Способ очистки амнинокислот от минеральных солей

Способ очистки амнинокислот от минеральных солей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (тт153529l

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.05,75 (21) 2135955/04 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Ьюллетень че 42

Дата опубликования описания 17.12.76 (51) М. Кл."" С 07С 99/12

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 547А66.05 ,(088.8) (72) Авторы изобретения

Д. Н. Муравьев, В. И. Горшков, А. Ф. Шолин, Г. А, Медведев, Н. Б. Ферапонтов, М. Г. Грибановская и H. Г. Демина

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М, В. Ломоносова и Всесоюзный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов (71) Заявители (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ АМИНОКИСЛОТ

ОТ МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ

Изобретение относится к усовершенствованному способу очистки аминокислот от минеральный солей.

Одним из перспективных способов получения аминокислот является микробиологический синтез. Полученная в результате ферментативного процесса культуральная жидкость, содержащая аминокислоту, после отделения биомассы и других взвесей на сепараторах или иными способами, должна быть очищена от минеральных солей.

Широко известен способ очистки аминокислот от минеральных солей путем ионного обмена на,колонках с неподвижным слоем ионита в Н+-форме, в частности, известен способ выделения глутаминовой кислоты. По этому способу культуральную жидкость после отделения биомассы и основных взвесей для отделения основной массы катионов пропускают сначала через одну ионообменную колонку с сильным катионитом в Н+-форме. Собранный раствор после отделения выпавших кристаллов глутаминовой кислоты подают во вторую колонку с тем же катионитом. Пропускание раствора через вторую колонку заканчивается до проскока глутаминовой кислоты. Из второй колонки глутаминовую кислоту десорбируют

В /о-ным раствором аммиака. В собранной аммиачной фракции растворяют ранее выделенную глутаминовую кислоту, после чего раствор подкисляют до рН 3,2 и отделяют выпавшие кристаллы глутамнновой кислоты. Регене5 рацию катионита в обеих колонках проводят пропусканием через них 1,5 н. НС1, выход целевого продукта 90",о, чистота 90 /о, скорость подачи раствора 0,21 см/мин. Однако, известный способ обессоливания аминокисло10 ты имеет ряд существенных недостатков, основным из которых является периодичность про цесса, так,как очистка ведется в несколько стадий: сорбция на ионпте до проскока аминокислоты, десорбция и регенерация ионита;

15 трудность автоматизации процесса; значительные размеры аппаратуры; ограниченные значения концентраций обрабатываемых растворов ввиду ограниченной растворимости некоторых аминокислот и возникающей вследст20 вие этого опасности забивания колонн выпадающей в осадок аминокислотой; ограниченные интервалы скоростей подаваемого в колонну раствора; большие количества используемых ионитов и реактивов, идущих на регенерацию; изменение объема ионита при переходе от одной ионной формы к другой, что может привести к уменьшению проницаемости слоя и даже к разрыву колонн.

535291

С целью создания непрерывного процесса, интенсификации процесса, повышения выхода и качесгва целевого продукта в предлагаемом способе Q IHcTKQ проводят 1!утех! IIpoTHBQTQMного ионного обмена с поочередпым движепием обрабатываемого раствора со скоростью

30 — 90 см/мин через неподвижный плотный слой ионита и перемещением слоя ионита со скоростью 1 — 8 см/мин при временном прекращении движения раствора, Способ противоточного ионного обмена с движением раствора снизу вверх через уплотненный слой ионита Ii периодическим опусканием слоя ионита при Г!рекращении вс1peч110 го движения р- ñ òâîðà известен. Однако невозможно было заранее,предполо>кить, что этот способ будет эффективен при очистке аминокислот. 11роцесс очистки аминокислот от минеральных солей оказалось возможным Ilpoводить в одну стадию, то есть в виде одной операции в одной колонне.

Разделяемую смесь аминокислоты и минеральных солей подают в нижнюю часть противоточной колонны. В верхнюю часть колонны подают катионит в Н+-форме. Средние скорости движения фаз подбирают таким образом, чтобы граница между зоной разделяемых ионов и ионами водорода оставалась неподвижной относительно стенок колонны. Интервалы скоростей исходного раствора и ионита лежат в пределах 30 — 90 см/мин и 1 — 8 см/мин, соответственно. Величина рН обрабатываемого раствора аминокислоты должна быть на

0,5 — 1,0 больше величины рК2, где рК =

= — 1g К2 (К2 — константа диссоциации аминогруппы данной аминокислоты), обычно рН обрабатываемого раствора имеет значение

6,5 — 7,0. Аминокислота, которая сорбируется хуже минеральных катионов, накапливается в головной части зоны разделяемой смеси на границе с зоной ионов водорода. Скорость накопления зависит от скорости подачи раствора, содержания в нем аминокислоты и от величины однократного коэффициента разделения. После образования зоны аминокислоты, не содержащей неорганических катионов, можно отбирать раствор чистой аминокислоты из соответствующего участка колонны.

