Brevet FR2998893A1 — publié le 20140606

PROCEDE DE PRODUCTION DE METHIONINE ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de production de méthionine. Description de l'art apparenté La méthionine est utile comme additif alimentaire. On connaît bien comme procédé de production d'une telle méthionine un procédé dans lequel de la 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne est chauffée en présence d'un composant alcalin dans de l'eau pour une hydrolyse (JP-A2007-314507). CE-13g .151-12 + o La 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne qui est une matière première peut par exemple être obtenue par un procédé dans lequel de la 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine réagit avec un acide 20 carbonique et un ammoniac (JP-A-5-286926). +.1i2.0 (2} L'ammoniac est habituellement utilisé dans cette réaction dans une quantité en excès et l'ammoniac n'ayant pas réagi est par conséquent 25 contenu dans la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)- hydantoïne obtenue comme la solution réactionnelle après que la réaction est achevée. La solution aqueuse est habituellement utilisée pour une hydrolyse. Une progression rapide de l'hydrolyse de 5-(2-méthylmercaptoéthyphydantoïne est souhaitable d'un point de vue de l'efficacité de production de la méthionine. RESUME DE L'INVENTION Les inventeurs de la présente invention ont réalisé des études sérieuses pour atteindre une progression plus rapide de l'hydrolyse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne et ont trouvé que le constituant d'ammoniac contenu dans une solution aqueuse de 5-(2-rnéthylmercapto- éthyl)hydantoïne retarde la progression de l'hydrolyse de 5-(2-méthyl- mercaptoéthyl)hydantoïne. Les inventeurs de la présente invention ont ciblé cette découverte et ont trouvé que l'hydrolyse est réalisée rapidement et que de la méthionine peut être produite sur une durée relativement courte par hydrolyse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)- hydantoïne après l'élimination du constituant d'ammoniac contenu dans la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne. La présente invention est par conséquent la suivante : [1] un procédé de production de méthionine, le procédé comprenant l'hydrolyse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne dans une solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne contenant un constituant d'ammoniac, caractérisé en ce que l'hydrolyse est réalisée après que le constituant d'ammoniac est éliminé de la solution aqueuse. [2] Le procédé de production selon [1] ci-dessus, caractérisé en ce que la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne contenant un constituant d'ammoniac est une solution réactionnelle obtenue après que de la 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine réagit avec un constituant d'acide carbonique et une quantité en excès d'un constituant d'ammoniac en présence d'eau. [3] Le procédé de production selon [1] ou [2] ci-dessus, caractérisé en ce que le constituant d'ammoniac est éliminé en soufflant un gaz inerte dans la solution aqueuse de 5-(2- méthylmercaptoéthyl)hydantoïne contenant un constituant d'ammoniac. De la méthionine peut être produite sur une durée plus courte à partir d'une solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne 35 contenant un constituant d'ammoniac selon le procédé de production de la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DES MODES DE REALISATION PREFERES Solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne La teneur de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne contenue dans la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne utilisée dans le procédé de production de la présente invention est habituellement de 1 à 50 % en masse et de préférence de 10 à 20 % en masse. Cette solution aqueuse contient des constituants d'ammoniac. Des exemples des constituants d'ammoniac comprennent l'ion ammonium et l'ammoniac. La teneur de ces constituants d'ammoniac dans la solution est habituellement de 2 à 7 % en masse et de préférence de 3 à 6 % en masse calculée comme ammoniac et habituellement de 1 à 4 mol et de préférence de 2 à 3 mol calculée comme ammoniac pour 1 mol de 5-(2- méthylmercaptoéthyphydantoïne. Cette solution aqueuse peut par exemple contenir de la 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine ou un constituant d'acide carbonique, en plus de la 5-(2-méthylrnercaptoéthyl)hydantoïne et du constituant d'ammoniac. Des exemples des constituants d'acide carbonique comprennent un ion acide carbonique et un ion hydrogénocarbonate et la teneur de ces constituants d'acide carbonique est habituellement de 2 à 7 % en masse. La solution aqueuse de 5-(2-méthylrnercaptoéthyphydantoïne contenant un constituant d'ammoniac peut par exemple être une solution réactionnelle obtenue après que de la 3-rnéthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine ait réagi avec un constituant d'acide carbonique et une quantité en excès de constituant d'ammoniac en présence d'eau. La quantité d'eau utilisée est habituellement de 3 à 4 fois la 30 masse par rapport à la masse de 3-méthylmercaptopropionaldéhydecya n hydri ne. On utilise comme constituant d'acide carbonique par exemple le carbonate d'ammonium. La quantité du constituant d'acide carbonique est habituellement de 1 à 5 mol et de préférence de 1,5 à 