Способ выделения лимонной кислоты и ее солей

О П И С А Н И Е (и)998504ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскикСфциалистическикРеспублик К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУс присоединением заявки Лю Гвеуаарстаеккы 11 кемвтет. СССР вв делам кзабретеккй и фткрытий(53) УД К 661.734. ,1 (088.8) Опубликовано 23,02 83 Бюллетень7 Дата опубликования описания 25,02.83 Р.Я. Карклннь, Л, О. Раминя, Я. К. Лемба, Н.М. КрролькоВ; "А.Б.Лозннов, Т.В,финогенова, Г.В.ЦнцншвнлнН.Г;ГййФУФЯИРЯЗ(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ И ЕЕ СОЛЕЙ 1Изобретение относится к мнкробнологической промышленности, а именно к спо собам выделения лимонной кислоты и ее солей нз ферментацнонных растворов, полученных прн культивировании дрожжей5 на углеводородсодержащнх субстратах.Известно, что прн обработке ферментатнвного раствора, полученного после отделения биомассы, используют различные вещества для его очистки, например прн меняют акрнловую кислоту и ее производные 11 1.Но эти вещества, осветляя н очищая ферментатнвный раствор не полностью, впроцессе дальнейшей его обработки вызывают коагуляцню примесей в упаренном концентрированном растворе. Поэтому требуется дополнительная фильтрация, ко торая протекает замедленно н тем самым осложняет н замедляет процесс выделення 20 продукта.Известно также применение кизельгура для очистки ферментатнвных растворов, содержащих остаточные углеводороды 2)2Но кнзельгур не обеспечивает необходнмой чистоты ферментатнвного раствора н, кроме того, фнльтрацня протекает медленно.Фильтрация через асбестовые фильтры не дает прозрачных фнльтратов и процесс осуществляется медленно,Известно также применение минерала клиноптнлолнта в качестве сорбента для очистки пищевого спирта от примеси метанола, прн этом сорбцнонные свойства клнноптнлолита активируют нагреванием прн 300-350 оС в течениеч 3.Наиболее блнзкнм к предлагаемому. по технической сущности н достигаемому эффекту является способ выделения лимонной кислоты н ее солей нз ферментатнвного раствора, полученного после культивнровання дрожжей Сового на углеводородсодержащем субстрате, заключающийся в том, что сначала центрнфугированнем отделяют биомассу дрожжей, затем полученную жидкость пропускают через слой активного угля, после чего концентрируют0,21 8,4 1,15 78,9 Смесь клиноптилолита сактивным утлем (2 об.%) 0,44 0,08 814 Оф 65 98,1. Та же смесь(3 об.%) 99,0 0,10 21,2 1,00 3 9985 и упаривают до сухого остатка, содержащего цитрат и нзоцитрат натрия, Выход продукта от егЬ содержания в фермента тивном растворе составляет 86-96% 4),Недостатком известного способа является невозможность выделить из ферментативного раствора кристаллический продукт без примесей, После фильт;рации через активный уголь в растворе остаются остаточные парафины, промежуточные 10 продукты ферментации, неиспользованные продуцентом компоненты питательной среды, которые переходят в конечный продукт. Кроме того, фильтрапия ферментативного раствора через активный уголь 35 протекает медленно.Целью изобретения является увеличение выхода и чистоты кристаллических продуктов (лимонной кислоты и ее солей) из ферментативных растворов, полученных 26 после культивирования продуцента на углеводородсодержащих субстратах, со сте пенью чистоты конечных продуктов до реактивной.Поставленная пель достигается тем, . 25 что согласно способу выделения лимонной кислоты и ее солей из ферментативного раствора, полученного культивированием продуцента на углеводородсодержащей среде, предусматривающему отделение За биомассы от ферментативного раствора, фильтрацию его через слой активного угля, упаривание и кристаллизацию, перед фильтрацией ферментативный раствор нагревают до 60-ИРС, а фильтрацию35 осуществляют через слой смеси активного угля и клиноптилолита,взятых в соотАктивныйуголь (2 об.