KR101134619B1 - Method for purifying 1,3-propanediol - Google Patents
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Abstract
본 발명은 1,3-프로판다이올이 포함된 미생물 배양액에 단일 또는 혼합 용매를 첨가하여 1,3-프로판다이올이 포함된 제 1 용매층을 분리시키는 단계; 상기 제 1 용매층의 용매 성분비를 변화시켜 층분리를 유도하는 단계; 및 상기 층분리된 제 1 용매층 중 1,3-프로판다이올 함유층을 제 2 용매층과 분리하는 단계;를 포함하는 1,3-프로판다이올의 분리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 1,3-프로판다이올을을 포함하는 미생물 배양액으로부터 우수한 효율로 1,3-프로판다이올을 분리할 수 있다.The present invention comprises the steps of separating the first solvent layer containing 1,3-propanediol by adding a single or mixed solvent to the microbial culture medium containing 1,3-propanediol; Inducing layer separation by changing a solvent component ratio of the first solvent layer; And separating the 1,3-propanediol-containing layer from the layered first solvent layer with the second solvent layer. According to the present invention, 1,3-propanediol can be separated from the microorganism culture medium containing 1,3-propanediol with excellent efficiency.
1,3-프로판다이올, 분리 1,3-propanediol, separation
Description
본 발명은 미생물 배양액에 포함된 산업적으로 다양하게 활용될 수 있는 1,3-프로판다이올을 분리하는 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 1,3-프로판다이올을 포함하는 미생물 배양액으로부터 단일 또는 혼합 용매를 첨가하여 1,3-프로판다이올이 포함된 제 1 용매층을 분리시키고, 분리된 상기 제 1 용매층의 용매 성분비를 변화시켜 층분리를 유도하여, 고농도 1,3프로판다이올을 분리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating 1,3-propanediol which can be used in a variety of industrially contained in the microbial culture. More specifically, by adding a single or mixed solvent from the microbial culture medium containing 1,3-propanediol to separate the first solvent layer containing 1,3-propanediol, the solvent of the separated first solvent layer The present invention relates to a method for separating high concentration of 1,3 propanediol by inducing layer separation by changing the component ratio.
최근 화석 연료의 과다 사용에 따른 자원 고갈 및 환경오염에 대한 우려가 증가함에 따라, 선진국을 중심으로 환경오염 및 온난화 문제를 해결하기 위해 화석 연료의 사용에 대한 규제 강화 및 바이오디젤과 같은 신재생에너지의 보급을 확산하려는 정책이 입안되고 있으며, 폐기물 재사용 및 기존 화학공정을 탈피한 친환경적 공정 개발에 박차를 가하고 있다. Recently, as there is a growing concern about resource depletion and environmental pollution due to excessive use of fossil fuels, strengthened regulations on the use of fossil fuels and renewable energy such as biodiesel to solve the environmental pollution and warming problems in developed countries. Policies are in place to promote the dissemination of chemicals, and are spurring the development of environmentally friendly processes that re-use waste and break away from existing chemical processes.
이와 같은 시도 중, 바이오디젤을 생산하는 공정에서 부산물로 고농도의 글리세롤이 바이오디젤 생산량 대비 10% 정도의 양으로 발생하게 되어 일반 폐기물로 처리하기에는 다량이며 많은 처리 비용이 요구되어 왔다.In such an attempt, a high concentration of glycerol is generated as a by-product in the process of producing biodiesel in an amount of about 10% of the biodiesel production, and a large amount and a large treatment cost have been required to be treated as general waste.
이를 극복하기 위하여, 바이오디젤 생산 공정의 경제성을 악화시키므로 바이오 디젤 폐부산물인 글리세롤의 새로운 용도로의 개발이 미국 및 유럽을 중심으로 이루어지고 있다.In order to overcome this, deterioration of the economics of the biodiesel production process, the development of a new use of the biodiesel waste by-product glycerol has been made mainly in the United States and Europe.
바이오 디젤 생산 과정의 부산물로 얻어지는 글리세롤의 공급량 확대 및 가격의 하락에 따라 각종 정밀화학제품의 원료물질로서 사용될 수 있는 가능성이 높아지고 있는데, 글리세롤의 미생물 전환을 통한 1,3-프로판다이올 생산을 그 실현 가능성과 잠재적인 시장 규모 측면에서 많은 관심을 끌고 있는 분야이다. 또한, 글리세롤에서뿐만 아니라 포도당 등 당류로부터도 1,3-프로판다이올을 생산할 수 있다.As the supply of glycerol obtained as a by-product of the biodiesel production process and the price decrease, the possibility of using it as a raw material for various fine chemicals is increasing. The production of 1,3-propanediol through the microbial conversion of glycerol It is an area of great interest in terms of feasibility and potential market size. It is also possible to produce 1,3-propanediol not only in glycerol but also from sugars such as glucose.
1,3-프로판다이올은 최근 상용화되어 용도가 확대되고 있는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(polytrimethlene terephthalate)의 단량체로 이용될 수 있으며, 현재 쉘(Shell), 또는 듀폰(Dupont)사에 의해 생산되고 있는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트는 2010년에 그 생산량이 100만톤을 상회하는 대형 시장을 형성할 것으로 예측된다. 이에 대응하기 위하여, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 단량체인 1,3-프로판다이올의 친환경적 생산 기술 및 가격 경쟁력 확보가 필요한 실정이며, 이를 위해서는 미생물 배양액에 포함되어 있는 1,3-프로판다이올을 다른 부산물로부터 효과적으로 분리하고 정제하는 기술이 필요하다.1,3-propanediol can be used as a monomer of polytrimethlene terephthalate, which has recently been commercialized and expanded in use, and is currently produced by Shell or Dupont. Polytrimethylene terephthalate is expected to form a large market in 2010, with production exceeding 1 million tons. In order to cope with this, it is necessary to secure eco-friendly production technology and price competitiveness of 1,3-propanediol, a polytrimethylene terephthalate monomer. There is a need for techniques to effectively separate and purify from.
본 발명의 일실시예에 따른 목적은 산업적으로 다양하게 활용될 수 있는 1,3-프로판다이올을 고농도 및 우수한 효율로 분리하는 방법을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment of the present invention is to provide a method for separating 1,3-propanediol, which can be industrially used in various concentrations and with high efficiency.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일실시예는 1,3-프로판다이올이 포함된 미생물 배양액에 단일 또는 혼합 용매를 첨가하여 1,3-프로판다이올이 포함된 제 1 용매층을 분리시키는 단계; 상기 제 1 용매층의 용매 성분비를 변화시켜 층분리를 유도하는 단계; 및 상기 층분리된 제 1 용매층 중 1,3-프로판다이올 함유층을 제 2 용매층과 분리하는 단계;를 포함하는 1,3-프로판다이올의 분리 방법에 관한 것이다.One embodiment according to the present invention for achieving the above object is to separate the first solvent layer containing 1,3-propanediol by adding a single or mixed solvent to the microbial culture medium containing 1,3-propanediol Making a step; Inducing layer separation by changing a solvent component ratio of the first solvent layer; And separating the 1,3-propanediol-containing layer from the layered first solvent layer with the second solvent layer.
