JP2001514900A

JP2001514900A - コハク酸の製造方法および精製方法

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Publication number: JP2001514900A
Application number: JP2000509858A
Authority: JP
Inventors: エーベーグラウンドクリス; イェドァーサンジャイ; デーダヌウィラデルム
Original assignee: アプライドカーボケミカルズ; ミシガンステイトユニバーシティボードオブトラスティーズ
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2001-09-18
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: AU9107598A; DE69821951D1; IN190421B; JP4242558B2; AR017255A1; US5958744A; BR9815652A; WO1999009196A1; CA2301177A1; ATE260343T1; DE69821951T2; EP1005562A4; EP1005562A1; EP1005562B1; ZA987428B; CA2301177C; US6265190B1

Abstract

(57)【要約】【課題】純粋なコハク酸を製造または回収するための方法で、追加の試薬の使用を最小限に抑え、副生成物の廃棄物を実質的に生成せず、酸および塩基の内部での再利用が可能な、非常に効果的な方法を提供する。【解決手段】発酵装置のペーハーを中性に保つためにアンモニウムイオンを含む物質を用いるか、または、発酵装置で製造されたコハク酸塩の陽イオンをアンモニウムイオンで置換することによって、コハク酸アンモニウムを形成する。続いて、コハク酸アンモニウムと硫酸イオンとを、例えば、コハク酸アンモニウムを硫酸水素アンモニウムおよび／または硫酸と、十分に低いペーハーで混合することによって反応させて、コハク酸および硫酸アンモニウムを生成しても良い。硫酸アンモニウムは、有利に熱分解されてアンモニアおよび硫酸水素アンモニウムを生成する。コハク酸は、メタノールに溶解する工程によって精製されても良い。様々な、ろ過、環流、再利用などの工程が行われても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、一般に、有機酸の製造および精製に関する。特に、本発明は、炭化
水素の発酵によって生じるコハク酸塩からコハク酸を製造および精製するための
改良された方法に関する。

【０００２】コハク酸［１１０−１５−６］（ブタン二酸）Ｃ_４Ｈ_６Ｏ_４は、例えば、ウィ
ンストロム、エル．オー．著、カーク−オスマー化学工学百科事典、第４版（１
９７８）、１巻の「コハク酸およびコハク酸無水物」にあるように、植物や動物
の組織の構成成分として自然界に存在する。（その内容は、参照したことでここ
に組み入れられる。）そのため、米国食品医薬品局（ＦＤＡ：Food and Drug Ad
ministration）によって安全な食品添加物である（ＧＲＡＳ：generally recogn
ized as safe）と認定された。これにより、例えば、香料、調味料および食肉加
工品などの食品のペーハー調整剤、その他これらに限らず様々な目的に用いられ
ている。

【０００３】多くの特許が、発酵を用いたコハク酸などのカルボン酸の製造について論じて
いる。（例えば、ダッタ（Datta）の５，１６８，０５５、その内容は参照したことでここに組み入れられる。）しかしながら、発酵を用いた工業的規模での製
造に伴う主要な要素は、生産物を濃縮および精製するのに必要な下流の工程に伴
う費用である。例えば、発酵はほぼ中性のペーハーにおいて最も良く進行するこ
とが分かっている。しかしながら、生成した酸は、結果としてペーハーを下げる
ことになる。発酵工程を行う微生物に有害な、発酵培養液の低いペーハーを避け
るためには、塩基を加えることによって発酵培養液のペーハーを上げるべきであ
る。しかしながら、加えられた塩基物質は、一般に酸と反応し、所望の遊離酸自
身ではなくカルボン酸の塩を生成してしまう。

【０００４】このように、下流工程は一般に塩を遊離酸に変換する工程と、酸性化された生
産物を精製する工程の双方を含む。さらに、発酵装置からの死細胞などの不溶物
は、一般に除去しなければならない。そのため、経済的に実行可能な発酵を行う
ために、比較的純粋な酸を製造し、効果的に回収する技術が求められている。

【０００５】ダッタ（Datta）らによる米国特許第５，１６８，０５５号（その内容は参照したことでここに組み入れられる）は、コハク酸カルシウムを製造するための炭
水化物の発酵と、その後のコハク酸への変換および精製とを組み合わせた方法を
提案する。コハク酸塩は、硫酸によって純粋な酸に酸性化され、セッコウ、Ｃａ
ＳＯ_４、が副生成物として生成する。生成したコハク酸は、続いて、生成物を精
製するために設計された一連の工程によって処理される。しかしながら、生成し
たコハク酸と等モルのセッコウが副生成物として生成することが分かった。この
副生成物のセッコウは、発酵工程からの臭気および色の汚染のために商業用途に
適さないため、ほとんど価値がない。さらに、酸化カルシウム、水酸化カルシウ
ム、および硫酸などの試薬が消費され、工程内で再生できない。

【０００６】グラスナー（Glassner）らによる米国特許第５，１４３，８３４号（その内容
は参照したことでここに組み入れられる）は、発酵工程で形成されたコハク酸ナ
トリウムからコハク酸を製造するための発酵および精製の類似した方法を提案す
る。コハク酸は、最終的に塩基を分離し純粋な酸を生成する電気透析および水分
解工程を組み合わせて用いることによって製造される。更なる精製は、一連のイ
オン交換カラムに生成物ストリームを通すことによって達成される。しかしなが
ら、この方法は、膜の費用や電気透析に伴う電気エネルギーの費用などのコスト
が高いという難点を有している。

【０００７】バーグランド（Berglund）らによる米国特許第５，０３４，１０５号（その内
容は参照したことでここに組み入れられる）は、不十分な飽和状態のコハク酸ナ
トリウム水溶液を、生産物のカルボン酸の結晶化が容易になるように、コハク酸
の過飽和溶液に変換するための水分解電気透析を用いることによって、高純度の
カルボン酸を得るための方法を提案する。しかしながら、この方法も、グラスナ
ーらの特許と同様に高い費用がかかる。

【０００８】したがって、本発明の目的は、発酵工程によってコハク酸などのカルボン酸を
製造および精製するための、改良された方法を提供することである。

【０００９】本発明によれば、概して、コハク酸塩から純粋なコハク酸を製造および回収す
るための非常に効果的な方法で、追加の試薬の使用を最小限に抑え、副生成物の
廃棄物を実質的に生成せず、酸および塩基の内部での再利用が可能な、非常に効
果的な方法が提供される。この方法は、発酵装置のペーハーを中性に保つために
アンモニウムイオンを含む物質を用いるか、または、発酵装置で製造されたコハ
ク酸塩の陽イオンをアンモニウムイオンで置換することによって、コハク酸アン
モニウムを形成する工程を含む。続いて、コハク酸アンモニウムと硫酸イオンと
を、例えば、コハク酸アンモニウムを硫酸水素アンモニウムおよび／または硫酸
と十分に低いペーハーで混合することによって反応させて、コハク酸および硫酸
アンモニウムを生成しても良い。硫酸アンモニウムは、有利に熱分解されてアン
モニアおよび硫酸水素アンモニウムを生成する。コハク酸は、メタノールに溶解
する工程によって精製されても良い。様々な、ろ過、環流、再利用などの工程が
行われても良い。

