Способ получения L-метионина и органической кислоты
METHOD FOR OBTAINING L-METHIONINE AND ORGANIC ACID

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу получения метионина и его побочных продуктов из предшественника метионина.
Предпосылки изобретения
Метионин и цистеин являются серосодержащими протеиногенными аминокислотами. Метионин представляет собой незаменимую аминокислоту для моногастричных животных и находит разнообразные применения в пищевой и медицинской промышленностях. Например, метионин применяется в качестве добавки в корме для животных и пищевых продуктах, а также в качестве ингредиента в парентеральных питательных растворах и лекарственных препаратах.
Физиологически метионин может быть предшественником для холина (лецитина) и креатина и применяется в качестве исходного материала для синтеза цистеина и таурина. Как правило, химически синтезированный DL-метионин применялся на рынке для добавок в корме для животных.
L-метионин получали путем прямой ферментации. Однако слабая растворимость L-метионина может вызывать образование кристаллов в ходе прямой ферментации для получения L-метионина. Эти кристаллы затрудняют перемешивание культуральной среды и могут снижать выход ферментации. Сера, необходимая для получения L-метионина путем прямой ферментации, может также неблагоприятно воздействовать на рост бактерий.
Международная заявка WO 2008/013432 описывает двухэтапный способ получения L-метионина, который включает ферментативное получение предшественника L-метионина (например, О-ацетилгомосерина (OAHS) или О-сукцинилгомосерина (OSHS)) с последующим ферментативным превращением предшественника в L-метионин.
3
3
Когда предшественником является OAHS, осуществляется реакция метилмеркаптана (CHSH) и OAHS с получением ацетата и метионина. Когда предшественником является OSHS, осуществляется реакция CHSH и OSHS с получением сукцината и метионина.
3
3
CHS-остаток метилмеркаптана замещается остатком сукцината или ацетата OSHS или OAHS с получением метионина. Метилмеркаптан (CHSH) может добавляться в различных формах в ходе реакции.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
В широком аспекте настоящее изобретение относится к получению в промышленном масштабе L-метионина из предшественника метионина, такого как О-ацетилгомосерин (OAHS) или О-сукцинилгомосерин (OSHS).
Решение задачи
Один аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к выделению углерода и/или азота. Это выделение может происходить на одной или нескольких стадиях в ходе способа получения.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения углерод и азот выделяются вместе, например, в виде ацетата аммония. Необязательно выделенный углерод и/или азот рециркулируются в ферментер или другой предшествующий процесс получения.
Один аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к выделению L-метионина из ферментативно обработанной ферментируемой жидкости.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения выделение осуществляется путем кристаллизации, необязательно в два цикла. Выражение "ферментируемая жидкость", как используется в настоящем описании и сопровождающей формуле изобретения, означает культуральную среду, которую применяли в качестве субстрата ферментации и из которой были удалены клетки.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения эта жидкость содержит предшественник L-метионина. Необязательно жидкость обрабатывают с помощью активированного угля, и/или фильтруют, и/или концентрируют путем выпаривания перед кристаллизацией. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллизацию вызывают путем выпаривания и/или добавления органического растворителя к жидкости. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения растворитель включает спирт, такой как метанол или этанол.
Как используется в настоящем описании и сопровождающей формуле изобретения, выражение "маточная жидкость" означает ферментативно обработанную ферментируемую жидкость, которую подвергли одному циклу удаления метионина (например, путем кристаллизации).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения второй цикл удаления (например, кристаллизации) проводят на маточной жидкости для получения второй культуры кристаллов метионина и "очищенной маточной жидкости".
Как используется в настоящем описании и сопровождающей формуле изобретения, выражение "очищенная маточная жидкость" означает маточную жидкость, которая была подвергнута дополнительному циклу кристаллизации метионина и отделена от полученных кристаллов.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения этот второй цикл кристаллизации основан на дистилляции необязательно с последующим охлаждением. Необязательно при дистилляции выделяют органический растворитель (например, метанол) из маточной жидкости и/или очищенной маточной жидкости. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения выделенный органический растворитель применяется для способствования кристаллизации первой культуры кристаллов метионина.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к композициям, содержащим L-метионин, полученный путем способа выделения, описанного выше.
-13
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения L-метионин характеризуется отношением углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отношение L-метионина к D-метионину составляет по меньшей мере 9:1, необязательно 9,5:1, необязательно 9,9:1 и необязательно 9,99:1. Необязательно L-метионин является практически энантиомерно чистым.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция содержит кристаллический L-метионин. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения могут применяться характерные примеси, чтобы установить, что L-метионин был получен с помощью способа, описанного выше. Характерные примеси включают без ограничения неметиониновые аминокислоты, витамины, минералы, аммиак, уксусную кислоту, янтарную кислоту, метилмеркаптан, ферменты и OAHS или OSHS. В зависимости от рассматриваемых конкретной композиции и конкретной примеси концентрации не более 5000 РРМ, необязательно 1000 РРМ, необязательно 100 РРМ, необязательно 50 РРМ, необязательно 20 РРМ, необязательно 10 РРМ, необязательно 5 РРМ, необязательно 1 РРМ, необязательно 500 РРВ, необязательно 100 РРВ, необязательно 50 РРВ, необязательно 20 РРВ, необязательно 10 РРВ, необязательно 5 РРВ, необязательно 1 РРВ или промежуточные, или более низкие концентрации могут быть достаточными, чтобы установить, что L-метионин, либо обеспеченный в чистой форме, либо в виде части композиции, был получен с помощью способа, описанного выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция обеспечивается в виде продукта питания, такого как, например, нутрацевтический, пищевой продукт, корм для животных или ингредиент такого продукта питания.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения композиция обеспечивается в виде комплекса, содержащего тяжелый металл.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к растворению второй культуры кристаллов L-метионина и добавлению полученного раствора метионина к следующей партии ферментативно обработанной ферментируемой жидкости.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения растворенную вторую культуру метионина очищают до некоторой степени путем обработки активированным углем, и/или фильтрации, и/или рекристаллизации вместе со следующей партией ферментативно обработанной культуральной жидкости или перед таким добавлением.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к подкислению остаточной жидкости с последующей экстракцией с помощью экстрагирующего средства, содержащего органический растворитель для выделения уксусной кислоты.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения "маточная жидкость" и/или "очищенная маточная жидкость" могут служить в качестве остаточной жидкости, которую подкисляют. Необязательно проводят два цикла подкисления.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения органический растворитель включает сложный эфир ацетата. Необязательно растворитель включает изобутилацетат (IBA). Согласно этим вариантам осуществления при экстракция образуется содержащая уксусную кислоту органическая фаза, также называемая экстрактом.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения подкисление включает добавление сильной неорганической кислоты (например, серной кислоты).
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения подкисление включает добавление карбоновой кислоты.
2
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения подкисление включает контакт с газом CO под давлением и контакт с кислотным катионным обменником.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения при манипуляции с экстрактом регенерируют экстрагирующее средство и получают необходимый ацетатный продукт.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения манипуляция включает обратную экстракцию с помощью аммиака, и ацетатный продукт представляет собой ацетат аммония.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения манипуляция включает обратную экстракцию с помощью воды и регенерируется экстрагирующее средство, при этом образуя водный раствор уксусной кислоты.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения манипуляция включает обработку спиртом и дает соответствующий сложный эфир ацетата. Например, обработка этанолом дает этилацетат, а обработка метанолом дает метилацетат.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дистилляцию исходного экстракта применяют вместо обратной экстракции как средство для выделения экстрагирующего средства и/или свободной уксусной кислоты.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к известкованию остаточной жидкости (например, маточной жидкости или очищенной маточной жидкости). Необязательно известь включает оксид кальция и/или гидроксид кальция. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения жидкость, обрабатываемая известью, может представлять собой "маточную жидкость" или "очищенную маточную жидкость", определяемые в настоящем документе выше. Необязательно обработку известью проводят перед подкислением. Согласно этим иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения известь реагирует с ацетатом аммония в жидкости с получением свободного аммиака и ацетата кальция.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения высвобожденный аммиак реагирует с метилмеркаптаном с получением аммоний-метилмеркаптана. Необязательно аммоний-метилмеркаптан может применяться в качестве источника серы при ферментативной обработке OAHS.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обработанную известью жидкость подкисляют, как описано выше. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения это подкисление дает соль кальция в соответствии с используемой конкретной кислотой. Например, подкисление с помощью серной кислоты дает сульфат кальция, подкисление с помощью фосфорной кислоты дает фосфат кальция, а подкисление с помощью азотной кислоты дает нитрат кальция.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применяется кислота, которая дает нерастворимую соль кальция, например, серная или фосфорная кислота. Необязательно нерастворимые соли легче собирать, поскольку они осаждаются.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения полученную подкисленную жидкость подвергают экстракции с помощью экстрагирующего средства, включающего органический растворитель, с последующей манипуляцией с полученным экстрактом, как описано выше.
Другой аспект некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения относится к выделению сульфата аммония в виде очищенных кристаллов, в виде маточной жидкости для кристаллизации сульфата аммония и/или как часть остаточной жидкости в конце обработки. Необязательно любой из этих материалов или их комбинация может применяться в качестве удобрения.
Будет понятно, что различные аспекты, описанные выше, относятся к решению технических проблем, связанных с улучшением материально-сырьевого баланса в получении метионина и/или лизина с использованием ферментативных способов.
Альтернативно или дополнительно, буде понятно, что различные аспекты, описанные выше, относятся к решению технических проблем, связанных с получением применимых побочных продуктов из производства метионина с использованием ферментативных способов.
Различные жидкости, описанные в настоящем описании и/или упомянутые в сопровождающей формуле изобретения, содержат одну или несколько примесей. Эти примеси могут включать без ограничения аминокислоты, витамины, минералы, аммиак, уксусную кислоту, янтарную кислоту, метилмеркаптан, ферменты, предшественник L-метионина и их комбинации.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения представлен способ, который включает:
(а) ферментативную обработку ферментируемой жидкости с О-ацетилгомосерином (OAHS) с получением L-метионина и источника ацетата;
(b) отделение по меньшей мере части L-метионина по меньшей мере от доли источника ацетата с образованием отделенного L-метионина и остаточной жидкости, содержащей источник ацетата; и
(с) выделение по меньшей мере части источника ацетата из остаточной жидкости в виде выделенного ацетата.
Необязательно способ включает применение выделенного ацетата в качестве реагента.
Необязательно применение включает внесение в ходе обработки ферментируемой жидкости с OAHS.
Необязательно применение включает добавление реагента в качестве ингредиента в ферментируемой среде.
Необязательно применение включает внесение при получении продукта ферментации.
Необязательно продукт ферментации выбран из группы, состоящей из карбоновых кислот и аминокислот.
Необязательно аминокислоты выбраны из группы, состоящей из лизина, валина, треонина, триптофана, аргинина и метионина.
Необязательно способ включает осуществление по меньшей мере одного процесса, выбранного из группы, состоящей из удаления воды, обработки активированным углем, добавления растворенного вещества, регуляции pH, ионного обмена, мембранной фильтрации и приведения в контакт по меньшей мере с одним водорастворимым органическим растворителем, в ходе способа очистки, например, между ферментативной обработкой и отделением.
Необязательно остаточная жидкость содержит соль неорганической кислоты.
Необязательно соль неорганической кислоты включает соль аммония.
Необязательно остаточная жидкость содержит по меньшей мере 1 РРМ OAHS.
Необязательно отделенный L-метионин содержит по меньшей мере 1 РРВ OAHS.
Необязательно отделение включает кристаллизацию.
Необязательно кристаллизация включает приведение в контакт по меньшей мере с одним спиртом, выбранным из группы, состоящей из С1-С4-спиртов.
Необязательно кристаллизация L-метионина из указанного исходного раствора кристаллизации включает применение по меньшей мере одного из модификатора габитуса кристаллов и затравочных кристаллов L-метионина.
Необязательно кристаллический L-метионин, полученный в результате кристаллизации, характеризуется по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) чистоты более 95%;
(ii) содержания менее 1% источника ацетата;
(iii) содержания ОАН8 более 1 РРМ;
(iv) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ;
(v) менее 2% D-метионина;
-13
(vi) отношения углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10.
Необязательно отделение включает по меньшей мере два этапа кристаллизации.
Необязательно кристаллический L-метионин, полученный в результате второй кристаллизации, характеризуется по меньшей мере одним из:
(i) чистоты более 75%, необязательно более 80%;
(ii) содержания менее 0,1% источника ацетата и
(iii) содержания по меньшей мере 1 РРМ OAHS.
Необязательно остаточная жидкость характеризуется одним или несколькими из
(i) концентрации метионина по меньшей мере 15 г/л, необязательно по меньшей мере 20 г/л, часто приблизительно 25 г/л или более;
(ii) концентрации ацетата по меньшей мере 100 г/л; необязательно по меньшей мере 125 г/л; часто приблизительно 150 г/л или более;
(iii) общего содержания твердых веществ по меньшей мере 20%, необязательно по меньшей мере 22%, часто приблизительно 25% или более;
(iv) относительной плотности в диапазоне от 1,05 до 1,25, необязательно приблизительно 1,15 и
(v) концентрации сульфата аммония по меньшей мере 60 г/л, необязательно по меньшей мере 100 г/л, необязательно приблизительно 150 г/л или более.
Необязательно кристаллический L-метионин, полученный в результате второй кристаллизации, добавляют в виде растворенного вещества между ферментативной обработкой и отделением.
Необязательно выделение включает образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, и отделение свободной уксусной кислоты.
Необязательно образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, включает приведение в контакт с сильной кислотой.
2
Необязательно образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, включает по меньшей мере одно из приведения в контакт с CO под давлением и приведения в контакт с катионный обменником, который находится по меньшей мере частично в форме свободной кислоты.
Необязательно образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, и отделение свободной уксусной кислоты проводят одновременно.
Необязательно выделение включает дистилляцию свободной уксусной кислоты из остаточной жидкости.
Необязательно способ включает приведение в контакт жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, с экстрагирующим средством с образованием содержащего уксусную кислоту экстракта и истощенной по уксусной кислоте остаточной жидкости.
