(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１，４−ジアミノブタン及びその塩のうち一つ以上を含む発酵液を濃縮する段階と、
前記発酵液の濃縮物に塩基を添加し、12よりも高いｐＨの塩基性組成物を調製する段階と、
前記塩基性組成物から、１，４−ジアミノブタンを回収する段階と
を含む１，４−ジアミノブタンの精製方法。
【請求項２】
前記発酵液を濃縮する段階において、発酵液に含まれた溶媒の少なくとも一部が除去されることを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項３】
前記発酵液を濃縮する段階が、１００℃以下の蒸気温度で遂行されることを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項４】
前記発酵液を濃縮する段階が、７６０ｍｍＨｇ以下の減圧された圧力で遂行されることを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項５】
前記発酵液を濃縮する段階が、１０〜１００℃の蒸気温度、及び１０〜７６０ｍｍＨｇの圧力で遂行されることを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項６】
前記発酵液を濃縮する段階の前に、前記発酵液から菌体を除去する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項７】
前記濃縮物の溶媒含量が、濃縮物の総重量を基準に、１０〜５０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項８】
前記塩基が、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム及び水酸化アンモニウムからなる群から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項９】
前記塩基性組成物のｐＨが、12よりも高いｐＨ〜ｐＨ１４．０であることを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項１０】
前記塩基性組成物から、１，４−ジアミノブタンを回収する段階が、
前記塩基性組成物から蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを含む組成物を分離する段階と、
前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物から分別蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを回収する段階と
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の精製方法。
【請求項１１】
前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物を分離する段階が、３０〜１５８℃の蒸気温度、及び１０〜７６０ｍｍＨｇの圧力で遂行されることを特徴とする、請求項１０に記載の精製方法。
【請求項１２】
前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物が、気相、液相、またはそれらの混合相であることを特徴とする、請求項１０に記載の精製方法。
【請求項１３】
前記蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを主成分として含む組成物を分離する段階と、分別蒸留によって１，４−ジアミノブタンを回収する段階とが、連続して遂行されることを特徴とする、請求項１０に記載の精製方法。
【請求項１４】
分別蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを回収する段階が、蒸留塔で遂行されることを特徴とする、請求項１０に記載の精製方法。
【請求項１５】
前記蒸留塔が、３０〜１５８℃の蒸気温度、及び１０〜７６０ｍｍＨｇの圧力で作動することを特徴とする、請求項１４に記載の精製方法。
【請求項１６】
前記蒸留塔の下部において、１，４−ジアミノブタンが回収されることを特徴とする、請求項１４に記載の精製方法。
【請求項１７】
１，４−ジアミノブタンを含む組成物が除去された塩基性組成物から、副産物を回収することを特徴とする、請求項１０に記載の精製方法。
【請求項１８】
前記副産物が、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸リチウム、硫酸バリウム及び硫酸アンモニウムからなる群から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、請求項１７に記載の精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１，４−ジアミノブタンの精製方法、該方法によって精製された１，４−ジアミノブタン、及び該１，４−ジアミノブタンを使用して製造されるポリアミドに関する。
【背景技術】
【０００２】
