CZ170499A3 - Způsob výroby kyseliny L-asparagové - Google Patents

Description

Způsob výroby kyseliny L-esparagové

O b 1 a s t t. e c h n i k y

Vynález se týká způsobu výroby kyseliny L-asparagové.

Do s a va c r. i.......s t. ay. t e c hni k y

Kyše 1 i na L-asparagová je esenční výchozí látka pro nejrůznější aditiva pro farmaceutický průmysl a potravinářský průmysl. Kyselina L-asparagová se používá například k výrobě umělých sladidel, jako aspartam. K výrobě kyseliny L-asparagové je proto již popsáno množství chemických a enzymatických postupů. LI enzymatických variant se kyselina L-asparagová získá zpravidla adicí amoniaku na kyselinu filmařovou takto získaného roztoku amonného enzyma t i ckou s následujícím vysrážením z L—a spartatu.

Podle stavu techniky L-asparagové provést například kyseliny chlorovodíkové nebo p-t o 1uolsulf onové.

se může vysrážení kyseliny přídavkem kyseliny sírové nebo jiných kyselin, jako kyseliny

Ne výhoda m i velká a vylučuje koncentrací amonných přitom však jsou, se velké množství solí použitých kyselin.

že ztráta amoniaku je odpadní vody s vysokou zmenšuje

Z tohoto důvodu se problematiku odpadních zkouší nalézt možnost, která vod nebo ji zcela odstraňuje.

Podle US 4,560,653 se vysrážení kyseliny L-asparagové provádí kyseliny

ny	male i nové	. Po	oddělení
c í	matečný	louh	podrobí
i na	maleinová	isomeruje na

• · ··· ···» ·· ··· ·« ·♦ kyselinu fumarovou pomocí katalyzátoru obsahujícího bromové iony, čistí se a znovu se přivádí do enzymatické reakce.

K obejití isomeračního kroku byly nalezeny další vhodné přídavky k vysrážení kyseliny L-asparagové.

japonském zveřejněném spise JP 08-33493 (Chern.

Abstracts 124: 315 167) případně soli kyseliny Nevýhoda této se popisuje použití kyseliny fumarové, filmařové jako prostředku ke srážení, varianty způsobu spočívá ve špatné rozpustnosti kyselina fumarové ve vodě, čímž se při zpracování matečného louhu buď musí oddestilovat velká množství vody, nebo je potřebné velmi zředěná cesta s velkými reakčními objemy.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je proto způsob výroby kyseliny

L-aparagové enzymokata 1ytickou reakcí kyseliny fumarové s amoniakem na amonný L-aspartan v inertním rozpouštědle, z něhož se následně přídavkem kyseliny vysráží kyselina L-asparagová, který je charakterizován tím, že

a) kyselina fumarové reaguje s amoniakem na amonný L-aspartat v inertním rozpouštědle za přítomnosti aspartasu nebo mikroorganismů produkujících asapartas, odstraní se případný přebývající amoniak z reakční směsi a L-asparagová se vysráží přídavkem kyseliny dusičné, oddělí se, pere se a suší se a následně z vysráženého filtrátu se pomocí nanofiltrace oddělí zbytek kyseliny L-asparagové a zbytek kyseliny fumarové, retentat se zavede zpět do kroku c) a filtrát z kroku d) se koncentruje, přitom se uvolňující destilát s přebytkem amoniaku, případně odděleného v kroku b), přidává opět do kroku a) a koncentrovaný filtrát se případně používá jako významná látka pro dusíkaté hnojivo.

b)

c) kyselina

d)

U způsobu podle vynálezu se vysráží pomocí kyseliny dusičné. Reakční vynálezu v kruhu. Způsob podle vynálezu je kterém jsou schématicky znázorněny reakční »· 44 ♦* * 4 4 I » · · · 4 * · · · * 4 4 « kyselina L-asparagová toky probíhají podle patrný z obrázku, ve toky.

Koncentrovaný filtrát získaný v kroku e) se může použít přímo jako významná látka pro dusíkaté hnojivo.

V prvním kroku způsobu podle vynálezu je ponechána enzymatická reakce kyseliny fumarové s amoniakem. Reakce přitom nastává v inertním rozpouštědle. Jako inertní rozpouštědlo jsou vody s ethanolem nebo vody s acetonem a se používá voda. Kyselina fumarová se v koncentraci až k hranici rozpustnosti.

vhodné podobně . přitom takže se pří pádně voda, směs Přednostně může použít obdrží buď roztok nebo suspenze. Do tohoto roztoku, suspenze, se zavádí amoniak plynný, tekutý nebo v podobě 10 až 35 hmotn. %ní roztoku, čímž se teplota zvýší až na 60 °C a hodnota pH se nastaví mezi 7 a 3.

roztok

Přednostně se používá vodnatý 20 až 30 amoniaku. Do takto získaného systému.

hmotn. %ní přednostně roztoku, se potom při 20 až 60 °C, přednostně při 30 až 50 °C zamíchá enzym aspartasu nebo mikroorganismus produkující aspartas. U mikroorganismu aspartasu nebo výhodné, když se tohoto přídavku enzymu produkujícího aspartas je ířídavkem amoniaku získá roztok, poněvadž v případě suspenze je divém adsorpce enzymu a tím podmíněné ztráty aktivity potřeba rí ce enzymu. Pro téměř kvantitauní reakci po až 24 až 30 lodinách je přitom potřebné 30 až 50 IU (enzymatická aktivita) ia mol kyseliny fumarové.