【００１０】したがって、本発明の目的は、コハク酸を製造および精製するための、改良さ
れた方法およびシステムを提供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、多くの試薬を消費せず、多くの副生成物を生成しない、
コハク酸を製造および精製するための、改良された方法を提供することである。

【００１２】本発明の更に別の目的および利点は、明細書および図面からある程度明白でか
つ理解できるものである。

【００１３】したがって、本発明は、以下に続く詳細な説明に例証されるように、いくつか
の工程、およびその工程のそれぞれについて他の工程との一つまたは複数の組み
合わせ、および特徴、性質、および構成要素の組み合わせを有する構成を含む。
本発明の範囲は、特許請求の範囲に示される。

【００１４】本発明は、ある程度具体例に基づいて、コハク酸を製造および生成するための
有利な方法を提供する。精製工程で副生成物として生成する硫酸アンモニウムを
再利用し、望まない副生成物が実質的に生成せず、多くの試薬を消費しないよう
な製造方法を提供する。

【００１５】ある特定の生化学物質は、発酵によりコハク酸を生成する。酸が生成するにつ
れて、発酵培養液のペーハーは徐々に下がり、生化学物質に有害な条件になるほ
ど減少する。発酵培養液はおよそ６以上、より好ましくはおよそ７のペーハーに
保たれるのが有利である。収率を上げるための一つの方法は、塩基を加えること
によってペーハーを上げる（すなわち、実質的に中性のペーハーに保つ）ことで
ある。しかしながら、塩基は一般にコハク酸と反応して、コハク酸イオンと塩基
の陽イオンが形成され、コハク酸塩を生成する。

【００１６】製造および精製における最初の工程は、コハク酸アンモニウムを製造すること
である。これは、アンモニウムイオンで形成された塩基物質を加えることによっ
て製造される。コハク酸アンモニウムを得る第２の経路は、発酵培養液に水酸化
ナトリウムなどの異なる塩基を加え、続いて、ナトリウムイオンをアンモニウム
イオンに置換することである。ほとんどの塩基が適しているが、水酸化カルシウ
ムなどの２価の塩基は、下流の工程において溶解度の問題を生じさせる可能性が
あることが分かった。このため、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムなどの
１価の塩基（例えばアルカリ金属の塩基）が好ましい。

【００１７】コハク酸ナトリウムなどの塩基の塩は、続いて、例えばアンモニアを加えるこ
となどによるイオン交換を通じて、コハク酸アンモニウムに変換される。一つの
好ましい実施例においては、コハク酸ナトリウムの懸濁液に二酸化炭素およびア
ンモニアを混合し、コハク酸アンモニウムと、副生成物として炭酸水素ナトリウ
ムを含む懸濁液を生成する。

【００１８】コハク酸アンモニウムが形成された後、硫酸イオン源からの硫酸イオンと反応
させ、硫酸アンモニウムおよび純粋なコハク酸を形成する。この反応は、コハク
酸の結晶を形成するために２以下、好ましくは１．５から１．８の間のペーハー
で行われることが好ましいので、硫酸を加えることによって達成されても良い。
コハク酸は、２以下、特に１．５から１．８の範囲のペーハーにおいては、水溶
液に対する溶解度が非常に低い。好ましい方法においては、硫酸水素アンモニウ
ムをコハク酸アンモニウムと反応させ、遊離のコハク酸および硫酸アンモニウム
を生成する。コハク酸は、硫酸アンモニウムを含む生産物ストリームからろ過さ
れ、メタノールを加えることによって更に精製されても良い。残っているいかな
る硫酸塩もメタノールには不溶であり、他方、コハク酸はメタノールにかなり良
く溶ける。メタノールが蒸発された後、非常に純粋なコハク酸の結晶が残ってい
る。蒸発したメタノールは、濃縮され、再利用されても良い。

【００１９】硫酸アンモニウムは、およそ３００℃の温度で容易に分解され、硫酸水素アン
モニウムとアンモニアガスの混合物を生成する。塩基の硫酸塩が別の副生成物と
して生成するかもしれない。２段階の変換において、コハク酸ナトリウムをコハ
ク酸アンモニウムに変換する際に生じた炭酸水素ナトリウムは、ペーハーを中性
に保つために発酵装置へ再利用される。これにより、水酸化ナトリウムを追加す
べき必要量を減らすことができる。

【００２０】高純度のカルボン酸を製造する発酵工程および改良された精製工程を提供する
有利な例として、コハク酸アンモニウム（発酵装置からのもの、またはコハク酸
ナトリウムから変換されたもののいずれでも良い）をコハク酸に変換し、高純度
の生産物を得るために結晶化するための一連の操作が提供される。これらの操作
は、更なる理解のために、図１および図２の流れ図に概略的に示される。好まし
い実施例の方法において、追加の試薬の使用は最小限に抑えられており、廃棄さ
れる副生成物の量はかなり少ない。さらに、特に好ましい実施例においては、試
薬は工程内で再生され、補給のみが必要である。

【００２１】本発明の好ましい実施例においては、コハク酸を他の中間物質から分離するた
めに、二つの重要な物理的性質が用いられる。第一に、硫酸または硫酸水素イオ
ンの存在下におけるコハク酸の水への溶解度が非常に低いことが、硫酸塩からコ
ハク酸を分離するために用いられる。第二に、硫酸塩はメタノールにほとんど溶
けないのに対して、メタノールはコハク酸を良く溶かす。このため、この性質は
、硫酸塩を再利用するために分離するとともに、コハク酸から硫酸塩の不純物を
除き更に高い純度を得るために用いられる。

【００２２】本発明の形態および特徴は、以下の例を参照して例示される。これは、説明の
みを目的として提供されるのであって、限定的な意味に解釈されることを意図し
ていない。

【００２３】例１ − コハク酸アンモニウムからのコハク酸の製造

【００２４】図１を参照して説明する。炭水化物（例えばトウモロコシ由来の炭水化物、例
えばグルコース）が、発酵装置１０１で、コハク酸を生産できる、またはコハク
酸を生産するよう遺伝子操作された微生物によって嫌気的に発酵される。一つの
特に適した有機体は、大腸菌（E. Coli）ＡＦＰ−１１１（American Type Cultu
re Collection ATCC 202021）である。発酵装置１０１は、必要なバイオマス、
二酸化炭素、およびアンモニアを、コハク酸を高い収率で生産するために制御し
た条件下で運転される（例えば、１９９５年１１月２日に出願された米国出願番
号０８／５５６，８０５を参照。その内容は、参照したことでここに組み入れら
れる）。６．０以上のペーハー、好ましくは約７のペーハーが良い。