Необязательно способ включает выделение ацетата из содержащего уксусную кислоту экстракта с образованием выделенного ацетата.
Необязательно способ включает приведение в контакт содержащего уксусную кислоту экстракта с основанием с образованием выделенной ацетатной соли основания.
Необязательно способ включает приведение в контакт остаточной жидкости с солью сильной неорганической кислоты с растворимостью в воде меньше чем 5 вес. %.
Необязательно остаточная жидкость дополнительно содержит источник аммония, который выделяют из остаточной жидкости в виде выделенного аммония.
Необязательно способ включает приведение в контакт остаточной жидкости с гидроксидом кальция с образованием аммиака в виде свободного основания и соли кальция, и отделение аммиака в виде свободного основания с образованием выделенного аммония и отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости, содержащей соль кальция.
Необязательно способ включает кристаллизацию соли аммония из остаточной жидкости с образованием кристаллической соли аммония и отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости.
Необязательно способ включает дистилляцию аммиака и уксусной кислоты из остаточной жидкости с образованием истощенной по аммиаку остаточной жидкости.
Необязательно способ включает применение по меньшей мере доли выделенного аммиака при получении продукта ферментации.
2
Необязательно способ включает приведение в контакт остаточной жидкости с находящимся под давлением CO.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ получения L-метионинового продукта, включающий:
(а) обеспечение ферментируемой жидкости, содержащей предшественник L-метионина, выбранный из группы, состоящей из О-ацетилгомосерина и О-сукцинилгомосерина, и по меньшей мере одну примесь;
(b) ферментативную обработку предшественника с получением реакционной жидкости, содержащей L-метионин, органическую кислоту, выбранную из группы, состоящей из уксусной кислоты и янтарной кислоты, а также по меньшей мере одну примесь;
(с) модификацию реакционной жидкости с образованием исходного раствора кристаллизации и
(е) кристаллизацию L-метионина из исходного раствора кристаллизации с образованием кристаллического L-метионина и истощенной по L-метионину маточной жидкости;
где кристаллический L-метионин характеризуется по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из
(i) чистоты более 95% чистоты;
(ii) содержания менее 1% органической кислоты;
(iii) содержания предшественника L-метионина более 1 РРМ;
(iv) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ;
(v) менее 2% D-метионина и
-13
(vi) отношения углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10.
Необязательно модификация включает объединение реакционной жидкости с содержащим L-метионин рециркулируемым потоком.
Необязательно по меньшей мере 85% количества L-метионина в реакционной жидкости кристаллизуют до кристаллического L-метионина.
Необязательно способ включает этап отделения L-метионина от маточной жидкости с образованием содержащего L-метионин рециркулируемого потока и потока очищенной маточной жидкости.
Необязательно отделение L-метионина от маточной жидкости включает кристаллизацию с образованием второго кристаллического L-метионина и отделение второго кристаллического L-метионина от очищенной маточной жидкости.
Необязательно кристаллизация L-метионина из исходного раствора кристаллизации включает применение по меньшей мере одного из модификатора габитуса кристаллов и затравочных кристаллов L-метионина.
Необязательно одна или несколько примесей выбраны из группы, состоящей из аминокислот, витаминов, минералов, аммиака, уксусной кислоты, янтарной кислоты, метилмеркаптана, ферментов, предшественника L-метионина и их комбинации.
Необязательно способ включает выделение по меньшей мере части органической кислоты из маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
Необязательно способ включает выделение по меньшей мере части органической кислоты из очищенной маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
Необязательно ферментативная обработка включает приведение в контакт с анионным обменником, и где по меньшей мере доля органической кислоты адсорбируется на анионном обменнике.
Необязательно предшественник L-метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, где органическая кислота представляет собой янтарную кислоту, и где обработку проводят в присутствии ионов кальция.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) содержания менее 1% органической кислоты;
(ii) содержания предшественника L-метионина более 1 РРМ, где предшественник выбран из OAHS и OSHS;
(iii) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 10 РРМ и
-13
(iv) отношения углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10.
Необязательно композиция характеризуется чистотой L-метионина, превышающей 95%.
Необязательно композиция характеризуется содержанием D-метионина в L-метионине менее 2%.
Необязательно L-метионин содержит кристаллический L-метионин.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается комплекс, содержащий композицию, описываемую выше, и тяжелый металл.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается корм или пища, содержащая композицию или комплекс, описываемый выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из
(i) аминокислот, отличных от метионина в концентрации по меньшей мере 0,05%, необязательно по меньшей мере 0,1%; необязательно приблизительно 0,3% или более;
(ii) карбоновых кислот в концентрации по меньшей мере 0,01%, необязательно по меньшей мере 0,03%, необязательно по меньшей мере 0,05%;
(iii) сульфата в концентрации по меньшей мере 0,2%, необязательно по меньшей мере 0,03%;
(iv) OAHS в концентрации по меньшей мере 1 РРВ и
(v) чистоты метионина по меньшей мере 60%, необязательно по меньшей мере 75%.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) концентрации метионина по меньшей мере 15 г/л, необязательно по меньшей мере 20 г/л, необязательно приблизительно 25 г/л или более;
(ii) концентрации ацетата по меньшей мере 100 г/л; необязательно по меньшей мере 125 г/л; необязательно приблизительно 150 г/л или более;
(iii) общего содержания твердых веществ по меньшей мере 20%, необязательно приблизительно 25% или более; и
(iv) относительной плотности в диапазоне от 1,05 до 1,25, необязательно приблизительно 1,15; и
(v) концентрации сульфата аммония по меньшей мере 100 г/л, необязательно по меньшей мере 125 г/л, необязательно приблизительно 150 г/л или более.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из
(i) концентрации метионина по меньшей мере 100 г/л;
(ii) концентрации OAHS менее 0,1 г/л;
(iii) обнаруживаемого количества по меньшей мере одной аминокислоты, выбранной из группы, состоящей из глутаминовой кислоты, валина, изолейцина, лейцина, тирозина, фенилаланина, треонина;
(iv) содержания неорганической кислоты по меньшей мере 30 г/л;
(v) содержания уксусной кислоты по меньшей мере 30 г/л и
(vi) концентрации карбоновых кислот, отличных от уксусной кислоты, по меньшей мере 0,05 г/л, необязательно по меньшей мере 0,1 г/л и
(vii) концентрации метанола по меньшей мере 10% по весу.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая
(i) по меньшей мере 30% ацетата аммония;
(ii) по меньшей мере 1 РРМ сульфата аммония и
(iii) по меньшей мере 1 РРМ соединения, выбранного из группы, состоящей из изобутанола, изобутилацетата, ацетамида и метионина.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается ингредиент ферментируемой жидкости, содержащий композицию, описываемую выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая по меньшей мере 10%, необязательно по меньшей мере 12%, необязательно по меньшей мере 20%, необязательно по меньшей мере 30%, часто 15% или более сульфата аммония, по меньшей мере 10 РРМ соединения, выбранного из группы, состоящей из ацетата аммония, изобутанола, изобутилацетата, ацетамида и метионина.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается ингредиент удобрения, содержащий композицию, описываемую выше.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая по меньшей мере 90% изобутилацетата, изобутанол и по меньшей мере одно из ацетамида и уксусной кислоты.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ, включающий:
(а) ферментативную обработку ферментируемой жидкости, содержащей предшественник L-метионина, выбранный из группы, состоящей из О-ацетилгомосерина и О-сукцинилгомосерина, с получением L-метионина и источника органической кислоты, выбранной из уксусной кислоты и янтарной кислоты;
(b) отделение по меньшей мере части L-метионина по меньшей мере от доли источника органической кислоты с образованием отделенного L-метионина и остаточной жидкости, содержащей источник органической кислоты,
(с) выделение по меньшей мере части источника органической кислоты из остаточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
Необязательно способ включает применение выделенной органической кислоты в качестве реагента.
Необязательно применение включает внесение при получении продукта ферментации. Необязательно продукт ферментации выбирают из группы, состоящей из карбоновых кислот и аминокислот.
Необязательно аминокислоты выбирают из группы, состоящей из лизина, валина, треонина, триптофана, аргинина и метионина.
Необязательно применение включает применение ферментируемой жидкости при обработке.
Необязательно применение включает добавление реагента в качестве ингредиента в ферментируемой среде.
Необязательно предшественник L-метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, где органическая кислота представляет собой янтарную кислоту, и где выделение включает образование остаточной жидкости, содержащей свободную янтарную кислоту, и отделение свободной янтарной кислоты.
Необязательно отделение свободной янтарной кислоты включает кристаллизацию свободной янтарной кислоты.
Необязательно выделение включает кристаллизацию сукцината кальция.
Если не определено иное, все технические и научные выражения, используемые в настоящем документе, имеют такое же значение, которое обычно понятно специалисту в области техники, к которой принадлежит настоящее изобретение. Хотя применяемые способы и материалы описаны ниже, способы и материалы, аналогичные или эквивалентные тем, которые описаны в настоящем документе, могут применяться в осуществлении настоящего изобретения. В случае конфликта, описание патента, включающее определения, будет контролировать. Все материалы, способы и примеры являются исключительно иллюстративными и не должны рассматриваться как ограничивающие.
Как используется в настоящем документе, выражения "содержащий" и "включающий" или их грамматические варианты следует принимать как определяющие включение указанных признаков, целых чисел, действий или компонентов, не исключающих добавление одного или нескольких дополнительных признаков, целых чисел, действий, компонентов или их групп.
Выражение "способ" относится к методам, средствам, техникам и процедурам осуществления данной задачи, включающим без ограничения такие методы, средства, техники и процедуры, либо известные, либо легко разрабатываемые из известных методов, средств, техник и процедур практикующими специалистами в области архитектуры и/или компьютерной науки.
Процентные соотношения (%) химических средств, типично поставляемых в виде порошков или кристаллов (например, кристалла метионина и сульфата аммония), представлены в виде вес/вес (весового соотношения), если не указано иное. Процентные соотношения (%) химических средств, типично поставляемых в виде жидкостей (например, этанол, и/или метанол, и/или ацетат аммония) представлены в виде вес/вес (весового соотношения), если не указано иное.
Полезные эффекты изобретения
Способ настоящего изобретения может эффективно применяться для получения метионина и его побочных продуктов из предшественника метионина.
Краткое описание чертежей
Чтобы понять настоящее изобретение и увидеть, как его можно осуществлять на практике, далее будут описаны варианты осуществления путем исключительно не ограничивающего примера со ссылкой на сопровождающие чертежи. На чертежах идентичные и аналогичные структуры, их элементы или части, которые представлены более чем на одной фигуре, как правило, помечены одинаковыми или аналогичными ссылками на чертежах, на которых они представлены. Размеры компонентов и признаков, показанных на чертежах, выбраны, в первую очередь, для удобства и ясности представления и необязательно соответствуют масштабу. На сопровождающих чертежах представлено следующее:
на Фиг. 1 представлено схематическое представление способа выделения ацетата в ходе очистки метионина согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 2, 3 и 4 представлено схематическое представление способа получения L-метионина согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 5 показано схематическое представление способа выделения уксусной кислоты и/или ацетата согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 6 показано схематическое представление способа выделения ацетата аммония согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 7 показано схематическое представление способа выделения солей кальция и ацетатных солей согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 8 показано схематическое представление способа выделения ацетата аммония согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения;
на Фиг. 9 показано схематическое представление способа получения L-метионина согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения; и
на Фиг. 10 показано схематическое представление способа выделения органической кислоты в ходе очистки метионина согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения.
Лучший способ осуществления изобретения
Некоторые иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам получения L-метионина из ферментируемой жидкости, содержащей предшественник метионина. Другие варианты осуществления относятся к L-метионину, полученному с помощью таких способов, и к продуктам, содержащим такой L-метионин. Дополнительные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам получения или выделения неметиониновых побочных продуктов.
В частности, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения могут применяться для сбора химических средств (например, солей и/или сложных эфиров), которые могут применяться в качестве ингредиентов в культуральных средах.
Принципы и функционирование способов, и/или композиций, и/или продуктов согласно иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения могут быть более понятными со ссылкой на графические материалы и сопроводительные описания.
Перед объяснением по меньшей мере одного варианта осуществления настоящего изобретения подробно, следует понять, что настоящее изобретение не ограничено в его применении деталями, изложенными в следующем описании или проиллюстрированных Примерами. Настоящее изобретение предусматривает другие варианты осуществления или практическое осуществление, или выполнение различными путями. Кроме того, следует понимать, что фразеология и терминология, используемая в настоящем документе, существует для цели описания и не должна рассматриваться как ограничивающая.
Иллюстративный способ выделения ацетата
На Фиг. 1 представлена упрощенная технологическая схема способа выделения ацетата, обозначенная, в общем, 1000. Изображенный иллюстративный способ 1000 включает ферментативную обработку 120 ферментируемой жидкости 1002, содержащей О-ацетилгомосерин (OAHS), с получением обработанной жидкости 1020, содержащей L-метионин 1022 и источник ацетата 1024.
Ферментативная обработка может представлять собой, например, описанную в международной заявке WO 2008/013432 А1, которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.
Изображенный иллюстративный способ 1000 включает отделение 1030 по меньшей мере части L-метионина 1022 по меньшей мере от доли источника ацетата 1024 с образованием отделенного L-метионина 1032 и остаточной жидкости, содержащей источник ацетата 1024, и выделение 1050 по меньшей мере части источника ацетата 1024 из жидкости 1020 в виде выделенного ацетата 1052. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выделенный ацетат 1052 может находиться в различных формах.
Изображенный иллюстративный способ 1000 может быть описан в более общих чертах как ферментативная обработка 120 ферментируемой жидкости О-ацетилгомосерина (OAHS) 1002 с получением L-метионина 1022 и источника ацетата 1024. Изображенный способ включает отделение 1030 по меньшей мере части L-метионина 1032 и выделение 1050 по меньшей мере части источника ацетата 1024 в виде выделенного ацетата 1052.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения обработка 120, выделение 1050 и отделение 1030 могут быть проведены в любом выполнимом порядке и/или одновременно.
В одном иллюстративном варианте осуществления настоящего изобретения концентрация OAHS в жидкости 1002 составляет приблизительно 180-200 г/л и разводится перед ферментативной обработкой 120 (например, до приблизительно 70-110 г/л). После обработки 120 концентрация ОАНS сильно снижается, например, до приблизительно ≤0,1% вес/вес, т.е. приблизительно ≤0,5 г/л.