Mikroorganismy produkující aspartas jsou například pseudomonas fluorescens, protens vulgaris, pseudomonas aeruginosa. serratia marcescens, bacterium succinium, bacillus • ·

·*· ·

• ♦ « • · · ♦ · « «»« s u b t i 1 i s , aerobecter aerogenes, co 1 i a podobně.

micrococus sp., escherichia

Další vhodné mikroorganismy prodující aspartas popsány například v US 3,791.926 a US 3,198,712.

Při způsobu podle vynálezu se dále může použít čištěný nebo syntetický aspartas. Enzym, respektive mikroorganismus produkující aspartas se mohou přidávat v tekuté nebo ve vázané podobě, jak je popsáno v EP 0 127 9 4 0.

Po úplné reakci, konec reakce se může zjistit například fotometr icky, nastává podle kroku b) případně oddělení amoniaku destilací nebo stripováním.

Krok b) může nastat při normálním tlaku nebo při redukovaném tlaku a při teplotách 30 až 110 °C, přednostně při 40 až 90 °C.

Přebývající amoniak se přitom z reakční směsi odstraní průběžných dešti lačních metod, například pomocí Podle destilační metody se normálním tlaku nebo při získaný destilát pomoci tenkovrstvé odparky a podobně, přitom pracuje přednostně při redukovaném tlaku mezi 80 a

200 mbar. Takto amoniaku se opětovně používá jako edukt pro následující další enzymatickou reakcí a) společně 3 destilátem z následujícího kroku d).

Po oddělení amoniaku nebo přímo v návaznosti na krok a) nastává v kroku c) vysrážení kyseliny L-asparagové.

K to mu kyselina dusičná přednostně až k se k roztoku amonného L-aspartatu přidává až se docílí hodnota pH mezi 2 a 5, isoelektrickému bodu. Kyselina dusičná se ·«*« • · přednostně přidává jako 10 až 65 %ni, přednostně jako 60 %ní kyselina dusičná. Teplota reakční směsí přitom leží mezi 15 a 60 °C, přednostně mezi 20 a 35 °C.

Vedle kyseliny dusičné se k roztoku amonného L-aspartatu přidá z druhého reakčního cyklu retantat z nanofiltrace filtrátu po srážení, získaný v následujícím kroku d) a obsahující zbytková množství kyseliny L-asparagové a kyseliny fumarové.

Následně se reakční směs ochladí 5 °C, oddělí se vykrystalizovaná kyselina L-asparagová filtrací, zej mě na absorpční

Přednostně se kyselina L-asparagová odděluje přednostně na 0 až i L-asparagová, filtrací nebo například odstředění m.

odstředěním nebo dekantací.

Odfiltrované krystaly kyseliny L-asparagové se suší. Prací voda se přitom a přednostně se podrobit zůstávající po vysrážení,

Teplota činí přednostně 3 0°C. Nanof i !trac i se L-asparagová, obsažená kyseliny fumarové, jako následně perou, přednostně vodou, a může zavést zpět do kroku a) následující nanofi 1traci . Filtrát získaný po oddělení kyseliny L-asparagové a prací voda se potom v kroku d) podrobí na nofi 1traci . Hodnota pH přitom přednostně leží mezi 4 a 11, zvláště přednostně mezi 7 a 10, a přednostně se nastaví pomocí NH3- Tlak leží přednostně mezi 1 a 50 bary.

až 50 °C, zvláště přednostně 15 až může získat zpět z filtrátu kyselina ve filtrátu, a zbytková množství amonné soli, která se nachází v retentatu. Takto získaný retentat se vede z druhého reakčního cyklu do kroku c) krystalizačního procesu.

Filtrát získaný nanofiltrací (cca 20 %ní roztok dusičnanu amonného) se v kroku e) koncentruje, například odpařením vody, až se obdrží 50 až 80 %ní, přednostně 60 až 70 • · · % η ί roztok dusičnanu amonného. Tento roztok se může dodat jako organický bezuhiíkový roztok dusičnanu amonného přímo jako výchozí látka do dusíkového hnojivá. Destilát zůstávající po druhém reakčním cyklu pp koncentraci se přidává s přebytkem amoniaku, případně odděleným v kroku b), do enzymka1ytické reakce v kroku a).

Způsobem podie vynálezu se může obdržet kyselina L-asparagová ve kvantitativním výtěžku, to znamená až k 99 % a obsahem >99,5 i.

.P.ř..í...k..l..a.dy.......provedeni.........vynálezu

Do 850 ml (950 g) reakčního roztoku kyseliny L-asparagové (DSM-Chemie Linz), obsahujícího 240 g (1,8 mol) kyseliny L-asparagové, vyrobeného reakcí 210 g (1,8 mol) kyseliny fumarové, 200 ml 25 hmotn. %ního roztoku amoniaku ve 280 ml H2O za přítomnosti 0,08 ml roztoku aspartasu (1100 lU/ml), byla přidána 65 Sní kyselina dusičná, až byla dosažena hodnota pH 2,7 (viz tabulka 1). Po 115 minutách bylo provedeno pomocí ledu ochlazení na 0 °C, vysrážená usazenina se odstředí, pere se 100 ml destilované vody a 10 min.

sucha. Bylo získáno 312 g pevné látky s se odstřeďuje do vlhkosti 22,9 %. Toto odpovídá 225,2 g (93,9 X) sušené kyseliny L-asparagové,

Dále se získalo 123,7 g (124 ml) prací vody a 834,5 g (800 ml) filtrátu po srážení (matečný touh Ml). Prací voda a rovněž matečný louh Ml byly nastaveny 25 %ní čpavkovou vodou na pH 9 a potom podrobeny nanofiltraci. Takto získaný 20 %ní roztok dusičnanu amonného byl koncentrován na 65 %. Retentat byl při dalších vsázkách opět přidán do kroku c) krystalizačního procesu.

• 4 «· 4 * • 4

4 • 4 « 4 · · 4 4444

4 · 4 4 4 · 4 44 4

4 4« 4 44 «44 444

4 4 4 4 4 4

44« 4444 44 444 44 44

Ta bulka 1

čas (min.)	HNCh (g)	HNO3 (ml)	PH	t e p t 0 t a
0	0	0	10,2	23,4
1 0	7 1	49	9,0	30,5
20	88	63	8,0	29.8
25	95	65	6,0	30,0
35	1 1 7	84	5,0	30 , 1
40	135	98	* 4,5 na 5,4	*30,1 na 31,3
55	150	1 08	5,4	30,6
65	186	133	5,0	32,6
90	229	166	4,5	32,2
100	247	1 78	4,0	32,5
105	255	184	3,5	32,4
1 1 0	259	186	3,0	32,2
1 1 5	262	190	2,7	3 1,6

* začátek krystalizace, krátký nárůst hodnoty pH a teploty

SPOLEČNÁ ADVOKÁTNÍ KANCELÁŘ VŠETEČKA ZELtNÝ ŠVO«ČÍK KALENSKY A PARTNEŘI

120 00 Praha 2, Hálkova 2 Česká republika

770^??

·· a « • * · « • · · « a « a · a «

Způsob

Claims (8)

1. PATENTOVÉ

   NÁROKY výroby kyseliny L-aparagové enzymokata1ytickou reakci kysel iny fumarové s amoniakem na a mo nný^J_.-as pa r t afj v následně přídavkem inertním rozpouštědle. z něhož se kyseliny vysráží kyselina L-asparagová, vyznačující se tím, ž e

   ---amoniakem na a )

   b) c )

   d)

   e) a mo nn y pří tomnost i aspartasij nebo mikroorganismů produkujících asapartasý odstraní se případný přebývající amoniak z reakční kyselina fumarová reaguje s /

   L-aspartat, v inertním rozpouštědle za směsi a kysel i na

   L-asparagová se vysráží přídavkem kyseliny dusičné, oddělí se, pere se a suší se a následně z vysráženého filtrátu se zbytek kyše líny pomocí nanofiltrace oddělí a zbytek kyseliny

   L-a s pa r a go vě ř

   fumarové, retentat se zavede zpět do kroku c) a filtrát z kroku d) se koncentruje, přitom se uvolňující přebytkem amoniaku, případně odděleného v destilát s kroku b), přidává opět do kroku filtrát se případně používá jako dusíkaté hnojivo.

   a) a koncentrovaný významná látka pro

   Způsob podle nároku 1 rozpouštědlo se v kroku nebo směs voda/aceton.

   vyznačující se tím₇ že jako a) používá voda, směs voda/ethanol
2. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím. že se krok al provádí při hodnotě pH mezi 7 a 9.
3. 4. Způsob podle nároku 1 podle kroku bl při vyznačující se tím.

   teplotách mezi 30 že se destiluje a 110 °C a při normálním tlaku nebo oři redukovaném tlaku.
4. 5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se krok c) provádí při hodnotě pH mezi 2 a 5.
5. 6. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se krok c) provádí při teplotě mezi 15 a 60 °C.
6. 7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se nanofiltrace v kroku d) provádí při hodnotě pH mezi 4 a 11, tlaku mezi 1 a 50 bary a teplotě mezi 10 a 50 °C,
7. 8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že hodnota pH leží mezi 7 a 10.
8. 9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se filtrát z kroku d) koncentruje na přes 50 až 80 roztok.

   SPOLEČNÁ ADVOKÁTNÍ KANCELÁŘ VŠETEČKA ZELENÝ ŠVOPČÍK KALENSKÝ A PARTNEŘI

   120 00 Praha 2, Hálkova2 ČaskA reDUblSkn,

   Obr .

   • « · · · 1 • · » · · · « « · · ·