Из отобранных кислых растворов аминокислота осаждается известными приемами, Количество выпавшей в осадок аминокислоты можно значительно увеличить, если к раствору добавить спирт или ацетон и смесь охладить. В маточном растворе после удаления кристаллов аминокислоты содержится смесь аминокислоты и НС1. Контроль за положением зоны чистой аминокислоты можно осуществлять, измеряя электропроводность по высоте колонны, т. к. подвижности ионов аминокислоты и

Н+ значительно различаются. Выходящий из нижней части колонны катионит, насыщенный, главным образом, неорганическими катионами, после регенерации направляется в верхнюю часть колонны. Таким образом, эффективность данного способа очистки аминокислот от минеральных солей значительно выше известных способов за счет того, что процесс является непрерывным, одпостадийпым; отбор продукта ведется одповремспно с процессом очистки; значения концентраций и скоростей обрабатываемого раствора значительно больше, чем те же величины, используемые в известном способе очистки.

В приведенных ниже примерах рассмотрен наиболее трудный случай очистки от NaC1, так как из присутствующих в культуральной жидкости неорганических катионов (Na+, К+, Са- +, Мо +, iNH+ и др.) слабее других сорбируются ионы Na+. От других катионов отделить глутаминовую кислоту значительно легче. "-íà÷åíè;å рН исходного раствора смеси составляет 6,5 — 7,0, «То соответствует рН культуральной жидкости.

il p имер 1. Модельную смесь глутаминовой кислоты и NaCi с молярным соотношением 1:4, с общей концентрацией 0,17 н., подаl0T в нижнюю часть противоточной колонны диаметром 26 мм с высотой рабочей части 4 м.

Очистку глутаминовой кислоты от NaC1 ведут па катионите КУ-2+8 зернением 0,25 —:0,50 мм в водородной форме. Скорость движения исходного раствора 35 и 83 см/мин, скорость движения ионита 0,9! и 4,40 см/мин соответственно. рН раствора 6,5 — 7,0.

Контроль за ходом процесса разделения осуществляют методом отбора проб по высоте колонны через определенные промежутки времени. Отбираемые пробы анализируют на содержание Н+ глутаминовой кислоты, Na+ и Cl —. ь a время опыта в колонне образуется зона чистой глутаминовой кислоты значительных размеров. Скорость накопления глутаминовой кислоты, рассчитанная из скорости увеличения зоны глутаминовой кислоты, равняется

50 мг экв/ч и 120 мг экв/соответственно, для скоростей подаваемого раствора 36 и

83 см/мин, что составляет 98% от потока глутамииовой кислоты с подаваемым раствором, 5

2з

4>

I I p и м е р 2. Проводят очистку глутаминовой кислоты от NaCI из раствора, содержащего 0,15 г экв/л глутаминовой кислоты и

0,60 r.ýêB/ë NaC1. Скорости движения раствора и ионита составляют 40 и 7,95 см/мин соответственно.

В этом случае в колонне наблюдается быстрое (через 2 ч после начала опыта) образование зоны чистой глутаминовой кислоты. В результате пересыщения раствора в этой зоне выпадает осадок глутаминовой кислоты. Осадок глутаминовой кислоты практически не влияет на скорость движения раствора. В нижней части колонны, где ионит находится в равновесии с исходным раствором, выпадение осадка не наблюдается. Осадок глутаминовой кислоты, образовавшийся в зоне чистой глутамиповой кислоты, по мере опускания слоя ионита при контакте с раствором исходного состава растворяется и не мешает выводу от535291

Составитель С. Плужнов

Техред л1. Семенов

Редактор Л. Новожилова

Корректор Н. Аук

Заказ 2485/12 Изд. № 1775 Тираж 575 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113935, Москва, )К-35, Раушскгя наб., д 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 работанного ионита из колонны. Отобранная в качестве продукта глутаминовая кислота содержит менее 10 — % натрия.

П р и мер 3. Очистка а-аланина от примеси

NaCI. Обработке подвергают растворы общей концентрации 0,2 моль с мольным соотношением аминокислоты и NaCI 1: 4. рН исходного раствора составляет 7,55. Скорость подачи раствора 40 см/мин, скоро"ть движения ионита 1,95 см/мин. Контроль за процессом очистки осуществляют методом отбора проб. После образования в колонне зоны чистой аминокислоты из этой зоны отбирают продукт, анализ которого показал отсутствие ((10 — ""%) в аминокислоте ионов Na+ и CI —.

Пример 4. В условиях примера 3 проводят очистку изолейцина от NaCI. Концентрация исходного раствора составляет 0,2 моль, мольное соотношение аминокислоты и NaCI—

1: 4. рН исходного раствора 6,50, Отобранный продукт содержит менее 10 % ионов Na u

C I —.

Пример 5. В условиях примера 3 проводят выделение валина из раствора с общей концентрацией 0,2 моль содержащего помимо аминокислоты примесь NaCI в отношении

5 аминокислота: NaCI, равном 1:4. рН исходного раствора составляет 6,50. Как и в предыдущих случаях, отобранная из зоны чистого продукта аминокислота не содержит ионов

Ма+ и Cl —.

Формула изобретения

Способ очистки аминокислот от минеральных солей путем пропускания исходного раствора через слой катионита в Н+ — форме, от15 л ич а ю U1,и и ся тем, что, с целью интенсификации процесс11, повышения выхода и качестга целевого продукта, очистку проводят путем противоточного ионного обмена с поочередным движением обрабатываемого раствора со ско20 ростью 30 — 90 см/мин через неподвижный плотный слой ионита и перемещением слоя ионита со скоростью 1 — 8 см/мин при временном прекращении движения раствора.