또한, 본 발명에 따른 일실시예는 위 분리 방법을 통해 분리된 1,3-프로판다이올에 관한 것이다.In addition, one embodiment according to the present invention relates to 1,3-propanediol separated by the above separation method.
본 발명에 따르면, 1,3-프로판다이올을 산업적으로 적용가능한 간단한 방법으로 고농도로 효율적으로 분리할 수 있는 바, 최근 유용한 화합물로 각광을 받고 있는 1,3-프로판다이올의 생산 및 분리 기술 개발에 크게 기여할 수 있다.According to the present invention, since 1,3-propanediol can be efficiently separated at high concentration by a simple method that can be industrially applied, the production and separation technology of 1,3-propanediol, which has recently been spotlighted as a useful compound It can contribute greatly to development.
1,3-프로판다이올을 미생물 배양액으로부터 분리하는 종래기술로서는, 투과증발(pervaporation), 증류(distillation), 또는 흡착(adsorption) 등의 방법이 있 다. 그러나, 위 종래기술은 투과증발 중 사용되는 분리막에서 막힘 현상이 나타나거나, 투과증발(pervaporation) 또는 흡착(adsorption)시 1,3-프로판다이올 의 제거 속도가 매우 낮다거나, 또는 1,3-프로판다이올에 대한 선택성이 낮다는 등의 단점이 있다.As a conventional technique for separating 1,3-propanediol from a microbial culture, there are methods such as pervaporation, distillation, or adsorption. However, the above prior art shows a blockage phenomenon in the separator used during pervaporation, very low removal rate of 1,3-propanediol during pervaporation or adsorption, or 1,3- There are disadvantages such as low selectivity to propanediol.
1,3-프로판다이올을 미생물 배양액으로부터 분리하는 다른 방법으로는 1,3-프로판다이올 분리를 위해 추출을 이용하는 경우 에너지를 절약할 수 있으나, 수용액으로부터 1,3-프로판다이올을 선택적으로 추출하는 용매의 선택이 중요하다. Another method of separating 1,3-propanediol from microbial cultures is to save energy if extraction is used for 1,3-propanediol separation, but selectively select 1,3-propanediol from aqueous solution. The choice of solvent to extract is important.
1,3-프로판다이올의 분리와 관련하여, 한국특허출원공개 제2006-0020864호는 1,3-프로판다이올, 1,2-프로판다이올, 글리세롤 및 포도당을 포함하는 혼합물을 감압증발하여 농축시키고, 농축액을 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤 및 이들의 혼합용매로 처리한 후, 저압크로마토그래피를 이용하여 1,3-프로판다이올 및 1,2-프로판다이올을 분리하는 방법을 개시하고 있다. Regarding the separation of 1,3-propanediol, Korean Patent Application Publication No. 2006-0020864 discloses a mixture containing 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, glycerol and glucose under reduced pressure. It is concentrated, and the concentrate is treated with ethyl acetate, methyl ethyl ketone and a mixed solvent thereof, and then a method of separating 1,3-propanediol and 1,2-propanediol using low pressure chromatography is disclosed. .
그러나, 위 분리 방법은 용매로 이동된 1,3-프로판다이올을 다시 실리카가 충진된 컬럼에 메탄올 용매를 이용하여 저압 크로마토그래피를 접촉시킨 후 처리한다는 점에서, 용매를 이용하여 미생물 배양액으로부터 1,3-프로판다이올이 포함된 용매층을 분리시키고, 용매 성분에 따른 1,3-프로판다이올 용해도 차이를 이용하여 고농도 1,3-프로판다이올 분리하는 본 발명과 차이가 있다. 또한, 위와 같은 방법으로 분리하는 경우에도 글리세롤이 부분적으로만 제거(제2006-0020864호의 명세서 중 실시예 1 내지 3 참조)되어, 1,3-프로판다이올과 함께 잔존하는 글리세롤이 불순물로서 영향을 미칠 수 있다는 점에서 본 발명의 분리 방법에 비해 효율성이 떨 어진다고 할 수 있다. 특히, 한국특허출원공개 제2006-0020864에서는 저압크로마토그래피에 로딩하는 용매층 내 분리 가능한 1,3-프로판다이올 농도가 40 g/L 이하로 제한되므로, 단위시간당 분리 가능한 양이 낮고 최종 농도가 낮아서 효율성이 떨어진다.However, in the above separation method, 1,3-propanediol, which has been transferred to a solvent, is subjected to low pressure chromatography using a methanol solvent in a column filled with silica, and then treated with a solvent. There is a difference from the present invention in which a solvent layer containing, 3-propanediol is separated and a high concentration of 1,3-propanediol is separated using 1,3-propanediol solubility difference according to the solvent component. In addition, even when separated by the above method, glycerol is only partially removed (see Examples 1 to 3 in the specification of 2006-0020864), so that glycerol remaining together with 1,3-propanediol is affected as an impurity. It can be said that the efficiency is inferior to the separation method of the present invention in that it can be. In particular, in Korean Patent Application Publication No. 2006-0020864, the separable 1,3-propanediol concentration in the solvent layer loaded on low pressure chromatography is limited to 40 g / L or less, so that the separable amount per unit time is low and the final concentration is Low efficiency.
이에, 본 발명은 1,3-프로판다이올이 포함된 미생물 배양액에 단일 또는 혼합 용매를 첨가하여 1,3-프로판다이올이 포함된 제 1 용매층을 분리시키는 단계; 상기 제 1 용매층의 용매 성분비를 변화시켜 층분리를 유도하는 단계; 및 상기 층분리된 제 1 용매층 중 1,3-프로판다이올 함유층을 제 2 용매층과 분리하는 단계;를 포함하는 1,3-프로판다이올의 분리 방법을 제공한다.Thus, the present invention comprises the steps of separating the first solvent layer containing 1,3-propanediol by adding a single or mixed solvent to the microbial culture medium containing 1,3-propanediol; Inducing layer separation by changing a solvent component ratio of the first solvent layer; And separating the 1,3-propanediol-containing layer from the layered first solvent layer with the second solvent layer.