3 mol calculée 35 comme dioxyde de carbone pour 1 mol de 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine. On utilise, comme constituant d'ammoniac, de l'ammoniac. Le constituant d'ammoniac est utilisé dans une quantité en excès excédant habituellement 2 mol et de préférence de 3 à 5 mol calculée comme l'ammoniac pour 1 mol de 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine. Du carbonate d'ammonium peut être utilisé comme le constituant des deux du constituant d'acide carbonique et du constituant d'ammoniac. Dans ce cas, la quantité de carbonate d'ammonium est habituellement de 0,7 à 3 fois en masse et de préférence de 0,9 à 2 fois en masse par rapport à la masse de 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine. La réaction peut par exemple être réalisée par dissolution du constituant d'acide carbonique et du constituant d'ammoniac dans de l'eau et combinaison du mélange avec de la 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine suivies par un chauffage. La température de réaction est habituellement de 50°C à 90°C et la durée de réaction est habituellement de 0,5 à 6 h. On obtient une solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)- hydantoïne comme la solution réactionnelle après l'achèvement de la réaction. Cette solution aqueuse est soumise à l'hydrolyse subséquente sans traitement ultérieur. Cette solution aqueuse contient du constituant d'ammoniac n'ayant pas réagi. Elimination des constituants d'ammoniac Dans le procédé de production de la présente invention, la réaction d'hydrolyse est réalisée après que le constituant d'ammoniac est éliminé d'une solution aqueuse de 5-(2-rnéthylrnercaptoéthyphydantoïne. On adopte habituellement, comme procédé d'élimination des constituants d'ammoniac, un procédé de soufflage de gaz inerte dans la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne contenant un constituant d'ammoniac. Le gaz inerte est par exemple soufflé dans la solution aqueuse à partir d'un tuyau avec une extrémité insérée dans la solution aqueuse. Le gaz inerte est de préférence soufflé dans un état de dispersion dans la solution aqueuse, par exemple par l'intermédiaire d'un générateur de bulles qui est fixé à l'extrémité d'un tuyau et qui souffle le gaz inerte comme des cellules d'air dans la solution aqueuse, et plus précisément un générateur de bulles constitué d'une céramique poreuse 2 99 8893 5 ou d'une résine de silicone. Le gaz inerte peut aussi être soufflé comme des cellules d'air dans la solution aqueuse à partir d'un diffuseur. De l'azote gazeux ou de l'air est par exemple utilisé comme gaz inerte et la quantité soufflée du gaz inerte est habituellement de 5 à 5 200 kg/h, de préférence de 10 à 100 kg/h, et encore mieux de 20 à 60 kg/h pour 1 000 kg de la solution aqueuse. Lorsque le gaz inerte est soufflé, la température de la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne est habituellement de 30°C à 70°C et de préférence de 40°C à 60°C et la solution présente 10 habituellement une concentration en ion hydrogène de pH 9 à 14. La durée pour le soufflage du gaz inerte est donc habituellement de 200 min à 1 200 min et de préférence de 400 à 800 min. Le gaz inerte est de préférence dispersé à l'état de fines cellules d'air dans la solution aqueuse et le soufflage est par conséquent avantageusement réalisé avec un 15 diffuseur ou semblable. Le constituant d'ammoniac dans la solution aqueuse peut être éliminé par soufflage de gaz inerte dans la solution aqueuse de 5-(2- méthylmercaptoéthyl)hydantoïne comme mentionné ci-dessus. L'opération d'élimination est réalisée jusqu'à ce que la teneur du constituant 20 d'ammoniac dans la solution aqueuse soit habituellement de 0,2 °h en masse ou inférieure et idéalement de 0 °A) en masse calculée comme ammoniac. Cette opération d'élimination peut être réalisée jusque ce que la teneur du constituant d'ammoniac dans la solution aqueuse soit habituellement de 0,05 mol ou inférieure et idéalement de 0 mol calculée 25 comme ammoniac pour 1 mol de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne. Hydrolyse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne Dans le procédé de production de la présente invention, la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)hydantoïne à partir de 30 laquelle les constituants d'ammoniac sont éliminés comme mentionné ci-dessus est hydrolysée. L'hydrolyse est réalisée par l'addition d'un composant alcalin pour augmenter la concentration en ion hydrogène dans la solution aqueuse à pH 10 ou supérieur, suivie par un chauffage, comme décrit dans JP-A-2007-314507. 35 On utilise habituellement comme composant alcalin des carbonates de métaux alcalins, tels que le carbonate de potassium ; des 2 99 8893 6 hydrogénocarbonates de métaux alcalins, tels que l'hydrogénocarbonate de potassium, ou des hydroxydes de métaux alcalins, tels que l'hydroxyde de potassium. La quantité du composant alcalin utilisée est habituellement de 0,5 à 6 mol et de préférence de 1 à 3 mol pour 1 mol de 5-(2- 5 méthylmercaptoéthyphydantoïne. L'hydrolyse est réalisée en chauffant la solution aqueuse à la température d'habituellement 100°C à 220°C, et de préférence de 150°C à 200°C sous une pression d'environ 0,5 à 1 MPa (pression manométrique). La durée de réaction est habituellement de 10 min à 24 h et de préférence 10 de 20 min à 2 h. Extraction de méthionine Afin d'extraire la méthionine à partir de la solution hydrolytique ainsi obtenue, du dioxyde de carbone est introduit dans la solution 15 réactionnelle pour réaliser la cristallisation et la suspension obtenue est séparée en un précipité et en une liqueur mère, par exemple par filtration ou décantation, pour obtenir de la méthionine précipitée. Du dioxyde de carbone est dissous dans la solution réactionnelle par l'introduction de dioxyde de carbone, résultant en une 20 précipitation d'un sel de potassium de méthionine comme méthionine libre. Du dioxyde de carbone est de préférence introduit sous une pression d'habituellement 0,1 à 1 MPa et de préférence de 0,2 à 0,5 MPa (pression manométrique). 