１，４−ジアミノブタン（別名：プトレシン）は、シアン化水素とアクリロニトリルとを使用して、スクシノニトリルを製造し、水素化過程及び蒸留過程を経て製造される。代案としては、１，４−ジアミノブタンは、１，４−ジブロモブタンまたは１，４−ジクロロブタンに、アルカリ金属フタルイミド触媒及びヒドラジンを添加した後、蒸留過程を経て製造される。そのような化学合成法は、シアン化水素のような有毒性化合物を使用したり、あるいは高価の反応触媒を使用したりしなければならない。
【０００３】
最近、有毒な化合物及び高価な触媒の使用なしに、発酵過程を介して、１，４−ジアミノブタンを生産する方法が研究されている。しかし、発酵過程から得られる発酵液に含まれた１，４−ジアミノブタンは、濃度が低く、塩と結合した状態で存在するのが一般的である。
【０００４】
従って、前記発酵液から、１，４−ジアミノブタンを効果的に精製する方法が必要とされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一側面は、新たな１，４−ジアミノブタンの精製方法を提供することである。
【０００６】
本発明の他の一側面は、該方法によって精製された１，４−ジアミノブタンを提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の一側面は、前記１，４−ジアミノブタンを使用して製造されたポリアミドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面によって、
１，４−ジアミノブタン及びその塩のうち一つ以上を含む発酵液を濃縮する段階と、
前記発酵液の濃縮物に塩基を添加し、ｐＨ１２以上の塩基性組成物を調製する段階と、
前記塩基性組成物から、１，４−ジアミノブタンを回収する段階と
を含む、１，４−ジアミノブタンの精製方法が提供される。
【０００９】
他の一側面によって、前記方法によって精製された１，４−ジアミノブタンが提供される。
【００１０】
さらに他の一側面によって、前記１，４−ジアミノブタンを使用して製造されたポリアミドが提供される。
[本発明1001]
1，4−ジアミノブタン及びその塩のうち一つ以上を含む発酵液を濃縮する段階と、
前記発酵液の濃縮物に塩基を添加し、ｐＨ12以上の塩基性組成物を調製する段階と、
前記塩基性組成物から、1，4−ジアミノブタンを回収する段階と
を含む1，4−ジアミノブタンの精製方法。
[本発明1002]
前記発酵液を濃縮する段階において、発酵液に含まれた溶媒の少なくとも一部が除去されることを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1003]
前記発酵液を濃縮する段階が、100℃以下の蒸気温度で遂行されることを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1004]
前記発酵液を濃縮する段階が、760ｍｍＨｇ以下の減圧された圧力で遂行されることを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1005]
前記発酵液を濃縮する段階が、10〜100℃の蒸気温度、及び10〜760ｍｍＨｇの圧力で遂行されることを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1006]
前記発酵液を濃縮する段階の前に、前記発酵液から菌体を除去する段階をさらに含むことを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1007]
前記濃縮物の溶媒含量が、濃縮物の総重量を基準に、10〜50重量％であることを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1008]
前記塩基が、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム及び水酸化アンモニウムからなる群から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1009]
前記塩基性組成物のｐＨが、12．0〜14．0であることを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1010]
前記塩基性組成物から、1，4−ジアミノブタンを回収する段階が、
前記塩基性組成物から蒸留によって、1，4−ジアミノブタンを含む組成物を分離する段階と、
前記1，4−ジアミノブタンを含む組成物から分別蒸留によって、1，4−ジアミノブタンを回収する段階と
を含むことを特徴とする、本発明1001の精製方法。
[本発明1011]
前記1，4−ジアミノブタンを含む組成物を分離する段階が、30〜158℃の蒸気温度、及び10〜760ｍｍＨｇの圧力で遂行されることを特徴とする、本発明1010の精製方法。
[本発明1012]
前記1，4−ジアミノブタンを含む組成物が、気相、液相、またはそれらの混合相であることを特徴とする、本発明1010の精製方法。
[本発明1013]
前記蒸留によって、1，4−ジアミノブタンを主成分として含む組成物を分離する段階と、分別蒸留によって1，4−ジアミノブタンを回収する段階とが、連続して遂行されることを特徴とする、本発明1010の精製方法。