Метионин слабее растворим, чем OAHS (53,7 (20°C) г/л в воде для L-метионина по сравнению с 200 г/л в воде (25°C) для OAHS (смотри http://www.chemspider.com/Chemical-Structure,513.html). В некоторых иллюстративным вариантах осуществления настоящего изобретения это разведение содействует снижению нежелательного осаждения метионина.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения данное разведение достигается путем добавления воды и/или растворов реагента в жидкость 1002 перед обработкой 120.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения концентрация метионина 1022 в обработанной жидкости 1020 составляет 65-75 г/л, необязательно приблизительно 73-75 г/л. В некоторых вариантах осуществления метионин поддерживается в растворе в высокой концентрации путем хранения раствора при температуре 40, 45, 50, 55 или 60°C или промежуточных или более высоких температурах. Альтернативно или дополнительно, другие растворенные вещества могут содействовать повышению растворимости метионина.
Необязательно одно или несколько из регулирования pH, обеспечения метилмеркаптана, обеспечения основания, обеспечения ферментов клеток, инкубации, дополнительного изменения pH и отделения клеток проводятся на жидкости 1002 перед обработкой 120.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения соль метилмеркаптана, применяемая в ферментативной обработке 120, может быть свежей и/или рециркулированной. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метилмеркаптан обеспечивается в виде соли аммония. Альтернативно или дополнительно, метилмеркаптан в форме кислоты и аммиак подаются отдельно. Необязательно отношение метилмеркаптана к OAHS составляет 1,01 (молярное). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения рециркуляция включает отгонку остаточного метилмеркаптана, абсорбцию раствором аммиака и рециркуляцию в ферментативную обработку 120.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения источник ацетата 1024 включает уксусную кислоту, и/или ацетатную соль (необязательно ацетат аммония), и/или сложный эфир ацетата.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отделение 1030 осуществляется перед выделением 1050.
В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения источник ацетата 1024 выделяют 1050 до отделения 1030 (например, на анионном обменнике).
3
Например, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метилмеркаптан вводится в форме его свободной кислоты (CHSH), и уксусная (в других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения янтарная) кислота образуется в ее форме свободной кислоты. В некоторых вариантах осуществления реакция происходит в присутствии анионного обменника в виде свободного основания, который выбирается так, чтобы он адсорбировал кислоту по ходу ее образования, тем самым поддерживая pH на необходимом уровне. Согласно альтернативным вариантам осуществления обеспечивается метилмеркаптан по мере того, как адсорбируется на анионном обменнике и обменивается на уксусную кислоту (в других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения на янтарную кислоту) в ходе обработки. Согласно этим вариантам осуществления после отделение загруженной кислотой смолы метионин кристаллизируется из реакционного раствора, который теперь имеет низкое содержание неорганической соли. На этой стадии загруженный кислотой анионный обменник может быть обработан для регенерации и для выделения кислоты или ее продукта. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения анионный обменник является термически стабильным (например, типа Reilex), и уксусная кислота (или янтарная кислота) выделяют из него путем дистилляции (необязательно концентрированной и чистой) или путем реакции со спиртом (например, этанолом) с образованием соответствующего сложного эфира (этилацетата).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метионин 1032 отделяется 1030 с помощью кристаллизации. В этом случае обработанная жидкость 1020 становится маточной жидкостью, как определено в настоящем документе выше.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения "ацетат" в выделенном ацетате 1052 может отличаться от "ацетата" в источнике ацетата 1024. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения источник ацетата 1024 содержит соль(и) ацетата, тогда как выделенный ацетат 1052 представляет собой свободную уксусную кислоту, сложный эфир ацетата или другую соль ацетата.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения источник ацетата 1024 содержит уксусную кислоту, и/или соль ацетата (например, ацетат аммония), и/или сложный эфир ацетата. Ацетильная группа источника ацетата 1024 может быть получена от OAHS и/или от уксусной кислоты, добавленной к обработке 120. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения аммоний-метилмеркаптан служит в качестве источника аммиака, а источник ацетата 1024 включает ацетат аммония.
Необязательно ферментативная обработка 120 проводится при pH в диапазоне от 5,5 до 7, необязательно в диапазоне pH от 6,2 до 6,5.
Необязательно дополнительный L-метионин удаляется из маточной жидкости с образованием очищенной маточной жидкости (Фиг. 3).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения маточная жидкость или очищенная маточная жидкость подкисляется с получением подкисленной жидкости (AL). Необязательно подкисление включает добавление сильной неорганической кислоты или карбоновой кислоты к соответствующей жидкости. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения сильная неорганическая кислота включает серную кислоту, и/или фосфорную кислоту, и/или азотную кислоту. Необязательно карбоновая кислота включает уксусную кислоту.
2
Альтернативно или дополнительно, подкисление включает приведение в контакт с газом CO под давлением и приведение в контакт с кислотным катионным обменником.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения способ 1000 включает применение выделенного ацетата 1052 в качестве реагента (например, дополнительного реагента 124; Фиг. 2). Необязательно выделенный ацетат 1052 применяют в качестве реагента в ферментативной обработке 120.
Альтернативно или дополнительно, выделенный ацетат 1052 может применяться путем добавления его в качестве ингредиента в ферментируемую среду.
Ферментируемая среда, как используется в настоящем документе, означает источник углерода (или других ингредиентов) для ферментации, тогда как "ферментируемая жидкость" представляет собой раствор, содержащий продукт ферментации, образованный при такой ферментации источника углерода.
Альтернативно или дополнительно, выделенный ацетат 1052 может применяться в получении продукта ферментации. Необязательно выделенный ацетат 1052 может применяться в прямом получении продукта (например, лизина) или в получении предшественника, подлежащего дополнительному превращению в такой продукт (например, получение OAHS, подлежащего ферментативной обработке в L-метионин).
Альтернативно или дополнительно, выделенный ацетат 1052 может применяться для регулирования pH в ходе ферментативной обработки 120, и/или отделения клеток (например, фильтрации), и/или в последующей обработке (например, для регулирования pH или для элюирования соединения, адсорбированного на смоле).
Необязательно продукт ферментации включает карбоновые кислоты и/или аминокислоты (например, лизин, и/или валин, и/или треонин, и/или триптофан, и/или аргинин, и/или метионин). Необязательно выделенный ацетат 1052 включает уксусную кислоту, которая применяется для регулирования pH ферментативной обработки 120, и/или для отделения клеток, и/или для очистки перед отделением. Необязательно отделение клеток 112 (Фиг. 2) и/или очистка (например, обработка активированным углем 130; Фиг. 2) проводится при pH в диапазоне от 4,5 до 5,5, необязательно при pH приблизительно 5. Альтернативно или дополнительно, отделение 1030 проводят при pH в диапазоне от 4,5 до 5,5, необязательно при pH приблизительно 5.
В некоторых вариантах осуществления (не представленных на диаграмме) в ферментативной обработке 120 применяются микроорганизмы, продуцирующие соответствующие ферменты.
Согласно некоторым из этих вариантов осуществления обработка 120 может происходить в культуре 110 перед отделением клеток 112 (например, если культура 110 включает микроорганизмы для получения OAHS и микроорганизмы, которые перерабатывают OAHS в L-метионин, или если культура 110 включает микроорганизмы, которые продуцируют OAHS, также перерабатывают OAHS в L-метионин).
Согласно другим вариантам осуществления в этой категории обработка 120 может включать дополнительный цикл культивирования 110 с микроорганизмами, которые перерабатывают OAHS в L-метионин, с последующим дополнительным циклом отделения 112.
Согласно еще одним вариантам осуществления в этой категории микроорганизмы, продуцирующие соответствующие ферменты, культивируются отдельно, и неочищенный ферментный препарат собирается из этой отдельной культуры. Необязательно сырой ферментный препарат получается из использованной культуральной среды и/или из культивируемых клеток (т.е. из культурального супернатанта и/или клеточного экстракта).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения остаточная жидкость (например, маточная жидкость и/или очищенная маточная жидкость) может обрабатываться для удаления примесей. Необязательно эта обработка включает подкисление. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения подкисление может включать добавление серной кислоты, и/или фосфорной кислоты, и/или азотной кислоты, и/или уксусной кислоты.
Согласно Фиг. 2 и 3 иллюстративный способ 1000 может осуществляться как часть расширенного способа. Иллюстративный расширенный способ изображен схематически на Фиг. 2 и 3, как правило, обозначенный 100 и 201, соответственно.
Изображенный вариант осуществления 100 начинается с культуры OAHS 110, из которой клетки 114 сначала отделяют 112 с образованием жидкости 1002, которая ферментативно обрабатывается 120 с образованием обработанной жидкости 1020, как описано выше. Отделение 112 может осуществляться, например, путем центрифугирования и/или фильтрации.
Ферментативная обработка 120 OAHS в метионин высвобождает ацетильную группу. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения дополнительные реагенты 124, обеспеченные в ходе ферментативной обработки 120, выбираются с учетом возможности выделения неметиониновых продуктов, как правило, и ацетильных продуктов, в частности, в ходе последующих способов. Альтернативно или дополнительно, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дополнительные реагенты 124 добавляют аммиак и/или сульфат к жидкости 1020.
Обработанная жидкость 1020 содержит огромное количество ингредиентов, полученных после распада клеток в культуре 110 и/или метаболитов ингредиентов ростовых сред. Вследствие сложности композиции необязательно предпринимают неспецифическую очистку для удаления общего уровня примесей без учета концентрации или даже присутствия какой-либо конкретной примеси в жидкости. В изображенном способе 100 такая неспецифическая очистка включает обработку активированным углем и/или фильтрацию 130. Такая фильтрация может предусматривать, например, мембранную фильтрацию. Необязательно удаление воды (например, выпаривание 140) проводят на этой стадии для увеличения концентрации L-метионина перед кристаллизацией 150.
Необязательно способ 100 включает одно или несколько из следующих дополнительных действий, проводимых на жидкости 1020 между ферментативной обработкой 120 и отделением 1030: добавление растворенного вещества (например, растворенных вторичных кристаллов 250), регулирование pH, ионный обмен, мембранную фильтрацию и приведение в контакт по меньшей мере с одним водорастворимым органическим растворителем (например, метанолом 212).
В тех вариантах осуществления, в которых применяют обработку активированным углем, pH в ходе такой обработки необязательно находится в диапазоне от 4,5 до 6,0, в некоторых случаях составляет приблизительно 5,0.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения остаточная жидкость (изображенная как маточная жидкость 200), образованная путем отделения 1030, содержит соль неорганической кислоты. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения соль неорганической кислоты включает соль аммония, необязательно сульфат аммония.
Необязательно остаточная жидкость (например, маточная жидкость 200) содержит OAHS. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения концентрация OAHS в маточной жидкости 200 составляет по меньшей мере 1, 5, 10, 20, 50 или 100 РРМ или представляет собой промежуточные или большие концентрации.
Альтернативно или дополнительно, отделенный L-метионин 1032 (или 180 на Фиг. 2) содержит OAHS. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения концентрация OAHS в отделенном L-метионине 1032 (или 180 на Фиг. 2) составляет по меньшей мере 1, 5, 10, 20, 50 или 100 РРМ или представляет собой промежуточные или большие концентрации.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отделение 1030 включает кристаллизацию 150. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллизация 150 дает первые, или первичные, кристаллы L-метионина 180. Необязательно дополнительную воду удаляют в ходе кристаллизации 150.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллизация 150 включает приведение в контакт по меньшей мере с одним С1-С4-спиртом. Для этой цели используют необязательно метанол и/или этанол. Метанол 212 изображен на Фиг. 2. Необязательно метанол 212 добавляют в соотношении (вес/вес) 15, 20, 25, 30 или 35% или в промежуточных или больших процентных соотношениях к исходному раствору для кристаллизации 150.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения 90, 95, 98,5, 99, 99,5% или промежуточные или большие процентные соотношения этого метанола выделяются и доступны для повторного применения.
Необязательно воду, удаленную в ходе выпаривания 140 и/или кристаллизации 150, выделяют и повторно применяют в предшествующем способе (например, отделении клеток 112 и/или ферментативной обработке 120), как показано пунктирными стрелками. В некоторых вариантах осуществления кристаллы 180, полученные в результате кристаллизации 150, высушивают.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выход первой культуры кристаллов L-метионина 180 составляет более 85, 90 или даже более 95% на этой стадии. Этот выход рассчитывают на основании количества метионина 1022, образованного с помощью ферментативной обработки 120. В некоторых вариантах осуществления способ проводят циклически, и приблизительно 25, 30 или 35% метионина в обработанной жидкости 1020 идет в маточную жидкость 200 в ходе отделения 1030. Большинство этого материала выделяют в виде растворенных вторичных кристаллов 250.
Необязательно первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется чистотой более 95, 96, 97, 98,5, 99 или даже более 99,5%.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется содержанием менее 1, 0,5, 0,25 или даже менее 0,1% по весу источника ацетата.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется содержанием OAHS более 1, 10, 20, 50 или даже более 100 РРМ или промежуточными или большими концентрациями.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется содержанием по меньшей мере одной конкретной примеси более 1, 10, 20, 50 или даже более 100 РРМ или промежуточными или большими концентрациями.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется содержанием менее 2, 1,5, 1, 0,5 или даже менее 0,1% или промежуточными концентрациями D-метионина. Необязательно кристаллы являются практически энантиомерно чистыми.
-13
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется отношением углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10.
Альтернативно или дополнительно, первая культура кристаллического L-метионина 180 характеризуется концентрацией менее 0,8, 0,6, 0,4, 0,2 или даже менее 0,1% органической кислоты или промежуточными или меньшими концентрациями.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллы 180 характеризуются 2 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллы 180 характеризуются 3 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллы 180 характеризуются 4 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллы 180 характеризуются 5 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отделение 1030 включает по меньшей мере два способа. Необязательно по меньшей мере один из двух способов представляет собой кристаллизацию 150. Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере один из двух способов представляет собой ионный обмен.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения отделение 1030 включает по меньшей мере две кристаллизации. Кристаллизация 150, образующая первую культуру 180, была уже описана. Вторая кристаллизация 220, дающая вторую культуру кристаллов метионина 232, изображена на Фиг. 3.