우선, 본 발명은 1,3-프로판다이올이 포함된 미생물 배양액에 단일 또는 혼합 용매를 첨가하여 1,3-프로판다이올이 포함된 제 1 용매층을 분리시키는 단계를 포함한다.First, the present invention includes the step of separating the first solvent layer containing 1,3-propanediol by adding a single or mixed solvent to the microbial culture medium containing 1,3-propanediol.
하나의 실시예에서, 상기 미생물 배양액에 첨가되는 단일 용매는 미생물 배양액으로부터 1,3-프로판다이올을 추출하기에 적합한 용매라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 메틸-에틸-케톤(methyl-ethyl-ketone), 에틸 아세테이트, 디-에틸 에테르 및 MTBE(methyl tert-butyl ether)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 구체적으로 메틸-에틸-케톤 단일용매일 수 있다. 하기 실시예 예시된 바와 같이, 미생물 배양액에 잔류하는 1,3-프로판다이올 농도를 가스 크로마토그래피로 분석하면, 첨가된 용매에 의해 추출을 수행하기 전과 후 농도 차이를 통해 용매에 의해 추출된 1,3-프로판다이올의 양을 계산할 수 있으며, 상기 미생물 배양액 에 메틸-에틸-케톤을 첨가하는 경우 1,3-프로판다이올의 용매 내 추출 농도가 높고, 추출율이 35% 이상임을 확인할 수 있다. In one embodiment, the single solvent added to the microbial culture is not particularly limited as long as it is a solvent suitable for extracting 1,3-propanediol from the microbial culture, for example methyl-ethyl- ketone), ethyl acetate, di-ethyl ether and MTBE (methyl tert-butyl ether) may be at least one selected from the group consisting of, specifically methyl-ethyl-ketone may be a single solvent. EXAMPLES As illustrated below, the 1,3-propanediol concentration remaining in the microbial culture was analyzed by gas chromatography to extract 1 by solvent through the difference in concentration before and after performing extraction with the added solvent. The amount of, 3-propanediol can be calculated, and when methyl-ethyl-ketone is added to the microbial culture, the extraction concentration of 1,3-propanediol in the solvent is high and the extraction rate is 35% or more. .
또 다른 실시예에서, 상기 혼합 용매는 메틸-에틸-케톤(methyl-ethyl-ketone), 에틸 아세테이트, 디-에틸 에테르 및 MTBE(methyl tert-butyl ether)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상(용매 A)과 소수성 용매(용매 B)의 혼합 용매일 수 있다. 본 출원의 발명자들은 하기 실시예 6에 예시되어 있는 바와 같이, 위 용매들을 혼합하여 사용하는 경우에도 소수성 용매가 메틸-에틸-케톤(methyl-ethyl-ketone), 에틸 아세테이트, 디-에틸 에테르 및 MTBE(methyl tert-butyl ether)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 추출 성능에 영향을 주지 않음을 확인하였는 바, 혼합 용매를 통해 1,3-프로판다이올을 추출하여도 무방하다.In another embodiment, the mixed solvent is at least one selected from the group consisting of methyl-ethyl-ketone, ethyl acetate, di-ethyl ether and methyl tert-butyl ether (MTBE) (solvent A) And a mixed solvent of a hydrophobic solvent (solvent B). The inventors of the present application show that the hydrophobic solvent is methyl-ethyl-ketone, ethyl acetate, di-ethyl ether and MTBE even when the above solvents are mixed as illustrated in Example 6 below. (methyl tert-butyl ether) was confirmed that does not affect the extraction performance of one or more selected from the group consisting of, 1,3-propanediol may be extracted through a mixed solvent.
상기 소수성 용매는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 헥산, 헵탄, 데칸, 도데칸, 에테르, 파라핀 용액 및 올레일 알코올(oleyl alcohol)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.The hydrophobic solvent is not particularly limited, but may be, for example, at least one selected from the group consisting of hexane, heptane, decane, dodecane, ether, paraffin solution, and oleyl alcohol.
이 때, 상기 혼합 용매 중 메틸-에틸-케톤(methyl-ethyl-ketone), 에틸 아세테이트, 디-에틸 에테르 및 MTBE(methyl tert-butyl ether)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 용매와 소수성 용매의 부피비는 1,3-프로판다이올의 추출율에 영향을 주지 않을 정도라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 1:0 초과 내지 1:9 이하일 수 있다.At this time, the volume ratio of the at least one solvent and hydrophobic solvent selected from the group consisting of methyl-ethyl-ketone, ethyl acetate, di-ethyl ether and MTBE (methyl tert-butyl ether) in the mixed solvent Although it will not restrict | limit especially if it is a grade which does not affect the extraction rate of 1, 3- propanediol, For example, it may be more than 1: 0 and 1: 9 or less.
하나의 실시예에서, 상기 단일 또는 혼합 용매와 1,3-프로판다이올이 포함된 미생물 배양액의 부피비는 40:1 내지 1: 40 일 수 있으며, 바람직하게 10:1 ~1:2일 수 있다. 본 출원의 발명자들은 용매의 부피비가 증가함에 따라 1,3-프로판다이올의 추출양이 증가함을 확인하였다.In one embodiment, the volume ratio of the microorganism culture medium containing the single or mixed solvent and 1,3-propanediol may be 40: 1 to 1:40, preferably 10: 1 to 1: 2. . The inventors of the present application confirmed that the extraction amount of 1,3-propanediol increases as the volume ratio of the solvent increases.
본 발명은 상기 제 1 용매층의 용매 성분비를 변화시켜 층분리를 유도하는 단계를 포함한다.The present invention includes the step of inducing a layer separation by changing the solvent component ratio of the first solvent layer.
하나의 실시예에서, 상기 제 1 용매층의 용매 성분비는 소수성 용매를 첨가하여 변화될 수 있다. In one embodiment, the solvent component ratio of the first solvent layer may be changed by adding a hydrophobic solvent.
상기 소수성 용매는 위에서 언급한 바와 같이 헥산, 헵탄, 데칸, 도데칸, 에테르, 파라핀 용액 및 올레일 알코올(oleyl alcohol)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 최종 소수성 용매의 부피 비율은 용매층을 기준으로 10~90%(v/v)일 수 있으며, 바람직하게는 30~80%(v/ v) 일 수 있다. The hydrophobic solvent may be at least one selected from the group consisting of hexane, heptane, decane, dodecane, ether, paraffin solution and oleyl alcohol as mentioned above, and the volume ratio of the final hydrophobic solvent may be It may be 10 to 90% (v / v) as a reference, preferably 30 to 80% (v / v).