[本発明1014]
分別蒸留によって、1，4−ジアミノブタンを回収する段階が、蒸留塔で遂行されることを特徴とする、本発明1010の精製方法。
[本発明1015]
前記蒸留塔が、30〜158℃の蒸気温度、及び10〜760ｍｍＨｇの圧力で作動することを特徴とする、本発明1014の精製方法。
[本発明1016]
前記蒸留塔の下部において、1，4−ジアミノブタンが回収されることを特徴とする、本発明1014の精製方法。
[本発明1017]
1，4−ジアミノブタンを含む組成物が除去された塩基性組成物から、副産物を回収することを特徴とする、本発明1010の精製方法。
[本発明1018]
前記副産物が、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸リチウム、硫酸バリウム及び硫酸アンモニウムからなる群から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、本発明1017の精製方法。
[本発明1019]
本発明1001〜1018のうちいずれかの方法によって精製された1，4−ジアミノブタン。
[本発明1020]
本発明1019の1，4−ジアミノブタンを使用して製造されるポリアミド。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１，４−ジアミノブタンを使用して製造されたポリアミドが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、１，４−ジアミノブタンを含む発酵液に塩基を加えることにより、高純度の１，４−ジアミノブタンを高い収率で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１による１，４−ジアミノブタン精製方法のフローチャートである。
【図２】実施例２による１，４−ジアミノブタン精製方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、例示的な一具現例による、１，４−ジアミノブタンの精製方法、該方法によって精製された１，４−ジアミノブタン、及び該１，４−ジアミノブタンを使用して製造されるポリアミドについて、さらに詳細に説明する。
【００１５】
一具現例による１，４−ジアミノブタンの精製方法は、１，４−ジアミノブタン及びその塩のうち一つ以上を含む発酵液を濃縮する段階と、前記発酵液の濃縮物に塩基を添加し、ｐＨ１２以上の塩基性組成物を調製する段階と、前記塩基性組成物から、１，４−ジアミノブタンを回収する段階とを含む。
【００１６】
前記精製方法は、１，４−ジアミノブタンの塩を含む中性発酵液を濃縮した後、それに塩基を添加し、１，４−ジアミノブタンの塩から、１，４−ジアミノブタンを分離した後、１，４−ジアミノブタンを選択的に回収することにより、簡単に高純度の１，４−ジアミノブタンを高い収率で得ることができる。
【００１７】
前記発酵液は、中性である。前記発酵液を濃縮する段階において、発酵液に含まれた溶媒の少なくとも一部が除去され、これは一次濃縮段階に該当する。前記溶媒の少なくとも一部が除去されることにより、発酵液に含まれた１，４−ジアミノブタンの濃度が上昇する。前記溶媒は、例えば、水である。例えば、前記中性発酵液を濃縮する段階において、濃縮されていない発酵液に含まれていた最初の溶媒の５０％以上、望ましくは６０％以上、さらに望ましくは７０％以上、一層望ましくは８０％以上が除去される。
【００１８】
前記発酵液を濃縮する段階において、発酵液に菌体が含まれる場合、菌体の破壊を防止するために、低温環境及び減圧環境で、濃縮が行われる。
【００１９】
前記精製方法において、発酵液を濃縮する段階は、１００℃以下の蒸気温度で行われる。すなわち、発酵液から気化される蒸気の温度が１００℃以下である条件で濃縮が行われる。例えば、前記精製方法において、発酵液を濃縮する段階は、１０℃〜１００℃の蒸気温度、望ましくは３０℃〜８０℃の蒸気温度、さらに望ましくは４５℃〜６７℃の蒸気温度で行われる。前記条件において、溶媒がさらに容易に除去される。
【００２０】
前記精製方法において、発酵液を濃縮する段階は、７６０ｍｍＨｇ以下の減圧された圧力で行われる。すなわち、発酵液と平衡である蒸気の圧力が７６０ｍｍＨｇ以下である条件で濃縮が行われる。例えば、前記精製方法で発酵液を濃縮する段階は、１０〜７６０ｍｍＨｇの圧力、望ましくは４０〜５００ｍｍＨｇの圧力、さらに望ましくは７０〜２００ｍｍＨｇの圧力で行われる。前記条件において、溶媒がさらに容易に除去される。
【００２１】
前記精製方法において、発酵液を濃縮する段階の前に、前記発酵液から菌体を除去する段階を追加して含んでもよい。発酵液を濃縮する前に、発酵液から菌体を除去すれば、精製過程で得られる１，４−ジアミノブタンの純度が上昇する。前記分離された菌体は、副産物として活用される。例えば、分離された菌体は、乾燥後、動物用飼料などに使用される。
【００２２】
発酵液から菌体を除去する方法は、特別に制限されるものではなく、当該技術分野で使用可能な全ての方法が使用されてもよい。例えば、菌体を分離して除去する方法は、遠心分離器、フィルタプレス、圧搾濾過器、珪藻土濾過器、回転式真空濾過器、メンブレンフィルタ（membrane filter）、及び凝集／浮遊方法などが使用されてもよい。
