close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10991

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 10991
(13) C1
(19)
C 07C 227/00
B 01D 19/02
ВОДНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПЕНООБРАЗОВАНИЯ
ПРИ ПОЛУЧЕНИИ МЕТИОНИНА
И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИОНИНА
(21) Номер заявки: a 20040635
(22) 2002.08.06
(31) 101 60 358.4 (32) 2001.12.08 (33) DE
(85) 2004.07.08
(86) PCT/EP02/08742, 2002.08.06
(87) WO 03/050071, 2003.06.19
(43) 2005.03.30
(71) Заявитель: ДЕГУССА АГ (DE)
(72) Авторы: ВЕКБЕКЕР, Кристоф; КРУЛЛ,
Хорст; БИЛЬЦ, Юрген; ХУТХМАХЕР,
Клаус; ХАССЕЛЬБАХ, Ханс Йоахим
(DE)
(73) Патентообладатель: ДЕГУССА АГ (DE)
(56) RU 2176240 C2, 2001.
SU 1311619 A3, 1987.
SU 503509, 1976.
JP 11-158140 A, 1999.
JP 4-244056 A, 1992.
US 3917683, 1975.
(57)
1. Водная смесь для уменьшения пенообразования при получении метионина, содержащая соединение общей формулы 1
O
BY 10991 C1 2008.08.30
(1)
CnH2n+xC-O-[CH2-CH2-O]m-H ,
где n обозначает целое число от 9 до 19, предпочтительно 15, 17 или 19,
m обозначает число от 1 до 10, предпочтительно от 5 до 8, в частности 6 или 7,
x обозначает 1, -1, -3 или -5,
и добавку (2), выбранную из группы, включающей метилцеллюлозу, метилгидроксицеллюлозу, метилгидроксипропилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу,
натрийкарбоксиметилцеллюлозу, натрийкарбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу и натрийкарбоксиметилгидроксипропилцеллюлозу, при их массовом соотношении от 1 : 10 до 10 : 1,
предпочтительно от 1 : 3 до 3 : 1.
2. Водная смесь по п. 1, отличающаяся тем, что содержит 1-5 мас. % соединения формулы 1 и добавки (2).
3. Способ получения метионина, включающий взаимодействие 3-метилмеркаптопропионового альдегида, цианида водорода, аммиака и диоксида углерода, необязательно в
присутствии воды, с получением 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина и его гидролиз до
метионина, при этом в гидролизный раствор, до пропускания в него диоксида углерода,
вводят водную смесь, содержащую соединение общей формулы 1:
O
(1)
CnH2n+xC-O-[CH2-CH2-O]m-H ,
где n обозначает целое число от 9 до 19,
BY 10991 C1 2008.08.30
m обозначает число от 1 до 10, предпочтительно от 5 до 8, в частности 6 или 7,
x обозначает 1, -1, -3 или -5,
и добавку (2), выбранную из группы, включающей метилцеллюлозу, метилгидроксицеллюлозу, метилгидроксипропилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу,
натрийкарбоксиметилцеллюлозу, натрийкарбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу и натрийкарбоксиметилгидроксипропилцеллюлозу, при их массовом соотношении от 1 : 10 до 10 : 1,
предпочтительно от 1 : 3 до 3 : 1, причем водную смесь вводят в количестве 5-5000 част./млн,
предпочтительно 10-500 част./млн, в пересчете на метионин, содержащийся в растворе,
осажденный метионин отфильтровывают, растворяют и перекристаллизовывают в воде с
добавлением фильтрата маточного раствора.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют соединение формулы 1, где n
обозначает 16, 18 или 19.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют соединение формулы 1, где m
обозначает число от 5 до 8.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что используют соединение формулы 1, где m
обозначает 6 или 7.
7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют соединение формулы 1, где n
обозначает 18, а m обозначает 7.
8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве добавки (2) используют гидроксиэтилцеллюлозу.
9. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве добавки (2) используют гидроксиэтилцеллюлозу, которая в виде 2 %-ного раствора обладает вязкостью 200 мПа.
10. Способ по п. 3, отличающийся тем, что водную смесь, содержащую соединение
формулы 1 и добавку (2), используют в виде пригодной к перекачиванию водной эмульсии.