또 다른 실시예에서, 상기 제 1 용매층의 용매 성분비는 용매층에 포함된 용매를 감압 증발시켜 변화될 수 있다.In another embodiment, the solvent component ratio of the first solvent layer may be changed by evaporating the solvent contained in the solvent layer under reduced pressure.
이 때, 제 1 용매층 분리에 사용된 용매가 단일 용매인 경우, 소수성 용매를 첨가하여 용매 성분비를 변화시켜 1,3-프로판다이올층을 분리할 수 있으며, 경우에 따라서 소수성 용매를 첨가하기 전에 분리된 제 1 용매층에 포함된 단일 용매를 증발시켜 1,3-프로판다이올 농도를 증가시킴으로써, 층분리를 보다 용이하게 할 수 있다. At this time, when the solvent used for separating the first solvent layer is a single solvent, the hydrophobic solvent may be added to change the solvent component ratio to separate the 1,3-propanediol layer, and in some cases, before adding the hydrophobic solvent. Layer separation may be facilitated by evaporating a single solvent contained in the separated first solvent layer to increase the 1,3-propanediol concentration.
또한, 제 1 용매층 분리에 사용된 용매가 메틸-에틸-케톤(methyl-ethyl-ketone), 에틸 아세테이트, 디-에틸 에테르 및 MTBE(methyl tert-butyl ether)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상(용매 A)과 소수성 용매(용매 B)의 혼합 용매인 경우, 분리된 제 1 용매층에 소수성 용매인 용매 B를 추가로 첨가하여, 용매 성분비를 변화시켜 1,3-프로판다이올층을 분리할 수 있으며, 경우에 따라서 분리된 제 1 용매층을 가열하여 제 1 용매층에 포함된 혼합 용매 중 소수성 용매의 부피 비율을 증가시키거나, 1,3-프로판다이올 농도를 증가시킴으로써, 층분리를 보다 용이하게 할 수도 있다. In addition, the solvent used to separate the first solvent layer is one or more selected from the group consisting of methyl-ethyl-ketone, ethyl acetate, di-ethyl ether, and methyl tert-butyl ether (MTBE) (solvent In the case of a mixed solvent of A) and a hydrophobic solvent (solvent B), the solvent component ratio may be changed by further adding a hydrophobic solvent B to the separated first solvent layer to separate the 1,3-propanediol layer. In some cases, the separated first solvent layer may be heated to increase the volume ratio of the hydrophobic solvent in the mixed solvent included in the first solvent layer, or increase the concentration of 1,3-propanediol, thereby making layer separation easier. You can also
이 때, 소수성 용매인 용매 B(예: 헵탄)의 끓는점이 용매 A(예를 들어, 메틸에틸케톤) 보다 높은 경우, 분리된 제 1 용매층을 가열하면 끓는점이 상대적으로 더 높은 소수성 용매의 부피비율이 용매층 내에서 더 높아지므로 가열과 동시에 용매성분비가 변화되고, 이에 따른 층분리를 유도할 수 있다.At this time, when the boiling point of the solvent B (e.g., heptane), which is a hydrophobic solvent, is higher than that of solvent A (e.g., methyl ethyl ketone), the volume of the hydrophobic solvent having a relatively higher boiling point is heated by heating the separated first solvent layer. Since the ratio is higher in the solvent layer, the solvent component ratio is changed at the same time as heating, thereby inducing the layer separation.
또한, 소수성 용매인 용매 B(예: 헥산)의 끓는점이 용매 A(예를 들어, 메틸에틸케톤) 보다 낮은 경우, 제 1 용매층에 소수성 용매를 추가로 넣어 층분리를 유도하거나, 제 1 용매층을 가열하여 용매층에 포함된 혼합 용매 중 1,3-프로판다이올 농도를 증가시킨 후 소수성 용매를 추가하여 층분리를 유도할 수 있다.In addition, when the boiling point of the solvent B (for example, hexane), which is a hydrophobic solvent, is lower than that of the solvent A (for example, methyl ethyl ketone), an additional hydrophobic solvent is added to the first solvent layer to induce layer separation or the first solvent. The layer may be heated to increase the concentration of 1,3-propanediol in the mixed solvent included in the solvent layer, and then hydrophobic solvent may be added to induce separation of the layers.
이후, 층분리된 제 1 용매층 중 1,3-프로판다이올 함유층을 제 2 용매층과 분리하는 단계를 거친다. 상기 1,3-프로판다이올 함유층은 층분리가 이루어진 후 하층에서 회수될 수 있다.Thereafter, a step of separating the 1,3-propanediol-containing layer from the layered first solvent layer with the second solvent layer. The 1,3-propanediol-containing layer may be recovered in the lower layer after the separation of the layer.
경우에 따라서, 상기 분리 방법은 1,3-프로판다이올 함유층을 제 2 용매층과 분리한 이후, 분리된 1,3-프로판다이올 함유층을 증발시켜 1,3-프로판다이올 함유층 중에 포함된 물 및 용매를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 물 및 용매는 가열 증발을 통해 이루어질 수 있다. 이를 통해 고농도의 순수한 1,3- 프로판다이올을 얻을 수 있다.In some cases, the separation method includes separating the 1,3-propanediol-containing layer from the second solvent layer, and then evaporating the separated 1,3-propanediol-containing layer to be included in the 1,3-propanediol-containing layer. The method may further include removing water and a solvent, and the water and the solvent may be formed through heat evaporation. This gives a high concentration of pure 1,3-propanediol.
이와 관련하여, 미국등록특허 제 7,572,376호는 농축된 배양액에 헥산올(hexanol) 또는 트리부틸포스페이트(tributyl phosphate: TBP) 용매를 사용하여 1,3-프로판다이올을 추출하고, 용매층에 탄소수가 6~10인 알칸 용매 또는 물을 이용한 역추출(back extraction)을 수행하여 1,3-프로판다이올을 분리하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 사용된 용매가 본 발명에서 사용된 단일 또는 혼합 용매와 상이할 뿐 아니라, 역추출 후 최종 1,3-프로판다이올 농도가 낮아서 다량의 용매 또는 물을 증발시켜야 순수 1,3-프로판다이올을 분리할 수 있다(실시예 1 내지 표 1 참조). 또한, 최종 분리된 1,3-프로판다이올 포함 수용액 층에는 소량의 헥산올 또는 트리부틸포스페이트가 녹아있기 때문에, 이를 제거하기 위해 헥산을 첨가하여 층분리를 하였는데, 이는 헥산올 또는 트리부틸포스페이트의 끓는점이 물보다 높기 때문에 수용액 증발시 제거가 되지 않고 불순물로 남을 수 있다(실시예 8 참조).In this regard, US Pat. No. 7,572,376 discloses extracting 1,3-propanediol using a hexanol or tributyl phosphate (TBP) solvent in a concentrated culture, and the number of carbon atoms in the solvent layer. A method of separating 1,3-propanediol by performing back extraction with an alkanes solvent of 6 to 10 or water is presented. However, not only the solvent used is different from the single or mixed solvent used in the present invention, but the final 1,3-propanediol concentration is low after back extraction, so that a large amount of solvent or water must be evaporated to produce pure 1,3-propanedi The ol can be separated (see Examples 1 to 1). In addition, since a small amount of hexanol or tributyl phosphate was dissolved in the finally separated aqueous solution layer containing 1,3-propanediol, hexane was added to remove the layer, which was used to separate the hexanol or tributyl phosphate. Since the boiling point is higher than water, it may remain as an impurity without being removed when the aqueous solution evaporates (see Example 8).
