Спосіб вилучення лізину із культуральної рідини продуцента

1 Спосіб вилучення лізину з культуральної рідини продуцента, який включає в себе екстракцію лізину з культуральної і таке інше рідини, і його реекстракцію, який відрізняється тим, що екстракцію проводять безпосередньо із необробленої культуральної рідини, яка вийшла із ферментерів, на екстракційних декантерах, а реекстракцію проводять газоподібним аміаком у присутності невеликої КІЛЬКОСТІ води /або відсутності такої/ із наступним розподілом екстрагента і реєкстрагованого лізину 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що реекстракцію лізину проводять при підвищеній температурі і тиску 3 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що твердий лізин, який вилучився, концентрують на відцентрових сепараторах до вмісту твердої речовини 30-60%, а потім до отриманого концентрату додають воду і ВІДДІЛЯЮТЬ отриманий розчин лізину від екстрагента для отримання концентрованого розчину лізину 4 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що при відсутності води в екстрагенті реекстракцію проводять, ВІДДІЛЯЮЧИ твердий продукт, який вилучився, на сепараторі, а потім на центрифузі із промиванням органічним розчинником і сушінням з отриманням твердого лізину Винахід відноситься до біотехнологм і може бути безпосередньо використаний у мікробіологічній промисловості при отриманні лізину бютехно обслуговуючого персоналу і витрат на амортизацію, що знижує його економічність Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб вилучення лізину з культуральної рідини продуцента, який включає в себе екстракцію лізину з культуральної і таке інше рідини та його реекстракцію [2 Лабораторный регламент Способ выделения лизина из культуральной жидкости экстракционным методом с использованием жидких юнитов Институт физико-органической химии, г Минск, 1987г с 11-26] У відомому способі процес отримання аміачних розчинів лізину є багатостадійним, який включає в себе декілька основних стадій Стадія підготовки сировини включає роботи, пов'язані з приготуванням розчинів і баромембранною обробкою, яка здійснюється шляхом відділення біомаси ультрафільтрацією, застосуванням іонообмінної екстракції розчинами ІОНІТІВ (як, наприклад, полінонілнафталін сульфокислота) в органічному розчиннику, який не зменшується з водою Екстракцію лізину проводять після баромембранної обробки КР А реекстракцію лізину проводять розчином аміаку (аміачною водою) з наступним упарюванням реекстракту для ЛОГІЧНИМ ШЛЯХОМ Відомий спосіб вилучення лізину з культуральної рідини продуцента, який включає в себе екстракцію лізину з культуральної рідини та його реекстракцію С 1 А С N 1367493, МІЖ С12Р 13/08, опубл 15 01 1988г, О В N 21, в якому процес переробки культуральної рідини (КР) є багатостадійним і включає в себе стадію підготовки КР шляхом фракціонування методом ультрафільтрації на мембранах або діалізу з використанням дифузійних мембран, а відділення біомаси від культуральної рідини здійснюють центрифугуванням Недоліками відомого способу є складність здійснення через багатостадійність процесу, який вимагає значних витрат на обладнання, періодичність проведення, тому що приходиться зупиняти фільтри на очистку у зв'язку з їх засміченням забрудненою КР, що також пов'язане з додатковими витратами на очистку і концентрування, втрати цільового продукту на фільтрах, відносно великі площі, які займає, потребує підвищеної КІЛЬКОСТІ со (О Ю 45632 леної культуральної рідини, яка вийшла із фермевідділення аміаку і води і сушінням продукту, який нтерів після м підкислення, дозволяє зменшити утворився після, упарювання Спосіб дозволяє КІЛЬКІСТЬ проміжних стадій процесу виділення лізиотримати дві і більше товарних форм ЛІЗИНМІСТКИХ ну із КР, тому що в ектракційних декантерах перепродуктів роблюються суспензії з високим вмістом твердої До недоліків відноситься складність здійсненречовини, завдяки чому відпадає необхідність поня способу, багатостадійність і періодичність пропереднього фільтрування суспензії, яка містить цесу, що знижує його економічність, значні