Patent BR-112015023474-A2 (BR)
Title: método para recuperar uma composição enriquecida em ácido 3-hidroxipropiônico
Inventor: CHRISTOPHER LAWRENCE FRANK
IPC: C07C51/41
Filed: 2014-03-14
Abstract: reivindicações: 1.método para recuperar uma composição enriquecida em ácido 3-hidroxipropiônico a partir de um caldo de fermentação que compreende ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (a) fornecer o caldo de fermentação que tem um ph de cerca de 2 a cerca de 8, que compreende: ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo, e uma concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato; (b) acidificar o caldo de fermentação para diminuir o ph a de cerca de 1 a cerca de 3 para formar uma solução aquosa que compreende ácido 3-hidroxipropiônico; (c) reduzir a concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato da solução aquosa para produzir uma solução aquosa de teor de íon reduzido que compreende ácido 3-hidroxipropiônico; (d) destilar a solução aquosa de teor de íon reduzido em um ph de cerca de 1 a cerca de 3 aplicando-se vácuo e calor à solução aquosa de teor de íon reduzido para formar um produto de destilação aquoso que compreende ácido 3-hidroxipropiônico; e (e) recuperar o produto de destilação aquoso que compreende ácido 3-hidroxipropiônico em uma concentração de pelo menos trinta por cento em peso do produto de destilação aquoso e em que o produto de destilação aquoso compreende menos que cinco partes em peso de ácido acrílico por cem partes em peso de ácido 3-hidroxipropiônico presente. 2. método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o caldo de fermentação tem um ph de cerca de 2 a cerca de 5 na etapa (a). 3. método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o caldo de fermentação tem um ph de cerca de 2,5 a cerca de 4,5 na etapa (a). 4. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o ph do caldo de fermentação é diminuído para um ph de cerca de 1,5 a cerca de 2,5 na etapa (b). 5. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o ácido 3-hidroxipropiônico é recuperado na etapa (e) em uma concentração de pelo menos cerca de trinta e cinco por cento em peso do produto de destilação aquoso. 6. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o ácido 3-hidroxipropiônico é recuperado na etapa (e) em uma concentração de pelo menos cerca de quarenta por cento em peso do produto de destilação aquoso. 7. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o produto de destilação aquoso recuperado na etapa (e) contém menos que cerca de três partes em peso de ácido acrílico por cem partes em peso de ácido 3-hidroxipropiônico presente. 8. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o produto de destilação aquoso recuperado na etapa (e) contém menos que cerca de 1 parte em peso de ácido acrílico por cem partes em peso de ácido 3-hidroxipropiônico. 9. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o produto de destilação aquoso recuperado na etapa (e) contém menos que cerca de 0,5 partes em peso de ácido acrílico por cem partes em peso de ácido 3-hidroxipropiônico. 10. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) compreende aquecer a solução aquosa de teor de íon reduzido para uma temperatura de cerca de 100 °c a cerca de 200 °c. 11. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) compreende aquecer a solução aquosa de teor de íon reduzido para uma temperatura de cerca de 120 °c a cerca de 180 °c. 12. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) compreende aquecer a solução aquosa de teor de íon reduzido para uma temperatura de cerca de 130°c a cerca de 170°c. 13. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) compreende aquecer a solução aquosa de teor de íon reduzido para uma temperatura de cerca de 130°c a cerca de 150°c. 14. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) é realizada a uma pressão absoluta de cerca de 0,07 a cerca de 6,7 kpa (cerca de 0,5 a cerca de 50 mm hg). 15. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) é realizada a uma pressão absoluta de cerca de 0,7 a cerca de 5 kpa (cerca de 5 a cerca de 40 mm hg). 16. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) é realizada a uma pressão absoluta de cerca de 1 a cerca de 4,7 kpa (cerca de 10 a cerca de 35 mm hg). 17. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) é realizada aquecendo-se a solução aquosa de teor de íon reduzido a uma temperatura maior que 100 °c, por um tempo menor que cinco minutos. 18. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) é realizada aquecendo-se a solução aquosa de teor de íon reduzido a uma temperatura maior que 120 °c, por um tempo menor que três minutos. 19. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a etapa de destilação (d) é realizada aquecendo-se a solução aquosa de teor de íon reduzido a uma temperatura maior que 130 °c, por um tempo menor que dois minutos. 20. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que a etapa (d) de destilação da solução aquosa de teor de íon reduzido é realizada por um equipamento selecionado a partir de equipamento de evaporação de filme agitado, equipamento de evaporador de filme ascendente, equipamento de evaporação de filme fino, equipamento de destilação molecular (centrífuga) e equipamento de destilação de filme descendente. 21. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo no caldo de fermentação da etapa (a) é de cerca de 30 a cerca de 200 gramas de equivalentes de ácido 3-hidroxipropiônico por litro de caldo. 22. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo no caldo de fermentação da etapa (a) é de cerca de 60 a cerca de 150 gramas de equivalentes de ácido 3-hidroxipropiônico por litro de caldo. 23. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo no caldo de fermentação da etapa (a) é de cerca de 70 a cerca de 130 gramas de equivalentes de ácido 3-hidroxipropiônico por litro de caldo. 24. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, caracterizado pelo fato de que a concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato na solução aquosa de teor de íon reduzido da etapa (c) é menor que cerca de 10.000 ppm. 25. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, caracterizado pelo fato de que a concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato na solução aquosa de teor de íon reduzido da etapa (c) é menor que cerca de 5.000 ppm. 26. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, caracterizado pelo fato de que a concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato na solução aquosa de teor de íon reduzido da etapa (c) é menor que cerca de 3.000 ppm. 27. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) de redução da concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato da solução aquosa é realizada utilizando-se um trocador de íons. 28. método, de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que o trocador de íons compreende uma resina de troca aniônica. 29. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizado pelo fato de que a etapa (c) compreende adicionalmente reduzir íons positivos utilizando-se uma resina de troca catiônica. 30. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 29, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico na solução aquosa de teor de íon reduzido, antes da destilação da etapa (d), é de cerca de 20 por cento em peso a cerca de 80 por cento em peso. 31. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 29, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico na solução aquosa de teor de íon reduzido, antes da destilação da etapa (d), é de cerca de 25 por cento em peso a cerca de 70 por cento em peso. 32. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 29, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico na solução aquosa de teor de íon reduzido, antes da destilação da etapa (d), é de cerca de 30 por cento em peso a cerca de 60 por cento em peso. 33. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 32, caracterizado pelo fato de que a concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato é reduzida para menos que cerca de 5.000 ppm na etapa (c); a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico no produto de destilação aquoso da etapa (d) é de cerca de 30 por cento em peso a cerca de 60 por cento em peso; e o produto de destilação aquoso recuperado na etapa (e) contém menos que cerca de 1 parte em peso de ácido acrílico por cem partes em peso de ácido 3-hidroxipropiônico. 34. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 33, caracterizado pelo fato de que a concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato é reduzida para menos que cerca de 3.000 ppm na etapa (c); a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico no produto de destilação aquoso da etapa (d) é de cerca de 30 por cento em peso a cerca de 60 por cento em peso; e o produto de destilação aquoso recuperado na etapa (e) contém menos que cerca de 0,5 partes em peso de ácido acrílico por cem partes em peso de ácido 3-hidroxipropiônico. 35. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 34, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente (f) recuperar uma corrente de fundo de destilação da etapa de destilação (d), em que a corrente de fundo de destilação compreende de cerca de 5 por cento a cerca de 20 por cento de ácido 3-hidroxipropiônico da quantidade total do ácido 3-hidroxipropiônico presente na solução aquosa de teor de íon reduzido da etapa (c); (g) aplicar vácuo e calor à corrente de fundo de destilação; e (h) recuperar um segundo produto de destilação aquoso que compreende ácido 3-hidroxipropiônico, em que o segundo produto de destilação aquoso compreende menos que cerca de 3 partes em peso de ácido acrílico por cem partes em peso de ácido 3-hidroxipropiônico presente no segundo produto de destilação aquoso. 