이와 달리, 본 발명은 1,3-프로판다이올이 포함된 용매층 분리에 사용된 단일 또는 혼합 용매의 끓는점이 물보다 낮아서, 미국등록특허 제 7,572,376호에서와 같이 별도의 층분리 과정을 거칠 필요 없이, 가열 증발시키는 과정을 통해 고농도 1,3-프로판다이올을 효율적으로 얻을 수 있다. In contrast, the present invention is lower than the boiling point of the single or mixed solvent used in the separation of the solvent layer containing 1,3-propanediol, it is necessary to undergo a separate layer separation process as in US 7,572,376 Without evaporation, high concentrations of 1,3-propanediol can be efficiently obtained.
경우에 따라서, 위에서 제거된 용매 또는 층분리된 용매층 중 1,3-프로판다이올 함유층 외의 제 2 용매층 용매는 증류로 분리하여 다시 용매로 재사용 가능하다.In some cases, the second solvent layer solvent other than the 1,3-propanediol-containing layer in the solvent or the separated solvent layer removed above may be separated by distillation and reused as a solvent.
하나의 실시예에서, 상기 배양액은 1,3-프로판다이올 생산 미생물로부터 획 득될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 클랩시에라 뉴모니애(Klebsiella pneumonae), 클랩시에라 옥시토카(Klebsiella oxytoca), 엔터로박터 아글로메란스(Enterobacter agglomerans), 클로스트리디움 부티리쿰(Clostridium butyricum), 시트로박터 프레운디이(Citrobacter freundii) 및 재조합 대장균을 포함한 미생물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로부터 획득될 수 있다.In one embodiment, the culture is not particularly limited as long as it can be obtained from 1,3-propanediol producing microorganisms, for example Klebsiella pneumonae , Klebsiella oxytoca , Enterobacter agglomerans , Clostridium butyricum , Citrobacter freundii , and microorganisms, including recombinant E. coli. .
상기 미생물은 글리세롤 또는 포도당과 같은 탄소원을 섭취한 후 에탄올, 아세트산, 부탄다이올, 1,3-프로판다이올 등의 용매를 대사 산물로 생산하므로, 상기 배양액은 1,3-프로판다이올, 1,2-프로판다이올, 부탄다이올 (butanediol), 글리세롤 및 포도당으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.Since the microorganism ingests a carbon source such as glycerol or glucose and produces a solvent such as ethanol, acetic acid, butanediol, 1,3-propanediol, and the like as a metabolite, the culture medium is 1,3-propanediol, 1 It may comprise one or more mixtures selected from the group consisting of, 2-propanediol, butanediol, glycerol and glucose.
상기 배양액은 1,3-프로판다이올을 20 내지 100g/L의 농도, 바람직하게 20 내지 80g/L의 농도로 함유할 수 있으며, 이는 미생물은 배양액 내의 1,3-프로판다이올 농도가 높으면 활성에 저해를 받기 때문이다. 경우에 따라서, 상기 배양액은 농축 배양액일 수 있으며, 이 때 상기 배양액은 100 g/L 이상, 구체적으로 100 내지 500g/L의 농도로 농축된 것일 수 있다.The culture may contain 1,3-propanediol at a concentration of 20 to 100 g / L, preferably 20 to 80 g / L, which means that the microorganism is active at high concentrations of 1,3-propanediol in the culture. This is because it is inhibited. In some cases, the culture solution may be a concentrated culture solution, wherein the culture solution may be concentrated at a concentration of 100 g / L or more, specifically, 100 to 500 g / L.
경우에 따라서, 상기 분리 방법은 미생물 배양액에 산 또는 염기를 첨가하여 pH를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. In some cases, the separation method may further include adjusting the pH by adding an acid or a base to the microbial culture.
본 출원의 발명자들은 하기 실시예에 구체적으로 기재한 바와 같이 산을 첨가하여 배양액을 pH 2 내지 3으로 조절하는 경우, 추출율이 증가할 수 있음을 확인하였다. 상기 산은 목적하는 pH를 조절하기에 적합한 것이라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 미생물이 글리세롤을 소비하고 부산물로 생산하는 아세트산, 부 티르산, 젖산 및 숙신산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 첨가할 수 있다. 또한, 수산화나트륨(NaOH)와 같은 염기를 첨가하여 pH 10~11로 조절하는 경우에도 추출율이 증가함을 확인하였다.The inventors of the present application confirmed that the extraction rate can be increased when the culture solution is adjusted to pH 2 to 3 by adding an acid as described in detail in the following Examples. The acid is not particularly limited as long as it is suitable for controlling the desired pH, but for example, one or more selected from the group consisting of acetic acid, butyric acid, lactic acid and succinic acid, which microorganisms consume glycerol and produce as a by-product, may be added. . In addition, it was confirmed that the extraction rate was increased even when adjusted to pH 10-11 by adding a base such as sodium hydroxide (NaOH).
이는 첨가한 산과 염기에 의해 물과 1,3-프로판다이올 간 결합에 영향을 주어서 결과적으로 1,3-프로판다이올 추출율에 영향을 주었을 것으로 생각된다.It is thought that the added acid and base influenced the binding between water and 1,3-propanediol and consequently the 1,3-propanediol extraction rate.
