Procedimiento para producir 1,3-propanodiol.

Un procedimiento para recuperar 1,3-propanodiol de un caldo de fermentación que comprende 1,

3-propanodiol, que comprende las etapas de:

poner en contacto un caldo de fermentación que contiene agua, 1,3-propanodiol y al menos un contaminante escogido entre glicerol, glucosa y butanotriol, con al menos un disolvente de extracción escogido entre alcanoles, cetonas, ésteres, ácidos, éteres o aceites vegetales, para formar una primera mezcla y

separar la primera mezcla en una primera fase y una segunda fase,

donde la primera fase comprende la mayor parte del disolvente de extracción y al menos parte del 1,3-propanodiol que estaba presente en el caldo de fermentación y la relación de pesos de 1,3-propanodiol a al menos uno de los compuestos glicerol, glucosa o butanotriol en la primera fase es mayor que la relación de pesos de 1,3-propanodiol al mismo contaminante en el caldo de fermentación antes de que el caldo de fermentación se haya puesto en contacto con el disolvente de extracción y

en el que la segunda fase comprende la mayor parte del agua y al menos alguno de los contaminantes de la corriente de alimentación acuosa;

recuperar 1,3-propanodiol eliminando la primera fase de la segunda fase,

poner en contacto la primera fase eliminada con una primera cantidad de disolución acuosa para formar una segunda mezcla y

separar la segunda mezcla en una tercera fase y una cuarta fase,

donde la tercera fase comprende la mayor parte del disolvente de extracción de la primera fase y

donde la cuarta fase comprende 1,3-propanodiol y la mayor parte de la primera cantidad de disolución acuosa y la relación de peso en la cuarta fase de 1,3-propanodiol a cualquier contaminante presente es mayor que la relación en peso de 1,3-propanodiol al mismo contaminante en el caldo de fermentación antes de que el caldo de fermentación se haya puesto en contacto con el disolvente de extracción

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/013905.

Solicitante: Tate & Lyle Ingredients Americas LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 5450 Prairie Stone Parkway Hoffmann Estates IL 60192 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: VITNER, ASHER, BAIADA,Anthony, BANIEL,AVRAHAM M, JANSEN,ROBERT P.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D11/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B; aparato de vórtice B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › Extracción por disolventes.
  • B01D11/04 B01D […] › B01D 11/00 Extracción por disolventes. › de soluciones.
  • C02F1/00 QUIMICA; METALURGIA.C02 TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS.C02F TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA O FANGOS (procedimientos para transformar las sustancias químicas nocivas en inocuas o menos perjudiciales, efectuando un cambio químico en las sustancias A62D 3/00; separación, tanques de sedimentación o dispositivos de filtro  B01D; disposiciones relativas a las instalaciones para el tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla en los buques, p. ej. para producir agua dulce, B63J; adición al agua de sustancias para impedir la corrosión C23F; tratamiento de líquidos contaminados por radiactividad G21F 9/04). › Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad).
  • C02F1/26 C02F […] › C02F 1/00 Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla (C02F 3/00 - C02F 9/00 tienen prioridad). › por extracción.
  • C02F1/44 C02F 1/00 […] › por diálisis, ósmosis u ósmosis inversa.
  • C07C31/18 C […] › C07 QUIMICA ORGANICA.C07C COMPUESTOS ACICLICOS O CARBOCICLICOS (compuestos macromoleculares C08; producción de compuestos orgánicos por electrolisiso electroforesis C25B 3/00, C25B 7/00). › C07C 31/00 Compuestos saturados que tienen grupos hidroxilo o grupos O-metal unidos a átomos de carbono acíclicos. › Alcoholes polihidroxílicos acíclicos.
  • C12P7/04 C […] › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA.C12P PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN ENZIMAS PARA LA SINTESIS DE UN COMPUESTO QUIMICO DADO O DE UNA COMPOSICION DADA, O PARA LA SEPARACION DE ISOMEROS OPTICOS A PARTIR DE UNA MEZCLA RACEMICA.C12P 7/00 Preparación de compuestos orgánicos que contienen oxígeno. › acíclicos.
  • C12P7/14 C12P 7/00 […] › Fermentación en múltiples etapas; Fermentación con diferentes tipos de microorganismos o con reempleo de microorganismos.

PDF original: ES-2408344_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para producir 1, 3-propanodiol

Campo técnico

La presente invención se refiere, de forma general, a procesos para producir y recuperar 1, 3-propanodiol. Más particularmente, trata de métodos que se basan en la extracción con disolventes para producir y recuperar 1, 3propanodiol.