Необязательно растворитель (например, метанол и/или этанол) применяют в обеих кристаллизациях.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения концентрация метионина в двух исходных растворах кристаллизации является подобной. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дистилляция 210 маточной жидкости 200 способствует увеличению концентрации метионина в подающем потоке во вторую кристаллизацию 220.
В некоторых вариантах осуществления концентрация метионина в потоках исходных растворов кристаллизации составляет по меньшей мере приблизительно 150 г/л.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения вторая культура 232 составляет 15, 20, 25, 27, 30, 32 или даже 35% или более первой культуры 180. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения вторую культуру 232 растворяют 240 с образованием растворенных вторичных кристаллов 250, которые повторно вводят в поток на Фиг. 2 перед 130.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения приблизительно 25% метионина, доступного для кристаллизации 150 (т.е. метионина 1022 вместе с растворенными вторичными кристаллами 250, если их добавляют), остается в маточной жидкости 200 после отделения 1030. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения в маточной жидкости 200 приблизительно 3, 5, 10, 13, 15 или 20% метионина остается в очищенной жидкости 300 после вторичного отделения 230. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метионин, остающийся в очищенной маточной жидкости, выделяют в дополнительной последующей операции. Необязательно дополнительную последующую операцию проводят на очищенной жидкости 300 per se. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения дополнительную последующую операцию проводят на очищенной жидкости 300 после того, как очищенная жидкость 300 была дополнительно обработана (например, путем удаления аммония, и/или ацетата, и/или сульфата).
Необязательно общий выход кристаллов (т.е. 232 плюс 180) составляет приблизительно 90% метионина 1022, полученного путем ферментативной обработки 120. Чистота кристаллов 180 может составлять 90, 95, 98, 99, 99,5 или практически 100% или представлять собой промежуточные процентные соотношения.
В некоторых вариантах осуществления кристаллы L-метионина 232 характеризуются чистотой более 70, 75, 80, 85 или даже более 90%.
В некоторых вариантах осуществления pH в ходе кристаллизации 150 находится в диапазоне от 4,5 до 5,5, необязательно приблизительно 5,0. Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления pH в ходе кристаллизации 220 находится в диапазоне от 5,0 до 6,0, необязательно составляет приблизительно 5,5.
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления кристаллы L-метионина 232 характеризуются содержанием менее 0,1% источника ацетата. В некоторых вариантах осуществления общее выделение уксусной кислоты составляет 90, 93 или даже 96% или более.
В некоторых вариантах осуществления кристаллы L-метионина 232 характеризуются содержанием OAHS менее 1, 0,5, 0,25 или 0,1% или менее, или представляющим промежуточные концентрации.
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления кристаллы L-метионина 232 характеризуются содержанием OAHS по меньшей мере 1, 5, 10, 20, 50 или даже по меньшей мере 100 РРМ OAHS.
В некоторых вариантах осуществления кристаллы 232 (необязательно в растворенной форме 250) добавляют в качестве растворенного вещества между ферментативной обработкой 120 и отделением 1030.
Жидкость, оставшаяся после отделения 230, представляет собой остаточную жидкость, обозначенную как очищенная маточная жидкость 300 (PML). Необязательно эта остаточная жидкость имеет содержание растворимых твердых веществ приблизительно 23% и/или имеет относительную плотность приблизительно 1,14. Растворенные твердые вещества необязательно включают метионин (например, в концентрации приблизительно 15-35 г/л, необязательно в концентрации приблизительно 25-35 г/л, необязательно приблизительно 30 г/л) и/или ацетат (например, в концентрации приблизительно 140-200 г/л, необязательно приблизительно 162 г/л).
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления остаточная жидкость, образованная с помощью способа, как описано в настоящем документе, характеризуется по меньшей мере одним из следующего: концентрация метионина по меньшей мере 25, 28, 31, 33 или даже 35 г/л или более; концентрация ацетата по меньшей мере 100, 120, 130, 140, 150, 160, 170 или даже 180 г/л или более; общее содержание твердых веществ по меньшей мере 20, 23, 25, 27, 30 или даже 33% или более; относительная плотность в диапазоне 1,05-1,25, необязательно 1,1-1,2, необязательно составляет приблизительно 1,15; и концентрация сульфата аммония по меньшей мере 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140 или даже по меньшей мере 150 г/л.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения кристаллизации 150 и 220 могут отличаться температурой и/или концентрацией метионина и/или композицией раствора, из которого кристаллизуется L-метионин.
Например, органический растворитель (например, метанол 212) часто применяют в кристаллизации 150, но необязательно применяют в кристаллизации 220.
Альтернативно или дополнительно, кристаллизация 150 необязательно включает охлаждение от 55 до 25°C.
Альтернативно или дополнительно, кристаллизация 220 необязательно включает охлаждение от 55 до 35°C.
Альтернативно или дополнительно, для кристаллизации 220 и/или кристаллизации 150 часто применяют испарительный кристаллизатор с принудительной циркуляцией.
Альтернативно или дополнительно, для каждой кристаллизации 150 и кристаллизации 220 могут независимо использовать фильтрацию (например, вакуумную фильтрацию) и/или центрифугирование для отделения полученных кристаллов.
Необязательно модификатор габитуса кристаллов и/или затравочные кристаллы L-метионина добавляют к кристаллизации 150 и/или 220. Иллюстративный модификатор габитуса кристаллов представляет собой полиоксиэтиленсорбитанмонолаурат (коммерчески доступный как TWEEN 20).
В некоторых вариантах осуществления кристаллизацию 220 проводят в присутствии органического растворителя, например, метанола и/или этанола.
В некоторых вариантах осуществления маточную жидкость 200 концентрируют перед второй кристаллизацией 220, необязательно до концентрации метионина приблизительно 150 г/л. В некоторых вариантах осуществления раствор не является прозрачным при этой концентрации метионина.
В некоторых вариантах осуществления кристаллизацию 150 проводят в присутствии растворителя (например, метанола 212), маточную жидкость 200 испаряют (например, дистилляцией 210) для выделения растворителя (метанола 212) перед кристаллизацией 220. Необязательно выделенный растворитель повторно применяют в кристаллизации 150.
В некоторых вариантах осуществления кристаллы второй культуры 232 растворяют 240 с образованием раствора 250 и объединяют с обработанной жидкостью 1020 перед кристаллизацией 150. Необязательно обработанную жидкость 1020 обрабатывают перед объединением. Необязательно примеси в обработанной жидкости 1020 удаляют как часть обработки, например, с помощью фильтрации и/или обработки активированным углем 130.
На Фиг. 3 показано схематическое представление способа выделения дополнительного L-метионина из маточной жидкости 200, который обозначен, в общем, как 201. Согласно изображенному иллюстративному способу 201 маточную жидкость 200 дистиллируют 210 для выделения метанола 212, который необязательно рециркулируют в кристаллизацию 150 способа 100. Способы 100 и 201 вместе представляют собой иллюстративный вариант осуществления способа 1000.
В изображенном иллюстративном варианте осуществления дистилляция 210 увеличивает концентрацию L-метионина в жидкости с тем, чтобы происходила вторичная кристаллизация 220 L-метионина. Необязательно охлаждение в ходе вторичной кристаллизации 220 вносит вклад в процесс кристаллизации.
С помощью вторичного отделения 230 (например, с помощью центрифугирования и/или фильтрации) получают вторую культуру кристаллов L-метионина 232 и "очищенную маточную жидкость" 300. В некоторых вариантах осуществления жидкость 300 служит в качестве остаточной жидкости.
В некоторых вариантах осуществления образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, включает приведение в контакт с сильной кислотой (например, серной кислотой).
2
В некоторых вариантах осуществления образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, включает по меньшей мере одно из приведения в приведение в контакт с CO под давлением и приведения в приведение в контакт с катионным обменником, который находится по меньшей мере частично в форме свободной кислоты.
Необязательно кристаллы 232 растворяют 240 для получения растворенных вторичных кристаллов 250. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения растворенные вторичные кристаллы 250 добавляют к обработанной жидкости 1020 перед обработкой активированным углем и/или фильтрацией 130.
На Фиг. 4 показано схематическое представление иллюстративного способа выделения побочных продуктов из остаточной жидкости, обозначенного, в общем, как 301. В изображенном иллюстративном варианте осуществления очищенная маточная жидкость 300 служит в качестве остаточной жидкости. В изображенном иллюстративном способе очищенную маточную жидкость 300 экстрагируют 310 с помощью экстрагирующего средства, включающего органический растворитель для получения экстракта 312, содержащего растворитель и водную фазу 314.
В некоторых вариантах осуществления pH экстракта 312 и/или очищенной маточной жидкости 300 доводят до ≤4,5; ≤4,3; ≤4,1 или даже ≤3,9. Необязательно это регулирование производят с помощью серной кислоты.
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления концентрацию сульфата аммония и/или температуру подкисленной жидкости 620 (Фиг. 6) доводят, чтобы избежать кристаллизации сульфата аммония в ходе экстракции. В некоторых вариантах осуществления это регулирование производят с учетом воды, совместно экстрагированной с уксусной кислотой. Необязательно концентрация сульфата аммония в подкисленной жидкости 620 находится в диапазоне от 12 вес. % до 25 вес. % и/или температура экстракции составляет от 30 до 70°C; необязательно от 40 до 60°C; необязательно от 45 до 55°C.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения с экстрактом 312 производят манипуляции для выделения ацетата различными путями. В изображенном варианте осуществления манипуляция включает обратную экстракцию 320 с аммиаком 322 с получением ацетата аммония 360 в растворе. Обратная экстракция 320 также регенерирует экстрагирующее средство, которое может быть рециркулировано в экстракцию 310. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения растворитель включает изобутилацетат (IBA).
В некоторых вариантах осуществления экстрагирующее средство, содержащее растворитель 408 (Фиг. 5), рециркулируют из предыдущей операции (например, обратной экстракции 320). Необязательно эта рециркуляция включает одну или несколько отмывок водой и/или водным раствором (например, щелочным раствором) перед повторным применением экстракции 410 (Фиг. 5).
Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления экстракцию 410 проводят в противоточном режиме. Необязательно экстракция состоит из 1, 2, 3, 4 или даже 5 или более стадий.
В изображенном варианте осуществления водная фаза 314 содержит сульфат аммония. Необязательно кристаллизация 330 осаждает часть сульфата аммония в виде кристаллов 340, которые могут быть отделены от остаточного жидкого удобрения с сульфатом аммония 350. Альтернативно или дополнительно, кристаллы сульфата аммония 340 могут применяться в качестве ингредиента удобрения.
В некоторых вариантах осуществления выход кристаллов сульфата аммония 340 составляет по меньшей мере 40, 45, 50, 55 или даже 60% или более.
В некоторых вариантах осуществления выход аммония 340 составляет по меньшей мере 85, 90, 93 или даже 96% или более.
В некоторых вариантах осуществления чистота кристаллов сульфата аммония 340 составляет по меньшей мере 85, 87, 89 или даже 92% или более.
В некоторых вариантах осуществления чистота ацетата аммония 360 составляет по меньшей мере 95, 96, 97 или даже 98% или более.
В некоторых вариантах осуществления кристаллизация сульфата аммония 330 включает нагревание. Необязательно это нагревание приводит к отделению остаточной уксусной кислоты в паровую фазу. Необязательно эту остаточную уксусную кислоту конденсируют и концентрируют, например, с помощью обратного осмоса. Альтернативно или дополнительно, нагревание вызывает испарение растворенного/захваченного растворителя.
Ссылаясь теперь на Фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления выделение 1050 (Фиг. 1) включает образование остаточной жидкости (изображенной здесь как очищенная маточная жидкость 300), содержащей свободную уксусную кислоту, и отделение свободной уксусной кислоты. В изображенном иллюстративном варианте осуществления отделение происходит посредством экстракции 410 с экстрагирующим средством, включающим органический растворитель 408, с образованием экстракта 430 со свободной уксусной кислотой 440.
Необязательно при обратной экстракции 320 с аммиаком 422 можно получать ацетат аммония 460 в растворе (пример ацетата 1052) и регенерировать экстрагирующее средство, содержащее органический растворитель 408.
Ссылаясь теперь на Фиг. 6, в некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения образование свободной уксусной кислоты включает приведение в контакт жидкости (изображена очищенная маточная жидкость 300) с сильной кислотой 610 (например, серной кислотой) с образованием подкисленной жидкости 620. Сильная кислота может быть любой неорганической или органической кислотой с pKa=4.
В некоторых вариантах осуществления кислота 610 представляет собой концентрированную серную кислоту, и при добавлении к жидкости 300 образуется тепло. Необязательно температура подкисленной жидкости приближается к необходимой температуре для экстракции 650 или даже достигает необходимой температуры.
В некоторых вариантах осуществления подкисленная жидкость 620 имеет pH 3-5; необязательно 3,5-4,5 необязательно приблизительно 4,0. Необязательно кислоту 610 добавляют в стехиометрически эквивалентном, или большем, количестве относительно количества аммония в жидкости 300. Необязательно стехиометрический избыток составляет более 1, 3, 5, 8 или даже 10% или более. Если жидкость 300 содержит буферные средства, даже большие количества кислоты 610 могут требоваться для достижения необходимого pH.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения остаточную жидкость, подлежащую подкислению (например, 300), приводят в контакт с кислотным катионным обменником, для обмена катионов в жидкости на протоны (не изображено). Согласно этим вариантам осуществления это приведение в контакт содействует подкислению раствора.
Альтернативно, кислотный катионный обменник приводят в контакт с остаточной жидкостью (например, 200), подлежащей подкислению, тем самым адсорбируя ионы аммония. Подкисленную остаточную жидкость обрабатывают для удаления кислоты (уксусной или янтарной), например, с помощью экстракции или адсорбции на термически стабильном анионе свободного основания. После отделения кислоты, метионин выкристаллизовывают, растворяют и направляют обратно на кристаллизацию, и несущий аммоний катионный обменник регенерируют с помощью серной кислоты с образованием концентрированного раствора сульфата аммония.