【００２３】
発酵液を濃縮して得られる濃縮物（すなわち、濃縮結果物）に含まれる溶媒の含量は、濃縮物総重量を基準に、１０〜５０重量％であってもよい。例えば、前記濃縮物の溶媒含量は、濃縮結果物総重量を基準に、１５〜４５重量％であり、望ましくは２０〜４０重量％である。前記濃縮物において、溶媒含量が過度に少なければ、塩基性組成物を調製する段階において、塩が多量に析出される。前記濃縮物で溶媒の含量が過度に多ければ、塩基性組成物から、１，４−ジアミノブタンを除去するのに長い時間を要し、１，４−ジアミノブタンの炭酸塩が形成される。前記溶媒は、水であってもよい。
【００２４】
前記精製方法において発酵液は、発酵過程から生成される。前記発酵液は、微生物を利用して培養した発酵液であり、例えば、変異した微生物を利用して培養した発酵液であってもよい。前記微生物を培養する方法は、例えば、回分式培養方法、連続式培養方法、流加式培養方法などによって遂行されるが、必ずしもそれらに限定されるものではなく、当該技術分野で使用可能な方法であるならば、いずれも可能である。
【００２５】
前記精製方法において、塩基性組成物の調製に使用される塩基は、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム及び水酸化アンモニウムからなる群から選択された一つ以上のものであるが、必ずしもそれらに限定されるものではなく、組成物のｐＨを塩基でするものであって、当該技術分野で使用可能なものであるならば、いずれも可能である。
【００２６】
前記精製方法において、塩基性組成物のｐＨは、１２以上、望ましくは１２．０〜１４．０である。塩基性組成物のｐＨが１２．０以下であるならば、１，４−ジアミノブタンのうち一部が、塩と結合された状態で存在することにより、蒸留による、１，４−ジアミノブタンの分離が困難となる。結果として、１，４−ジアミノブタンの回収率が低くなってしまう。
【００２７】
前記精製方法において、１，４−ジアミノブタンを回収する段階は、塩基性組成物において、前記１，４−ジアミノブタンの炭酸塩が生成される前に行われる。前記塩基性組成物において、経時的に１，４−ジアミノブタンと大気中の二酸化炭素とが結合し、１，４−ジアミノブタンの炭酸塩が形成され、蒸留によって回収される１，４−ジアミノブタンの含量が減少してしまう。従って、塩基性組成物が調製され次第、あるいはそれと同時に、１，４−ジアミノブタンを回収する。
【００２８】
具体的には、前記精製方法において、塩基性組成物から１，４−ジアミノブタンを回収する段階は、前記塩基性組成物から蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを含む組成物を分離する二次濃縮段階と、前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物において１，４−ジアミノブタンを分別蒸留する段階とを含んでもよい。
【００２９】
例えば、塩基性組成物から、前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物を分離して保存した後、必要によっては、前記分離された組成物が１，４−ジアミノブタンを回収する段階に使用されてもよい。前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物は、構成成分のうち、１，４−ジアミノブタンの含量が塩基性組成物に比べて高いが、最終精製結果物に比べれば、１，４−ジアミノブタンの含量が少ない組成物を意味する。
【００３０】
前記精製方法において、前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物は、気相、液相、またはそれらの混合相であってもよい。すなわち、前記精製方法で要求される条件によって、前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物の状態が異なる。
【００３１】
前記分離段階は、蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを含む蒸気及び／または凝縮液を回収する。前記分離段階は、二重ジャケット反応器で行われる。
【００３２】
前記精製方法において、１，４−ジアミノブタンを含む組成物を分離する段階は、３０℃〜１５８℃の蒸気温度、及び１０ｍｍＨｇ〜７６０ｍｍＨｇの圧力、望ましくは４０℃〜１２０℃の蒸気温度、及び７０ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨｇの圧力で行われる。前記条件において、１，４−ジアミノブタンを含む組成物が高い収率で分離される。前記温度及び圧力の範囲で分離される１，４−ジアミノブタンを含む組成物は、凝縮によって液相で得られる。
【００３３】
前記保存は、例えば、反応器の上端と蒸留塔との間に配置される保存槽によって行われるが、必ずしもそのような構成に限定されるものではなく、当該技術分野で使用される全ての保存方法が可能である。
【００３４】