Técnica anterior

El 1, 3-propanodiol (PDO) purificado se puede producir comercialmente por métodos conocidos en la técnica que implican procesos de fermentación y de separación química y mecánica. Por ejemplo, se describe la extracción de 1, 3-propanodiol a partir de caldos de fermentación por Malinowski en Biotechnology Techniques, 1999, 13, 127-130. El documento de la patente de Estados Unidos US 5008473 describe un método de purificación que usa ciclohexano. Es posible producir 1, 3-propanodiol por fermentación y la producción de esta forma necesita métodos de purificar el 1, 3-propanodiol que tienen como objetivo la eliminación de las impurezas que se producen como resultado de la fermentación. Cuando se produce PDO por fermentación, el caldo puede contener diversos compuestos como glicerol y 1, 2, 4-butanotriol, que tienen una composición química y unas propiedades parecidas a las del PDO. La glucosa, una sustancia que se puede usar como materia prima para la fermentación, es un compuesto que también tiene similitudes con el 1, 3-propanodiol y pueden quedar cantidades residuales de glucosa después de la fermentación. Una desventaja de la vía de la fermentación que utiliza glucosa para la producción de 1, 3-propanodiol es que los azúcares como la glucosa pueden producir color en los procesos posteriores que implican calor, como la destilación o la evaporación. Preferentemente, la glucosa residual se separa del PDO para purificar el PDO. Se necesita un procedimiento para separar el 1, 3-propanodiol de las impurezas, además de los azúcares, que de cómo resultado mayor pureza del PDO y que pueda eliminar o reducir la cantidad de destilaciones (a saber, un método común de purificar el PDO) necesarias para producir el PDO purificado, que son muy consumidoras de energía.

Descripción de la invención Ciertas realizaciones de la presente invención se dirigen a procedimientos para recuperar el 1, 3-propanodiol de una corriente de alimentación acuosa. La corriente de alimentación acuosa comprende agua, 1, 3-propanodiol y al menos un contaminante. Preferentemente, la corriente de alimentación acuosa comprende un caldo de fermentación que está concentrado y/o parcialmente purificado. En ciertas realizaciones preferidas, la corriente de alimentación acuosa comprende entre aproximadamente 5 % en peso y 85 % en peso de 1, 3-propanodiol y comprende además más de aproximadamente 10 % en peso de agua y entre aproximadamente 5 % en peso y 70 % en peso de uno o más contaminantes. En ciertas realizaciones, la corriente de alimentación acuosa comprende hasta 90 % en peso de residuo sólido seco. Preferentemente, la corriente de alimentación comprende entre aproximadamente 20 % en peso y aproximadamente 80 % en peso de residuo sólido seco. Preferentemente, el contaminante (al menos uno) presente en la corriente de alimentación acuosa es un compuesto escogido en el grupo que consiste en ácidos orgánicos, sales orgánicas, sales inorgánicas, carbohidratos, alcoholes, proteínas, aminoácidos y compuestos hidroxilados de bajo peso molecular. Un compuesto hidroxilado de bajo peso molecular se puede escoger en el grupo que consiste en glicerol, glucosa y butanotriol. Preferentemente, la corriente de alimentación acuosa tiene un pH comprendido aproximadamente entre 2 y 11 y, más preferentemente, comprendido aproximadamente entre 6 y 8.

La corriente de alimentación acuosa se pone en contacto con al menos un reactivo extractor o disolvente de extracción para formar una primera mezcla. El contacto entre el disolvente de extracción y la corriente de alimentación acuosa se puede llevar a cabo a contracorriente, en corriente cruzada o en corriente cruzada a contracorriente, como se explica más adelante en el texto. El contacto se puede realizar utilizando más de una etapa, como se sabe en la técnica para poner en contacto dos líquidos. En ciertas realizaciones, el disolvente de extracción es esencialmente anhidro (esto es, comprende menos de aproximadamente 0, 5 % de agua) y en otras está saturado de agua. Preferentemente, el disolvente de extracción (al menos uno) se escoge en el grupo que consiste en alcoholes, cetonas, ésteres, ácidos, éteres o aceites vegetales con parámetro hidrofóbico (coeficiente de reparto) logP comprendido aproximadamente entre 0, 8 y 7, 7 (logP = [soluto]octanol / [soluto]agua) . En ciertas realizaciones preferidas, el disolvente de extracción tiene un parámetro hidrofóbico comprendido aproximadamente entre 0, 8 y 2, 9. (Biotechnology and Bioengineering, vol. 30, páginas 81-87, julio 1987; Biotechnol. Prog., vol. 7, número 2) . En ciertas realizaciones, el disolvente de extracción se escoge en el grupo que consiste en: (1) alcanoles como pentanol, 1-propanol, hexanol o alcohol oleico; (2) cetonas como la 4-metil-2-pentanona; (3) ésteres como el acetato de isopropilo o el fosfato de tributilo; (4) ácidos como el ácido oleico; (5) aceites como el aceite de soja o el aceite de ricino y (6) éteres. Preferentemente, el disolvente de extracción es hexanol o fosfato de tributilo. En ciertas realizaciones, el disolvente de extracción tiene una relación de átomos de carbono a oxígeno comprendida aproximadamente entre 2:1 y 18:1, más preferentemente entre 2:1 y 10:1, siendo lo más preferible entre 3:1 y 6:1.