경우에 따라서, 상기 분리 방법은 성분비가 변화된 상기 제 1 용매층에 물을 첨가하여 층분리를 유도하는 단계를 더 포함할 수 있다. 하기 실시예 7에 나타난 바와 같이, 예를 들어 메틸에틸케톤과 헥산 또는 메틸에틸케톤과 헵탄이 혼합된 용매를 사용하면, 소량의 물로도 층분리가 되며, 이로 인해 고농도로 1,3-프로판다이올을 추출할 수 있음을 확인하였다. 더욱이, 메틸에틸케톤과 헵탄이 혼합된 용매를 사용하는 경우, 가열하여 끓는점이 낮은 메틸에틸케톤을 증발시키면, 일정한 정도로 부피가 감소하였을 때, 실내온도로 식힌 결과 층분리가 일어나, 우수한 효율로 고농도의 1,3-프로판다이올을 회수할 수 있음을 확인하였다. In some cases, the separation method may further include adding water to the first solvent layer having a changed component ratio to induce phase separation. As shown in Example 7 below, for example, when using a solvent in which methyl ethyl ketone and hexane or methyl ethyl ketone and heptane are mixed, even a small amount of water separates the layers, thereby increasing the concentration of 1,3-propane die It was confirmed that the ol could be extracted. Furthermore, in the case of using a solvent in which methyl ethyl ketone and heptane are mixed, evaporating methyl ethyl ketone having a low boiling point by heating, when the volume is reduced to a certain degree, layer separation occurs as a result of cooling to room temperature and high concentration with excellent efficiency. It was confirmed that 1,3-propanediol can be recovered.
이 때, 상기 제 1 용매층과 물의 부피비는 층분리를 유도할 수 있을 정도라면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 100:1 내지 1:10, 바람직하게는 50:1 내지 1:5일 수 있다.At this time, the volume ratio of the first solvent layer and water is not particularly limited as long as it can induce a layer separation, for example, may be 100: 1 to 1:10, preferably 50: 1 to 1: 5. .
이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이고 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. The following examples are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
[실시예 1] 효과적인 추출 용매 선정Example 1 Selection of Effective Extraction Solvent
50 mL 펀넬(funnel)에 50 g/L으로 희석된 1,3-프로판다이올을 15ml 넣고 추출 용매인 메틸-에틸-케톤(MEK), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 디-에틸 에테르(di-ethyl ether), MTBE(methyl tert-butyl ether), 올레일 알코올(oleyl alcohol)을 15ml씩 넣고 교반기(shaker)을 이용하여 280 rpm에서 30분 간격으로 흔들어 준 후 추출하였다. 추출전 후 수용액 내 1,3-프로판다이올 농도는 FID가 장착된 가스크로마토그래피 (Agilent technology 6890N Network GC system)를 이용하여 정량하였으며, 컬럼은 HP-INNOWAX (30 m x 250㎛ x 0.25㎛, Agilent technology)를 사용하였다. 각 용매로 추출된 1,3-프로판다이올 농도와 추출율은 표 1에 나타내었다.15 ml of 1,3-propanediol diluted at 50 g / L was added to a 50 mL funnel, followed by extraction solvents methyl-ethyl-ketone (MEK), ethyl acetate, and di-ethyl ether (di- 15 ml of ethyl ether), MTBE (methyl tert-butyl ether), and oleyl alcohol were added, and shaken at 30 minutes intervals at 280 rpm using a shaker for extraction. The concentration of 1,3-propanediol in the aqueous solution before and after extraction was quantified using a gas chromatography equipped with FID (Agilent technology 6890N Network GC system), the column was HP-INNOWAX (30 mx 250㎛ x 0.25㎛, Agilent technology). 1,3-propanediol concentration and extraction rate extracted with each solvent are shown in Table 1.
[표 1] 추출용매에 따른 1,3-프로판다이올 추출농도 및 추출율[Table 1] 1,3-propanediol extraction concentration and extraction rate according to the extraction solvent
[실시예 2] pH 영향 평가 Example 2 pH Impact Assessment
이번에는 1,3-프로판다이올 추출에 있어서 pH영향을 확인하기 위하여 수산화나트륨 (NaOH)과 미생물 배양에서 부산물로 생산하는 아세트산 (acetic acid)를 넣 어 각각 pH 10.8 및 pH 2.2로 조절 하였다. 50 mL 펀넬(funnel)에 50 g/L으로 희석된 1,3-프로판다이올을 15ml 넣고 pH를 조절한 후, 추출 용매인 메틸-에틸-케톤(MEK) 15mL를 넣고 280 rpm 교반기를 이용하여 30 분 간 교반한 후, 1,3-프로판다이올 추출량을 조사하였다. 표 2에서 나타나는 바와 같이 pH조절을 하지 않은 샘플보다 pH 2.2 또는 pH 10.8으로 조절한 샘플에서는 추출율이 높았다. 반면, 아세트산과 같은 염인 소디움 아세테이트를 첨가한 경우는 추출율이 오히려 감소하였으며, 이 결과로부터 아세테이트 이온이 아닌 산에 의한 낮은 pH가 추출에 영향을 주는 것을 확인할 수 있다. This time, sodium hydroxide (NaOH) and acetic acid (acetic acid) produced as a by-product from microbial culture were adjusted to pH 10.8 and pH 2.2, respectively. Add 15 ml of 1,3-propanediol diluted to 50 g / L in a 50 mL funnel, adjust the pH, and add 15 mL of methyl-ethyl-ketone (MEK), an extraction solvent, using a 280 rpm stirrer. After stirring for 30 minutes, the amount of 1,3-propanediol extract was investigated. As shown in Table 2, the extraction rate was higher in the sample adjusted to pH 2.2 or pH 10.8 than the sample without pH adjustment. On the other hand, when sodium acetate, a salt such as acetic acid, was added, the extraction rate was rather reduced. From this result, it can be seen that low pH by acid rather than acetate ion affects extraction.
[표 2] pH에 따른 메틸에틸케톤 용매의 추출 양상[Table 2] Extraction pattern of methyl ethyl ketone solvent according to pH
[실시예 3] 글리세롤 및 포도당 추출 여부Example 3 Glycerol and Glucose Extraction
1,3-프로판다이올 추출에 있어 글리세롤이 용매로 추출되는지를 알아보기 위해 글리세롤 46 g/L 및 1,3-프로판다이올 30 g/L이 포함된 수용액 15 mL에 같은 양(15mL)의 메틸에틸케톤을 넣고 교반하여 추출하였다. To determine whether glycerol is extracted as a solvent for 1,3-propanediol extraction, use the same amount (15 mL) in 15 mL of an aqueous solution containing 46 g / L of glycerol and 30 g / L of 1,3-propanediol. Methyl ethyl ketone was added, followed by stirring.