代案としては、前記精製方法において蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを含む組成物を分離する段階と、分別蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを回収する段階とが連続的に行われてもよい。すなわち、前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物が、塩基性組成物から、蒸留によって分離すると同時に、さらに分別蒸留によって、１，４−ジアミノブタンと他の成分に分離され、１，４−ジアミノブタンが回収される。前記分別蒸留によって得られる１，４−ジアミノブタンは、最終結果物である。
【００３５】
前記精製方法において、１，４−ジアミノブタンを回収する段階は、蒸留塔で行われる。例えば、塩基性組成物を含む反応器で気化された、１，４−ジアミノブタンを主成分として含む組成物が、連続して蒸留塔に投入され、１，４−ジアミノブタンが選択的に回収される。例えば、前記１，４−ジアミノブタンを含む組成物は、蒸留塔の中間位置に投入されるが、投入位置は、具体的な反応条件及び蒸留塔の条件によって変更してもよい。
【００３６】
前記精製方法において蒸留塔は、３０℃〜１５８℃の蒸気温度、及び１０ｍｍＨｇ〜７６０ｍｍＨｇの圧力で作動することができる。例えば、前記蒸留塔は８０℃〜１２０℃の蒸気温度、及び７０ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨｇの圧力で作動することができる。前記範囲の温度及び圧力において、１，４−ジアミノブタンが高い収率で得られる。
【００３７】
前記精製方法において、１，４−ジアミノブタンは、蒸留塔の下部で回収され、前記蒸留塔の上部では、例えば、水とアンモニアとが回収される。
【００３８】
前記精製方法において、１，４−ジアミノブタンを主成分とする組成物が分離された後、残りの塩基性組成物から副産物が回収される。例えば、塩基性組成物から１，４−ジアミノブタンを主成分とする組成物が分離された後、残ったスラリーから、追加精製段階を経て副産物が回収される。また、スラリーが菌体を含む場合には、前記スラリーに蒸留水を追加して投入し、スラリーを完全に溶解し、菌体を分離した後、副産物を回収することができる。
【００３９】
前記副産物は、例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸リチウム、硫酸バリウム及び硫酸アンモニウムからなる群から選択された一つ以上のものである。
【００４０】
例えば、１，４−ジアミノブタンは、次のように精製される。
【００４１】
発酵段階
まず、微生物を培養し、１，４−ジアミノブタン及びその塩を含む発酵液を準備する。
【００４２】
発酵段階で利用される微生物は、変異したコリネバクテリウム属微生物、または変異した大腸菌であってもよい。前記微生物を利用して培養する方法は、公知の回分式培養方法、連続式培養方法、流加式培養方法などを利用することができる。培養条件としては、塩基性化合物を使用して、ｐＨ７ほどに調節することができる。また、酸素または酸素含有ガス混合物を培養物に導入し、培養温度２０〜４５℃、例えば、２５〜４０℃で、約１０〜１６０時間培養する。併せて、使用される培養用培地は、例えば、ＸＱ３７／ｐＫＫＳｐｅＣ菌株、ブドウ糖及び硫酸アンモニウム（（ＮＨ２）２ＳＯ４）などを適切に混合することができる。前記ＸＱ３７／ｐＫＫＳｐｅＣ菌株は、韓国公開出願第２００９−０１０７９２０号に記載された製造方法と同一の方法によって製造される。
【００４３】
菌体除去段階
次に、前記発酵液から菌体を除去する。菌体の除去は省略する。
【００４４】
前記発酵液から菌体を除去するために使用される方法は、特別にこれといって制限されるものではなく、遠心分離機、フィルタプレス、圧搾濾過器、珪藻土濾過器、回転式真空濾過器、メンブレンフィルタ（membrane filter）、並びに凝集及び浮遊を行う方法などを利用することができる。例えば、菌体を除去するために使用される方法は、メンブレンフィルタを利用するものである。前記中性発酵液は、メンブレンフィルタを利用して、濾過液と菌体スラッジとに分離されうる。メンブレンの空隙を通過することができない菌体及びその他不純物が、前記中性発酵液から除去され、微細空隙を通過した液だけが濾過液として得られる。このとき、メンブレンの空隙を通過することができず、濾過液として得られない残留物である菌体スラッジまたは菌体スラッジ液が分離除去される。前記メンブレンフィルタは、前記中性発酵液から菌体を分離除去することができるものであるならば、いずれも利用される。メンブレンフィルタの運転条件も、当業者が中性発酵液から菌体を分離除去するために容易に条件を設定することができる。例えば、中性発酵液を約５０℃にあらかじめ加熱して行うことができる。それは、菌体分離除去の効率を高めるためのものであり、低い温度よりも５０℃ほどで、濾過液が出てくる速度がさらに速くなり、濾過時間を短縮させ、生産性も高くなるという効果を期待することができるからである。膜間差圧（ＴＭＰ：trans membrane pressure）は、約１．０〜１．５気圧の条件で行われる。膜間差圧（ＴＭＰ）は、垂直方向に流れる液に対して、水平方向に加えられる圧力の大きさを示す値であり、メンブレンフィルタ内の溶液が膜に加える圧力を示す。使用されるメンブレンの空隙サイズもまた、当業者が容易に選択することができる。例えば、メンブレンの空隙サイズは、約０．０１μｍ〜０．１５μｍであってもよい。
