, выдерживают при этой температуре 30 мин. Горячий раствор фильтруют через нутч-фильтр, цитрат кальция промывают горячей водой, эйтем разлагают 50%-ной серной кислотой при 90°С. Гипс отделяют фильтрованием. Полученный раствор лимонной киспоты упаривают в вакууме, кристаллизуют. Кристаллы отделяют фильтрацией, промывают холодной водой и сушат. Получают 7,14 г кристаллической лимонной кислоты (в пересчете на С/МоО-| х НдО), т.е. 95,5% от начального содержания ее в ферментационном растворе. Поеяе двойной кристаллизации получают продукт с содержанием основного вещества 99%. Использование предлагаемого изобретения в производстве лимонной кислоты и ее солей вз №-алканов позволит значитедьно снизить себестоимость этих продуктов. Клиноптилолит по сравнению с активным углем более дешевый продукт и использование смеси клиноптилолита с активным углем обходится дешевле, ч&л использование только активного Фвльтрацда по предлагаемому способу протекает в 5-8 раз быстрее, чем фильтрация через активный уголь (таблица). Из ферментативных растворов, обработанных по данному способу, выделяют мойвую кислоту и ее соли различной степени чистоты - от технического продукта до препаратов с содержанием основного вещества 99%. Формула изобретения Способ выделения лимонной кислоты и ее солей из ферментативного раствора, полученного культивированием продуцента на углеврдородсодержащей среде, предусматривающий отделение биомассы от ферментативного раствора, фильтрацию его через слой активного угля, упаривакие и кристаллизацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода и чистоты целевого продукта, перед фильтрацией ферментативный раствор нагревают до 6О-80°С, а фильтрацию осуществляют через слой смеси активного угля и клиноптилолита, взятых в соотношении 1:1, предварительно выдерживая смесь в воде в течение 1-3 ч. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии № 1176776, кл. С 6 F опублик. 1970. 2.Мальтон О. Фильтрующая .среда. -Вгечс/ег, 1978, 64 № 765, с. 261265. 3. Авторское свидетельство СССР № 872546, кл. С 12 Н 1/04, 1979. 4. Патент Англии № 1381047, кл. С 2 С, опублик. 1975.