36. método, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que água é adicionada à corrente de fundo de destilação antes da etapa (g). 37. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 36, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, antes da etapa de acidificação (b): (i) aumentar a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo no caldo de fermentação da etapa (a) de cerca de 100 a cerca de 500 gramas de equivalentes de ácido 3-hidroxipropiônico por litro de caldo evaporando-se uma porção do líquido presente no caldo de fermentação a uma temperatura de caldo de cerca de 60 °c a cerca de 100 °c. 38. método, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo no caldo de fermentação é aumentada de cerca de 250 a cerca de 400 gramas de equivalentes de ácido 3-hidroxipropiônico por litro de caldo. 39. método, de acordo com a reivindicação 37 ou 38, caracterizado pelo fato de que a evaporação do líquido ocorre a uma temperatura de caldo de cerca de 70 °c a cerca de 90 °c. 40. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 39, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, antes da etapa de destilação (d): (j) aumentar a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico na solução aquosa de teor de íon reduzido da etapa (c) de cerca de 30 por cento em peso a cerca de 70 por cento em peso da solução evaporando-se uma porção do líquido presente na solução aquosa de teor de íon reduzido a uma temperatura de solução de cerca de 60 °c a cerca de 100 °c. 41. método, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de que a evaporação do líquido ocorre a uma temperatura de solução de cerca de 70 °c a cerca de 90 °c. 42. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 41, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa (k) de redução da quantidade de células de microrganismo presente no caldo de fermentação antes da etapa (c). 43. método, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que a etapa de redução (k) ocorre antes da etapa de acidificação (b). 44. método, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que a etapa de redução (k) é realizada usando-se um dispositivo separador selecionado a partir de uma centrífuga, um filtro de correia, um filtro de tambor e um filtro de membrana. 45. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 44, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa (l) de redução da quantidade de gesso natural presente na solução aquosa que compreende ácido 3-hidroxipropiônico antes da etapa (c). 46. método, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que a etapa (l) é realizada usando-se um dispositivo separador selecionado a partir de uma centrífuga, um filtro de correia, um filtro de tambor e um filtro de membrana. 47. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 46, caracterizado pelo fato de que: a concentração total de íon de sulfato e íon de fosfato é reduzida para menos que cerca de 3.000 ppm na etapa (c); a concentração de ácido 3-hidroxipropiônico na solução aquosa de teor de íon reduzido, antes da destilação da etapa (d), é de cerca de 30 por cento em peso a cerca de 60 por cento em peso; a etapa de destilação (d) compreende aquecer a solução aquosa de teor de íon reduzido para uma temperatura de cerca de 130°c a cerca de 150°c.; a etapa de destilação (d) é realizada a uma pressão absoluta de cerca de 1 a cerca de 4,7 kpa (cerca de 10 a cerca de 35 mm hg); e o produto de destilação aquoso recuperado na etapa (e) contém menos que cerca de 0,5 partes em peso de ácido acrílico por cem partes em peso de ácido 3-hidroxipropiônico. 48. método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 a 41, caracterizado pelo fato de que a evaporação do líquido ocorre a uma pressão de cerca de 33 a cerca de 40 kpa (cerca de 250 a cerca de 300 torr). resumo recuperação de ácido 3-hidroxipropiônico a presente invenção refere-se a um método para recuperar uma composição enriquecida em ácido 3-hidroxipropiônico a partir de um caldo de fermentação que compreende ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo que compreende as etapas de: (a) fornecer o caldo de fermentação que tem um ph de cerca de 2 a cerca de 8 e que compreende: ácido 3-hidroxipropiônico e/ou sais do mesmo, (b) acidificar o caldo de fermentação; (c) reduzir o total de íon de sulfato e íon de fosfato, (d) destilar a solução aquosa de teor de íon reduzido resultante e (e) recuperar o produto.