【００４５】
また、メンブレンフィルタの稼動後の初期に、ゲル層（gel layer）形成時間を１時間ほど有することができる。ゲル層形成は、濾過メンブレン表面に、菌体の薄層を形成させ、透過流速（permeate flux）を、一定レベルで長時間持続させるための過程である。該過程を経る場合、透過流速を一定に維持することができ、メンブレンフィルタの洗浄回数を減らすことができる。ゲル層形成が終わった後には、本格的にメンブレンを介して、濾過液を得ることができる。
【００４６】
一次濃縮段階（水除去段階）
次に、菌体が除去されているか、あるいは除去されていない発酵液から水を除去して発酵液を濃縮させる。
【００４７】
前記水の除去に使用される方法は、減圧濃縮法及び／または蒸発濃縮法などである。それに使用される濃縮器の種類は、特別にこれといって制限されるものではなく、遠心濃縮器、蒸発濃縮器、対流循環式濃縮器、低温減圧濃縮器、回転式減圧濃縮器、減圧蒸発濃縮器、薄膜濃縮器及び板型濃縮器からなる群から選択された１種類の濃縮器を利用することができる。
【００４８】
例えば、前記濃縮方法のうち低温減圧濃縮法を利用して濃縮することができる。具体的には、前記菌体が除去されるか、あるいは除去されていない発酵液の濃縮は、１０℃〜１００℃、例えば、４５℃〜７０℃の蒸気温度、及び１０ｍｍＨｇ〜７６０ｍｍＨｇ、望ましくは７０ｍｍＨｇ〜２００ｍｍＨｇの圧力で行われる。前記水が除去された濃縮液の水含量は、濃縮された発酵液総重量を基準に、１５重量％〜４５重量％であり、例えば、２０重量％〜４０重量％、例えば、３０重量％〜４０重量％である。
【００４９】
ｐＨ調節段階
次に、濃縮された発酵液に塩基を添加し、発酵液のｐＨを塩基性にする。
【００５０】
濃縮された発酵液に、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム及び水酸化アンモニウムからなる群から選択された１種類以上の塩基を添加し、ｐＨを調節することができ、例えば、水酸化ナトリウムを添加し、ｐＨを調節することができる。前記塩基性発酵液のｐＨが１２．０以上、望ましくは１２．０〜１４．０に調節される。前記塩基性発酵液のｐＨが１２．０以下であるならば、１，４−ジアミノブタンのうち一部が、塩と結合された状態で存在することにより、後続する１，４−ジアミノブタン１，４−ジアミノブタンの分離が困難となるが、前記塩基性発酵液のｐＨが１２．０以上であるならば、前記塩基性発酵液において、１，４−ジアミノブタンに結合された塩が分離し、１，４−ジアミノブタンの蒸留が容易になり、結果として、１，４−ジアミノブタンの回収率が向上する。
【００５１】
回収段階
回収段階は、具体的には、二次濃縮段階及び蒸留段階に分けることができるが、実際には、連続して行われる。
【００５２】
二次濃縮段階（１，４−ジアミノブタンを含む蒸気及び／または凝縮液分離）
次に、塩基性の濃縮された発酵液から蒸留によって、１，４−ジアミノブタンを主成分として含む蒸気及び／または凝縮液を回収する。
【００５３】
前記二次濃縮段階は、塩基性濃縮液をさらに濃縮器に入れ、例えば、１０〜７６０ｍｍＨｇの真空状態で行われるか、あるいは７０〜２００ｍＨｇの真空状態で行われる。前記二次濃縮段階は、例えば、３０〜１５８℃の温度、または４０〜１２０℃の温度で行われる。
【００５４】
蒸発された蒸気は、凝縮された後に液体として蒸留塔に投入されてもよく、凝縮させずに、すぐに蒸留塔に投入されてもよい。すなわち、後続の蒸留段階で使用される。
【００５５】
二次濃縮段階において、濃縮器から１，４−ジアミノブタンを蒸発させることにより、濃縮器に残留する下部液のｐＨが低下するので、塩基を追加して投入し、下部液のｐＨを１２．０〜１４．０に維持する。また、下部液のスラリー状態を維持するために、蒸留水を一定に投入し、スラリーに含まれた固体／液体の比率を、０．１〜２．０、望ましくは０．５〜１．５に維持する。
【００５６】
二次濃縮段階で残ったスラリーは、追加精製工程を経て、副産物として活用可能である。菌体が分離されていない発酵液の場合、蒸留水を追加して投入し、スラリーを完全に溶解し、菌体分離後、母液から副産物を回収することもできる。
【００５７】
ここで発生する副産物は、ｐＨ調節するアルカリ成分に応じて、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸バリウム及び硫酸アンモニウムなどから構成された群のうち一つ以上として回収される。
【００５８】
蒸留段階（高純度１，４−ジアミノブタンの回収）
前記二次濃縮段階で発生した１，４−ジアミノブタンを主成分として含む蒸気及び／または凝縮液から、高純度の１，４−ジアミノブタンを分離する。
【００５９】
前記二次濃縮段階と蒸留段階とを連続して行う。例えば、二次濃縮段階で濃縮された１，４−ジアミノブタンを含む蒸気が、蒸留段階のために、蒸留塔の中間の高さの位置にすぐ投入される。
【００６０】