【００２５】熱分解装置１０２から再生利用されるアンモニア（ストリーム１８）は、微生
物によって生産されるコハク酸を中和してコハク酸アンモニウムにするために、
発酵装置１０１へ有利に加えられる。必要であれば、更なるアンモニアを水酸化
アンモニウムから製造することができる。中和は、嫌気性の発酵が一般に最も生
産的となる、実質的に中性のペーハーを維持するために行われる。発酵装置１０
１の生産物は、一般に、死んだ細胞やタンパク質などの多くの不溶性不純物を含
んだ、コハク酸アンモニウムの薄い水溶液（重量パーセント濃度で６〜１０％）
（ストリーム１）である。

【００２６】ストリーム１は、不溶物を取り除くために、フィルター１０３によってろ過さ
れるのが好ましい。ろ液（ストリーム２）は、一般に、薄い（重量パーセント濃
度で１０％以下）溶液になっている。溶液は、次の分離操作の効率を最大限にす
るために、濃縮されるのが好ましい。蒸発装置、例えば多重効用蒸発装置１０４
が、コハク酸アンモニウム溶液を重量パーセント濃度で２５〜３０％に濃縮する
ために用いられる。この濃縮された、ペーハーが約７．０の溶液（ストリーム３
）は、続いて結晶化装置１０５へ供給される。結晶化装置１０５には、硫酸イオ
ン源、ここでは、再生利用された硫酸水素アンモニウム（ストリーム１７）が加
えられる。これにより、溶液のペーハーはほぼ１．５〜１．８に下がる。このよ
うな低いペーハーにおいては、コハク酸イオンは硫酸水素アンモニウムによって
プロトン化され、硫酸アンモニウムとコハク酸を形成する。（ＮＨ_４）_２Ａ＋２ＮＨ_４ＨＳＯ_４＝Ｈ_２Ａ＋２（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４ここで、Ａ＝コハク酸イオン＝⁻（ＨＯＯＣ）（ＣＨ_２）_２（ＣＯＯＨ）⁻

【００２７】コハク酸は、このペーハーでは溶解度が低いので、結晶化する。望ましいペー
ハー（２以下、好ましくは１．５〜１．８）は、新たな硫酸水素アンモニウムま
たは硫酸の補給によって得られる。追加される硫酸水素アンモニウムの量は、ペ
ーハーを１．５から１．８の間に維持するために重要である。一般に、最善の収
率は、このペーハー範囲で得られる。この結果得られるスラリー（ストリーム４
）は、続いてフィルター１０６でろ過され、洗浄されても良い。

【００２８】結晶状のコハク酸（ストリーム５）は、続いてメタノール精製ステーション１
０７において、コハク酸と一緒に結晶化した全ての硫酸塩からコハク酸を分離す
るために、メタノール（ストリーム１０）に有利に溶解される。硫酸塩（ストリ
ーム８）は、もしあれば、メタノールに対して比較的溶けにくいので、ろ過によ
って除くことができ、ストリーム１２とともに熱分解装置へ送られる。他のアル
コールを用いることもできると考えられるが、メタノールが最も良い結果を与え
る。続いて、蒸発装置１０８によって、コハク酸のメタノール溶液（ストリーム
６）からメタノールを蒸発させ、純粋なコハク酸結晶（ストリーム７）を得るこ
とができる。蒸発したメタノール（ストリーム９）は、再生利用するために、メ
タノール貯蔵タンク１０９へ集められ、貯蔵される。

【００２９】メタノール（ストリーム１５）は、結晶化装置１１０で、硫酸アンモニウム、
残留したコハク酸、硫酸水素アンモニウム、および硫酸を含むろ液（ストリーム
１１）に加えられても良い。メタノールによって、実質的に全ての硫酸塩が溶液
から結晶化する。結晶化した硫酸塩は、ろ過１１０によって有利に分離される。
この結晶化は、硫酸塩がメタノールにほとんど溶けないために起こる。この工程
によって、硫酸塩とコハク酸の残留分とを分離することができ、続いて行われる
硫酸塩の分解工程において炭化した有機物の存在を減らすことができる。

【００３０】主に硫酸アンモニウムと、多少の硫酸水素アンモニウムおよび硫酸の残査を含
む硫酸塩（ストリーム１２）は、続いて熱分解装置１０２へ供給されても良い。
熱分解装置１０２は、２００〜３１０℃、好ましくは、２９０〜３１０℃、最も
好ましくは、約３００℃に維持されても良い。この温度範囲では、硫酸アンモニ
ウムは分解してアンモニアと硫酸水素アンモニウムを生成する。硫酸の生成もま
た可能である。（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４＝ＮＨ_４ＨＳＯ_４＋ＮＨ_３

【００３１】硫酸水素アンモニウム、硫酸の残査、および分解されなかった硫酸アンモニウ
ムの残査（ストリーム１７）は、コハク酸結晶化装置１０５に戻されて再利用さ
れても良い。アンモニアは、中和のための塩基として機能させるために、発酵装
置１０１へ供給されても良い（ストリーム１８）。

【００３２】結晶化装置からの、メタノール、水、およびコハク酸の残査を含むろ液（スト
リーム１３）は、メタノール分離装置１１１によって、水を含むろ液からメタノ
ールを分離するために、蒸留されても良い。メタノール（ストリーム１４）は、
再利用のために貯蔵されても良く、直接タンク１０９へ供給されても良い。蒸留
の際に底に溜まった、コハク酸の残査およびいくらかの硫酸塩を含む水溶液であ
る生産物（ストリーム１６）は、濃縮のために、ストリーム２に加えられても良
い。

【００３３】コハク酸の結晶は、この工程によって生産される実質的に唯一の生産物である
。

【００３４】例２ − コハク酸ナトリウムからのコハク酸の製造

【００３５】図２を参照して説明する。炭水化物（例えばトウモロコシ由来の炭水化物、例
えばグルコース）は、発酵装置１０１で、コハク酸を生産する微生物によって嫌
気的に発酵される。発酵装置１０１は、必要なバイオマス、二酸化炭素、および
塩基が、コハク酸を高い収率で生産するために制御された条件下で運転される。
図１および例１で参照して詳述されたストリーム番号および他の参照番号と同一
の番号が、図２におけるストリームまたは機能要素が図１のものと似ているもの
に対して、それらが全く同一でないとしても、繰り返し用いられている。

【００３６】最高の生産量を得るために、再生利用された炭酸水素ナトリウム（ストリーム
２ｂ）が、発酵培養液を中性のペーハーに維持する目的で発酵装置１０１に加え
られる。発酵装置の嫌気性条件のための炭酸水素塩もまたこのストリームで供給
される。必要であれば、更なる塩基が、例えば水酸化ナトリウムを追加すること
で供給されても良い。ナトリウム以外の他の陽イオンを含む塩基が用いられても
良い。しかしながら、例えばカリウムのような１価の陽イオンが、最適の結果を
与えることが観測されている。発酵装置１０１の生産物は、一般に、死んだ細胞
やタンパク質などの多くの不溶性不純物を含んだ、コハク酸アンモニウムの薄い
水溶液（重量パーセント濃度で６〜１０％）（ストリーム１）である。