витрати екстракт Це забезпечує багато технологічних пепари на упарювання реекстракту і втрати лізину реваг такі як безперервність процесу, його спропри баромембранній обробці, використання для щення, зниження втрат цільового продукту, який реекстракцм відносно дорогої аміачної води При залишається в залишку при фільтрації, збільшенпроведенні діалізу отримують розведений водяний ня загального виходу лізину, тому що культуральрозчин продукту біосинтезу, забруднений до того на рідина не розводиться водою при регенерації ж низькомолекулярними сполуками, такими як сомембран фільтрів, зменшення забрудненості екстлі, органічні кислоти та ш Це вимагає для отриракту, зниження об'єму стічних вод, скорочення мання цільового продукту додаткових витрат на експлуатаційних витрат і енерговитрат, зниження очистку і концентрування, підвищує КІЛЬКІСТЬ стоків виробничих площ, трудоємності процесу, його при регенерації мембран, збільшує втрати лізину амортизаційних витрат Весь цей процес складений в апаратному оформленні (застосовується мікрофільтраційна та ультЗдійснення процесу реекстракцм лізину при рафільтраційна установка) Застосування такого підвищеній температурі і тиску сприятливо виявобладнання вимагає підвищеного контролю і поголяється на кінетиці самого процесу, тому що знидженості процесів, займає великі робочі площі, жує в'язкість розчину і збільшує парціальний тиск збільшує КІЛЬКІСТЬ обслуговуючого персоналу і аміаку, що збільшує швидкість процесу реекстраквитрати на амортизацію обладнання цм і продуктивність процесу В основу винаходу поставлена задача вдоскоВикористання для реекстракцм культуральної налення способу вилучення лізину з культуральної рідини газоподібного аміаку замість аміачної води рідини продуцента, в якому екстракцію лізину про(його розчину у воді), ДОЗВОЛИТЬ значно скоротити водять в екстракційних декантерах після підкисвитрату пари в технології вилучання лізину за ралення необробленої культуральної рідини, яка хунок виключення процесу упарювання реекстранвийшла із фермертерів, а реекстракцію проводять та, використання більш дешевого реагенту, тому при підвищеній температурі і тиску газоподібним що газоподібний аміак дешевше, ніж аміачна вода аміаком у присутності невеликої КІЛЬКОСТІ води/або в перерахуванні на чистий аміак, що знизить енери відсутності із наступним розділенням органічної і говитрати, підвищить економічність неорганічної фаз, спрощуючи тим самим технолоПри концентруванні твердого продукту, який гію виділення лізину, зменшуючи КІЛЬКІСТЬ стадій, вилучевся на відцентрових сепараторах відбувавиключаючи процес баромембранної обробки, ється часткове відділення екстрагента від лізину знижуючи витрату енергоносіїв на упарювання Концентрат містить лізин ЗО - 60% і залишки екстекстрагента, запобігаючи втратам лізину, з відхорагента Для їх розподілу в цю суміш додають водами при баромембранній обробці, збільшуючи ду В результаті чого лізин переходить у водяну вихід цільового продукту, що, в цілому, підвищить фазу Потім водяну та органічну фазу розділяють економічність процесу Це виключить промивання твердого лізину органічним розчинником і дозволить отримати лізин у Поставлена задача вирішується тим, що, у віготовій формі, яка найбільш часто використовудомому способі вилучення лізину з культуральної ється у СВІТІ рідини продуцента, який включає в себе екстракцію лізину з культуральної і таке інше рідини, і його Проводячи процес реекстракцм у присутності реекстракцію, згідно з винаходом, екстракцію лізиневеликої КІЛЬКОСТІ води, отримують ЗО - 60% розну проводять безпосередньо з необробленої кульчин лізину основи, після чого ВІДДІЛЯЮТЬ розчин туральної рідини, яка вийшла з ферментерів на лізину на сепараторі для розподілу рідин При екстракційних декантерах, а реекстракцію провоконцентруванні лізину в розчині менше 30% при дять газоподібним аміаком у присутності невеликої додаванні води виникають емульсії, які важко розКІЛЬКОСТІ води /або відсутності такої/ з наступним руйновуються, типу вода у маслі через надмір оррозподілом екстрагента і реєкстрагованого