Альтернативно или дополнительно, метионин кристаллизуется из раствора, по существу, бессолевого раствора. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения более низкий уровень растворенного вещества перед кристаллизацией содействует повышенному выходу. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения раствор сульфата аммония образуется в достаточно концентрированной и чистой форме. По возможности его применяют как таковой без необходимости в кристаллизации.
2
Необязательно образование остаточной жидкости, включающей свободную уксусную кислоту, включает приведение в контакт с CO под давлением. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения давление диоксида углерода может составлять 3, 5, 7 или 10 бар или промежуточные или большие давления.
2
Необязательно образование остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту, и отделение свободной уксусной кислоты проводят одновременно. Например, подкисление с помощью сильной кислоты или приведение в контакт с находящимся под давлением CO и экстрагирующим средством проводят одновременно в некоторых вариантах осуществления. Альтернативно или дополнительно, в некоторых вариантах осуществления частичное подкисление проводят первым, с последующей экстракцией, и больше кислоты добавляют в ходе экстракции.
Ссылка на отделение свободной уксусной кислоты означает, что при применении способов отделения (например, дистилляции и/или экстракции) свободная уксусная кислота имеется, но это необязательно означает, что выделенный ацетат является свободной уксусной кислотой, например, как при экстракции свободной уксусной кислоты и превращении свободной кислоты в продукт при нахождении в экстрагирующем средстве.
Необязательно отделение свободной уксусной кислоты включает несколько этапов, например, дистилляции свободной уксусной кислоты с образованием паров, содержащих свободную уксусную кислоту, конденсации паров в раствор, содержащий уксусную кислоту, и, необязательно, дополнительной обработки этого раствора, например, экстракции из него уксусной кислоты.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения выделение включает дистилляцию свободной уксусной кислоты из остаточной жидкости. Необязательно при дистилляции образуется конденсат, содержащий свободную уксусную кислоту.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления подкисленная маточная жидкость имеет значение pH от 3,5 до 4,5, и необязательно имеет pH 4,0.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления дистиллированный конденсат имеет содержание ацетата 10, 12, 14, 16 или даже 18% или более.
Иллюстративный способ подкисления
На Фиг. 6 представлена упрощенная технологическая схема иллюстративного способа подкисления жидкости, обозначенного, в общем, как 600. В изображенном иллюстративном способе 600 кислоту 610 (например, серную кислоту) применяют для подкисления остаточной жидкости (в качестве примера изображена очищенная маточная жидкость 300) с образованием подкисленной остаточной жидкости 620. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения маточная жидкость 200 может служить в качестве остаточной жидкости. В некоторых вариантах осуществления способ 600 проводят на маточной жидкости 200 с последующим проведением способа 201 с получением кристаллов 232.
В изображенном варианте осуществления подкисленная жидкость 620 включает соль аммония 622 и свободную уксусную кислоту 640. В изображенном иллюстративном варианте осуществления после экстракции IBA (изобутилацетатом) 650 следует обратная экстракция 320 с помощью аммиака 322. Эта обратная экстракция превращает свободную уксусную кислоту 640 в выделенный ацетат аммония 660.
Необязательно способ 600 включает кристаллизацию по меньшей мере доли соли кислоты 610 из жидкости 620 (не изображено на фигуре). Например, если кислота 610 представляет собой серную кислоту, соль аммония 622 представляет собой сульфат аммония. Кристаллизация сульфата аммония описана в контексте Фиг. 4.
Ссылаясь вновь на Фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления способ включает приведение в контакт экстракта 430 с водой. Необязательно при этом приведении в контакт в воду экстрагируется уксусная кислота 440 и регенерируется экстрагирующее средство, содержащее органический растворитель 408. Необязательно концентрацию уксусной кислоты можно повышать с помощью удаления воды. Удаление воды можно осуществлять, например, с помощью дистилляции, выпаривания и/или обратного осмоса.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения способ включает приведение в контакт экстракта 430 с антирастворителем и выпаривание.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения способ включает приведение в контакт жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту (изображенную как подкисленная очищенная маточная жидкость 620), с экстрагирующим средством (изображен как экстракция IBA 650) с образованием содержащего уксусную кислоту экстракта и истощенной по уксусной кислоте остаточной жидкости.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения "жидкость, содержащая свободную уксусную кислоту" может представлять собой остаточную жидкость, содержащую свободную уксусную кислоту, или конденсированную жидкость, содержащую свободную уксусную кислоту.
Необязательно способ включает отделение экстракта от жидкости с образованием отделенного экстракта и отделенной истощенной по уксусной кислоте остаточной жидкости.
В некоторых вариантах осуществления приведение в контакт с экстрагирующим средством приводит к селективной экстракции. Необязательно селективность уксусной кислоты/сильной кислоты составляет по меньшей мере 50, по меньшей мере 100, по меньшей мере 200 или даже по меньшей мере 500. Иллюстративное выделение уксусной кислоты
В некоторых вариантах осуществления экстрагирующее средство, содержащее по меньшей мере один органический растворитель, применяют для экстракции уксусной кислоты из жидкости. Подходящие органические растворители для применения в таком экстрагирующем средстве включают без ограничения спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры (например, С4-С8 сложные эфиры) и амины (например, С≥20 атомов). В некоторых вариантах осуществления сложные эфиры ацетата включают С4 сложный эфир, например, бутилацетат и/или изобутилацетат.
В некоторых вариантах осуществления экстракцию осуществляют с помощью одного или нескольких сложных эфиров ацетата. Необязательно сложные эфиры включают бутилацетат, необязательно изобутилацетат (IBA). В некоторых вариантах осуществления IВА содержит изобутанол, образующийся в результате частичного гидролиза.
Ссылаясь вновь на Фиг. 4, в некоторых вариантах осуществления эффективность экстракции 310 составляет более чем 90, 92, 94, 96 или даже более чем 98% при экстрагировании уксусной кислоты из очищенной маточной жидкости 300 (т.е., менее 10% доступного ацетата остается в водной фазе 314).
В некоторых вариантах осуществления экстракцию 310 проводят в противоточном режиме, необязательно с применением одного или нескольких устройств. Подходящие устройства включают без ограничения смесители-осадители, колонки, пульсационные колонки и центробежные контакторы.
Необязательно экстракцию 310 проводят за 3-15, необязательно 4-14 стадий.
В некоторых вариантах осуществления при экстракции 310 применяют 2, 3, 4, 5 или даже 6 или более весовых единиц экстрагирующего средства на весовую единицу (водной) очищенной маточной жидкости.
Альтернативно или дополнительно, отношение уксусной кислоты 440 (Фиг. 5) к воде в экстракте 430 составляет от 15 до 40, необязательно от 20 до 30.
Альтернативно или дополнительно, уксусная/серная селективность растворителя 408 (Фиг. 5) в экстрагирующем средстве составляет 50, необязательно 100, необязательно 200, необязательно 500 или более.
Альтернативно или дополнительно, уксусная/серная селективность растворителя 408 в экстрагирующем средстве составляет по меньшей мере 10, необязательно по меньшей мере 20, необязательно по меньшей мере 30, необязательно по меньшей мере 40.
Иллюстративный растворитель для применения в экстрагирующем средстве
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения IBA применяют в качестве растворителя 408 или как часть смеси растворителей в экстрагирующем средстве. В некоторых вариантах осуществления экстрагирующее средство приводят в контакт с кислотным раствором (например, подкисленной очищенной маточной жидкостью; APML).
Как такая кислотность, так и температура, выше температуры окружающей среды, способствуют гидролизу IBA. Проверка в условиях экстракции показала, что происходят допустимые уровни гидролиза. При гидролизе образуется уксусная кислота, которую объединяют с экстрагированной уксусной кислотой и отделяют от экстракта вместе с ней, а также изобутанолом (IB). Концентрация IB достигает уровня равновесного состояния в экстрагирующем средстве вследствие некоторых потерь, уравновешенных сборкой IBA и/или реакцией с экстрагированной уксусной кислотой с повторным образованием IBA.
В некоторых вариантах осуществления рециркулированное экстрагирующее средство содержит уровень равновесного состояния IB. Согласно некоторым вариантам осуществления уровень IB составляет 0,1-20%, необязательно 0,2-15%, необязательно 0,3-10%. Точная концентрация может варьировать в зависимости от pH подкисленной очищенной маточной жидкости и/или температуры экстракции и/или концентрации сульфата аммония и/или других параметров. В некоторых вариантах осуществления содержание IB в IBA повышает эффективность экстракции.
В некоторых вариантах осуществления выделение 1050 ацетата 1052 (Фиг. 1) включает выделение ацетата из содержащего уксусную кислоту экстракта с образованием выделенного ацетата.
На Фиг. 6 изображен один пример этой стратегии. Экстракция IBA 650 с получением ацетата аммония 660 представляет собой пример выделения 1050. Хотя изображена PML 300, это может осуществляться на любой остаточной жидкости.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выделенный ацетат может включать уксусную кислоту и/или соль уксусной кислоты и/или сложный эфир уксусной кислоты.
Альтернативно или дополнительно, выделение может включать приведение в контакт отделенного экстракта с водой с образованием обратно экстрагированной уксусной кислоты и/или приведение в контакт экстракта с раствором основания (например, аммиака 322) с образованием соли из уксусной кислоты и этого основания (например, ацетата аммония 660), и/или приведение в контакт экстракта с антирастворителем с образованием раствора уксусной кислоты, и/или выпаривание экстракта или его доли с образованием раствора уксусной кислоты (где экстрагирующее средство является более летучим, чем уксусная кислота), и/или выпаривание уксусной кислоты из экстракта (где экстрагирующее средство является менее летучим, чем уксусная кислота); и/или приведение в контакт экстракта со спиртом и индуцирование реакции между спиртом и экстрагированной уксусной кислотой с образованием соответствующего сложного эфира с последующим отделением сложного эфира от экстрагирующего средства.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения обратная экстракция 320 может осуществляться с помощью основания, в том числе одного или нескольких из оснований щелочных металлов, оснований щелочноземельных металлов и оснований аммиака. В этом контексте, выражение "основания" включает оксиды, гидроксиды, гидрокарбонаты и карбонаты.
В некоторых вариантах осуществления экстракция 650 происходит в контактном устройстве. Иллюстративные контактные устройства включают смесители-осадители, колонки, пульсационные колонки и центробежные контакторы. Необязательно контакт происходит с водой или водным раствором.
Необязательно этот контакт происходит в многостадийном противоточном режиме. В некоторых вариантах осуществления отношение вода/экстракт вес/вес для этого приведения в контакт составляет одну весовую единицу экстракта на 2-6 весовые единицы воды. Альтернативно или дополнительно, этот контакт происходит за 3-15, необязательно за 4-14 стадий. Альтернативно или дополнительно, выход обратной экстракции 320 составляет по меньшей мере 90, по меньшей мере 93, по меньшей мере 95, по меньшей мере 97 или даже 99% или более. Альтернативно или дополнительно, концентрация образованного водного раствора уксусной кислоты составляет по меньшей мере 10, необязательно по меньшей мере 12, необязательно по меньшей мере 14, необязательно по меньшей мере 18%.
В некоторых вариантах осуществления контакт представляет собой одну стадию приведения в контакт с раствором основания. Необязательно этот контакт происходит в смесителе-осадителе или центробежном контакторе.
В некоторых вариантах осуществления обратная экстракция 320 происходит с помощью антирастворителя. Как используется в настоящем описании и сопутствующей формуле изобретения выражение "антирастворитель" представляет собой растворитель, который является хорошим растворителем для экстрагирующего средства и плохим растворителем для уксусной кислоты 440.
В некоторых вариантах осуществления при применении антирастворителя в обратной экстракции 320 получают раствор экстрагирующего средства в антирастворителе и отдельную водную фазу, содержащую отделенную уксусную кислоту 440. Чтобы регенерировать экстрагирующее средство, содержащее органический растворитель 408, антирастворитель должен быть отделен от растворителя 408. Необязательно это отделение включает дистилляцию более летучего компонента.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выбирают антирастворитель, более гидрофобный, чем экстрагирующее средство, включающее растворитель 408, например, как определяют с помощью параметра растворимости Log Р. Согласно варианту осуществления, несмотря на то, что антирастворитель более гидрофобный, чем экстрагирующее средство, он является более полярным, чем октан.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения включают контакт (обратная экстракция 320; Фиг. 5) содержащего уксусную кислоту экстракта 430 с основанием (например, аммиаком 422) с образованием выделенной ацетатной соли основания (ацетата аммония 460).
Необязательно концентрация аммиака в реагенте для обратной экстракции 320 составляет 15-25%, необязательно 19-23%, необязательно приблизительно 21%. В некоторых вариантах осуществления весовой процент ацетата аммония при обратной экстракции 320 составляет 40%, 42%, 46% или даже 48% или более. Необязательно раствор 460 содержит 70%, 75% или даже 80% или более ацетата аммония. Альтернативно или дополнительно, после концентрирования ацетата аммония раствор 460 содержит 860 г/л или более ацетата аммония. Концентрация ацетата аммония составляет необязательно приблизительно 520 г/л перед концентрированием.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения аммиак 422 может подаваться в виде раствора, газа или их комбинации.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обратное экстрагирование 320 происходит с помощью основания, например, аммиака 422 или другого основания, как перечислено выше в настоящем документе. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения основание является твердым (например, известь), газообразным (например, аммиак 422) или находится в водном растворе.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения количество основания выбирают так, чтобы оно составляло от 0,97 до 1,2, необязательно от 0,98 до 1,15, необязательно от 0,99 до 1,1 и необязательно от 1 до 1,05 эквивалентов на эквивалент уксусной кислоты в экстракте 430.
В некоторых вариантах осуществления контакт происходит с водным раствором аммиака, концентрацию которого доводят так, чтобы концентрация ацетата аммония в растворе 460 составляла по меньшей мере 30, необязательно 40, необязательно 50% вес/вес или более.