【００３７】ストリーム１は、不溶物を取り除くために、フィルター１０３によってろ過さ
れるのが好ましい。ろ液（ストリーム２）は、一般に、薄い（重量パーセント濃
度で１０％以下）溶液になっている。溶液は、次の分離操作の効率を最大限にす
るために、濃縮されるのが好ましい。多重効用蒸発装置１０４が、溶液をほぼ飽
和するまで（重量パーセント濃度で５０％）濃縮するために用いられる。この濃
縮された、ペーハーが一般に約７．０の溶液（ストリーム２ａ）は、結晶化装置
１０５’へ供給される。結晶化装置１０５には、再生利用されたアンモニア（ス
トリーム１８）および二酸化炭素が加えられても良い。これにより、コハク酸ナ
トリウムがコハク酸アンモニウム（ストリーム３）に変換されるとともに、固体
の炭酸水素ナトリウム（ストリーム２ｂ）が形成される。結晶化装置１０５にお
けるアンモニアおよび二酸化炭素を用いたコハク酸ナトリウムからコハク酸アン
モニウムへの変換は、炭酸ナトリウムを生産するためのソルベー法の変形である
（ラウー（Rauh）、スープラ（Supra）参照。その内容は参照したことでここに組み入れられる。）。

【００３８】Ｎａ_２Ａ＋２ＮＨ_３＋２Ｈ_２ＣＯ_３＝（ＮＨ_４）_２Ａ＋２ＮａＨＣＯ_３ここで、Ａ＝コハク酸イオン＝⁻（ＨＯＯＣ）（ＣＨ_２）_２（ＣＯＯＨ）⁻

【００３９】固体の炭酸水素ナトリウム（ストリーム２ｂ）は、塩基性試薬として発酵装置
へ戻され有利に再利用される。

【００４０】上述のように、例２におけるストリームは、本質的に例１のものと同じであり
、最終的にはコハク酸アンモニウムが生成される。しかしながら、一つ異なる点
は、ストリーム１８である。図２では、分解によって生じたアンモニア（ストリ
ーム１８）は、コハク酸ナトリウムをコハク酸アンモニウムに変換するために再
利用される。例１では、ストリーム１８のアンモニアは、発酵装置へ再利用され
る。

【００４１】結晶化装置１０５’からのコハク酸アンモニウムは、結晶化装置１０５内で熱
分解装置１０２からのＮＨ_４ＨＳＯ_４（ストリーム１７）を追加することによっ
て、コハク酸に変換され、結晶化される。

【００４２】コハク酸の結晶およびいくらかの硫酸水素ナトリウム（副生成物）が、この工
程で生産される。

【００４３】以下の実験が、上記の工程の実行可能性を証明するために行われた。

【００４４】例３ − ２３℃における硫酸水素アンモニウム水溶液に対するコハク酸の溶
解度の決定（実験I）

【００４５】この実験は、結晶化装置１０５においてコハク酸を最大の収率で得るための、
最適なペーハー範囲を証明する。

【００４６】２０グラムのコハク酸が、５０ミリリットルの水に懸濁された。懸濁液は、２
９ミリリットルの５８パーセント水酸化アンモニウムを追加することによって中
和された（ｐＨ＝７）。この溶液の全体積は、８７ミリリットルである。コハク
酸を４．６グラムずつ含む２０ミリリットルの５つの画分が、溶液から用意され
た。５つの画分のペーハーが、硫酸水素アンモニウム水溶液中におけるコハク酸
の溶解度を決定するために、硫酸水素アンモニウムによって調整された。結果は
、図３および図４に示される。

【００４７】データより、最大の収率のための最適なペーハー範囲は、１．２から２．５、
好ましくは２以下、さらに好ましくは１．５〜１．８であることが分かる。

【００４８】例４ − ２３℃におけるメタノール−水溶液に対する硫酸アンモニウムの溶
解度の決定（実験II）

【００４９】過剰の硫酸アンモニウムが、異なる割合のメタノール−水溶液に、２４時間懸
濁された。残留重量の決定により、図５に示される溶解度曲線が得られた。デー
タより、メタノールの割合が高いメタノール−水溶液には、硫酸塩はほとんど溶
けないことが分かる。

【００５０】例５ − ２３℃における水に対する硫酸アンモニウムの溶解度の決定（実験
III）

【００５１】過剰の硫酸アンモニウムが、水に２４時間懸濁された。残留重量に基づいて計
算された溶解度は、重量パーセント濃度で４３．８％であった。

【００５２】例６ − 予備的な工程のシミュレーション

【００５３】図１および図２におけるストリーム３、４、５、１１、１２、１３、および１
５を含む操作が、実験I、II、およびIIIで収集されたデータに基づいて模擬的に
実験された。実験Iから、コハク酸の結晶化のためのペーハーとして、１．６のペーハー値が選ばれた。実験IIから、硫酸塩の結晶化のためのメタノール−水の
割合として、８０％の重量パーセント濃度のメタノール溶液が選ばれた。実験II
Iの結果を用いて、コハク酸アンモニウムの初期濃度は、コハク酸アンモニウムをコハク酸に変換するときに生成する硫酸アンモニウムを溶解させるに十分な水
があるように選ばれた。この予防策は、硫酸塩によるコハク酸の汚染を最小限に
するためにとられた。

【００５４】ストリーム３：コハク酸アンモニウム２５．４グラムおよび水６１．３グラ
ムを含む水溶液（コハク酸アンモニウムの重量パーセント濃度２８．６％）が用
意された。化学量論的には、２５．４グラムのコハク酸アンモニウムからコハク
酸２０グラムが生成することが期待される。

【００５５】硫酸水素アンモニウムが、溶液のペーハーを１．６に調整するために、段階的
に加えられた。加えられた硫酸水素アンモニウムの総量は、３８．５グラムであ
った。図３および図４によると、硫酸水素アンモニウムは４１．４グラム必要で
ある。加えられた量と要求された量との間の一致は、妥当である。

【００５６】ストリーム５：上記のペーハー調整により、コハク酸は懸濁状態になった。
懸濁液はろ過され、コハク酸の結晶は７０℃で終夜乾燥された。図３によると、
収率は８９％なので、ストリーム５はおよそ１７．８グラムのコハク酸を生成す
るはずであった。しかしながら、実際の量は１８．７グラムであり、硫酸塩が混
合している可能性が示唆された。硫黄および窒素の元素分析からは、生産物にお
よそ０．５グラムの硫酸塩が存在することが示された。純粋な生成物を得るため
に、さらに多くの水を用いて硫酸塩を溶解できるように保つことは、賢明である
と思われる。さらに、メタノールを用いた精製工程が組み込まれた（ストリーム
５および１０）。

