Brevet FR2803845A1 — publié le 20010720

La présente invention concerne un procédé de cristallisation du tryptophane pour obtenir des cristaux sphériques ayant une grande taille de particules qui peuvent être manipulés dans d'excellentes conditions lors de la séparation et du séchage. Généralement, du fait que les cristaux de tryptophane sont sous forme d'une poudre fine et que chacun de ces cristaux a l'aspect d'une plaquette mince, ces cristaux s'écoulent ou précipitent difficilement en suspension et sont délicats à manipuler au cours de la séparation solide- liquide et au cours du séchage consécutif. Pour cette raison, il est souhaitable de disposer de cristaux de tryptophane sphériques de grande taille. Pour y parvenir, dans les procédés de cristallisation du tryptophane dans une solution dans l'eau ou dans un solvant constitué par un mélange d'eau et d'un solvant organique, il est connu d'agir sur les conditions comme la température, le pH ou la composition des solvants (voir par exemple JP-A-59-39857) ou d'ajouter une troisième substance (voir par exemple JP-B-5-76463 et WO 90/09372). Parmi ces procédés, le procédé dans lequel on agit sur les conditions opératoires permet seulement d'obtenir une légère augmentation de la taille des cristaux de tryptophane sans modifier leur forme. Au contraire, on peut s'attendre à ce que le procédé dans lequel on ajoute une troisième substance produise des effets plus marqués aussi bien sur la taille que sur la forme des cristaux de tryptophane. Toutefois, à l'échelle industrielle, ce procédé exige un appareil et une étape supplémentaires pour ajouter la troisième substance ce qui le rend plus compliqué et désavantageux du point de vue économique. La présente invention fournit un procédé de cristallisation du tryptophane permettant de remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus sur la base des propriétés chimiques du tryptophane lui-même. En effet, selon la présente invention, le tryptophane est cristallisé par stockage d'une solution de tryptophane dans des conditions alcalines à la température ambiante ou à une température plus élevée pendant une durée déterminée, après quoi elle est soumise à une cristallisation, ce qui permet d'obtenir au moins l'une des deux caractéristiques suivantes: à savoir des cristaux de tryptophane ayant une grande taille de particules et des cristaux de tryptophane de forme sphérique. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de cristallisation du tryptophane comprenant le stockage d'une solution de tryptophane à un pH de 8 à 13 et à une température allant de la température ambiante à 100 C pendant 0,5 h à une semaine, puis la cristallisation. Dans le procédé selon la présente invention, la température ambiante n'est pas limitée particulièrement à condition que ce soit une température à laquelle une expérimentation chimique est généralement réalisée, et elle est de préférence de 4 C ou plus. Les conditions que l'on préfère pour le stockage sont présentées dans le tableau 1 ci-dessus. Quand la cristallisation est réalisée dans les domaines de pH, de température et de durée de stockage selon ce tableau 1, il est possible d'observer une modification réelle des cristaux résultants sans décomposition chimique notable du tryptophane. De plus, quand la température est basse, une longue durée de stockage est nécessaire tandis que, quand la température est élevée, l'effet recherché peut être obtenu au bout d'une durée relativement courte. Parmi les conditions évoquées, le pH, la température et la durée de stockage sont de préférence de 9,5 à 10,5, de 40 à 60 C et de un à deux jours, respectivement, pour des raisons de facilité de mise en oeuvre. Tableau 1 pH Température Durée 8-13 30-80 C 1 heure à 1 semaine 8-13 60-100C 0,5 heure à 2 heures Le fait de réaliser la cristallisation à la suite d'un stockage dans de telles conditions permet d'obtenir des cristaux de tryptophane d'une taille de plusieurs centaines de micromètres à plusieurs millimètres et/ou des cristaux de tryptophane de forme sphérique. Les cristaux ainsi obtenus peuvent être séparés par un procédé de séparation solide-liquide courant comme la centrifugation ou la filtration sous vide. Le tryptophane utilisé dans la présente invention peut être l'isomère L ou l'isomère D. La solution de tryptophane peut être par exemple une solution dans laquelle du tryptophane pulvérulent est dissous, un liquide qui est le siège d'une fermentation microbienne ou une solution qui est le siège d'une réaction enzymatique, contenant du tryptophane, qui peut éventuellement être traitée avec une résine échangeuse d'ions, par exemple. Les solvants pour dissoudre le tryptophane peuvent être par exemple l'eau, et un solvant mixte constitué par de l'eau et par un solvant organique soluble dans l'eau (par exemple méthanol, éthanol, acétone). Le pH de la solution peut être ajusté par addition d'un alcali qui peut être par exemple l'hydroxyde de sodium ou l'ammoniaque. La concentration du tryptophane dans la solution n'est pas limitée