前記二次濃縮段階は、塩基性濃縮液をさらに濃縮器に入れ、例えば、１０〜７６０ｍｍＨｇの真空状態で行われるか、あるいは７０〜２００ｍＨｇの真空状態で行われる。前記二次濃縮段階は、例えば、３０〜１５８℃の温度、または８０〜１２０℃の温度で行われる。
【００６１】
前記圧力条件下及び温度条件下で蒸留されることにより、蒸留塔の上部では、水とアンモニアとが分離され、下部では、１，４−ジアミノブタンが分離される。
【００６２】
前記方法によって精製された１，４−ジアミノブタンは、６０重量％以上の回収率、望ましくは６５重量％以上の回収率、さらに望ましくは７５％以上の回収率、一層望ましくは８５％以上の回収率、最も望ましくは９０．０重量％以上の回収率を有する。
【００６３】
また、前記方法によって精製された１，４−ジアミノブタンは、９９．５０重量％以上の純度、及び９０．０重量％以上の回収率を有することができる。前記方法によって精製された１，４−ジアミノブタンは、９９．９０重量％以上の純度、及び９１．０重量％以上の回収率を有することができる。前記方法によって精製された１，４−ジアミノブタンは、９９．９５重量％以上の純度、及び９２．０重量％以上の回収率を有することができる。前記純度は、溶媒を除いた成分に係わる純度である。例えば、前記溶媒は、水であってもよい。
【００６４】
他の一具現例によるポリアミドは、前記１，４−ジアミノブタンを使用して製造される。
【００６５】
例えば、１，４−ジアミノブタンは、アジピン酸と反応し、ポリアミド４，６が製造される。例えば、１，４−ジアミノブタンは、テレフタル酸と反応し、ポリアミド４Ｔが製造される。それ以外にも、前記１，４−ジアミノブタンを使用して、多様なポリアミドが製造される。
【実施例】
【００６６】
以下、実施例及び比較例を介して、本発明についてさらに詳細に説明する。ただし、実施例は、本発明を例示するためのものであり、それらのみで本発明の範囲が限定されるものではない。
【００６７】
（１，４−ジアミノブタンの精製）
実施例１：菌体除去のない１，４−ジアミノブタンの精製方法
（発酵段階）
ＬＢ培地で活性化されたＸＱ３７／ｐＫＫＳｐｅＣ培養物のうち１ｍｌを、同一の培地５０ｍＬを含む３５０ｍＬのバッフル付フラスコに添加した後、３０℃、２２０ｒｐｍで２４時間、ＯＤ６００が５になるまで培養し、１，４−ジアミノブタン発酵液を生成した。溶存酸素（dissolved oxygen）は、８５０ｒｐｍの撹拌速度を自動的に上昇させることにより、飽和空気２０％に維持した。ブドウ糖濃度を維持するために追加される供給溶液は、５００ｇ／ｌのブドウ糖と２００ｇ／Ｌの（ＮＨ４）２ＳＯ４を含んた。
【００６８】
（一次濃縮段階）
前記１，４−ジアミノブタン発酵液８，０００ｇを、１０Ｌ濃縮器（Eyela社製）に投入し、４７℃の蒸気温度及び８０ｍｍＨｇの圧力に維持しながら、発酵液の７０％を除去して濃縮した。このとき、除去された凝縮水は５，６００ｇであり、除去された凝縮水内に、１，４−ジアミノブタンが０．２ｇ検出された。下記表１は、一次濃縮段階前後の成分分析表である。下記表１の１，４−ジアミノブタン、アミノ酸、有機酸及びイオンは、ＨＰＬＣで分析し、水分分析は、Karl-fisher水分測定法を利用して分析した。
【００６９】
【表１】
0006050895.tif 000002
【００７０】
（ｐＨ調節段階）
前記一次濃縮後、残留液２，４００ｇに、水酸化ナトリウム１，２３０ｇを添加し、ｐＨ１３．５に調節した。
【００７１】
（回収段階：二次濃縮段階）
前記ｐＨ１３．５に調節された残留液を、５Ｌ二重ジャケット反応器に投入した。前記二重ジャケット反応器の上部は、トレイ（tray）状の総３０段の蒸留塔（Aceglass社製）の下部から１０段目部分に連結されている。前記二重ジャケット反応器は、５０〜９０℃の蒸気温度、及び８０ｍｍＨｇの圧力で、前記残留液を追加して濃縮した。前記二重ジャケット反応器は、初期に水分蒸発によって、４７℃の蒸気温度に維持されており、１，４−ジアミノブタンが蒸発されながら、９０℃まで蒸気温度が上昇した。１，４−ジアミノブタンが主成分として含まれた蒸気を３０段の蒸留塔に投入した。
【００７２】
（回収段階：分別蒸留段階）
前記１，４−ジアミノブタンが主成分として含まれた蒸気を、３０段の蒸留塔に投入し、蒸留塔の上部において、水とアンモニアとが２，０４２．６ｇ回収され、蒸留塔の下部において、１，４−ジアミノブタンが２６０．５ｇ（ＨＰＬＣ純度９９．９３重量％、水分除外）が回収され、１，４−ジアミノブタンの回収率は、９０．３３重量％であった。
【００７３】
前記蒸留塔は、５０〜９０℃の蒸気温度及び８０ｍｍＨｇの圧力で、１，４−ジアミノブタンを分別蒸留した。
【００７４】
下記表２は、ｐＨ調節段階及び回収段階での成分分析表である。下記表２の１，４−ジアミノブタン、アミノ酸、有機酸及びイオンは、ＨＰＬＣで分析し、水分分析は、Karl-fisher水分測定法を利用して分析した。
【００７５】
【表２】
0006050895.tif 000003
【００７６】
実施例２：菌体除去後の有機アミンの精製方法
（発酵段階）