Альтернативно, в некоторых вариантах осуществления контакт происходит с раствором, содержащим аммиак и ацетат аммония. Необязательно раствор характеризуется отношением NH3/ацетат аммония 0,02-50, необязательно 0,04-25, необязательно 0,05-10, необязательно 0,08-5, необязательно 0,1-2. Согласно этим вариантам осуществления добавление ацетата аммония позволяет проводить обратную экстракцию при более низком pH и, следовательно, снижает до минимума разложение экстрагирующего средства. Количество аммиака определяют с помощью стехиометрических требований, описанных выше, и концентрацию NH3 и ацетата аммония доводят таким образом, чтобы она достигала необходимой концентрации ацетата аммония.
В некоторых вариантах осуществления водный продукт обратной экстракции разделяют по меньшей мере на два потока. Один поток представляет собой выделенную уксусную кислоту, а второй поток смешивают с аммиаком для повторного образования раствора ацетата аммония/NH3 для рециркуляции в обратную экстракцию. Необязательно концентрация водного продукта обратной экстракции является такой, как определено выше. Альтернативно или дополнительно, pH водного продукта обратной экстракции находится в диапазоне 6-9, необязательно 7-8.
Согласно варианту осуществления количество аммиака в растворе для обратной экстракции находится в избытке, так что образованный ацетат аммония содержит свободный аммиак. Согласно варианту осуществления такой свободный аммиак отгоняют из раствора (и повторно применяют в обратной экстракции).
Согласно варианту осуществления раствор ацетата аммония, образованный при обратной экстракции, дополнительно концентрируют до >40%, >50%, >60%, >70% или более. Согласно варианту осуществления раствор содержит избыток аммиака и такой избыток аммиака удаляют в ходе такого концентрирования.
Согласно варианту осуществления раствор ацетата аммония содержит некоторое количество растворенного или захваченного IBA и/или IB из экстрагирующего средства. Согласно варианту осуществления этот растворитель отгоняют, по меньшей мере частично, в ходе концентрации раствора ацетата аммония.
Ссылаясь вновь на Фиг. 5: температуру, при которой происходит обратная экстракция 320, определяют с помощью температуры поступающего экстракта 430 (необязательно теплого из экстракции), раствора аммиака 422 или аммиака с раствором ацетата аммония, как описано выше, и с помощью некоторого количества тепла, образованного при обратной экстракции. Типично, регулирование не требуется, однако некоторое охлаждение может потребоваться, чтобы ограничить температуру до приблизительно температуры окружающей среды.
В некоторых вариантах осуществления для удаления примесей экстракт 430 отмывают с помощью водного раствора, содержащего небольшое количество основания, перед обратной экстракцией 320 уксусной кислоты. Вследствие селективности экстрагирующего средства примеси удаляются, по существу, без потери уксусной кислоты.
Необязательно совместно экстрагированную серную кислоту в экстракте 430 удаляют путем отмывки с помощью основания в количестве, эквивалентном количеству серной кислоты в экстракте.
В некоторых вариантах осуществления способ включает выделение уксусной кислоты и/или аммиака из раствора ацетата аммония 460. Необязательно это выделение включает тепловую обработку.
Ссылаясь теперь на Фиг. 6, IBA, применяемый в экстракции 650, может практически не вступать в реакцию при условиях обратной экстракции 320. В такой реакции образуются изобутанол (IB) и/или ацетамид.
3
В некоторых вариантах осуществления условия при обратной экстракции 320 поддерживают таким образом, чтобы свести к минимуму реакцию IBA. Например, температуру необязательно поддерживают не намного выше температуры окружающей среды, но работа при температуре ниже температуры окружающей среды, как правило, не требуется. Альтернативно или дополнительно, обратная экстракция с помощью NH + раствор ацетат аммония (как описано выше) при поддержании такого раствора при pH менее 11, необязательно менее 10,5, необязательно менее 10 может содействовать снижению реакции IBA.
Проверка обратной экстракции 320 показала, что при этих условиях разложение растворителя является небольшим (смотри Пример 5).
В некоторых вариантах осуществления IB, образованный в ходе разложения при обратной экстракции 320, объединяется с таковым из гидролиза в ходе экстракции, и вместе достигает уровня равновесного состояния, как обсуждается выше.
В тех вариантах осуществления, в которых в ходе разложения образуется ацетамид, ацетамид отмывают в раствор ацетата аммония 660.
В некоторых вариантах осуществления остаточная жидкость включает соль сильной неорганической кислоты с растворимостью в воде менее 5 вес. %. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения соль с растворимостью в воде <5% представляет собой сульфат кальция или фосфат кальция.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения метилмеркаптан вводят в ферментативную обработку 120 в виде соли кальция или магния или в виде свободной кислоты и pH доводят с помощью основания кальция или магния. Необязательно полученный раствор (содержащий метионин и источник ацетата) подкисляют до pH 5 для отделения клеток, обработки углеродом или обеих этих операций. Необязательно это регулирование pH выполняют с помощью уксусной кислоты, а не серной кислоты.
В тех случаях, где регулирование pH выполняют с помощью уксусной кислоты, PML 300, образованная после кристаллизации метионина 220, содержит в основном ацетат кальция в качестве источника ацетата. Согласно варианту осуществления эту PML затем подкисляют (смотри 610), по меньшей мере частично, с помощью серной кислоты (или фосфорной кислоты), при этом образуется гипс (или фосфат кальция). Согласно варианту осуществления эти слаборастворимые соли отделяют (например, с помощью фильтрации и/или центрифугирования), при этом остается раствор, содержащий уксусную кислоту в форме свободной кислоты (подкисленная жидкость 620 со свободной уксусной кислотой 640). Необязательно свободную уксусную кислоту 640 затем отделяют согласно любому из ранее описанных способов.
Согласно варианту осуществления слаборастворимая соль образуется в результате выделения аммиака с помощью основания кальция, как описано ниже.
В некоторых вариантах осуществления остаточная жидкость включает источник аммония, и способ включает выделение по меньшей мере части источника аммония из остаточной жидкости в виде выделенного аммония.
Необязательно остаточная жидкость содержит ацетат аммония. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения аммоний в источнике аммония и аммоний в выделенном аммонии выбирают каждый независимо из соли аммония и аммиака в виде свободного основания.
Ссылаясь теперь на Фиг. 7, в некоторых вариантах осуществления способ включает контакт остаточной жидкости (например, очищенной маточной жидкости 1210) с основанием кальция (например, известью 1220) с образованием аммиака в виде свободного основания и соли кальция (например, ацетата кальция 1222) и отделение аммиака в виде свободного основания с образованием выделенного аммония 1224 и отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости, включающей соль кальция.
В некоторых вариантах осуществления этот способ дополнительно включает добавление сильной кислоты 1230 к отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости с образованием соли кальция 1232 кислоты и остаточной жидкости, содержащей свободную уксусную кислоту 1230, и необязательно отделение (например, с помощью выпаривания) по меньшей мере доли уксусной кислоты с образованием остаточного раствора, истощенного по аммиаку и уксусной кислоте. Согласно различным вариантам осуществления при отделении свободной уксусной кислоты применяются способы, описанные выше, в том числе выпаривание и экстракция растворителем.
В изображенном иллюстративном варианте осуществления получение уксусной кислоты 1230 представляет собой пример выделения 1050 ацетата 1052. Модификация 1240 в ацетат 1250 изображено, чтобы подчеркнуть этот момент, хотя способ завершается со свободной уксусной кислотой в растворе 1230 во многих вариантах осуществления.
В некоторых вариантах осуществления остаточная жидкость содержит ацетат аммония, и выделение по меньшей мере части аммония включает дистилляцию аммиака и необязательно части уксусной кислоты из остаточной жидкости с образованием отделенного аммония (выделенного аммония) и истощенной по аммиаку остаточной жидкости.
2
2
Необязательно остаточная жидкость содержит ацетат аммония, и указанное выделение по меньшей мере части аммония включает контакт остаточной жидкости с находящимся под давлением CO и/или с экстрагирующим средством. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения контакт с находящимся под давлением CO и/или экстрагирующим средством приводит к образованию карбоната аммония и/или гидрокарбоната аммония и загруженного уксусной кислотой экстракта. Согласно варианту осуществления водный раствор с карбонатом/гидрокарбонатом аммония применяют как выделенный аммоний. В других вариантах осуществления карбонат/гидрокарбонат аммония кристаллизуется и кристаллы применяются в качестве источника аммония.
В тех вариантах осуществления, в которых образуемый гипс имеет достаточно высокое качество для применений, например, в виде гипсокартона (или в цементе), он может являться более привлекательным побочным продуктом, чем сульфат аммония, учитывая разницу в ценах оснований и колебания цен на удобрения. Качество гипса может быть аналогичным гипсу, образованному при получении лимонной кислоты и молочной кислоты.
Альтернативно или дополнительно, возможно, что смесь для очистки после отделения гипса и уксусной кислоты может экономически целесообразно направляться на обработку сточных вод. Необязательно после некоторой предварительной обработки или очистки примесей, смесь для очистки после отделения гипса и уксусной кислоты может применяться для разведения системы ферментативной реакции, тем самым, снижая затраты на выпаривание.
Концентрация ионов аммония в подаваемом растворе для приведения в контакт с известью 1220 варьирует в зависимости от концентрации ацетата аммония в очищенной маточной жидкости 1210.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения контакт с известью 1220 включает контакт одного или нескольких из оксида кальция, гидроксида кальция, карбоната кальция и гидрокарбоната кальция.
В некоторых вариантах осуществления количество извести, применяемой при контакте 1220, эквивалентно количеству аммония в PML 1210 или на 1, 2, 5 или 10% выше из расчета на моль.
В некоторых вариантах осуществления свободный аммиак 1224 применяют в качестве выделенного аммония. В некоторых вариантах осуществления свободный аммиак 1224 конденсируют с образованием раствора аммиака, который применяют в качестве выделенного аммония.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере доля выделенного аммония применяется в получении продукта ферментации. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выделенный аммоний обеспечивает источник азота при ферментации. Необязательно ферментация дает аминокислоту (например, лизин, или треонин, или валин) или предшественник аминокислоты (например, OAHS или OSHS).
Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере доля выделенного аммония применяется в получении метилмеркаптана аммиака и/или для нейтрализации среды ферментативной реакции (120) или для регулирования pH.
В некоторых вариантах осуществления способ включает: кристаллизацию соли аммония из остаточной жидкости с образованием кристаллической соли аммония и отделенной истощенной по аммиаку остаточной жидкости. Необязательно соль аммония включает один или несколько из ацетата аммония, карбоната аммония и гидрокарбоната аммония.
Дополнительный иллюстративный способ
На Фиг. 9 представлена упрощенная технологическая схема способа получения метионина, который обозначен, в общем, как способ 2000. Изображенный иллюстративный способ 2000 аналогичен способу 100 (Фиг. 2) во многих отношениях, и позиции, обозначенные позиционным обозначением 2NNN, соответствуют позициям, обозначенным позиционным обозначением NNN на Фиг. 2.
Изображенный иллюстративный способ 2000 включает обеспечение ферментируемой жидкости, содержащей предшественник L-метионина, выбранный из группы, состоящей из О-ацетилгомосерина и О-сукцинилгомосерина. Обеспечение, в изображенном варианте осуществления, включает отделение 2112 клеток 2114 от культуры, продуцирующей предшественник метионина 2110.
Необязательно ферментируемая жидкость включает по меньшей мере одну примесь. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна примесь включает аминокислоты и/или витамины, и/или минералы, и/или аммиак, и/или уксусную кислоту, и/или янтарную кислоту, и/или метилмеркаптан, и/или ферменты.
Изображенный иллюстративный способ 2000 включает ферментативную обработку 2120 предшественника с получением обработанной жидкости 2122, содержащей L-метионин и органическую кислоту, выбранную из группы, состоящей из уксусной кислоты и янтарной кислоты. Необязательно по меньшей мере часть по меньшей мере одной примеси остается в жидкости 2122.
Изображенный иллюстративный способ 2000 включает модификацию обработанной жидкости 2122 с образованием исходного раствора кристаллизации и кристаллизацию 2150 L-метионина из исходного раствора кристаллизации с образованием кристаллического L-метионина 2180 и истощенной по L-метионину маточной жидкости 2200.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения модификация включает одно или несколько из: удаления воды (например, выпаривания 2140), обработки активированным углем 2130, добавления растворенного вещества (например, растворенных кристаллов 2250), регулирования pH, ионного обмена, мембранной фильтрации 2130 и приведения в контакт по меньшей мере с одним водорастворимым органическим растворителем (например, метанолом 2212). Необязательно водорастворимый органический растворитель выбирают из группы, состоящей из С1-С4-спиртов и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления водорастворимый органический растворитель включает метанол и/или этанол.
В некоторых вариантах осуществления способ 2000 включает отделение 2160 кристаллического L-метионина 2180 от маточной жидкости 2200.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется чистотой более 95%, 96, 97, 98,5 или даже более 99%.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется содержанием источника ацетата или источника сукцината менее 1, 0,5, 0,25 или даже менее 0,1% по весу.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется содержанием OAHS или OSHS более 1, 10, 20, 50 или даже 100 РРМ или промежуточными или большими концентрациями.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется содержанием по меньшей мере одной конкретной примеси более 1, 10, 20, 50 или даже 100 РРМ или промежуточными или большими концентрациями.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется содержанием D-метионина менее 2, 1,5, 1, 0,5 или даже 0,1% или промежуточными или меньшими концентрациями. Необязательно кристаллы являются практически энантиомерно чистыми.
-13
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется отношением углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10.
Альтернативно или дополнительно, кристаллический L-метионин 2180 характеризуется концентрацией органической кислоты менее 0,8, 0,6, 0,4, 0,2 или даже 0,1% или промежуточными или меньшими концентрациями.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется 2 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется 3 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется 4 или более из этих характеристик.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения кристаллический L-метионин 2180 характеризуется 5 или более из этих характеристик.
Если не определено иное, органическая кислота указывает на форму свободной кислоты и/или солевую форму.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения модификация включает объединение потока продукта реакции с содержащим L-метионин рециркулируемым потоком 2250.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере 85% количества L-метионина в реакционной жидкости 2122 кристаллизуется в кристаллический L-метионин 2180.