лізину, ганічної фази, а концентрування вище 60% сприпричому реекстракцію лізину проводять при підчиняє перевитрату електроенергії і збільшення вищеній температурі і тиску, а твердий лізин, який потужності обладнання вилучівся, концентрують на відцентрових сепараТакож можливий варіант реекстракцм лізину торах до вмісту твердої речовини ЗО - 60%, а потім газоподібним аміаком у відсутності води, в резульдо отриманого концентрату додають воду і ВІДДІтаті чого отримують твердий продукт, який потім ЛЯЮТЬ отриманий розчин лізину від екстрагента ВІДДІЛЯЮТЬ на саморозвантажувальних сепаратодля отримання концентрованого розчину лізину, а рах і ценрифугах з промиванням центрифугата при відсутності води в екстрагенті реекстракцію органічним розчинником Це дозволяє отримати проводять, ВІДДІЛЯЮЧИ твердий продукт, який витвердий продукт, придатний для подальшої перелучився, на сепараторі, а потім на центрифузі із робки та очистки для отримання лізину фармацевпромиванням органічним розчинникам і сушінням з тичної та харчової якості отриманням твердого лізину На фіг подана схема реалізації способу Проведення процесу екстракції лізину на екстСхема вилучення лізину з культуральної рідиракційних декантерах безпосередньо з необробни продуцента містить екстракційний декантер 1 і 45632 декантер 2, пристрій для барботування аміаку З, підключене до системи рециркуляції аміаку 4, сепаратор для згущення кристалізованого лізину 5, сполучене з ємкістю для змішування концентрату лізину з водою 6 і ємкістю для екстрагента 7,сепаратор 8 для розподілу розчину лізину та екстрагента Культуральна рідина із фермертера подається на екстракційний декантер 1, де відбувається екстракція лізину Виходячи з екстракційного декантера 1 КР подається на декантер 2, в якому екстрагується залишковий лізин Екстрагент подається спочатку в декантер 2, а на виході з нього в декантер 1 для забезпечення протитоку КР і екстрагента Отриманий екстракт лізину в екстрагенті на виході із декантера 1 подається у пристрій для реекстракцм газоподібним аміаком 3 (барботер або скрубер), в якому лізин випадає в осад в результаті взаємодії з газоподібним аміаком Отримана суспензія із скрубера 3 подається на сепаратор 5, де відбувається згущення лізину до вмісту ЗО - 60% Аміак циркулює в системі рециркуляції 4 Отриманий концентрат лізину в екстрагенті із сепаратора 5 подається в ємкість для змішування концентрату з водою 6 Регенерований екстрагент із сепаратора 4 подається в ємкість для екстрагента 7 Суміш екстрагента з розчином лізину із ємкості б подається на сепаратор для розподілу рідин 8, де відбувається відділення концентрованого розчину лізину, який відвантажується як товарна форма, а регенерований екстрагент із сепаратора 8, подається в ємкість для екстрагента 7 В якості екстрагента використовують органічну сульфокислоту, відібрану з групи, що складається із органічних сульфокислот, які мають формулу ** STR11 **, де R 5 і R б - аліфатичні вуглеводневі групи, та які дивідуально мають від б до приблизно 22 вуглецевих атома, де R 5 і R 6 разом містить принаймі 18 вуглецевих атомів, і органічні сульфокислоти, які мають структурну формулу ** STR12 **, де R 7 і R 8 - аліфатичні вуглеводневі групи, які містять від 4 до приблизно 22 вуглецевих атома, де R 7, R 8, або сульфогрупа може знаходитись у положеннях 1 - 8 на ароматичних кільцях, і де R 7 і R 8 разом має принаймі 18 вуглецевих атомів В якості розчинника для екстрагента можна використовувати будь-яку нерозчинну у воді рідину Аліфатичні вуглеці типа алканів, включаючи циклоапкани і галогеновані алкани Алкали, які застосовуються, мають мінімум п'ять вуглецевих атомів Галогеновані алкани, які застосовуються, мають мінімум два вуглецевих атома, ароматичні вуглеводні, які можуть бути використані, включаючи бензол, і ПОХІДНІ типу толуолу, ксилолу і кумолу Також підходять нерозчинні в воді ефіри, кетони, спирти Крім того, підходять будь-які суміші цих речовин, нерозчинні у воді і всі рідкі фракції нафти До сумішей можуть бути додані модифікатори для зміни або поліпшення вилучення лізину Це