【００５７】ストリーム１１および１５：２４５グラムのメタノールが、コハク酸をろ別
したろ液（ストリーム１１）に加えられた。メタノールは、混合溶液が予め決め
られた８０％の重量パーセント濃度のメタノール溶液と一致するように、加えら
れた。これにより、３８．４グラムの硫酸塩の結晶が得られた。期待された硫酸
塩の量は４１．７グラムであった。実験で得られた収率と計算された収率との間
の不一致は、非現実的ではない。

【００５８】例６ − 硫酸アンモニウムの熱分解

【００５９】硫酸水素アンモニウムを用いたコハク酸アンモニウムからコハク酸への変換に
よって、硫酸アンモニウムが生成する。硫酸アンモニウムの熱分解は、逆に硫酸
アンモニウムを生成するので、コハク酸の結晶化のために再利用することができ
る。

【００６０】管状の回転炉が、熱分解に用いられた。炉には、排ガスを排出するための吸気
器が取り付けられた。管状の回転炉は、３００℃に予熱された。２０グラムの硫
酸アンモニウムが１時間分解され、１７．８グラムの分解された硫酸塩が回収さ
れた。化学量論的には、１７．４グラムの硫酸水素アンモニウムが、２０グラム
の硫酸アンモニウムから生成すると期待される。質量としては、実験量と計算量
とは一致していた。それゆえ、これらの条件は、硫酸アンモニウムの分解に適し
ていると考えられた。

【００６１】上述の結果に基づいて、コハク酸を分離するための工程は、ストリーム３と１
７の間で模擬実験された。工程は３回のサイクルで行われた。

【００６２】例７ − ２３℃におけるメタノールに対するコハク酸の溶解度の決定

【００６３】過剰のコハク酸が、メタノールに２４時間懸濁された。残留重量に基づいて計
算された溶解度は、７９グラムのメタノールに対してコハク酸１６．５グラムで
あった。

【００６４】以下は、工程の模擬実験を示す。これは、例証のみを目的として示されるので
あって、限定的な意味に解釈されることを意図したものではない。

【００６５】例８ − サイクルI

【００６６】重量パーセント濃度で２５．６％のコハク酸アンモニウム水溶液（ストリーム
３）が、２０グラムのコハク酸と５５グラムの水を含む懸濁液を、２７．５グラ
ムの５８％水酸化アンモニウム溶液で中和することによって用意された。Ｈ_２Ａ＋２ＮＨ_４ＯＨ＝（ＮＨ_４）_２Ａ＋２Ｈ_２Ｏここで、Ａ＝コハク酸イオン＝⁻（ＨＯＯＣ）（ＣＨ_２）_２（ＣＯＯＨ）⁻

【００６７】コハク酸アンモニウム溶液は、コハク酸２５．４グラムを水７４グラムに溶解
して用意しても良い。

【００６８】ペーハーが７．０のコハク酸水溶液を結晶化装置へ移し、３９グラムの硫酸水
素アンモニウムを加えると、ペーハーが１．６に調整され、コハク酸が結晶化す
る。

【００６９】得られた懸濁液（ストリーム４）はろ過された。分離されたコハク酸の結晶（
ストリーム５）は、７０℃で終夜乾燥された。乾燥重量は１６．５グラムであっ
た。

【００７０】コハク酸の結晶（ストリーム５）は、コハク酸と一緒に結晶化したかもしれな
い全ての硫酸塩からコハク酸を分離するために、７９グラムのメタノール（スト
リーム１０）に溶解された。溶解しなかった硫酸塩（ストリーム８）はろ過され
、乾燥され、熱分解のために貯蔵された。硫酸塩の乾燥重量は、０．９グラムで
あった。それゆえ、メタノールに溶解しているコハク酸の重量は、１５．６グラ
ムであった。この量は、７８％の収率に対応する（ストリーム７）。これは、最
初のサイクルなので、低い収率であることが予測された。

【００７１】２８６グラムのメタノール（ストリーム１５）が、結晶化装置において、硫酸
アンモニウムと、コハク酸、硫酸水素アンモニウム、および硫酸の残査とを含む
ろ液（ストリーム１１）に加えられた。生成した懸濁液は、ろ過された。硫酸塩
の結晶は７０℃で終夜乾燥された。乾燥重量は４０．３グラムであり、収率は９
０．１％であった。理論収率は、９３．６％であった。

【００７２】主に硫酸アンモニウムを含み、いくらかの硫酸水素アンモニウムおよび硫酸の
残査を含む硫酸塩（ストリーム１２）は、熱分解ユニットに加えられ、３００℃
に５０分保たれた。分解工程の間、溶融した硫酸塩は黒色に変わり、炭化した有
機物の存在が示唆される。溶融した硫酸塩は、室温まで冷やされた。冷却の間、
５０ミリリットルの水が硫酸塩を溶解させるために加えられた。炭化した物質を
含む溶液は、０．２ミクロンのフィルターでろ過された。炭化した物質は廃棄さ
れた。透明な溶液は、硫酸塩を濃縮するために約４０ミリリットルになるまで蒸
発された。蒸発の間、硫酸塩のいくらかは突沸のため失われた。１９０グラムの
メタノールが残った溶液に加えられた。得られた硫酸塩の懸濁液は、ろ過され、
続いて７０℃で終夜乾燥された。１７．８グラムの硫酸塩が回収された。

【００７３】ろ液は、メタノールを分離するために蒸留され、１６６グラムのメタノールが
回収され、再利用のため貯蔵された。炭化した物質からの硫酸塩の分離を含むこ
の工程は、工程の流れ図（図１および図２）には示されていない。しかしながら
、これは、いくらかの有機物が含まれることを避けられない可能性があるので、
ある特定の環境下では必要であろう。

【００７４】メタノール、水、およびコハク酸の残査を含むろ液（ストリーム１３）は、水
を含むろ液からメタノールを分離するために、蒸留された。２５０グラムのメタ
ノール（ストリーム１４）が回収され、再利用のために貯蔵された。蒸留の際に
底に溜まった、コハク酸の残査およびいくらかの硫酸塩を含む水溶液である生産
物（ストリーム１６）は、６０ミリリットルの溶液になるまで蒸発された。溶液
は、新たなコハク酸とともに、重量パーセント濃度でほぼ２５〜３０％のコハク
酸アンモニウムからなる溶液（ストリーム３）を中和によって生成するために、
６０ミリリットルまで蒸発された。この調製は、コハク酸アンモニウムからコハ
ク酸を製造するために構想された工程（図１）の場合において、ストリーム３を
生成するために、ストリーム２および１６を蒸発によって濃縮したことと似てい
る。同様に、この調製は、コハク酸ナトリウムからコハク酸を製造するために構
想された工程（図２）の場合において、ストリーム２ａを生成するために、スト
リーム２および１６を蒸発によって濃縮したことと似ている。双方の場合におい
て、ストリーム１６は、収率を最大限にするために、コハク酸を再利用する。