25 La température de cristallisation est habituellement de 0 à 50°C et de préférence de 10 à 30°C. Alors que l'on considère, comme durée standard pour la durée de cristallisation, la durée jusqu'à ce que le dioxyde de carbone est saturé dans la solution de réaction hydrolytique et la méthionine est complètement précipitée, la durée de cristallisation est 30 habituellement de 30 min à 24 h. La méthionine séparée peut être soumise à un lavage et un ajustement du pH, si nécessaire, et être ensuite séchée pour obtenir un produit. Ce séchage est de préférence réalisé en chauffant la méthionine séparée ci-dessus à la température d'environ 50 à 120°C sous une 35 pression légèrement réduite et la durée de séchage est habituellement de 10 min à 24 h. 2 99 8893 7 Exemples La présente invention sera expliquée de manière plus détaillée au moyen d'exemples qui ne sont pas destinés à limiter la présente 5 invention. Exemple comparatif 1 On a fait réagir du carbonate d'ammonium avec de la 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine à 75°C pendant 2,5 h dans 10 de l'eau pour obtenir une solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)- hydantoïne contenant 15 °h en masse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)- hydantoïne et un constituant d'ammoniac dans une quantité de 3,6 % en masse calculée comme ammoniac. Cette solution aqueuse présentait une concentration en ion hydrogène de pH 9,9. La quantité de carbonate 15 d'ammonium utilisée en masse était de 1,15 fois la masse et la quantité d'eau utilisée en masse était de 3,5 fois la masse par rapport à la quantité de 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine. Une solution aqueuse d'hydroxyde de potassium à 50 °h (quantité utilisée : 80 parties en masse) a été ajoutée à cette solution aqueuse (600 parties en masse) à 20 température ambiante jusqu'à ce que la concentration en ion hydrogène de la solution ait atteint un pH 10,5 et le mélange a ensuite été chauffé à 120°C à une vitesse de 4°C/min et à 173°C à une vitesse de 2°C/min à partir d'une température excédant 120°C, suivie par une réaction à la même température (173°C). Le rendement de méthionine 10 minutes 25 après que la température de la solution réactionnelle a atteint la température de 173°C était de 31,6 % (mesuré par HPLC). Exemple 1 La solution aqueuse de 5-(2-méthylrnercaptoéthyphydantoïne 30 (600 parties en masse) obtenue dans l'exemple comparatif 1 a été chauffée à la température de 50°C tout en soufflant de l'azote gazeux dans l'état de cellules d'air à pression atmosphérique à un débit de 25 parties en rnasse/h à partir d'une éponge souple fixée à l'extrémité d'un tuyau et cette température a été maintenue pendant 8 h pour 35 éliminer le constituant d'ammoniac. La teneur du constituant d'ammoniac dans la solution aqueuse après l'opération d'élimination était inférieure à 0,1 Vo en masse (limite inférieure pour la détection) calculée comme ammoniac (mesurée par HPLC). Lorsque l'on a ajouté une solution aqueuse à 50 % en masse d'hydroxyde de potassium (quantité utilisée : 150 parties en masse) à la solution aqueuse obtenue à température ambiante jusqu'à ce que la concentration en ion hydrogène ait atteint pH 10,5 et la solution résultante a été chauffée et a réagi de la même manière que dans l'exemple comparatif 1, le rendement de méthionine 10 min après que la température de la solution réactionnelle ait atteint la température de 173°C était de 53,6 % (mesuré par HPLC). De la méthionine peut ainsi être produite en une durée plus courte à partir d'une solution aqueuse de 5-(2- méthylmercaptoéthyl)hydantoïne contenant un constituant d'ammoniac, selon le procédé de production de la présente invention. REVENDICATIONS1. Procédé de production de méthionine, le procédé comprenant l'hydrolyse de 5-(2-nnéthylmercaptoéthyphydantoïne dans une solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyphydantoïne contenant un constituant d'ammoniac, caractérisé en ce que l'hydrolyse est réalisée après que le constituant d'ammoniac ait été éliminé de la solution aqueuse. 2. Procédé de production selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyphydantoïne contenant un constituant d'ammoniac est une solution réactionnelle obtenue après que de la 3-méthylmercaptopropionaldéhydecyanhydrine ait réagi avec un constituant d'acide carbonique et une quantité en excès d'un constituant d'ammoniac en présence d'eau. 3. Procédé de production selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le constituant d'ammoniac est éliminé en soufflant un gaz inerte dans la solution aqueuse de 5-(2-méthylmercaptoéthyl)- hydantoïne contenant un constituant d'ammoniac.