можуть бути спирти, які містять від 10 до 13 вуглецевих атомів, алкиліровані феноли В якості екстрагента використовують органічу сульфокислоту, відібрану з групи, що складається із органічних сульфокислот, які мають формулу ** STR11 **, де R 5 і R 6 -аліфатичні вуглеводневі групи, які індивідуально мають від б до 22 вуглецевих атома, де R 5 і R 6 разом містить принаймі 18 вуглецевих атомів, і органічні сульфокислоти, які мають структурну формулу **STR12**, де R 7 і R 8-аліфатичні вуглеводневі групи, які містять від 4 до приблизно 22 вуглецевих атома, де R 7, R 8, або сульфогрупа може знаходитись у положеннях 1 - 8 на ароматичних кільцях, і де R 7 і R 8 разом має принаймі 18 вуглецевих атомів Приклади здійснення способу Приклад 1 Культуральну рідину підкислюють сірчаною кислотою до рН1 8 і піддають екстракції розчином дінонілнафталін сульфокислоти в аміачній формі в екстракційних декантерах з шнековим вивантаженням твердих осадів Екстракція здійснюється протитоком Використовують два послідовно з'єднаних декантера, при цьому підкислена культуральна рідина і екстрагент рухаються протитоком один до одного Знелізинену культуральну рідину передають на утилізацію, а екстрагент додатково освітлюють у сепараторі, який саморозвантажується, для відділення залишків і культуральноі рідини Освітлений екстрагент змішують з невеликою КІЛЬКІСТЮ води (2 - 10%), нагрівають до 70°С і подають зверху у скрубер Знизу у скрубер подають нагрітий до 70°С аміак під тиском 2 20атм При їх взаємодії відбувається перехід (рекстракція) лізину із органічної фази у водяну На виході із скрубера аміак ВІДДІЛЯЄТЬСЯ ВІД парів органічного розчинника і повертається на рециркуляцію Емульсія, яка складається із регенерованого екстрагента і водяного розчину лізину основи розділяють у відцентровому сепараторі і екстрагент знову повертають у виробництво, а 50% розчин лізину основи відвантажують як товарний продукт Вихід продукту збільшується на 18% Економиться приблизно 3,5 т пари на кожну тонну лізину Приклад 2 Підкислена сірчаною кислотою культуральна рідина подається на сепаратор, який сам о розвантажується, де відбувається відділення біомаси і зважених речовин Для більш повного відділення лізину відділена біомаса розводиться водою і повторно піддається сепарації Процес повторюється до повного вилучиння лізину Освітлена культуральна рідина подається на екстракцію Екстракція дійснюється у відцентрових екстракторах Для повного вилучиння лізину культуральна рідина і екстрагент рухаються протитоком один до одного Екстракцію проводимо на 2 - 4 послідовно з'єднаних екстракторах, причому в перший подається культуральна рідина, а в останній - екстрагент В результаті на виході з першого екстрактора ми отримуємо максимально насичений екстракт лізину, а на виході з останнього максимально знелізинену культуральну рідину Екстракт, який містить лізин, піддаємо реекстракцм газоподібним аміаком Для цього екстракт подаємо зверху у колону, через яку знизу пропускається нагрітий газоподібний аміак під тиском 2 - 20атм Подачу екстракту здійснюємо через розпилювальний пристрій для забезпечення максимального контакту рідкої і газоподібних фаз Аміак на виході із колони ВІДДІЛЯЄМО від парів розчинника і повертаємо в процес В результаті обробки аміаком лі 45632 зин із екстракту виділяється у твердому вигляді Для його вилучіння реекстракт піддаємо сепарації на сепараторі, який саморозвантажується, далі, для більш повного вилучиння екстрагента осаду після сепарації піддаємо центрифугуванню із промиванням органічним розчинником Осад після центрифугування сушимо та отримуємо товарний продукт Використання даного способу дозволить збільшити вихід лізину на 7%, й економити 4 т па 8 ри на кожну тонну лізину Таким чином, в результаті реалізації заявленого способу значно спрощується технологія вилучиння лізину, підвищується економічність процесу Використання заявленого способу дозволить отримати економічний ефект у 0,5 - 1млн грн на рік на одну установку потужністю 5тис тонн лізину на рік КЖ ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71