그 결과, 수용액 층의 글리세롤은 추출 후 46 g/L로 농도변화가 없으므로 용매층으로 추출되지 않음을 확인하였으며, 1,3-프로판다이올 추출율에도 영향을 주지 않음을 확인하였다. 같은 방법으로, 포도당도 메틸에틸케톤으로 추출되지 않음을 확인하였다. As a result, it was confirmed that the glycerol of the aqueous solution layer was not extracted to the solvent layer since there is no change in concentration to 46 g / L after extraction, it was confirmed that does not affect the extraction rate of 1,3-propanediol. In the same manner, it was confirmed that glucose was not extracted with methyl ethyl ketone.
[실시예 4] 추출용매의 부피에 따른 추출 양상Example 4 Extraction Aspect According to Volume of Extraction Solvent
1,3-프로판다이올 40 g/L을 각각의 펀넬에 10 mL 넣고 메틸에틸케톤을 5, 10, 20,40 mL 넣은 후 교반기를 이용하여 280 rpm에 30 분 교반한 후 추출 양상을 관찰한 결과, 표 3에서 나타나는 바와 같이 메틸에틸케톤 부피비율이 높을수록 추출률이 증가하였다. 10 mL of 1,3-propanediol was added to each funnel and 5, 10, 20,40 mL of methyl ethyl ketone was stirred at 280 rpm for 30 minutes using a stirrer, followed by extraction. As a result, as shown in Table 3, the higher the methyl ethyl ketone volume ratio, the higher the extraction rate.
[표 3]추출용매 부피에 따른 추출 양상[Table 3] Extraction pattern according to extraction solvent volume
[실시예 5] 1,3-프로판다이올 농도에 따른 추출 양상Example 5 Extraction Pattern According to 1,3-Propandiol Concentration
1,3-프로판다이올 20, 40, 60, 100 g/L을 포함하는 수용액 15 mL 각각의 펀넬에 넣고 메틸에틸케톤을 15 mL 넣은 후 교반기를 이용하여 280 rpm에 30 분 교반한 후 추출 양상을 관찰하였으며, 그 결과는 표 4에 나타내었다. 초기 수용액 층 내 1,3-프로판다이올 농도가 클수록 용매로 추출된 농도도 증가하였고, 추출율과 분배계수는 40 g/L일 경우 가장 높았다. 본 실시예의 결과에서 보면, 수용액층 1,3-프로판다이올 농도가 높아도 메틸에틸케톤 내 농도 27 g/L 까지만 추출되는 경향을 알 수 있다. 15 mL of an aqueous solution containing 20, 40, 60, 100 g / L of 1,3-propanediol was added to each funnel, 15 mL of methyl ethyl ketone was added, and stirred at 280 rpm for 30 minutes using a stirrer. Was observed, and the results are shown in Table 4. The higher the concentration of 1,3-propanediol in the initial aqueous solution layer, the higher the concentration extracted with the solvent. The extraction rate and partition coefficient were the highest at 40 g / L. From the results of this example, it can be seen that even if the aqueous solution layer 1,3-propanediol concentration is high, only up to 27 g / L in methyl ethyl ketone is extracted.
[표 4]1,3-프로판다이올 농도가 추출에 미치는 영향[Table 4] Effect of 1,3-propanediol concentration on extraction
[실시예 6] 혼합 용매 이용 추출Example 6 Extraction Using Mixed Solvent
수용액 1,3-프로판다이올 60 g/L을 각각의 펀넬에 15 mL 넣고 메틸에틸케톤:헥산의 부피비를 10:0 ~5:5로 조절한 혼합용매 15 mL 넣은 후 교반기를 이용하여 280 rpm에 30 분 교반한 후 추출 양상을 관찰하였다. 표 5에서 나타나는 바와 같이 1,3-프로판다이올 추출율은 메틸에틸케톤:헥산=10:0 일 경우 39%로 가장 높고 5:5인 경우 19%로 가장 낮으나, 메틸에틸케톤 부피 기반 1,3-프로판다이올 추출농도는 부피비에 상관없이 22~27 g/L로 일정함을 알 수 있다. 이로써 메틸에틸케톤과 헥산이 혼합된 용매를 사용하여도 메틸에틸케톤의 추출성능에는 영향을 주지 않음을 알 수 있고, 1,3-프로판다이올 추출양은 메틸에틸케톤의 부피에만 관련됨을 확인할 수 있다.15 mL of 1,3-propanediol aqueous solution was added to each funnel, and 15 mL of a mixed solvent in which the volume ratio of methyl ethyl ketone: hexane was adjusted to 10: 0 to 5: 5 was added thereto, followed by 280 rpm. After stirring for 30 minutes, the extraction pattern was observed. As shown in Table 5, the extraction ratio of 1,3-propanediol was the highest at 39% when methyl ethyl ketone: hexane = 10: 0 and the lowest at 19% at 5: 5, but was based on methyl ethyl ketone volume 1,3 -Propanediol extraction concentration is constant at 22 ~ 27 g / L regardless of the volume ratio. It can be seen that even using a solvent mixed with methyl ethyl ketone and hexane does not affect the extraction performance of methyl ethyl ketone, and the amount of 1,3-propanediol extracted is related only to the volume of methyl ethyl ketone. .
[표 5] 혼합용매 부피비에 따른 추출 양상[Table 5] Extraction pattern according to the mixed solvent volume ratio
[실시예 7] 용매 성분비 변화에 따른 층분리Example 7 Layer Separation According to Change of Solvent Component Ratio
표 6에 나타나는 바와 같이, 1,3-프로판다이올 1.8 g을 포함한 메틸에틸케톤 15 mL에 물 1mL을 첨가한 경우 층분리가 일어나지 않으며, 물 3 mL을 첨가한 경우 층분리가 일어나지만 하층의 부피는 1 mL 미만이었다. As shown in Table 6, when 1 mL of water was added to 15 mL of methylethylketone containing 1.8 g of 1,3-propanediol, no layer separation occurred, and when 3 mL of water was added, layer separation occurred, but The volume was less than 1 mL.