%) 0,44 При етом скорость фильтрации ферментативиого раствора через смесь клиноптилолита с активным углем в 5-8 раэ превышает скорость фильтрации через активный уголье 044ношении 1: 1, предварительно выдерживая смесь в воде в течение 1-3 н.Процесс выделения лимонной кислоты и ее солей осуществляют следующим образом.ферментативный раствор получают после культивирования продуцента лимонной кислоты на среде, в которой в качестве единственного источника углерода исполь-, зуют н-алканы, В таком растворе содержатся лимонная кислота, биомасса продуцента, остаточные н-алканы, неиспользованные компоненты питательного субстрата, промежуточные продукты биосинтеэа. 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 пориотый фильтрующий слой. Количество фильтрующей смеси устанавливают в зависимости от степени загрязненности ферментативной жидкости - 2-4% от ее объема. Перед фильтрацией ферментативный раствор нагревают до 6080 оС. Затем горячий раствор пропускают. через нутчфильтр с фильтрующей смесью.В таблице приведены сравнительные результаты фильтрации ферментативного раствора (содержание лимонной кислоты 80,8 г/л). Прозрачный, очищенный от биомассы и нежелательных примесей ферментативный раствор можно использовать для выделения кристаллических продуктов: лимонной кислоты и ее солей (натрия ли- % , , 998моннокислого одно-, двух-,н трехзамещенного, калий лимоннокислого одно,двух и трехзамещенного, кальция, аммония и бария лимоннокислых).Используя предлагаемый способ выде- %ленин, из ферментативного раствора вы-:деляют до 99%.основного вещества.П р и м е р 1. ферментативный раствор получен путем культивирования дрожжевого продуцента СсвсИдо ЮроЬОс с 1 йНММ 187 на среде, содержащей в качестве единственного источника углеродан-алканы, в течение 144 ч.Ферментатнвный раствор содержит биомассу, основную часть которой отделяютцентрифу 1 ированием. Центрифугат содержит80,6 г/л лимонной кислоты (137,02 г/лв пересчете иа ИсзС( НО. 5,5 Н 2 О),0,44 г/л остаточных е.алканов, остаткибиомассы, другие примеси, его оптичеокая плотность 8,4,фильтрующую смесь нриготавливают.путем .смешивания,клиноптилолита с активным углем в соотношении 1: 1. Для,фильтрации используют 2%,фильтрукяцей ффсмеси от объема ферментативного раствора. Данную смесь заливают водой и выдерживают в.течение 2 ч. Затем смесьс водой подают на нутч-фильтр, водастекает и на фильтре образуетсяоднс 30родный и пористый фильтрующий слой,1фильтрации подвергают 1 л раствора,предварительно нагретого до 70 оС. Длительность фильтрации 2 ч, в то времякак фильтрация через слой активногоугля длится 16,5 ч. Фильтрат содержит0,08 г/л остаточных н-алканов, оптнчеокая плотность его 0,65.Очищенный, таким образом, фермента-; 4 ативный раствор нейтрализуют до рН 7едким натрием, упаривают и кристаллизуют. Кристаллы отделяют на нутч-фильтре, промывают дистиллированной водойи высушивают, 43Получено 134,42 г кристаллическогонатрия лимоннокислого трехзамещенного(в пересчете на 100%-ный МаС,НО 1х 5,5 Н 20), Это составляет 98,1% отпервоначального содержания етой соли вферментативном растворе,П р и м е р 2. Берут 1 л ферментативного раствора, который после отделения биомассы центрифугированием содержит 80,8 г лимонной кислоты(137,36 г в пересчете на КбС 6 НрО5,5 Н 20), 0,55 г/л остаточных н-алканов и другие примеси, оптическая плот-.ность его составляет .21,2. Фильтрующую 504 4смесь клиноптилолнта с активным углемприготавливают как в примере 1. Копичество смеси 3% от обьема ферментатив-ного раствора, Раствор, нйгретый до 80 Спропускают через путч-фипьт.с фнл трующей смесью. Раствор фильтруется в6 раз быстрее, чем через спой активногоугля еВ фильтрате содержание в-алканов 0,1 г/л, оптическая плотность 1,0.