ＬＢ培地で活性化されたＸＱ３７／ｐＫＫＳｐｅＣ培養物のうち１ｍｌを、同一の培地５０ｍＬを含む３５０ｍＬのバッフル付フラスコに添加した後、３０℃、２２０ｒｐｍで２４時間、ＯＤ６００が５になるまで培養し、１，４−ジアミノブタン発酵液を生成した。溶存酸素は、８５０ｒｐｍの撹拌速度を自動的に上昇させることにより、飽和空気２０％に維持した。ブドウ糖濃度を維持するために追加される供給溶液は、５００ｇ／ｌのブドウ糖と２００ｇ／Ｌの（ＮＨ４）２ＳＯ４とを含んだ。
【００７７】
（菌体除去段階）
前記１，４−ジアミノブタン発酵液８，０００ｇを１５Ｌバスケットに入れ、カートリッジ状のメンブレンフィルタ（Milipore社製、Pellicon ２、空隙サイズ：０．１μｍ、メンブレン面積：０．５m2）を使用した。前記発酵液を、前記メンブレンフィルタに入れ、５０℃の温度で、膜間差圧（ＴＭＰ）が１．２気圧である条件下で、菌体スラッジを分離除去して濾過液を得た。
【００７８】
（一次濃縮段階）
菌体が除去された濾過液は、７，８０３．６ｇであり、菌体スラッジ液は、１９６．４ｇであった。前記菌体が除去された濾過液７，８０３．６ｇを１０Ｌ濃縮器（Eyela社製）に投入し、４７℃の蒸気温度及び８０ｍｍＨｇの圧力に維持しながら、発酵液の７０％を除去して濃縮した。このとき、除去された凝縮水は、５，４６２．５ｇであり、除去された凝縮水内に、１，４−ジアミノブタンが０．３ｇ検出された。下記表３は、菌体分離前後、及び一次濃縮段階前後の成分分析表である。下記表３の１，４−ジアミノブタン、アミノ酸、有機酸及びイオンは、ＨＰＬＣで分析し、水分分析は、Karl-fisher水分測定法を利用して分析した。
【００７９】
【表３】
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【００８０】
（ｐＨ調節段階）
前記一次濃縮後残留液２，３４１．１ｇに、水酸化ナトリウム１，２０５．４ｇを添加し、ｐＨ１３．５に調節した。
【００８１】
（回収段階：二次濃縮段階）
前記ｐＨ１３．５に調節された残留液を、５Ｌ二重ジャケット反応器に投入した。前記二重ジャケット反応器の上部は、トレイ状の総３０段の蒸留塔（Aceglass社製）の下部から１０段目部分に連結されている。前記二重ジャケット反応器は、５０〜９０℃の蒸気温度及び８０ｍｍＨｇの圧力で、前記残留液を追加して濃縮した。前記二重ジャケット反応器は、初期に水分蒸発によって、４７℃の蒸気温度に維持されており、１，４−ジアミノブタンが蒸発されながら、９０℃まで蒸気温度が上昇した。１，４−ジアミノブタンが主成分として含まれた蒸気を３０段の蒸留塔に投入した。
【００８２】
（回収段階：分別蒸留段階）
前記１，４−ジアミノブタンが主成分として含まれた蒸気を、３０段の蒸留塔に投入し、蒸留塔の上部から、水とアンモニアとが２，２７９．０ｇ回収され、蒸留塔の下部から、１，４−ジアミノブタンが２６８．５ｇ（ＨＰＬＣ純度９９．９７重量％、水分除外）回収され、１，４−ジアミノブタンの回収率は、９５．０１重量％であった。
【００８３】
前記蒸留塔は、５０〜９０℃の蒸気温度及び８０ｍｍＨｇの圧力で、１，４−ジアミノブタンを分別蒸留した。
【００８４】
下記表４は、ｐＨ調節段階及び回収段階での成分分析表である。下記表４の１，４−ジアミノブタン、アミノ酸、有機酸及びイオンは、ＨＰＬＣで分析し、水分分析は、Karl-fisher水分測定法を利用して分析した。
【００８５】
【表４】
0006050895.tif 000005
【００８６】
実施例３
一次濃縮段階で得られる一次濃縮後の残留液のｐＨを１２．３に調節したことを除いては、実施例２と同一の方法で、１，４−ジアミノブタンの精製を行った。
【００８７】
蒸留塔下部で得られた１，４−ジアミノブタンの回収率は、６７．６重量％であった。
【００８８】
実施例４
一次濃縮段階で得られる一次濃縮後の残留液のｐＨを１２．５に調節したことを除いては、実施例２と同一の方法で、１，４−ジアミノブタンの精製を行った。
【００８９】
蒸留塔下部で得られた１，４−ジアミノブタンの回収率は、７５．８重量％であった。
【００９０】
比較例１
一次濃縮段階で得られる一次濃縮後の残留液のｐＨを１１．８に調節したことを除いては、実施例２と同一の方法で、１，４−ジアミノブタンの精製を行った。
【００９１】
蒸留塔下部で得られた１，４−ジアミノブタンの回収率は、６．９重量％であった。
【００９２】
評価例１
前記実施例２〜４、及び比較例１で得られた１，４−ジアミノブタンの回収率を、一次濃縮液のｐＨと共に、下記表５に示し、一次濃縮液のｐＨ変化による１，４−ジアミノブタン回収率差を評価した。
【００９３】
【表５】
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【００９４】
前記表５から分かるように、一次濃縮液が、ｐＨ１２以上の塩基性を有することにより、１，４−ジアミノブタンの回収率が顕著に上昇した。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の一側面によれば、１，４−ジアミノブタンを含む発酵液に塩基を加えることにより、高純度１，４−ジアミノブタンを高い収率で得ることができる。
【図１】
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【図２】
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