표 6에 나타나는 바와 같이, 1,3-프로판다이올 1.8 g 내지 2.2 g을 포함한 메틸에틸케톤 15 mL에 헥산 3.8 mL를 첨가하여(메틸에틸케톤:헥산=8:2) 교반한 후 관찰하면 층분리가 일어나지 않는다. 그러나, 1,3-프로판다이올 1.8 g을 포함한 메틸에틸케톤 15 mL에 헥산 15 mL를 첨가하여 용매 성분비를 변화시켜 (메틸에틸케 톤:헥산=5:5) 교반한 후 관찰하면, 1~2분 후 상층과 하층으로 분리된다. 분석 결과, 하층의 부피는 1.2 mL, 1,3-프로판디올 농도 800 g/L, 따라서 하층으로 분리된 1,3-프로판다이올 무게는 0.96 g으로써 회수율 53.2%였다. 위 상/하층 혼합용액에 물 1mL 을 첨가하여 교반한 후 관찰하면, 헥산을 첨가하지 않은 경우와는 다르게 즉시 상층과 하층으로 분리된다. 즉, 메틸에틸케톤을 단일용매로 사용하는 경우는 소량의 물과 층분리가 이루어지지 않아 역추출이 불가능하나, 메틸에틸케톤과 헥산이 혼합된 용매를 사용하면 소량의 물로도 층분리가 되며, 이로 인해 고농도로 1,3-프로판다이올 역추출이 가능하다.As shown in Table 6, 3.8 mL of hexane was added to 15 mL of methylethylketone containing 1.8 g to 2.2 g of 1,3-propanediol (methylethyl ketone: hexane = 8: 2), followed by stirring No separation occurs. However, 15 mL of hexane was added to 15 mL of methyl ethyl ketone containing 1.8 g of 1,3-propanediol to change the solvent component ratio (methyl ethyl ketone: hexane = 5: 5). After 2 minutes it is separated into upper and lower layers. As a result, the volume of the lower layer was 1.2 mL, the concentration of 1,3-propanediol 800 g / L, and thus the weight of 1,3-propanediol separated into the lower layer was 0.96 g, yielding 53.2%. When 1mL of water was added to the upper / lower layer solution and stirred, and observed, the upper layer and the lower layer were immediately separated from the case where no hexane was added. In other words, when methyl ethyl ketone is used as a single solvent, a small amount of water and a layer are not separated, and back extraction is impossible. However, when a solvent mixed with methyl ethyl ketone and hexane is used, a small amount of water is used to separate the layers. This makes it possible to back extract 1,3-propanediol at high concentrations.
표 6에서 나타나는 바와 같이 물 1mL 을 첨가한 경우 하층에서의 1,3-프로판디올 농도는 450 g/L, 하층으로 분리된 1,3-프로판디올 무게는 1 g, 회수율 55.1%였다. 같은 방법으로 물 3mL을 첨가한 경우에도 상층과 하층으로 분리된다. 표 6에서 나타나는 바와 같이 물 3mL 을 첨가한 경우 하층에서의 1,3-프로판디올 농도는 343 g/L, 하층으로 분리된 1,3-프로판디올 무게는 1.44 g, 회수율 79.7%였으며, 물의 양이 증가하면 1,3-프로판디올 회수율도 향상됨을 확인할 수 있다. As shown in Table 6, when 1 mL of water was added, the concentration of 1,3-propanediol in the lower layer was 450 g / L, and the weight of 1,3-propanediol separated in the lower layer was 1 g and the recovery rate was 55.1%. In the same way, when 3 mL of water is added, it is separated into an upper layer and a lower layer. As shown in Table 6, when 3 mL of water was added, the concentration of 1,3-propanediol in the lower layer was 343 g / L, the weight of 1,3-propanediol separated in the lower layer was 1.44 g, and the recovery rate was 79.7%. Increasing this, it can be seen that the recovery of 1,3-propanediol is also improved.
표 6에 나타나는 바와 같이, 1,3-프로판다이올 0.625 g을 포함한 메틸에틸케톤 5 mL에 헵탄(heptanes) 5 mL를 첨가하여 용매 성분비를 변화시켜 (메틸에틸케톤:헵탄=5:5) 교반한 후 관찰하면, 즉시 상층과 하층으로 분리된다. 분석 결과, 하층의 부피는 0.5 mL, 1,3-프로판디올 농도 1020 g/L, 따라서 하층으로 분리된 1,3-프로판다이올 무게는 0.53 g으로써 회수율 84.8%였다. 1,3-프로판디올 밀도가 1.05 g/mL 임을 감안하면, 하층에 분리된 1,3-프로판다이올은 순도 97% 이상임을 확인할 수 있다. As shown in Table 6, 5 mL of heptane was added to 5 mL of methyl ethyl ketone containing 0.625 g of 1,3-propanediol to change the solvent component ratio (methyl ethyl ketone: heptane = 5: 5) and stirred. After observation, it immediately separates into upper and lower layers. As a result, the volume of the lower layer was 0.5 mL, the concentration of 1,3-propanediol was 1020 g / L, and thus the weight of 1,3-propanediol separated into the lower layer was 0.53 g, yielding 84.8%. Considering that the 1,3-propanediol density is 1.05 g / mL, it can be confirmed that the 1,3-propanediol separated in the lower layer has a purity of 97% or more.
1,3-프로판다이올 0.6 g을 포함한 메틸에틸케톤 15 mL에 헵탄(heptanes) 15 mL를 첨가하여 단일층을 형성함을 확인한 후 용매 성분비를 변화시키기 위해 80도에서 가열하여 끓는 점이 낮은 메틸에틸케톤을 증발시키고자 하였다. 부피가 20 mL로 감소하였을 때, 실내온도로 식힌 결과 층분리가 일어났다. 분석 결과, 하층의 부피는 0.6 mL, 1,3-프로판디올 농도 967.1 g/L, 따라서 하층으로 분리된 1,3-프로판다이올 무게는 0.58 g으로써 회수율 96.6%였다.After confirming that 15 mL of heptane was added to 15 mL of methyl ethyl ketone containing 0.6 g of 1,3-propanediol to form a monolayer, it was heated at 80 degrees to change the solvent component ratio, and then the low boiling ethyl ethyl The ketone was intended to evaporate. When the volume was reduced to 20 mL, cooling to room temperature resulted in layer separation. As a result, the volume of the lower layer was 0.6 mL, the concentration of 1,3-propanediol was 967.1 g / L, and thus the weight of 1,3-propanediol separated into the lower layer was 0.58 g, yielding 96.6%.
위 실시예에서 분리된 고농도 1,3-프로판다이올이 포함된 하층에 포함된 메틸에틸케톤은 끓는점이 물보다 낮으므로 물과 함께 증발시킴으로써 제거될 수 있으며, 따라서 고순도의 1,3-프로판다이올을 얻을 수 있다.Methyl ethyl ketone contained in the lower layer containing the high concentration of 1,3-propanediol separated in the above embodiment can be removed by evaporation with water because the boiling point is lower than water, thus high purity 1,3-propanediol You can get it.
[표 6] 용매성분비에 따른 층분리 및 1,3-프로판다이올 분리 양상[Table 6] Layer separation and 1,3-propanediol separation according to the solvent component ratio
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 1,3-프로판다이올의 분리 방법을 나타내는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a separation method of 1,3-propanediol according to an embodiment of the present invention.
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