particulièrement. A la suite du stockage de la solution de tryptophane dans les conditions décrites ci-dessus, le tryptophane peut être cristallisé par exemple par un procédé dans lequel le tryptophane est cristallisé en même temps que la solution est neutralisée par addition d'un acide ou par un procédé dans lequel, après la neutralisation, la solution est concentrée ou refroidie, ou un solvant organique hydrosoluble (par exemple méthanol, éthanol, acétone) est ajouté. Les cristaux de tryptophane qui sont obtenus grâce au procédé de la présente invention sont manipulés plus aisément lors de la séparation solide- liquide que ceux qui n'ont pas été stockés, du fait qu'ils présentent au moins l'une des deux caractéristiques suivantes, à savoir une grande taille de particules et une forme sphérique. La présente invention sera mieux comprise à la lecture des exemples non limitatifs suivants dans lesquels, sauf indication contraire, tous les pourcentages sont en masse. Exemple 1 On a mis en suspension dans l'eau un L-tryptophane de qualité commerciale et on a ajusté le pH à 10 avec de l'hydroxyde de sodium pour préparer 100 ml d'une solution aqueuse de L-tryptophane à 3 %. On a introduit cette solution dans un Erlenmeyer que l'on a fermé hermétiquement pour empêcher l'eau de s'évaporer et que l'on a stocké dans un bain à température constante sous agitation à 50 C. Deux jours après, on a refroidi la solution à 30 C et on a ajusté le pH à 6,5 avec de l'acide sulfurique, après quoi on a agité très lentement pour obtenir la précipitation de cristaux. On a ainsi obtenu des cristaux sphériques ayant une taille de particules moyenne de 1 mm. Après les avoir laissés au repos pendant une courte durée seulement, les cristaux ont précipité très aisément et se sont séparés totalement d'un surnageant limpide duquel on a pu les isoler aisément par décantation. D'autre part, quand on a fait cristalliser immédiatement, sans stockage, une solution aqueuse de L-tryptophane préparée de la manière décrite ci-dessus, la suspension formée s'est transformée en un liquide trouble très visqueux et il n'a pas été possible de séparer par précipitation spontanée la couche de cristaux et la couche surnageante. Exemple 2 On a mis en suspension dans l'eau un L-tryptophane de qualité commerciale et on a ajusté le pH à 12 avec de l'hydroxyde de sodium pour préparer 100 ml d'une solution aqueuse de L-tryptophane à 3 %. On a introduit cette solution dans un Erlenmeyer que l'on a fermé hermétiquement pour empêcher l'eau de s'évaporer et que l'on a stocké dans un bain à température constante sous agitation à 60 C. Cinq jours plus tard, on a refroidi la solution à C et on a ajusté le pH à 6,5 avec de l'acide sulfurique, après quoi on a agité très lentement pour obtenir la précipitation de cristaux. On a ainsi obtenu des cristaux sphériques d'une taille de particules moyenne de 1 mm qui, après une courte période de repos seulement, ont précipité très aisément et se sont séparés totalement d'un surnageant limpide. On a pu isoler ces cristaux très aisément par décantation. Au contraire, quand on a fait cristalliser immédiatement, sans stockage, une solution aqueuse de L-tryptophane préparée de la manière décrite cidessus, la suspension formée s'est transformée en un liquide trouble très visqueux et il n'a pas été possible de séparer par simple précipitation spontanée la couche de cristaux et la couche surnageante. Exemple 3 Au moyen d'une membrane de microfiltration, on a retiré les micro- organismes d'un liquide de culture contenant du L-tryptophane obtenu par fermentation et on a décoloré le liquide résultant au moyen d'une résine adsorbante. Puis, on a adsorbé le L-tryptophane sur une résine échangeuse de cations très acide à un pH de 2 et on a élué en ajustant le pH à 10,5 avec de l'hydroxyde de sodium pour obtenir une solution aqueuse de Ltryptophane purifiée. On a dilué cette solution pour obtenir une concentration de 3 % et on a introduit 100 ml de la solution diluée dans un Erlenmeyer que l'on a fermé hermétiquement pour empêcher l'eau de s'évaporer et que l'on a stocké dans un bain à température constante sous agitation à 50 C. Deux jours plus tard, on a refroidi la solution à 30 C, on a ajusté le pH à 6,5 avec de l'acide chlorhydrique, puis on a agité très lentement la solution pour provoquer la précipitation de cristaux. On a ainsi obtenu des cristaux sphériques d'une taille de particules moyenne de 0,6 mm qui, après une courte durée de repos, ont précipité très aisément et se sont séparés totalement d'un surnageant limpide. On a pu aisément séparer ces cristaux par décantation. REVENDICATIONS 1. Procédé de cristallisation du tryptophane, caractérisé en ce qu'il comprend le stockage d'une solution de tryptophane à un pH de 8 à 13 et à une température allant de la température ambiante à 100 C pendant 0,5 h à une semaine, puis la cristallisation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pH, la température et la durée de stockage sont respectivement de 9,5 à 10,5, de 40 à C et de un à deux jours.