En ciertas realizaciones se puede usar un intensificador o potenciador de fases escogido entre hidrocarburos alifáticos y aromáticos además de los disolventes de extracción (como los mencionados previamente en el texto) , con el fin de mejorar e intensificar la separación de fases. Los potenciadores de fases preferidos son alcanos en el intervalo del hexano al decano (esto es, los que tienen de 6 a nueve átomos de carbono) .

La primera mezcla se separa en una primera fase y una segunda fase. La primera fase comprende la mayor parte (es decir, más de aproximadamente 50 %) del disolvente de extracción y al menos algo del 1, 3-propanodiol que estaba presente en la corriente de alimentación acuosa. La relación de pesos, en la primera fase, de 1, 3-propanodiol respecto de cualquier contaminante presente es mayor que la relación de pesos de 1, 3-propanodiol con respecto al mismo contaminante en la corriente de alimentación acuosa antes de poner en contacto la corriente de alimentación acuosa con el disolvente de extracción. De este modo, el 1, 3-propanodiol es más puro en la primera fase que en la corriente de alimentación acuosa. La segunda fase comprende la mayor parte (es decir, más de aproximadamente 50 % en peso) del agua de la corriente de alimentación acuosa y al menos algo del contaminante de la corriente de alimentación acuosa. La separación se puede llevar a cabo utilizando los métodos conocidos en la técnica. En determinadas realizaciones, la etapa de poner en contacto los líquidos y separar la primera fase y la segunda fase se lleva a cabo en un mezclador-decantador. En ciertas realizaciones preferidas, la primera fase se separa de la segunda fase utilizando una centrífuga. En ciertas realizaciones, se recupera 1, 3-propanodiol purificado retirando la primera fase de la segunda fase. Ciertas realizaciones de la presente invención se llevan a cabo preferentemente a una temperatura comprendida aproximadamente entre 20 ºC y 90 ºC, más preferentemente entre aproximadamente 25 ºC y 35 ºC y, lo más preferible, a una temperatura de aproximadamente 30 ºC.

La primera fase retirada se pone en contacto con una primera cantidad de disolución acuosa o de agua para formar una segunda mezcla. La relación de volúmenes de la primera cantidad de agua o disolución acuosa a la primera fase está aproximadamente entre 20:1 y 1:20, más preferentemente aproximadamente entre 20:1 y 1:1, siendo lo más preferible aproximadamente entre 7:1 y 3:1. La segunda mezcla se separa en una tercera fase y una cuarta fase. La tercera fase comprende la mayor parte (es decir, más de aproximadamente el 50 % en peso) del disolvente de extracción de la primera fase. La cuarta fase comprende 1, 3-propanodiol y la mayor parte (es decir, más de aproximadamente el 50 % en peso) de la primera cantidad de disolución acuosa o agua. La relación de pesos en la cuarta fase de 1, 3-propanodiol a cualquier contaminante presente es mayor que la relación en peso de 1, 3propanodiol al mismo contaminante en la corriente de alimentación acuosa antes de que la corriente de alimentación acuosa se pusiera en contacto con el disolvente de extracción. De este modo, el 1, 3-propanodiol es... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para recuperar 1, 3-propanodiol de un caldo de fermentación que comprende 1, 3-propanodiol, que comprende las etapas de:

poner en contacto un caldo de fermentación que contiene agua, 1, 3-propanodiol y al menos un contaminante escogido entre glicerol, glucosa y butanotriol, con al menos un disolvente de extracción escogido entre alcanoles, cetonas, ésteres, ácidos, éteres o aceites vegetales, para formar una primera mezcla y