【００７５】例９ − サイクルII

【００７６】サイクルIで濃縮されたストリーム１６に、１６．５グラムの新たなコハク酸が加えられた。生成した懸濁液は、５８％の水酸化アンモニウム２８．５ミリリ
ットルで中和された。

【００７７】ペーハーが７．００のコハク酸アンモニウム水溶液は、結晶化装置へ移され、
１７．８グラムの回収された硫酸水素アンモニウム（ストリーム１７）と、３３
．２グラムの新たな硫酸水素アンモニウムが加えられた。硫酸水素アンモニウム
の追加量は、理論的に必要な量よりもほぼ１０グラム多かった。一因となる要素
としては、硫酸水素アンモニウムが高い吸湿性を持つことが挙げられる。過剰の
重量は、回収された、または新たな硫酸水素アンモニウムの水和によるものであ
ろう。これらの実験中、硫酸水素アンモニウムの水和を防ぐための措置はなされ
ていなかった。また、コハク酸懸濁液のペーハーの減少は、最適な１．６という
値を超えていた。ペーハー値は１．４５となり、さらに多くの硫酸水素アンモニ
ウムが必要であった。この結果は、計画的ではない。

【００７８】生成した懸濁液（ストリーム４）はろ過された。分離されたコハク酸の結晶（
ストリーム５）は、７０℃で終夜乾燥された。乾燥重量は、１９．４グラムであ
った。理論的には、１６．５グラムが期待された。この結果は、コハク酸ストリ
ーム中に硫酸塩がまだ混入していることを示唆した。

【００７９】いくらかの硫酸塩を含むコハク酸の結晶（ストリーム５）は、コハク酸ととも
に結晶化した硫酸塩からコハク酸を分離するために、７９グラムのメタノール（
ストリーム１０）に溶解された。溶解しなかった硫酸塩（ストリーム８）は、ろ
過され、乾燥され、熱分解のために貯蔵された。硫酸塩の乾燥重量は、４グラム
であった。それゆえ、メタノールに溶解したコハク酸の重量は、１５．４グラム
であった。この量は、９３．３％の収率に対応する（ストリーム７）。

【００８０】２８６グラムのメタノール（ストリーム１５）が、結晶化装置において、硫酸
アンモニウムと、コハク酸、硫酸水素アンモニウム、および硫酸の残査とを含む
ろ液（ストリーム１１）に加えられた。生成した懸濁液は、ろ過された。硫酸塩
の結晶は７０℃で終夜乾燥された。乾燥重量は４７．５グラムであり、収率は８
３．６％であった。ストリーム８において溶解しなかった４グラムの硫酸塩を考
慮すると、収率は９０．７％に増加する。理論収率は、９４．９％であった。実
際の収率と理論収率との不一致は、硫酸水素アンモニウムの水和による重量増加
に起因する、系に存在する硫酸塩の過大評価のためだと考えられる。

【００８１】主に硫酸アンモニウムを含み、いくらかの硫酸水素アンモニウムおよび硫酸の
残査を含む硫酸塩（ストリーム１２）は、熱分解ユニットに加えられ、３００℃
で５５分保たれた。分解工程の間、溶融した硫酸塩は黒色に変わり、炭化した有
機物の存在が示唆された。溶融した硫酸塩は、室温まで冷やされた。冷却の間、
５０ミリリットルの水が硫酸塩を溶解させるために加えられた。炭化した物質を
含む溶液は、０．２ミクロンのフィルターでろ過された。炭化した物質は廃棄さ
れた。透明な溶液は、硫酸塩を濃縮するために約４０ミリリットルになるまで蒸
発された。１９８グラムのメタノールが残った溶液に加えられた。得られた硫酸
塩の懸濁液は、ろ過され、続いて７０℃で終夜乾燥された。硫酸塩の乾燥重量は
、２５グラムであった。ろ液は、メタノールを分離するために蒸留され、１５４
グラムのメタノールが回収され、再利用のために貯蔵された。

【００８２】メタノール、水、およびコハク酸の残査を含むろ液（ストリーム１３）は、水
を含むろ液からメタノールを分離するために、蒸留された。２５０グラムのメタ
ノール（ストリーム１４）が回収され、再利用のために貯蔵された。蒸留の際に
底に溜まった、コハク酸の残査およびいくらかの硫酸塩を含む水溶液である生産
物（ストリーム１６）は、６０ミリリットルの溶液になるまで蒸発された。

【００８３】例１０ − サイクルIII

【００８４】サイクルIIで濃縮されたストリーム１６に、１７．７グラムの新たなコハク酸
が加えられた。得られた懸濁液は、５８％の水酸化アンモニウム２８．５ミリリ
ットルで中和された。

【００８５】コハク酸アンモニウム水溶液は、結晶化装置へ移され、２５グラムの回収され
た硫酸水素アンモニウム（ストリーム１７）と、２５．５グラムの新たな硫酸水
素アンモニウムが加えられた。酸性化によってペーハーは１．６に調整され、コ
ハク酸が結晶化した。サイクルIIと同様に、硫酸水素アンモニウムの追加量は、
理論的に必要な量よりもほぼ１０グラム多かった。

【００８６】生成した懸濁液（ストリーム４）はろ過された。分離されたコハク酸の結晶（
ストリーム５）は、７０℃で終夜乾燥された。乾燥重量は、２４．５グラムであ
った。理論的には、１７．７グラムが期待された。この結果は、コハク酸ストリ
ーム中に硫酸塩がまだ混入していることを示唆した。いくらかの硫酸塩を含むコ
ハク酸の結晶（ストリーム５）は、コハク酸とともに結晶化した硫酸塩からコハ
ク酸を分離するために、７９グラムのメタノール（ストリーム１０）に溶解され
た。溶解しなかった硫酸塩（ストリーム８）は、ろ過され、乾燥され、熱分解の
ために貯蔵された。硫酸塩の乾燥重量は、７．７グラムであった。それゆえ、メ
タノールに溶解したコハク酸の重量は、１６．８グラムであった。この量は、９
４．９％の収率に対応する（ストリーム７）。

【００８７】２７６グラムのメタノール（ストリーム１５）が、結晶化装置において、硫酸
アンモニウムと、コハク酸、硫酸水素アンモニウム、および硫酸の残査とを含む
ろ液（ストリーム１１）に加えられた。生成した懸濁液は、ろ過された。硫酸塩
の結晶は７０℃で終夜乾燥された。乾燥重量は４６．７グラムであり、収率は８
３％であった。ストリーム８において溶解しなかった７．７グラムの硫酸塩を考
慮すると、収率は９６．７％に増加する。理論収率は、９４．９％であった。

