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 uncontaminante con al menos un disolvente de extracción para formar una primera mezcla yseparar la primera mezcla en una primera fase y una segunda fase,

en el cual 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 acualquier contaminante presente en la primera fase es mayor que la relación de pesos de 1,3-propanodiol almismo contaminante en el caldo de fermentación antes de que se haya puesto en contacto con eldisolvente de extracción y

en el que la segunda fase comprende la mayor parte del agua y al menos alguno de los contaminantes delcaldo de fermentación;

de modo que dicho procedimiento comprende además:

ajustar la temperatura de la primera mezcla durante la etapa de puesta en contacto de tal modo que el 1,3-propanodiol sea más soluble en el disolvente de extracción que en el caldo de fermentación, donde eldisolvente de extracción es hexanol;

separar la primera mezcla en la primera fase y la segunda fase;

retirar la primera fase de la segunda fase;

ajustar la temperatura de la primera fase de tal modo que se forme una segunda mezcla; y

separar la segunda mezcla en una tercera fase y una cuarta fase, de modo que la tercera fase comprendela mayor parte del hexanol de la primera fase y la cuarta fase comprende 1,3-propanodiol;

en el que la relación de pesos, en la cuarta fase, de 1,3-propanodiol a cualquier contaminante presente esmayor que la relación de pesos de 1,3-propanodiol al mismo contaminante en el caldo de fermentaciónantes de que el caldo de fermentación se haya puesto en contacto con el disolvente de extracción.

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. 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, 3propanodiol 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 que son muy consumidoras de energía (a saber, un método común de purificar el PDO) necesarias para producir el PDO purificado.

Descripción de la invención Algunas realizaciones de la presente invención se dirigen a procedimientos para recuperar el 1, 3-propanodiol de un caldo de fermentación. El caldo de fermentación comprende agua, 1, 3-propanodiol y al menos un contaminante. Preferentemente, el caldo de fermentación está concentrado y/o parcialmente purificado. En algunas realizaciones preferidas, el caldo de fermentación comprende entre aproximadamente 5 % en peso y 85 % en peso de 1, 3propanodiol 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, el caldo de fermentación comprende hasta 90 % en peso de residuo sólido seco. Preferentemente, el caldo de fermentación comprende entre aproximadamente 20 % en peso y aproximadamente 80 % en peso de residuo sólido seco. Preferentemente, el contaminante (al menos uno) presente en el caldo de fermentación 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, el caldo de fermentación tiene un pH comprendido aproximadamente entre 2 y 11 y, más preferentemente, comprendido aproximadamente entre 6 y 8.

El caldo de fermentación 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 el caldo de fermentación 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.

En ciertas realizaciones se puede usar un intensificador de fases escogido entre hidrocarburos alifáticos y aromáticos además del disolvente de extracción, con el fin de mejorar e intensificar la separación de fases. Los intensificadores 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 el caldo de fermentación. 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 el caldo de fermentación antes de poner en contacto el caldo de fermentación con el disolvente de extracción. De este modo, el 1, 3-propanodiol es más puro en la primera fase que en el caldo de fermentación. La segunda fase comprende la mayor parte (es decir, más de aproximadamente 50 % en peso) del agua del caldo de fermentación y al menos algo del contaminante del caldo de fermentación. 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. 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 temperatura de la primera fase eliminada se ajusta para formar una segunda mezcla. 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, 3propanodiol 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, 3-propanodiol al mismo contaminante en el caldo de fermentación antes de que el caldo de fermentación se pusiera en contacto con el disolvente de extracción. De este modo, el 1, 3propanodiol es más puro en la cuarta fase que el 1, 3-propanodiol en el caldo de fermentación. La separación se puede llevar a cabo utilizando métodos conocidos en la técnica para separar dos líquidos inmiscibles o parcialmente miscibles. En ciertas realizaciones, se recupera el 1, 3-propanodiol purificado retirando (por ejemplo, por decantación) la cuarta fase de la tercera fase. En ciertas realizaciones, la tercera fase recuperada se puede recircular al disolvente de extracción utilizado en la primera mezcla. La cuarta fase recuperada se puede tratar para purificar más el 1, 3-propanodiol en la cuarta fase. La cuarta fase se puede reciclar de tal modo que el caldo de fermentación para la primera mezcla comprenda la cuarta fase recuperada.

El procedimiento de la presente invención conlleva ajustar la temperatura de la primera mezcla durante la etapa de poner en contacto los líquidos de tal modo que el 1, 3-propanodiol sea más soluble en el disolvente de extracción que en el caldo de fermentación y el disolvente de extracción es hexanol. La primera mezcla del caldo de fermentación y del disolvente de extracción se separa en la primera fase y la segunda fase, como se ha descrito previamente en el texto. La primera fase se retira de la segunda fase. La temperatura de la primera fase se ajusta de tal modo que se forma una segunda mezcla. La segunda mezcla se separa en una tercera fase y una cuarta fase. La tercera fase comprende la mayor parte del hexanol procedente de la primera fase y la cuarta fase comprende 1, 3-propanodiol. La relación de pesos en la cuarta fase de 1, 3-propanodiol a cualquier contaminante presente es mayor que la relación de pesos entre las cantidades de 1, 3-propanodiol y el mismo contaminante en la corriente de alimentación acuosa antes de que el caldo de fermentación se haya puesto en contacto con el disolvente de extracción.

Ciertos métodos conocidos en la técnica para la purificación de PDO a partir de una corriente de alimentación acuosa (por ejemplo, un caldo de fermentación) que comprende contaminantes implican la extracción de los contaminantes dejando a la vez el PDO en la corriente de alimentación acuosa. Ciertos métodos de la presente invención implican... [Seguir leyendo]

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

poner en contacto un caldo de fermentación que contiene agua, 1, 3-propanodiol y al menos un contaminante con al menos un disolvente de extracción para formar una primera mezcla y

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

en el cual 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 cualquier contaminante presente 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 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 del caldo de fermentación;

de modo que dicho procedimiento comprende además:

ajustar la temperatura de la primera mezcla durante la etapa de puesta en contacto de tal modo que el 1, 3propanodiol sea más soluble en el disolvente de extracción que en el caldo de fermentación, donde el disolvente de extracción es hexanol;

separar la primera mezcla en la primera fase y la segunda fase;

retirar la primera fase de la segunda fase;

ajustar la temperatura de la primera fase de tal modo que se forme una segunda mezcla; y

separar la segunda mezcla en una tercera fase y una cuarta fase, de modo que la tercera fase comprende la mayor parte del hexanol de la primera fase y la cuarta fase comprende 1, 3-propanodiol;

en el que la relación de pesos, en la cuarta fase, de 1, 3-propanodiol a cualquier contaminante presente 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.

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

3. El procedimiento de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el contaminante 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 y sus mezclas.

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el compuesto hidroxilado de bajo peso molecular se escoge en el grupo que consiste en glicerol, glucosa y butanotriol.