separar la primera mezcla en una primera fase y una segunda fase,

donde la primera fase comprende la mayor parte del disolvente de extracción y al menos parte del 1, 3propanodiol que estaba presente en el caldo de fermentación y la relación de pesos de 1, 3-propanodiol a al menos uno de los compuestos glicerol, glucosa o butanotriol en la primera fase es mayor que la relación de pesos de 1, 3-propanodiol al mismo contaminante en el caldo de fermentación antes de que el caldo de fermentación se haya puesto en contacto con el disolvente de extracción y

en el que la segunda fase comprende la mayor parte del agua y al menos alguno de los contaminantes de la corriente de alimentación acuosa;

recuperar 1, 3-propanodiol eliminando la primera fase de la segunda fase,

poner en contacto la primera fase eliminada con una primera cantidad de disolución acuosa para formar una segunda mezcla y

separar la segunda mezcla en una tercera fase y una cuarta fase,

donde la tercera fase comprende la mayor parte del disolvente de extracción de la primera fase y

donde la cuarta fase comprende 1, 3-propanodiol y la mayor parte de la primera cantidad de disolución acuosa y la relación de peso en la cuarta fase de 1, 3-propanodiol a cualquier contaminante presente es mayor que la relación en peso de 1, 3-propanodiol al mismo contaminante en el caldo de fermentación antes de que el caldo de fermentación se haya puesto en contacto con el disolvente de extracción.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende además la etapa de recuperar 1, 3-propanodiol retirando la cuarta fase de la tercera fase.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, que comprende además reciclar la tercera fase recuperada de tal modo que el disolvente de extracción comprende la tercera fase recuperada.

4. El procedimiento de la reivindicación 2, que comprende además tratar la cuarta fase recuperada para purificar adicionalmente el 1, 3-propanodiol en la cuarta fase.

5. El procedimiento de la reivindicación 2, que comprende además reciclar la cuarta fase de tal modo que el caldo de fermentación comprende la cuarta fase recuperada.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la relación de volúmenes de la primera cantidad de disolución acuosa a la primera fase está comprendida aproximadamente entre 20:1 y 1:20.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que la relación de volúmenes está comprendida aproximadamente entre 20:1 y 1:1.

8. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que la relación de volúmenes está entre aproximadamente 7:1 y

3:1.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el caldo de fermentación se concentra hasta contener al menos un extracto seco de 90 % en peso.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el caldo de fermentación se purifica parcialmente.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el caldo de fermentación tiene un pH comprendido aproximadamente entre 2 y 11.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el caldo de fermentación tiene un pH comprendido aproximadamente entre 6 y 8.

13. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el caldo de fermentación comprende aproximadamente entre 20 % y 80 % en peso de extracto seco.

14. El procedimiento de la reivindicación 1, que se lleva a cabo a una temperatura comprendida aproximadamente entre 20 ºC y 90 ºC.

15. El procedimiento de la reivindicación 1, que se lleva a cabo a una temperatura comprendida aproximadamente entre 25 ºC y 35 ºC.

16. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el disolvente de extracción es esencialmente anhidro.

17. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el disolvente de extracción está saturado con agua.

18. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el disolvente de extracción se escoge en el grupo que consiste en: pentanol, 1-propanol, hexanol, alcohol oleico, 4-metil-2-pentanona, acetato de isopropilo, fosfato de tributilo, ácido oleico, aceite de soja y aceite de ricino.

19. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que el disolvente de extracción se escoge en el grupo que consiste en hexanol y fosfato de tributilo.

20. El procedimiento de la reivindicación 17, en el que la primera mezcla comprende un potenciador de fase escogido en el grupo que consiste en hidrocarburos alifáticos y aromáticos.

21. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que el potenciador de fase es un alcano que tiene entre 6 y 10 15 átomos de carbono.

22. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el disolvente de extracción comprende átomos de carbono y oxígeno en una proporción comprendida aproximadamente entre 2:1 y 18:1.

23. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el disolvente de extracción comprende átomos de carbono y oxígeno en una proporción comprendida aproximadamente entre 3:1 y 6:1.

24. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el caldo de fermentación comprende aproximadamente entre 5 % en peso y 85 % en peso de 1, 3-propanodiol y comprende además más de aproximadamente 10 % en peso de agua y entre aproximadamente 5 % en peso y 70 % en peso de uno o más contaminantes.


 

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