11. Способ по п. 3, отличающийся тем, что водную смесь, содержащую соединение
формулы 1 и добавку (2), используют в виде 2-5 %-ной водной эмульсии.
12. Способ по п. 3, отличающийся тем, что водную смесь, содержащую соединение
формулы 1 и добавку (2), вводят в количестве 10-450 част./млн в пересчете на метионин.
13. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при перекристаллизации в раствор вводят
в необходимом количестве водную смесь, содержащую соединение 1 и добавку (2).
Изобретение относится к способу получения метионина высокой объемной плотности,
в котором в гидролизный раствор добавляют смесь, которая включает соединение, которое обладает пенообразующим действием, и соединение, которое влияет на кристаллизацию, и к собственно смеси.
Известно, что получение аминокислот часто сопряжено с затруднениями технологического порядка. Манипуляции с растворами или суспензиями, содержащими аминокислоты, приводят к серьезному вспениванию уже в лабораторных процессах, но больше всего,
разумеется, в условиях промышленного получения. Этот нежелательный эффект может
привести не только к протеканию процесса получения по создающему серьезные проблемы пути и с плохой производительностью по объему/времени, но в отдельных случаях
также к невозможности экономически эффективного получения аминокислоты.
Таким образом, в JP 09000241 говорится, что введение различных добавок из семейства
азотсодержащих полиоксиалкиленов в процесс ферментативного получения аминокислот
приводит к снижению пенообразования. JP 09000241 относится к приготовлению противовспенивающих смесей, которые включают жиры или масла и продукты взаимодействия
жирных кислот или их производных и многоатомных спиртов с алкиленоксидами. Эти
смеси приемлемы для применения в процессах ферментации. Известно, что выход при получении лизина и триптофана может быть увеличен, если вместо подсолнечного масла в
2
BY 10991 C1 2008.08.30
качестве подавляющих пенообразование добавок использовать силикон. Влияние различных силиконовых масел исследовано путем сравнения в Khim.-Farm.Zh (1972), 6(5), 27-30.
В карбонатном способе, известном из ЕР 0780370, метионин получают при подкислении раствора метионината калия диоксидом углерода в соответствии с уравнением:
2H3C-S-CH2-CH2-CH(NH2)-COOK+2CO2+2H2O
2H3C-S-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH+2KHCO3.
Обычно метионин осаждают из этих растворов в форме очень плоских лепестков, процесс выделения которых протекает всего лишь с очень низкой скоростью и, следовательно, экономически неэффективен.
Соответственно были предприняты попытки повлиять на свойства кристаллизации
метионина добавлением определенных вспомогательных веществ.
В JP 11-158140 было показано, что применение различных вспомогательных веществ,
таких как гидроксиметилпропилцеллюлоза, сорбитанмонолаурат и поливиниловые спирты, влияет на форму кристалла, и объемная плотность метионина, получаемого таким путем, повышается.
Эти соединения добавляют в количестве по меньшей мере 500 част./млн во время кристаллизации, которую проводят непрерывно и осуществляют в две стадии в особых условиях перемешивания. Метионин получают в форме круглых частиц. В литературе,
посвященной существующему уровню техники, какая-либо добавка или смесь добавок, с
помощью которых можно одновременно подавить пену, которая образуется на разных
стадиях получения метионина, и усовершенствовать форму кристалла метионина, который осаждается, в частности при осуществлении карбонатного способа, не представлена.
В основе настоящего изобретения лежит цель свести к минимальному образование пены в процессе получения метионина и одновременно с этим оказать позитивное влияние на
форму кристалла метионина, который осаждается в результате перекристаллизации.
По изобретению предполагается водная смесь, которая включает соединения общей
формулы (добавка (1)):
СnH2n+xC=O-O-[CH2-CH2-O]m-H,
(1)
в которой символы имеют следующие значения:
n обозначает целое число от 9 до 19, предпочтительно от 15 до 17,
m обозначает распределение в интервале от 1 до 10, где предпочтительный максимум составляет от 5 до 8, в частности от 6 до 7,
х обозначает 1, -1, -3, -5, причем 2n + x составляет не меньше 1, и добавки (2), выбранные
из группы, включающей модифицированные целлюлозы, в частности метилцеллюлозу,
метилгидроксицеллюлозу, метилгидроксипропилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу,
гидроксиэтилцеллюлозу, натрийкарбоксиметилцеллюлозу, натрийкарбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу и натрийкарбоксиметилгидроксипропилцеллюлозу, в массовом соотношении от 1 : 10 до 10 : 1, предпочтительно от 1 : 3 до 3 : 1.