В некоторых вариантах осуществления способ включает отделение L-метионина от маточной жидкости 2200 с образованием содержащего L-метионин рециркулируемого потока (растворенных вторичных кристаллов 2250) и потока очищенной маточной жидкости. В некоторых вариантах осуществления отделение L-метионина от маточной жидкости 2200 включает кристаллизацию с образованием второго кристаллического L-метионина и отделение второго кристаллического L-метионина от очищенной маточной жидкости. Этот способ аналогичен способу, описанному в настоящем документе выше в контексте Фиг. 3.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения исходный раствор кристаллизации содержит предшественник L-метионина при концентрации по меньшей мере 1, необязательно по меньшей мере 5, необязательно по меньшей мере 10 РРМ.
Необязательно кристаллизацию из маточной жидкости включает испарительную кристаллизацию.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения условия кристаллизации обеих кристаллизации и композиция второго кристаллического L-метионина такие, как описано в настоящем документе выше.
В некоторых вариантах осуществления кристаллизация L-метионина из потока исходного раствора кристаллизации включает применение по меньшей мере одного из модификатора габитуса кристаллов и/или затравочных кристаллов L-метионина. Необязательно модификатор габитуса кристаллов представляет собой полиоксиэтиленсорбитанмонолаурат (коммерчески доступный как TWEEN 20).
В некоторых вариантах осуществления способ включает выделение по меньшей мере части органической кислоты из указанной маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты. Необязательно способ включает выделение по меньшей мере части органической кислоты из очищенной маточной жидкости в виде выделенной органической кислоты.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обработка включает контакт с анионным обменником, и по меньшей мере доля органической кислоты адсорбируется на анионном обменнике. Необязательно анионный обменник находится необязательно в форме свободного основания и/или несет анионы метилмеркаптана.
3
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метилмеркаптан вводится в форме свободной кислоты (CHSH), и уксусная или янтарная кислота образуется в форме свободной кислоты. Применение метилмеркаптана в форме свободной кислоты вызывает высвобождение кислоты, которая может снижать pH до уровня, не совместимого с ферментативной обработкой 2120. В некоторых вариантах осуществления обработку 2120 проводят в присутствии анионного обменника, который связывает высвобожденную кислоту так, чтобы смягчить воздействия на pH. В некоторых вариантах осуществления метилмеркаптан в форме свободной кислоты применяется с культурой предшественника 2110, содержащей OSHS. В этом случае высвобожденная кислота представляет собой янтарную кислоту, которая имеет относительно слабую растворимость в воде. Необязательно осаждение янтарной кислоты ограничивает падение pH.
Необязательно после отделения загруженной кислотой смолы метионин кристаллизуется из реакционного раствора, который теперь имеет низкое содержание неорганической соли.
Альтернативно или дополнительно, загруженный кислотой анионный обменник обрабатывается для регенерации и для выделения кислоты или ее продукта.
Необязательно анионный обменник является термически стабильным (например, типа Reilex), и уксусную кислоту выделяют из него с помощью дистилляции или путем реакции со спиртом (например, этанолом) с образованием соответствующего сложного эфира (этилацетата).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения эта стратегия способствует снижению потребления аммиака и/или серной кислоты. Из этого следует, что любые затраты, связанные с получением сульфата аммония (дистилляция воды, кристаллизация и высушивание) снижаются в соответствующей степени.
Альтернативно или дополнительно, метионин кристаллизуется из раствора с намного меньшим общим количеством растворенных веществ. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения меньший уровень растворенных веществ перед кристаллизацией способствует увеличенному выходу и/или улучшенной чистоте, и/или снижению ресурсов, предназначенных для получения второй культуры кристаллов метионина.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения предшественник метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, и органическая кислота представляет собой янтарную кислоту. Согласно этим вариантам осуществления обработку проводят в присутствии ионов кальция. Реакция янтарной кислоты и ионов кальция может вызвать осаждение сукцината кальция.
В некоторых вариантах осуществления метилмеркаптан вводится в форме его соли кальция в ферментативную реакцию с OSHS. Высвобожденная янтарная кислота осаждается в виде сукцината кальция, тем самым поддерживая необходимый pH.
В конце реакции соль сукцината можно отделить перед кристаллизацией метионина. Необязательно янтарная кислота затем высвобождается из ее соли. Высвобождение может осуществляться, например, с помощью подкисления серной кислотой.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения вместо аммиака используется известь, и гипс образуется вместо сульфата аммония.
В некоторых вариантах осуществления метионин кристаллизуется из раствора с намного меньшим общим количеством растворенных веществ. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения меньший уровень растворенных веществ перед кристаллизацией способствует повышенному выходу и/или улучшенной чистоте, и/или снижению ресурсов, предназначенных для получения второй культуры кристаллов метионина.
Дополнительный иллюстративный способ
На Фиг. 10 изображено схематическое представление способа выделения органической кислоты в ходе получения метионина, изображенного, в общем, как 3000. Изображенный иллюстративный способ 3000 включает ферментативную обработку 3120 ферментируемой жидкости 3002, содержащей предшественник L-метионина. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения предшественник включает О-ацетилгомосерин (OAHS) и/или О-сукцинилгомосерин (OSHS). Обработка 3120 дает L-метионин 3022 и источник органической кислоты 3024. Источник 3024 может включать уксусную кислоту и/или янтарную кислоту в зависимости от предшественника в жидкости 3002.
Изображенный иллюстративный способ включает отделение 3030 по меньшей мере части L-метионина 3022 по меньшей мере от доли источника органической кислоты 3024 с образованием отделенного L-метионина 3032 и остаточной жидкости, содержащей источник органической кислоты 3024, и выделение 3050 по меньшей мере части источника органической кислоты из остаточной жидкости в виде выделенной органической кислоты 3052. Выделение 3050 и отделение 3030 могут проводиться последовательно (в любом порядке) или одновременно.
В некоторых вариантах осуществления способ 3000 включает применение выделенной органической кислоты 3052 в качестве реагента. В некоторых вариантах осуществления выделенная органическая кислота 3052 применяется в получении продукта ферментации. Необязательно продукт ферментации выбирают из группы, состоящей из карбоновых кислот и аминокислот. Необязательно аминокислоты включают одну или несколько из лизина, треонина, триптофана, аргинина, валина и метионина.
В некоторых вариантах осуществления выделенная органическая кислота 3052 применяется в обработке ферментируемой жидкости.
В некоторых вариантах осуществления выделенная органическая кислота 3052 применяется в качестве ингредиента в ферментируемой среде.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения предшественник L-метионина представляет собой О-сукцинилгомосерин, и органическая кислота представляет собой янтарную кислоту. Согласно многим из этих вариантов осуществления выделение 3050 включает образование остаточной жидкости, включающей свободную янтарную кислоту, и отделение свободной янтарной кислоты (в виде выделенной органической кислоты 3052).
Иллюстративные композиции вещества и продукты, содержащие их
В некоторых вариантах осуществления обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) содержания менее 1, 0,5, 0,25 или даже менее 0,1% источника ацетата;
(ii) содержания OAHS и/или OSHS более 1, 10, 20, 50, 75 или даже более 100 РРМ;
(iii) содержания по меньшей мере одной конкретной примеси более 1, 5 или даже более 10 РРМ и
-13
(iv) отношения углерода-14 к углероду-12 по меньшей мере 2,0×10.
В некоторых вариантах осуществления композиция включает менее 1,0, 0,8, 0,6, 0,4, 0,2 или даже менее 0,1% органической кислоты или меньшие или промежуточные количества.
Необязательно композиция характеризуется 2, 3, 4 или даже всеми 5 этими характеристиками.
Альтернативно или дополнительно, чистота метионина составляет более 95, 96, 97, 98,5 или даже 99% или промежуточные или большие процентные соотношения.
Альтернативно или дополнительно, в метионине содержится менее 2, 1,5, 1, 0,5, 0,3 или даже менее 0,1% D-метионина. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения метионин является практически энантиомерно чистым.
Необязательно L-метионин содержит кристаллический L-метионин.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается комплекс, включающий композицию, описываемую выше, и тяжелый металл.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается кормовая или пищевая композиция, содержащая композицию, описываемую выше. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения она может обеспечиваться в виде нутрицевтического, пищевого продукта или корма для животных.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) аминокислот, отличных от L-метионина, в концентрации по меньшей мере 0,05, 0,08, 0,1, 0,15 или даже 0,2% или более;
(ii) карбоновых кислот в концентрации по меньшей мере 0,05, 0,08, 0,1, 0,15 или даже 0,2% или более;
(iii) сульфата в концентрации по меньшей мере 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,7 или даже 1% или более;
(iv) OAHS в концентрации по меньшей мере 1, 5, 10, 20, 50 или даже 100 РРМ или более; и
(v) чистоты по меньшей мере 60, 65, 70, 75, 80 или даже 85% или более.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) концентрации метионина по меньшей мере 15, 18, 21, 25, 28, 31 или даже 35 г/л или более;
(ii) концентрации ацетата по меньшей мере 140, 150, 160, 170, 180 или даже 194 г/л или более;
(iii) общего содержания твердых веществ по меньшей мере 20, 23, 27, 30 или даже 33% или более;
(iv) относительной плотности в диапазоне 1,05-1,25, необязательно 1,1-1,2, необязательно приблизительно 1,15; и
(iv) концентрации сульфата аммония по меньшей мере 100, 110, 120, 130, 140 или даже 150 г/л или более.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая L-метионин, отличающаяся по меньшей мере одной характеристикой, выбранной из группы, состоящей из:
(i) концентрации метионина по меньшей мере по меньшей мере 100, 110, 120, 130, 140 или даже 150 г/л или более;
(ii) концентрации OAHS меньше 0,1% вес/вес;
(iii) обнаруживаемого количества по меньшей мере одной аминокислоты, выбранной из группы, состоящей из глутаминовой кислоты, валина, изолейцина, лейцина, тирозина, фенилаланина и треонина;
(iv) концентрации карбоновых кислот, отличных от уксусной кислоты, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04 или даже 0,05 вес. % или более; и
(v) концентрации метанола по меньшей мере 10, 12, 14, 16 или даже 18% или более по весу.
Необязательно этот тип композиции обеспечивается в виде кристаллизованной суспензии.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая:
(i) по меньшей мере 30, 40, 50, 60, 70 или даже 80% или более ацетата аммония;
(ii) по меньшей мере 1, 5 или даже 10 РРМ или более сульфата аммония; и
(iii) по меньшей мере 1, 5 или даже 10 РРМ или более соединения, необязательно 2 соединений, необязательно 3 соединений, выбранных из группы, состоящей из изобутанола, изобутилацетата, ацетамида и метионина.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения описанная выше композиция обеспечивается в виде ингредиента ферментируемой жидкости.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая по меньшей мере 30, 40, 50, 60, 70, 80, 85, 90 или даже 95% или более сульфата аммония, по меньшей мере 1, 5 или 10 РРМ или более соединения, необязательно по меньшей мере 2 соединений, необязательно по меньшей мере 3 соединений, выбранных из группы, состоящей из ацетата аммония, изобутанола, изобутилацетата, ацетамида и метионина. Необязательно описанная выше композиция обеспечивается в виде ингредиента удобрения.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается композиция, содержащая по меньшей мере 90% изобутилацетата, изобутанол и по меньшей мере одно из ацетамида и уксусной кислоты.
Иллюстративные дополнительные реагенты
Ссылаясь вновь на Фиг. 2, дополнительные реагенты 124 выбирают, в первую очередь, чтобы они удовлетворяли требованиям ферментативной обработки 120, которая преобразует OAHS или OSHS в метионин. Для обработки 120 требуются два основных необходимых условия.
В случаях, где предшественником L-метионина является OAHS, первое необходимое условие обработки 120 заключается в присутствии метилмекркаптана в качестве косубстрата. При ферментативном превращении 120 OAHS в метионин в качестве донора серы используется метилмеркаптан, и фермент высвобождает ацетильную группу из OAHS в качестве продукта реакции. Следовательно, для обработки 120 требуется, чтобы источник метилмеркаптана включался в дополнительные реагенты 124.
Второе необходимое условие для обработки 120 состоит в кислотном окружении для обеспечения возможности и/или специфичности ферментативной обработки.
Кроме того, имеется ряд возможных дополнительных ингредиентов 124, которые могут добавляться, и выбор определенных реагентов 124 в пределах этого ряда влияет на выделение побочных продуктов в последующем, как качественно, так и количественно.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения выбор определенной соли метилмеркаптана, подлежащей включению в дополнительные реагенты 124, чтобы служить в качестве косубстрата для обработки 120, влияет на тип и/или количество последующих побочных продуктов, которые можно выделять.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применение аммония-метилмеркаптана способствует возможности выделения солей аммиака, таких как сульфат аммония и/или ацетат аммония, в последующем. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применение кальция-метилмеркаптана способствует возможности выделения солей кальция, включающих без ограничения ацетат кальция и/или сульфат кальция, в последующем.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения серная кислота или уксусная кислота включаются в дополнительные реагенты 124 для обеспечения кислотного окружения для обработки 120. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применение серной кислоты способствует возможности выделения сульфатных солей, таких как сульфат аммония, в последующем. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения применение уксусной кислоты способствует возможности выделения ацетатных солей, включающих без ограничения ацетат аммония и/или ацетат кальция, и/или выделения уксусной кислоты в последующем.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения введение сильной кислоты, такой как серная кислота, в дополнительные реагенты 124 способствует снижению нагрузки на способ при экстракции 310. В других иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения введение карбоновой кислоты, такой как уксусная кислота, в дополнительные реагенты 124 способствует увеличению нагрузки на способ при экстракции 310.
Альтернативно или дополнительно, введение сильной кислоты, такой как серная кислота, в дополнительные реагенты 124 способствует снижению выхода первичного L-метионина 180.
Иллюстративная обработка перед подкислением очищенной маточной жидкости
На Фиг. 7 представлена упрощенная технологическая схема обработки перед подкислением для очищенной маточной жидкости, которая обозначена, в общем, как 1200. Изображенный иллюстративный способ 1200 включает обеспечение очищенной маточной жидкости 1210, содержащей ацетат аммония 1212, и контакт 1220 жидкости с известью с получением свободного аммиака 1224 и ацетата кальция 1222. Необязательно известь включает оксид кальция и/или гидроксид кальция.
Изображенный иллюстративный вариант осуществления включает контакт 1230 ацетата кальция 1222 с кислотой с осаждением соли кальция 1232 кислоты и высвобождает уксусную кислоту 1230. Необязательно уксусная кислота 1230 остается в растворе.