【００８８】主に硫酸アンモニウムを含み、いくらかの硫酸水素アンモニウムおよび硫酸の
残査を含む硫酸塩（ストリーム１２）は、熱分解ユニットに加えられ、３００℃
で５０分保たれた。分解工程の間、溶融した硫酸塩は黒色に変わり、炭化した有
機物の存在が示唆された。溶融した硫酸塩は、室温まで冷やされた。冷却の間、
５０ミリリットルの水が硫酸塩を溶解させるために加えられた。炭化した物質を
含む溶液は、０．２ミクロンのフィルターでろ過された。炭化した物質は廃棄さ
れた。透明な溶液は、硫酸塩を濃縮するために約４５ミリリットルになるまで蒸
発された。２３７グラムのメタノールが懸濁液に加えられた。得られた硫酸塩の
懸濁液は、ろ過され、続いて７０℃で終夜乾燥された。硫酸塩の乾燥重量は、２
８．３グラムであった。ろ液は、メタノールを分離するために蒸留され、２２５
グラムのメタノールが回収され、再利用のために貯蔵された。

【００８９】メタノール、水、およびコハク酸の残査を含むろ液（ストリーム１３）は、水
を含むろ液からメタノールを分離するために、減圧蒸留された。１９０グラムの
メタノール（ストリーム１４）が回収され、再利用のために貯蔵された。減圧蒸
留の際に底に溜まった、コハク酸の残査およびいくらかの硫酸塩を含む水溶液で
ある３７ミリリットルの生産物（ストリーム１６）は、６０ミリリットルの水溶
液になるまで蒸留された。

【００９０】例１１

【００９１】トウモロコシ由来の炭化水素からのグルコースが、微生物（ＡＴＣＣ登録番
号２９４０５、アメリカンタイプカルチャーコレクション、１２３０１
パークローンドライブ、ロックビル、ＭＤ２０８５２）によって嫌気的に発酵
された。微生物によって製造されたコハク酸をコハク酸アンモニウムに中和する
ために、中和のための塩基としてアンモニアが発酵装置に加えられる。発酵装置
からの産出物は、不純物を含むコハク酸アンモニウムの薄い（重量パーセント濃
度で６〜１０％）水溶液である。ストリームは不溶物を除去するためにろ過され
、重量パーセント濃度で約３０％になるように多重効用蒸発装置で濃縮された。
濃縮された、ペーハーが約７の溶液は、コハク酸結晶装置へ供給され、ペーハー
を１から２の間に下げるために、硫酸水素アンモニウムが加えられる。ここで、
硫酸を加えても良い。硫酸アンモニウムおよび／または硫酸の量は、溶液のペー
ハーを観測することによって決定される。

【００９２】結晶化したコハク酸は、ろ過され、重量でほぼ９０％のコハク酸が得られる。
硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、および硫酸を含むろ液は、およそ３
００℃の熱分解ユニットへ供給される。熱分解ユニットからの産出物は、アンモ
ニアおよび硫酸水素アンモニウムである。硫酸水素アンモニウムおよび硫酸の残
査は、コハク酸結晶化装置へ戻され再利用される。アンも二は、熱分解ユニット
から発酵装置へ供給される。

【００９３】例１２

【００９４】グルコースが、コハク酸を生成する微生物によって発酵される。ペーハーをほ
ぼ７に保つために、中和のための塩基として炭酸水素ナトリウムが加えられる。
産出物は、コハク酸ナトリウムの重量パーセント濃度で６〜１０％の水溶液であ
る。ストリームはろ過され、続いてほぼ飽和するまで（重量パーセント濃度で５
０％）濃縮される。濃縮された、ペーハーが約７．０の溶液は、結晶装置へ供給
され、アンモニア（好ましくは再利用されたアンモニア）および二酸化炭素が加
えられる。これにより、コハク酸ナトリウムはコハク酸アンモニウムに変換され
、同時に固体の炭酸水素ナトリウムが生成する。炭酸水素塩は、中和のための塩
基として発酵装置へ戻され再利用される。

【００９５】コハク酸アンモニウムは、続いてコハク酸結晶化装置へ供給され、硫酸水素ア
ンモニウムがペーハーをおよそ１．０から２．４の範囲に下げるために加えられ
る。このとき、ペーハーを下げるために硫酸が加えられても良い。この工程によ
り、重量でおよそ９０％のコハク酸が得られる。コハク酸懸濁液のろ過によって
生じた、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、および硫酸の混合物を含む
ろ液は、約３００℃の熱分解ユニットへ供給される。

【００９６】本発明の方法は、コハク酸塩の溶液の準備する工程と、好ましくはほぼ飽和す
るまで溶液を濃縮する工程と、結晶化したコハク酸を得るために、硫酸水素アン
モニウムまたは硫酸の追加などによる硫酸イオンの存在で、溶液のペーハーがお
よそ１．０から２．５の範囲になるように酸性化する工程とを含む。メタノール
などのアルコール中での、硫酸塩とコハク酸との溶解度の相違は、更なる精製お
よび生産物のストリームからコハク酸を分離するために利用することができる。
コハク酸ナトリウムなどの金属塩の場合は、炭酸水素ナトリウムを沈殿させるた
めに、中性のペーハーでアンモニアおよび二酸化炭素を混合しても良い。炭酸水
素ナトリウムは、発酵培養液のペーハーを上げるために再利用されても良い。

【００９７】上述したように、酸性化工程からろ別された、硫酸アンモニウム、硫酸水素ア
ンモニウム、および硫酸を含むろ液を分解する工程が行われても良い。ろ液は、
熱分解ユニットへ供給され、アンモニアおよび硫酸アンモニウムを生成するため
に、およそ２９０℃から３１０℃の範囲で処理される。アンモニアおよび硫酸ア
ンモニウムは、それまでの工程で再利用されても良い。

【００９８】酸性化工程の後に、硫酸塩を結晶化させる工程をさらに行っても良い。メタノ
ールが懸濁液に加えられ、硫酸塩が結晶化し、コハク酸の結晶が溶解してメタノ
ール／コハク酸溶液が生成する。硫酸塩は、ろ過され、およそ３００℃で分解さ
れても良い。コハク酸は、蒸発によってメタノール溶液から結晶化されても良い
。蒸発したメタノールは、濃縮され、更なる使用のために再利用されても良い。

【００９９】このように、本発明は、コハク酸金属塩などのコハク酸塩、またはコハク酸ア
ンモニウムのいずれかをコハク酸に変換する方法と、アルコール、好ましくはメ
タノールへの溶解を含むコハク酸の精製工程とを提供する。

【０１００】このように、上述の目的は、先の記述から明白なように、効果的に達成される
。本発明の意図および形態を越えない範囲で、上記の方法の実行および示された
構成を変更することができるので、上記の説明および付随する図面に含まれる全
ての事項は、例証として解釈されるべきであり、限定的な意味に解釈されること
を意図していない。

【０１０１】特許請求の範囲は、言語の問題で行間が抜け落ちたとしても、ここで説明され
た本発明の全ての一般的および特別な特徴、および本発明の形態の全ての文を、
範囲に入れることを意図していると理解されるべきである。