Кристаллы натрия лимоннокислоготрехзамещенного получают как в примере 1. Получено 136 г кристаллического продукта (в пересчете на 100%-ный3 6 Бф Н 2 )ф что со фавляе99,0% от содержания етой соли в феументативном растворе.П р и м е р 3. ферментативиый раствор (цосле отделения биомассы центрифугнрованием) содержит лимонную, киолоту 74,8 г/л, остаточные н-алканы2,23 г/л и другие примеси, его оптическая плотность составляет 115,5; Обфработке подвергают 100 мп такого раотвора. Фнльтрующую смесь готовят смешиванием активного угля н клиноптило. лита в соотношении 1:1, полученную 1 смесь заливают водой и выдерживают втечение 3 ч. Для фильтрации используют 4% фильтрующей смеси от объема ферментативного раствора. Ферментативный раствор нагревают до 85 оС и затем пропускают через фнльтруюшую смесь. После фильтрации содержание н-алканов в фипьтрате составляет 0,115 г/л, оптическая плотность 0,75.Кристаллы натрия лимоннокислого трехзамещенного получают как в примере 1. Получено 12,33 г кристаллического про дукта (в пересчете на 100% ный ЙцСНО,5 НО), что составляет 96,9% от начального содержания цитрата в ферментативномрастворе.После двойной кристаллизации получают продукт с содержанием основного вещества 99%.П р н м е р 4. 100 мл ферментативного раствора с содержанием лимонной кислоты 74,8 г/л (в пересчете на С 6 Н 801 . Н;О), остаточных ефалканов 0,49 г/л подогревают до 70 еС. Приготавливают фильтрукяцую смесь клиноптилолита с активным углем (1:1), которую вымачивают в течение 1 ч. Смесь (2% от объема раствора) добавляют в фермевтационный. раствор, выдерживают при этой температуре в течение 30 мин при пере мешивании и пропускают через путч-фильтр, ,Получают прозрачный бесцветный фильтрат7 9985 с содержакием н-алканов 0,1 г/л. Фильтрат нагрева 3 от до 70 еС, добавляют угле кислый кальций до рН 6,5, выдерживают при втой температуре 30 мин. Горячий раствор фильтруют через нутч-фильтр, 3 цитрат кальция промывают горячей водой, эатем разлагают 50%-ной серной кислотой при 90 С. Гипс отделяют фильтромнием. Полученный раствор лимонной кислоты упаривают в вакууме, кристаллизувт. Кристаллы отделяют фильтрацией, ирвмымют холодной водой и сушат. Получают 7,14 г кристаллической лимонной кислоты (в пересчете на СН 80НО), т,е. 95,5% от начального со ф держания ее в ферментационном растворе. После двойной кристаллизации получают продукт с содержанием основного вещества 99%.Использование предлагаемого изобре- й тения в производстве лимонной кислоты и ее солей из н-алканов позволит значительно снизить себестоимость этих продуктов. Клиноптилолит по сравнению с активным углем более дешевый продукт 2 ф И использование смеси клиноптилолита с активным углем обходится дешевле, чем использование только активного угляефильтрация по предлагаемому способу 30 протекает в 5-8 раз быстрее, чем фильтрация через активный уголь (таблица).Из ферментативных растворов, обработанных по данному способу, выделяют ли мониую кислоту и ее соли различной сть 04 8пени чистоты - от технического продукта до препаратов с содержанием основного вещестм 99%. формула изобретения Способ выделения лимонной кислоты и ее солей из ферментативного раствора, полученного культивированием продуцента на углеводородсодержащей среде, предусматривающий отделение биомассы от ферментативного раствора, фильтрацию его через слой активного угля, упаривание и кристаллизацию, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода и чистоты целевого продукта, перед фильтрацией ферментативный растрор нагревают до 60-80 ОС, 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 Р, опублик. 1970. 2. Мальтон О. Фильтрующая среда,-Вгеюег", 1978, 64 Мо 765, с. 261265. З. Авторское свидетельство СССРСоставитель М. ЛаринаРедактор Н, Рогулич Техред Л,Пекарь Корректор Е. РошкоЗаказ 1074145 Тираж 521 Подписное ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Финиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4