Необязательно кислота, применяемая на 1230, представляет собой серную кислоту, и соль кальция 1232 представляет собой сульфат кальция (гипс).
Изображенный иллюстративный вариант осуществления включает модификацию 1240 уксусной кислоты 1230 в ацетатную соль 1250. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения ацетатная соль 1250 представляет собой ацетат аммония.
Иллюстративная стратегия экстракции
На Фиг. 8 представлена упрощенная технологическая схема способа экстракции ацетата из маточной жидкости, обозначенного, в общем, как 1300. Изображенный иллюстративный способ 1300 включает обеспечение маточной жидкости 1310, содержащей источник ацетата 1312. Согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения маточная жидкость 1310 представляет собой очищенную маточную жидкость. Необязательно источник ацетата 1312 включает уксусную кислоту и/или сложный эфир ацетата и/или соль ацетата.
Изображенный иллюстративный способ 1300 включает подкисление 1320 жидкости 1310 с помощью сильной кислоты с получением подкисленной жидкости 1322. В изображенном варианте осуществления серная кислота 1321 служит в качестве сильной кислоты.
Изображенный иллюстративный способ 1300 включает экстракцию 1330 подкисленной жидкости 1322 посредством экстрагирующего средства 1232, включающего органический растворитель с получением экстракта 1340, содержащего уксусную кислоту 1342. Необязательно органический растворитель включает изобутилацетат (IBA).
Изображенный иллюстративный способ 1300 включает обратную экстракцию 1350 экстракта 1340 с помощью аммиака 1352 для получения ацетата аммония 1360 и регенерации экстрагирующего средства 1232.
В альтернативном иллюстративном варианте осуществления при обратной экстракции 1350 экстракта 1340 с помощью воды (не показано) получают водный раствор уксусной кислоты (не показано) и регенерируют экстрагирующее средство 1232.
В альтернативном иллюстративном варианте осуществления (не показано), дистиллирование экстракта 1340 заменяют обратной экстракцией 1350. Дистилляция служит для отделения уксусной кислоты 1342 из экстрагирующего средства 1232 в экстракте 1340.
В другом альтернативном иллюстративном варианте осуществления (не показано), экстракт 1340 приводят в контакт со спиртом с получением сложного эфира ацетата и регенерации экстрагирующего средства 1232. Необязательно спирт представляет собой этанол, и сложный эфир представляет собой этилацетат. Необязательно контакт включает противоточную экстракцию. Необязательно противоточная экстракция включает 2, 3, 4 или 5 или более стадий экстракции.
Ожидается, что в течение действия настоящего патента будет разработано множество ферментов, которые превращают OAHS и/или OSHS в метионин, и предусматривается, что объем настоящего изобретения включает все такие новые технологии a priori.
Альтернативно или дополнительно, ожидается, что в течение действия настоящего патента будут разработаны множество микроорганизмов, которые вырабатывают ферменты OAHS и/или OSHS, и/или микроорганизмов, которые превращают эти предшественники в метионин, и предусматривается, что объем настоящего изобретения включает все такие новые технологии a priori.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было описано в связи с его конкретными вариантами осуществления, очевидно, что множество альтернатив, модификаций и вариантов будут очевидными для специалистов в настоящей области техники. Соответственно, предусматривается включение всех таких альтернатив, модификаций и вариантов, которые подпадают под объем приложенной формулы изобретения.
В частности, был использован ряд числовых показателей. Следует понимать, что эти числовые показатели могут варьировать даже в дальнейшем, исходя из множества инженерных решений, материалов, предполагаемого применения и проектных решений, включенных в настоящее изобретение. Дополнительно, компоненты и/или действия, приписываемые иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения и изображенные в качестве единого комплекса, могут быть разделены на подкомплексы. Наоборот, компоненты и/или действия, приписываемые иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения и изображенные как подкомплексы/отдельные действия, могут быть скомбинированы в один комплекс/действие с описанной/изображенной функцией.
Альтернативно, или дополнительно, признаки, применяемые для описания способа, могут применяться для описания характеристик устройства и признаки, применяемые для описания устройства, могут применяться для описания характеристик способа.
Следует дополнительно понимать, что отдельные признаки, описанные в настоящем документе выше, могут комбинироваться во всех возможных комбинациях и подкомбинациях для получения дополнительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Примеры, представленные выше, являются иллюстративными по природе, и не предусматривается, что они ограничивают объем настоящего изобретения, который определяется исключительно последующей формулой изобретения. В частности, настоящее изобретение было описано в контексте получения L-метионина из OAHS и/или OSHS на основании бактериальной ферментации, но также может применяться в параллельных способах, в которых предшественник метионина получают в клеточной культуре и/или трансгенных растениях и/или трансгенных животных.
Все публикации, патенты и патентные заявки, упомянутые в настоящем описании, включены в настоящий документ в их полноте посредством ссылки в описание, в той же степени, как если бы было конкретно и отдельно указано, что каждая отдельная публикация, патент или патентная заявка включена в настоящий документ посредством ссылки. Кроме того, цитирование или обозначение любой ссылки в этой заявке не должно рассматриваться как признание того, что такая ссылка предоставляется как предшествующий уровень техники для настоящего изобретения.
Выражения "включать" и "иметь" и их родственные слова, применяемые в настоящем документе, означают "включающий, но не обязательно ограниченный".
Дополнительные цели, преимущества и новые признаки различных вариантов осуществления настоящего изобретения станут очевидными специалисту в настоящей области техники при изучении следующих примеров, которые не предусмотрены как ограничивающие. Дополнительно, каждый из различных вариантов осуществления и аспектов настоящего изобретения, обрисованных в настоящем документе выше и заявляемых в разделе формулы изобретения ниже, находит экспериментальную поддержку в следующих примерах.
Способ изобретения
ПРИМЕРЫ
Теперь делается ссылка на следующие примеры, которые вместе с изложенным выше описанием иллюстрируют настоящее изобретение не ограничивающим образом.
ПРИМЕР 1:
Получение метионина посредством двух этапов кристаллизации
Для того чтобы проверить возможность улучшения выхода метионина, ферментируемую жидкость, содержащую OAHS, обрабатывали ферментативно, как описано выше, и проводили двухстадийную кристаллизацию.
После ферментативной обработки жидкость, содержащую ферментируемая жидкость в объемном соотношении 1,5%, метионин в концентрации 70 г/л, OAHS в концентрации 0,5 г/л, и метионин отделяли от жидкости в системе, включающей два этапа кристаллизации. При первой кристаллизации 150 обрабатывали раствор, образованный с помощью объединения жидкости с рециркулируемым потоком из второй кристаллизации 220. Кристаллы, образованные в этой первой кристаллизации, называли первым кристаллическим метионином. При этой первой кристаллизации образуется маточная жидкость (ML). Метионин выкристаллизовывали из этой маточной жидкости с образованием второго кристаллического метионина и второй маточной жидкости, которую называли очищенной маточной жидкостью (PML). Второй кристаллический метионин объединяли с содержащей метионин жидкостью с образованием исходного раствора для первой кристаллизации.
Содержащую метионин жидкость смешивали с кристаллами из второго этапа кристаллизации. pH доводили до 5 путем добавления серной кислоты. Смесь обрабатывали с помощью активного угля для удаления примесей и ферментов. Смесь затем концентрировали путем выпаривания до концентрации метионина 150 г/л, с последующей кристаллизацией с применением метанола при периодическом режиме (относительный объем метанола составлял 17% подаваемого раствора на кристаллизацию) путем охлаждения от 55 до 25°C с применением модификатора габитуса кристаллов (Tween 20). Кристаллы промывали и отделяли от ML. ML содержала 25% содержания метионина в первом подаваемом на кристаллизацию растворе. После сушки образовывали кристаллы продукта и снимали их характеристики. Результаты приведены в таблице 1. ML выпаривали с выделением метанола (выделили 98,5%), с последующей концентрацией путем выпаривания ML с 38 г/л метионина до 150 г/л. Затем его кристаллизовали при периодическом режиме путем охлаждения с 55 до 35°C. Кристаллы промывали и отделяли от PML, и смешивали с жидкостью метионина, как описано выше. PML содержали 7% содержания метионина в первом подаваемом на кристаллизацию растворе. Принимая во внимание рециркуляцию второго кристаллического, общий выход кристаллизации составлял 93%. Анализировали PML, и результаты приведены в таблице 2.
Результаты, представленные в таблицах 1 и 2, указывают на то, что в способе могут получать кристаллический L-метионин высокой чистоты.
Данный пример иллюстрирует, что >92% L-метионина, полученного путем ферментативной обработки, могут быть выделены в виде кристаллов высокой чистоты.
ПРИМЕР 2:
Выделение уксусной кислоты из PML
Для того чтобы показать возможность осуществления выделения уксусной кислоты из PML, PML из примера 1 вначале подкисляли путем добавления серной кислоты до достижения pH 4 и затем непрерывно экстрагировали растворителем изобутилацетатом (IBA) в противоточном экстракторе. Количество стадий экстракции составляло 10, отношение изобутилацетата к PML составляло 4:1, и температура экстрагирующего устройства составляла 40°C. При экстракции получали в результате органическую фазу, загруженную уксусной кислотой (экстракт), и истощенную по кислоте водную фазу (очищенный продукт; например, водная фаза 314). Выход экстракции составлял 96%.
Органическую фазу и очищенный продукт анализировали, и их композиции представлены в таблицах 3 и 4, соответственно. Данный пример показывает, что уксусная кислота может быть выделена из очищенной маточной жидкости с помощью экстракции с помощью применимого органического растворителя.
ПРИМЕР 3
Выделение сульфата аммония
Для того, чтобы продемонстрировать возможность осуществления выделения аммиака в качестве побочного продукта, сульфат аммония кристаллизовали из очищенного продукта примера 2. 55% сульфата аммония разделяли в виде кристаллов и остальное оставляли в содержащей сульфат аммония маточной жидкости. Кристаллы сушили и анализировали высушенные кристаллы, а также содержащую сульфат аммония маточную жидкость. Результаты представлены в таблицах 5 (выше) и 6 (ниже), соответственно. Данные результаты показывают, что возможно осуществить выделение большого объема сульфата аммония в кристаллической форме.
ПРИМЕР 4:
Выделение ацетата аммония
Для того чтобы показать возможность осуществления выделения ацетата аммония, 300 мл загруженного экстрагирующего средства, образованного в примере 2, смешивали с 35 мл водного раствора, содержащего 25% аммиака. Контактирование проводили в одну стадию. После фазы отделения выделяли 56 мл водного раствора. Температура контактора составляла 34°C. Образовывалось регенерированное экстрагирующее средство и водный раствор ацетата аммония. Композиция образованного водного раствора представлена в таблице 7.
ПРИМЕР 5:
Стабильность IBA в условиях обратной экстракции
Для того, чтобы установить возможность осуществления рециркуляции экстрагирующего средства, содержащего IBA, исследовали стабильность IBA при условиях обратной экстракции в течение длительного времени. Получали 50% водный раствор ацетата аммония. Путем добавления 24% раствора аммиака pH раствора доводили до 9,6. Этот водный раствор смешивали с изобутилацетатом при 30°C в течение 6 и 14 дней. Образцы из фазы изобутилацетата отбирали для анализа изобутилового спирта. Результаты показали среднюю скорость гидролиза растворителя 0,045% в день. Эти результаты указывают на то, что рециркуляция экстрагирующего средства IBA осуществима.
ПРИМЕР 6:
Выделение уксусной кислоты путем дистилляции
Для того, чтобы исследовать возможность осуществления выделения уксусной кислоты путем дистилляции, PML из примера 1 подкисляли путем добавления серной кислоты с образованием подкисленной PML (APML) с pH 4. APML нагревали до кипения и собирали пары, а также анализировали. Обнаружили, что конденсат представлял собой водный раствор, содержащий уксусную кислоту в концентрации 14,5 вес. %. Композиция конденсата обобщенно приведена в таблице 8. Данный пример показывает, что возможно осуществить выделение уксусной кислоты в виде раствора по меньшей мере 14,5 вес. % путем дистиллирования APML.
ПРИМЕР 7:
Ферментация OAHS с применением выделенного ацетата аммония
Бактериальный штамм интереса, который производит существенные количества О-ацетил-L-гомосерина, последовательно исследовали в условиях получения в ферментере на 5 л (New Brunswick Scientific, Нью-Брансвик, Нью-Джерси) с применением методики с подпиткой.
Мутантный штамм Е. coli КССМ 10921Р применяли в качестве посевного штамма. Е. coli КССМ 10921Р размножали путем переноса из чашки, содержащей LB агар, в 500 мл колбы Эрленмейера с перегородкой, содержащие 50 мл культуральной среды, находящейся в колбе, в которой клетки культивировали со встряхиванием при достаточной аэрации при 30-37°C в течение 6 часов.
Инокулировали 50 мл культуральной жидкости в ферментер на 1 л, содержащий 500 мл среды для посева, с последующим культивированием при 30-37°C, 900 об./мин. в течение 5-15 часов.
Переносили 300 мл культуральной жидкости для посева в ферментер на 5 л, содержащий 1,8 л основной среды. Основную культуру подвергали периодическому культивированию при 30-37°C, пока не получили остаточную концентрацию глюкозы 20 г/л. После этого начинали подвод подаваемой среды (с ацетатом аммония или без него) и проводили периодическую ферментацию с подпиткой при 30-37°C, 900 об./мин. в течение 30-100 часов.
В таблице 9 показаны композиции среды в колбе, среды для посева, подаваемого раствора без ацетата аммония и подаваемого раствора с ацетатом аммония.
Полученную концентрацию О-ацетил-L-гомосерина в ферментированном растворе измеряли с помощью ВЭЖХ, и результаты показаны в таблице 10.
Эти результаты показывают, что добавление ацетата аммония в исходном растворе может снижать необходимость ферментации в сахаре на более, чем 15% без неблагоприятного влияния на выход углерода.
Промышленная применимость
Способ согласно настоящему изобретению можно эффективно применять для получения L-метионина в промышленном масштабе из предшественника метионина, такого как О-ацетилгомосерин (OAHS) или О-сукцинилгомосерин (OSHS).