【０１０２】特に、特許請求の範囲において、単数形で書かれた構成要素または構成は、そ
の意味が許す限りにおいて、その構成要素の互換な混合を含むことを意図してい
ると理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態に係るコハク酸アンモニウム
からコハク酸を製造するための工程の流れを示す概略ブロック図である。

【図２】図２は、本発明の他の好ましい実施形態に係るコハク酸ナトリウ
ムからコハク酸を製造するための工程の流れを示す概略ブロック図である。

【図３】図３は、硫酸水素アンモニウム水溶液中でのコハク酸の溶解度（
グラム／グラム−水）の、ペーハーの関数としての変化を示すグラフである。

【図４】図４は、硫酸水素アンモニウム水溶液中でのコハク酸の収率の、
ペーハーの関数としての変化を示すグラフである。

【図５】図５は、メタノール−水混合溶液中での硫酸アンモニウムの溶解
度の変化を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者サンジャイイェドァーアメリカ合衆国カリフォルニア州 95050 サンタクララ 444 サラトガアベニュー＃27Ａ (72)発明者デルムデーダヌウィラアメリカ合衆国ミシガン州 48864 オークモス 2382 ソワーブールバードＦターム(参考） 4B064 AD09 CA02 CC03 CC07 CC24 CD01 CD09 DA01 DA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コハク酸を製造する方法であって、発酵装置において、コハク酸を製造する有機体によって発酵培養液の中の炭化
水素を発酵する工程と、発酵中に、前記有機体によるコハク酸の製造に適した中性のペーハーに維持す
るために、効果的な量の塩基成分を前記発酵培養液に加える工程と、前記発酵装置から、コハク酸イオンおよび他のイオンを含む前記発酵培養液の
一部を抜き取る工程と、結晶化装置において、コハク酸結晶および硫酸アンモニウムを製造するために
、前記抜き取られた培養液からのイオンと硫酸イオンおよびアンモニウムイオン
のイオン源とを、効果的に低いペーハーで混合する工程と、少なくともアンモニアおよび硫酸水素アンモニウムを製造するために、前記硫
酸アンモニウムを分解する工程と、前記コハク酸を製造する方法において前記アンモニアの少なくとも一部を再利
用し、前記結晶化装置へ前記硫酸水素アンモニウムの少なくとも一部を供給する
工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】前記分解装置からのアンモニアと前記抜き取られた培養液か
らのイオンとを反応させる工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記分解装置からの前記アンモニアの少なくとも一部が前記
発酵装置へ供給されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】アンモニアおよび前記抜き取られた培養液からのイオンと反
応させるために二酸化炭素を加え、炭酸水素ナトリウムおよびコハク酸アンモニ
ウムを製造し、続いて、前記発酵装置へ前記炭酸水素ナトリウムの少なくとも一
部を供給する工程を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】前記結晶化装置内の前記ペーハーが約２．０以下に維持され
たことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】前記結晶化されたコハク酸の少なくとも一部が前記結晶化装
置から除去され、残りの少なくとも一部がメタノールと混合され、続いて、更な
るコハク酸を提供するために前記メタノールが蒸発されて除去されることを特徴
とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】コハク酸を製造する方法であって、コハク酸イオンを含む水溶液をする工程と、前記水溶液に硫酸イオンのイオン源を加え、前記水溶液からコハク酸を結晶化
させるために、効果的に前記水溶液のペーハーを下げる工程と、前記コハク酸を除去する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】アンモニウムイオンが前記溶液に加えられることを特徴とす
る請求項７に記載の方法。
【請求項９】コハク酸塩を形成し、続いて、前記コハク酸塩の陽イオンを
アンモニウムイオンに置換する工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の方
法。
【請求項１０】前記コハク酸塩の前記陽イオンは、アルカリ金属イオンで
あることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】前記陽イオンは、ナトリウムイオンであることを特徴とす
る請求項９に記載の方法。
【請求項１２】前記硫酸イオンのイオン源は、硫酸アンモニウムを含むこ
とを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１３】前記硫酸イオンのイオン源は、硫酸アンモニウムを含むこ
とを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】前記コハク酸イオンは、発酵装置において、コハク酸を製
造する微生物によって発酵培養液内の炭化水素を発酵することにより準備され、
発酵中には前記発酵培養液に少なくとも一つの塩基が加えられることを特徴とす
る請求項７に記載の方法。
【請求項１５】前記塩基はアンモニアを含むことを特徴とする請求項１４
に記載の方法。
【請求項１６】前記塩基は炭酸水素ナトリウムを含むことを特徴とする請
求項１４に記載の方法。
【請求項１７】前記少なくとも一つの塩基がコハク酸と反応して、コハク
酸アンモニウムを生成することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】前記塩基は、前記コハク酸と反応してコハク酸塩を形成す
る、アルカリ金属の水酸化物であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】前記硫酸イオンのイオン源は、硫酸水素アンモニウムを含
むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】硫酸水素アンモニウムがコハク酸アンモニウムと反応して
結晶化されたコハク酸および硫酸アンモニウムを生成し、前記硫酸アンモニウム
は分解してアンモニアおよび硫酸水素アンモニウムを生成し、生成した前記硫酸
水素アンモニウムの少なくとも一部が更なるコハク酸アンモニウムと反応するた
めに用いられることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】硫酸水素アンモニウムがコハク酸アンモニウムと反応して
結晶化されたコハク酸および硫酸アンモニウムを生成し、前記硫酸アンモニウム
は分解してアンモニアおよび硫酸水素アンモニウムを生成し、生成した前記硫酸
水素アンモニウムの少なくとも一部が更なるコハク酸アンモニウムと反応するた
めに用いられることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】前記ペーハーがおよそ１．２から２．５に下げられたこと
を特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項２３】前記ペーハーがおよそ１．５から１．８に下げられたこと
を特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項２４】前記除去されたコハク酸はアルコールに溶解され、コハク
酸およびアルコールの混合物がろ過され、前記アルコールを蒸発させることを特
徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項２５】前記アルコールは、メタノールであることを特徴とする請
求項２４に記載の方法。
【請求項２６】コハク酸を製造する方法であって、コハク酸塩を準備する工程と、前記コハク酸塩と硫酸イオンのイオン源を、十分に低いペーハーで反応させて
、コハク酸の結晶を生成する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】メタノールの液体に前記コハク酸を溶解させ、続いて、前
記液体から固体をろ別する工程と、前記液体から前記コハク酸を分離する工程とを含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】前記分離は、蒸発によって行われることを特徴とする請求
項２７に記載の方法。
【請求項２９】前記硫酸イオンのイオン源は、硫酸水素アンモニウムであ
ることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】前記ペーハーは、およそ２．０にまで下げられたことを特
徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】前記ペーハーは、およそ１．５から１．８にまで下げられ
たことを特徴とする請求項２６に記載の方法。