В предпочтительном варианте в соединениях в соответствии с формулой (1) имеются
жирнокислотные компоненты естественного происхождения, которые, в зависимости от
значения х, являются насыщенными или ненасыщенными.
Эту смесь целесообразно применять в форме водного раствора или эмульсии с общим
содержанием добавок от 1 до 5 мас. %, в частности от 2 до 4 мас. %, в пересчете на общее
количество.
Для того чтобы приготовить стабильную эмульсию необходимо просто обработать
смесь обычной лопастной мешалкой. Поскольку гидроксицеллюлозы, растворенные в воде,
способны образовывать высоковязкие растворы, для применения целесообразны низкомолекулярные гидроксицеллюлозы с вязкостью (в виде 2 %-ного раствора в воде) < 300 мПа.
Более того, вязкость можно также регулировать посредством степени разбавления.
В предпочтительном варианте водный раствор или эмульсию добавок (1) и (2) с вязкостью в пределах 5 и 5000 мПа в пересчете на 2 %-ный раствор добавок в воде, в частности
3
BY 10991 C1 2008.08.30
от 10 до 500 мПа, готовят растворением или эмульгированием необходимого количества
соединений, соответствующих формулам (1) и (2). Было установлено, что описанная
смесь приемлема для уменьшения пенообразования в технологических растворах, образующихся во время получения метионина, и одновременно с этим обеспечивает образование более крупных кристаллов во время перекристаллизации.
Один важный аспект изобретения состоит в том, что противовспенивающее действие
и кристаллизацию можно регулировать изменением соотношений количеств (1) и (2) в
смеси.
Пенообразование в значительной мере зависит от состава технологических растворов
и других технологических условий, таких как, например, давление и температура.
Смеси в соответствии с изобретением проявляют свои противовспенивающее действие и способствующее росту кристаллов действие уже тогда, когда их добавляют в небольших количествах. Количества от 10 до 500 част./млн в пересчете на метионин уже
оказываются активными.
Одновременно с этим установлено, что соединения (1) и (2), используемые в соответствии с изобретением, не оказывают негативного влияния на действие других конкретных
соединений.
Напротив, именно при этих условиях взаимодействие (1) и (2) может привести к улучшению кристаллической структуры (см., например, фотоснимок № 1703045).
По изобретению также предлагается способ получения метионина, в частности с чистотой от 80 до 100 мас. %, реакцией следующих компонентов: 3-метилмеркаптопропионового альдегида, цианида водорода, аммиака и диоксида углерода или тех компонентов,
из которых могут быть получены вышеупомянутые компоненты, необязательно в присутствии воды с получением 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина и его превращением в метионин, который характеризуется тем, что до пропускания в нее диоксида углерода
водную смесь, которая включает соединения общей формулы:
СnH2n+xC=O-O-[CH2-CH2-O]m-H,
(1)
в которой символы имеют следующие значения:
n обозначает целое число от 9 до 19, предпочтительно 15, 17 или 19,
m обозначает распределение в интервале от 1 до 10, где предпочтительный максимум составляет от 5 до 8, в частности от 6 до 7,
х обозначает 1, -1, -3, -5, причем 2n + х составляет не меньше 1, и добавки (2) из группы,
включающей модифицированные целлюлозы, в частности метилцеллюлозу, метилгидроксицеллюлозу, метилгидроксипропилцеллюлозу, гидроксипропилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, натрийкарбоксиметилцеллюлозу, натрийкарбоксиметилгидроксиэтилцеллюлозу
и натрийкарбоксиметилгидроксипропилцеллюлозу, вводят в гидролизный раствор, приготовленный из 5-(2-метилмеркаптоэтил)гидантоина при массовом соотношении от 1 : 10 до
10 : 1, предпочтительно от 1 : 3 до 3 : 1, в общем количестве от 5 до 5000 част./млн, предпочтительно от 5 до 500 част./млн, в пересчете на метионин (мас. %), содержащийся в
растворе, и метионин, который из него осаждается, растворяют и, в частности с использованием маточного раствора, который в предпочтительном варианте включает упомянутые
добавки (1) и (2), кристаллизуют в присутствии кристаллического метионина, необязательно с добавлением дополнительных количеств водной смеси.
В соответствии с изобретением во время осаждения или кристаллизации не вводят высокую энергию перемешивания, которую используют в известной технологии. То же самое
применимо и к давлениям СО2, используемым по известной технологии. Существенным
остается только равномерное распределение диоксида углерода, который вводят во время
осаждения метионина в гидролизный раствор.
Заявленный способ можно осуществлять проведением непрерывного или периодического процесса.
4
BY 10991 C1 2008.08.30
Во время осаждения метионина с добавлением диоксида углерода из раствора, приготовленного в качестве продукта гидролиза, добавка (1) проявляет противовспенивающее
действие, тогда как одновременное присутствие (2) никакого негативного влияния на противовспенивающее действие не оказывает. В предпочтительном варианте перекристаллизацию проводят по методу, в предпочтительном варианте которого метионин, суспендированный в маточном растворе, перекачиванием вводят в циркуляцию при температуре от
30 до 60 °С, и в эту суспензию подмешивают метиониновый раствор, концентрация которого составляет от 70 до 150 г/л, в частности от 90 до 130 г/л, нагретый до температуры от
60 до 110 °С, в частности от 80 до 100 °С. Метиониновый раствор, упомянутый последним,
необязательно составляет от 5 до 20 об. % маточного раствора из процесса получения.
Метионин осаждается с целевой чистотой вследствие охлаждения. На этой стадии перекристаллизации получают метионин с чистотой от 80 до 100 мас. %, в частности от 90
до 100 мас. %, которого не получают в одностадийных способах.
Соотношение между количествами суспензии, вводимой в циркуляцию перекачиванием, и подмешиваемого раствора обычно составляет от 1 до 10 : 1, в частности от 2 до 6 : 1,
предпочтительно от 3 до 5 : 1.
Заявленная смесь упрощает осуществление способа в том отношении, что эту же самую смесь, которая включает соединения (1) и (2), можно использовать во время осаждения метионина из гидролизного раствора и перекристаллизации метионина, который
выпал в осадок.
Однако компоненты (1) и (2) могут быть также добавлены по отдельности. Компонент
(2), в частности, проявляет свои свойства, например, во время кристаллизации.
Изобретение проиллюстрировано следующими примерами.
Пример 1
Осаждение диоксидом углерода.
4 %-ную эмульсию гидроксиэтилцеллюлозы, которая в виде 2 %-ного раствора обладает вязкостью 200 мПа (V = 200), в воде и эфир 1 стеариновой кислоты (n = 17; m = 7) в
массовом соотношении 1 : 1 при одновременном перемешивании вводят в 1 л раствора
метионината калия и бикарбоната калия с концентрацией метионина 70 г/л и концентрацией калия 150 г/л, вследствие чего образуется эмульсия, которая включает 50 част./млн
добавок. При pH 11 под давлением 2 бара в 2-литровом автоклаве при скорости вращения
мешалки 500 об/мин в нее вводят диоксид углерода. Добавление диоксида углерода продолжают при 30 °С до тех пор, пока pH не опускается до 8,0. Над реакционной смесью образуется пена высотой 1 см при одновременном выпадении в осадок метионина.
Пример 2
Перекристаллизация.
60 г метионина при 40 °С суспендируют в 300 мл воды и 40 г фильтрата маточного
раствора из процесса осаждения диоксидом углерода и образовавшуюся суспензию перекачиванием вводят в циркуляцию. В эту суспензию при одновременном перемешивании
вводят 4 %-ную эмульсию гидроксиэтилцеллюлозы, которая в виде 2 %-ного раствора обладает вязкостью 200 мПа (V = 200), в воде и эфир 1 стеариновой кислоты (n = 18; m = 7) в
массовом соотношении 1 : 1, вследствие чего образуется эмульсия, которая включает
50 част./млн добавок. С целью поддерживать постоянную температуру последовательно
подключают теплообменник. В образовавшийся раствор с расходом 1 л раствора/ч добавляют
горячий раствор (при 90 °С) 180 г метионина в 1170 г воды и 150 г фильтрата маточного
раствора из процесса осаждения диоксидом углерода. Перекристаллизация метионина,
который предварительно выпадает в осадок, в присутствии 50 част./млн добавок (общее
количество) в пересчете на метионин приводит к образованию кристаллов с объемной
плотностью 586 г/л.
РЭМ фотоснимок с номером изображения 173029 показывает крупнозернистую кристаллическую структуру конечного продукта, полученного этим путем.
5
BY 10991 C1 2008.08.30
Метионин выпадает в осадок благодаря охлаждению. Добавляют 0,6 л горячего раствора, 500 мл циркулирующей суспензии удаляют и добавляют дополнительные 500 мл
горячего раствора. Суспензию фильтруют, твердый материал промывают 300 мл ацетона,
сушат в вакуумном сушильном шкафу при 60 °С до постоянства массы и определяют объемную плотность.
4 %-ную эмульсию гидроксиэтилцеллюлозы, которая в виде 2 %-ного раствора обладает вязкостью 200 мПа (V = 200), в воде и эфир стеариновой кислоты 1 (n = 18; m = 7) в
массовом соотношении 1 : 1 вводят при одновременном перемешивании в этот раствор,
который предварительно добавляют по каплям, вследствие чего образуется эмульсия, которая включает 50 част./млн добавок.
Пример 3
Другие эксперименты.
Результаты других экспериментов, которые проводят в соответствии с примерами 1 и
2, сведены в табл. 1. Под этой таблицей представлены изменения, внесенные в условия
экспериментов.
Таблица 1
ЭкспеСмеси
Массовое
Объемная
Добавка (2)
Высота
римент Соединение (1)
(част./ соотношение
плотность
(вязкость)
пены (см)
№
млн)
(1):(2)
(г/л)
1
15
420
2
n = 18, m = 7
160
1
470
гидроксиметил3
50
11
620
целлюлоза (200)
гидроксиметил4
n = 18, m = 7
50
1:1
1
586
целлюлоза (200)
гидроксиметил5
n = 18, m = 7
400
1:1
2
586
целлюлоза (300)
гидроксиметил6
n = 18, m = 7
400
2:1
2
571
целлюлоза (300)
гидроксиметил7
n = 18, m = 7
400
1:1
3
581
целлюлоза (300)
гидроксиметил8
n = 18, m = 7
50
1:1
3
572
целлюлоза (300)
гидроксиметил9
n = 18, m = 7
400
1:2
2
576
целлюлоза (300)
Эксперимент 1: 71 г/л метионина и 175 г/л калия в растворе.
Эксперимент 8: вязкость добавки 2 при 25 °С составляет от 75 до 150 мПа. Смеси
(част./млн): концентрация смеси в гидролизной смеси.
Для документального подтверждения преимуществ результатов, которые достигаются
с применением настоящего изобретения, прилагаются РЭМ фотоснимки.
Установлено, что без введения добавок (1) и (2) в результате перекристаллизации получают тонкодисперсный метионин (фотоснимок № 170867).
Применение соединения (1), которое в общем обладает противовспенивающим действием, также приводит к отсутствию существенного укрупнения зернистости кристаллической структуры (фотоснимок № 170875).
Оптимальные результаты в соответствии с изобретением отмечают только тогда, когда добавки (2) используют совместно с (1) (фотоснимок № 173029).
Сопоставление с фотоснимком № 173045 показывает, что применение только одних
(2) уже приводит к результатам, которые превосходят достигаемые по известной технологии, но добавление (1) оказывает еще более улучшающее действие.
6
BY 10991 C1 2008.08.30
Таблица 2
Фотоснимок №
173029
173045
170875
170867
Добавка/название
Добавка (2) (ГЭЦ)
(n = 18; m = 7)
Добавка (2) (ГЭЦ)
Соединение (1) (n = 18;
m = 7)
Без (1) и (2)
Общее количество
добавок
Объемная
плотность
Увеличение
50 част./млн
586 г/л
100:1
50 част./млн
620 г/л
100:1
160 част./млн
470 г/л
100:1
-
420 г/л
100:1
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
115 Кб
Теги
by10991, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа