JP2000218275A - 電気透析による水***を利用してアミノ酸の塩酸塩と苛性を製造する方法 - Google Patents
電気透析による水***を利用してアミノ酸の塩酸塩と苛性を製造する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気透析による水***を利用して、アミノ酸
の塩酸塩と純度の高いアルカリを同時に製造する。 【解決手段】 アミノ酸の塩酸塩とアルカリを製造する
ために、そのプロセス中に３隔室式電気透析セルを用い
たスタックを使用する。電気透析セルには、バイポーラ
膜、陽イオン交換膜、陰イオン交換膜を用い、これらを
配列することにより酸室、塩基室、塩室を形成する。プ
ロセスの運転の開始に当たっては、塩室に塩溶液、塩基
室に水、酸室にアミノ酸を含む液を供給する。供給する
塩は、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムまたは塩化リ
チウムであることが好ましい。セルに直流電流を印加し
て推進力を与えることにより、塩溶液を転化し、塩基室
ではアルカリ、酸室ではアミノ酸の塩酸塩を生成させ
る。酸およびアルカリ溶液と消耗した塩溶液はそれぞれ
の隔室から排出する。電気透析セルに供給する前に、塩
溶液にキレート剤を添加してもよい。
の塩酸塩と純度の高いアルカリを同時に製造する。 【解決手段】 アミノ酸の塩酸塩とアルカリを製造する
ために、そのプロセス中に３隔室式電気透析セルを用い
たスタックを使用する。電気透析セルには、バイポーラ
膜、陽イオン交換膜、陰イオン交換膜を用い、これらを
配列することにより酸室、塩基室、塩室を形成する。プ
ロセスの運転の開始に当たっては、塩室に塩溶液、塩基
室に水、酸室にアミノ酸を含む液を供給する。供給する
塩は、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムまたは塩化リ
チウムであることが好ましい。セルに直流電流を印加し
て推進力を与えることにより、塩溶液を転化し、塩基室
ではアルカリ、酸室ではアミノ酸の塩酸塩を生成させ
る。酸およびアルカリ溶液と消耗した塩溶液はそれぞれ
の隔室から排出する。電気透析セルに供給する前に、塩
溶液にキレート剤を添加してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気透析による水分
裂を利用して、塩と適切なアミノ酸を出発原料として用
いて、アミノ酸の塩酸塩と苛性ソーダを併産する方法に
関する。
裂を利用して、塩と適切なアミノ酸を出発原料として用
いて、アミノ酸の塩酸塩と苛性ソーダを併産する方法に
関する。
【０００２】本発明は次の（ａ）から（ｄ）の知見を基
本にして考案されたものである。（ａ）電気透析セルの
酸製品ループ中に生成するアミノ酸の塩酸塩はそのルー
プ内に安定に保持される。このようにループ内に保持さ
れることで、商品として市販するに足る純度を持つ苛性
を併産することが可能となる。アミノ酸成分が酸ループ
内に確実に保持されるということは、たとえアミノ酸の
供給液にカルシウムやマグネシウムのような不純物が存
在していても、アミノ酸の供給液をコストのかかる精製
にかける必要がないということを意味している。（ｂ）
塩酸塩をその場で生成させるためにバイポーラ膜を通過
する塩素が実質的に減少し、その結果、単に塩を苛性ソ
ーダと塩酸に転化させる方法により得られる苛性の品質
よりすぐれた品質の苛性を製造することができる。
（ｃ）この塩酸塩の製造法は、プロセス効率が高く、ト
ータルの製造コストが低減される。（ｄ）高濃度の塩酸
塩を効率的に、生産・加工することができる。
本にして考案されたものである。（ａ）電気透析セルの
酸製品ループ中に生成するアミノ酸の塩酸塩はそのルー
プ内に安定に保持される。このようにループ内に保持さ
れることで、商品として市販するに足る純度を持つ苛性
を併産することが可能となる。アミノ酸成分が酸ループ
内に確実に保持されるということは、たとえアミノ酸の
供給液にカルシウムやマグネシウムのような不純物が存
在していても、アミノ酸の供給液をコストのかかる精製
にかける必要がないということを意味している。（ｂ）
塩酸塩をその場で生成させるためにバイポーラ膜を通過
する塩素が実質的に減少し、その結果、単に塩を苛性ソ
ーダと塩酸に転化させる方法により得られる苛性の品質
よりすぐれた品質の苛性を製造することができる。
（ｃ）この塩酸塩の製造法は、プロセス効率が高く、ト
ータルの製造コストが低減される。（ｄ）高濃度の塩酸
塩を効率的に、生産・加工することができる。
【０００３】本発明の方法は、バイポーラ膜、陽イオン
交換膜、陰イオン交換膜を持つ、３隔室式電気透析（Ｅ
Ｄ）セルで実施される。バイポーラ膜とは、水を***さ
せ、陰イオンや陽イオンは通さない膜である。通常、セ
ルへの塩の供給液はほとんど飽和状態の液で、岩塩（ま
たは同様の塩原料）を新規な水および／またはセルから
戻ってくる消耗した水を使用して溶解させたものであ
る。次いで、高濃度の塩溶液はｐＨ調整／濾過、さらに
場合によっては仕上げ用のイオン交換樹脂を使用して精
製される。精製された水溶液はセルの塩ループに供給さ
れる。
交換膜、陰イオン交換膜を持つ、３隔室式電気透析（Ｅ
Ｄ）セルで実施される。バイポーラ膜とは、水を***さ
せ、陰イオンや陽イオンは通さない膜である。通常、セ
ルへの塩の供給液はほとんど飽和状態の液で、岩塩（ま
たは同様の塩原料）を新規な水および／またはセルから
戻ってくる消耗した水を使用して溶解させたものであ
る。次いで、高濃度の塩溶液はｐＨ調整／濾過、さらに
場合によっては仕上げ用のイオン交換樹脂を使用して精
製される。精製された水溶液はセルの塩ループに供給さ
れる。
【０００４】塩ループにエチレンジアミン四酢酸（ＥＤ
ＴＡ）のようなキレート剤／金属イオン封鎖剤を少量加
えると、残存している多価陽イオンの不純物（特にカル
シウム）に対してキレート作用があり、陽イオン交換膜
の汚染を防ぐことができるので、プロセスの信頼性を向
上するのに効果がある。塩酸塩の製造の選択性・効率が
高いために塩ループが塩基性（ｐＨ＞７）に保たれるこ
とになり、それによって（多価陽イオン不純物との）キ
レート錯体の安定性や溶解性が促進されるために、この
キレート作用はさらに強力になる。したがって、錯体は
塩ループ内に保持されることになる。このため通常は、
塩供給液を仕上げ用イオン交換樹脂にかける必要は必ず
しもない。
ＴＡ）のようなキレート剤／金属イオン封鎖剤を少量加
えると、残存している多価陽イオンの不純物（特にカル
シウム）に対してキレート作用があり、陽イオン交換膜
の汚染を防ぐことができるので、プロセスの信頼性を向
上するのに効果がある。塩酸塩の製造の選択性・効率が
高いために塩ループが塩基性（ｐＨ＞７）に保たれるこ
とになり、それによって（多価陽イオン不純物との）キ
レート錯体の安定性や溶解性が促進されるために、この
キレート作用はさらに強力になる。したがって、錯体は
塩ループ内に保持されることになる。このため通常は、
塩供給液を仕上げ用イオン交換樹脂にかける必要は必ず
しもない。
【０００５】本発明の方法は、種々のアミノ酸の塩酸塩
の生産ならびに、高品質の苛性の併産に使用することが
できる。本方法は、関連するアミノ酸が塩基性のもの
（アルギニン、リシン、ヒドロキシリシン、ヒスチジ
ン）や、３つ以上の炭素を持つ場合にその塩酸塩を製造
するのに特に有用である。本発明の方法は、特にリシン
塩酸塩の製造に有用である。処理する塩の種類（ＮａＣ
ｌまたはＫＣｌまたはＬｉＣｌ）によって、併産される
塩基は、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）または苛性カリ（ＫＯ
Ｈ）または水酸化リチウムとなる。
の生産ならびに、高品質の苛性の併産に使用することが
できる。本方法は、関連するアミノ酸が塩基性のもの
（アルギニン、リシン、ヒドロキシリシン、ヒスチジ
ン）や、３つ以上の炭素を持つ場合にその塩酸塩を製造
するのに特に有用である。本発明の方法は、特にリシン
塩酸塩の製造に有用である。処理する塩の種類（ＮａＣ
ｌまたはＫＣｌまたはＬｉＣｌ）によって、併産される
塩基は、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）または苛性カリ（ＫＯ
Ｈ）または水酸化リチウムとなる。
【０００６】アミノ酸は糖類の発酵法や化学合成法によ
って商業的規模で生産されている。これらの多くはその
塩酸塩の形で単離されたり販売されたりしている。リシ
ン塩酸塩もその一例で、精製したリシン塩基を濃塩酸と
反応させることで生産されている。使用される酸はたい
ていは、副生品業者または、塩素−アルカリ製造業者か
ら購入する。彼らは、塩素を水素と反応させ、生成する
塩化水素ガスを水に溶解させて濃塩酸を作っている。塩
酸の購入費は通常かなり高いものとなる。また、酸を取
扱おうとすると、供給、配送、安全という問題に取り組
まざるを得ない。
って商業的規模で生産されている。これらの多くはその
塩酸塩の形で単離されたり販売されたりしている。リシ
ン塩酸塩もその一例で、精製したリシン塩基を濃塩酸と
反応させることで生産されている。使用される酸はたい
ていは、副生品業者または、塩素−アルカリ製造業者か
ら購入する。彼らは、塩素を水素と反応させ、生成する
塩化水素ガスを水に溶解させて濃塩酸を作っている。塩
酸の購入費は通常かなり高いものとなる。また、酸を取
扱おうとすると、供給、配送、安全という問題に取り組
まざるを得ない。
【０００７】塩から直接に苛性と塩酸を製造するもう一
つの方法として、バイポーラ膜を使用した電気透析（Ｅ
Ｄ）がある。バイポーラ膜は水を***させ、陰イオン、
陽イオンのいずれも通さない。
つの方法として、バイポーラ膜を使用した電気透析（Ｅ
Ｄ）がある。バイポーラ膜は水を***させ、陰イオン、
陽イオンのいずれも通さない。
【０００８】図１に本発明を実施するための３隔室式セ
ルを示した。セルには、バイポーラ膜（記号−＋）４
６、陰イオン交換膜（−）５０、陽イオン交換膜（＋）
４８があり、この順を繰り返しながら並べてある。膜と
膜の間が電気透析セルの３つの隔室となり、酸室
（Ａ）、塩基室（Ｂ）、塩室（Ｓ）と名付けられてい
る。膜と隔室を総合して「ユニットセル」、または単に
「セル」と呼ぶ。多数の（おそらく１００から２００
の）そのようなセルが、一組の電極（陽極＋と陰極−）
の間に組み込まれて、コンパクトな「電気透析スタッ
ク」を形成している。
ルを示した。セルには、バイポーラ膜（記号−＋）４
６、陰イオン交換膜（−）５０、陽イオン交換膜（＋）
４８があり、この順を繰り返しながら並べてある。膜と
膜の間が電気透析セルの３つの隔室となり、酸室
（Ａ）、塩基室（Ｂ）、塩室（Ｓ）と名付けられてい
る。膜と隔室を総合して「ユニットセル」、または単に
「セル」と呼ぶ。多数の（おそらく１００から２００
の）そのようなセルが、一組の電極（陽極＋と陰極−）
の間に組み込まれて、コンパクトな「電気透析スタッ
ク」を形成している。
【０００９】塩溶液の供給流れが、陽イオン交換膜と陰
イオン交換膜にはさまれた塩室Ｓに入る。図１に見られ
るように、水がバイポーラ膜４６の両側にある酸室Ａと
塩基室Ｂに入る。直流電流を印加して推進力を与える
と、バイポーラ膜のところで生成したＨ+とＯＨ- イオ
ンはそれぞれ、酸室Ａと塩基室Ｂに移動する。同時に、
塩（ＮａＣｌ）の解離によって生成したＣｌ-とＮａ+の
イオンはそれぞれ陰イオン交換膜５０と陽イオン交換膜
４８を通過していく。塩基室Ｂでは、Ｎａ+イオンがＯ
Ｈ-イオンと結合して、塩基製品ができる。同様にし
て、酸室ＡではＣｌ-とＨ+が結合して酸製品ができる。
全体をあわせれば、塩（ＮａＣｌ）から、相対的に純粋
な酸（ＨＣｌ）と塩基（ＮａＯＨ）製品ができたことに
なる。
イオン交換膜にはさまれた塩室Ｓに入る。図１に見られ
るように、水がバイポーラ膜４６の両側にある酸室Ａと
塩基室Ｂに入る。直流電流を印加して推進力を与える
と、バイポーラ膜のところで生成したＨ+とＯＨ- イオ
ンはそれぞれ、酸室Ａと塩基室Ｂに移動する。同時に、
塩（ＮａＣｌ）の解離によって生成したＣｌ-とＮａ+の
イオンはそれぞれ陰イオン交換膜５０と陽イオン交換膜
４８を通過していく。塩基室Ｂでは、Ｎａ+イオンがＯ
Ｈ-イオンと結合して、塩基製品ができる。同様にし
て、酸室ＡではＣｌ-とＨ+が結合して酸製品ができる。
全体をあわせれば、塩（ＮａＣｌ）から、相対的に純粋
な酸（ＨＣｌ）と塩基（ＮａＯＨ）製品ができたことに
なる。
【００１０】 ＮａＣｌ ＋ Ｈ2Ｏ ＝ ＮａＯＨ ＋ ＨＣｌ
【００１１】設備費およびエネルギー費の両面で、ＥＤ
法は塩素−アルカリ法よりもコストが低い。しかし、Ｅ
Ｄ法では、希薄な塩酸（２〜７重量％）と希薄な苛性ソ
ーダ（５〜１８重量％）しか製造できない。希薄な酸か
ら濃塩酸を製造しようとすると、さらに費用をかけて濃
縮する必要がある。
法は塩素−アルカリ法よりもコストが低い。しかし、Ｅ
Ｄ法では、希薄な塩酸（２〜７重量％）と希薄な苛性ソ
ーダ（５〜１８重量％）しか製造できない。希薄な酸か
ら濃塩酸を製造しようとすると、さらに費用をかけて濃
縮する必要がある。
【００１２】さらに、バイポーラ膜は完全な透過選択性
をもっているわけではないので、少量のＣｌ-やＮａ+の
イオンがバイポーラ膜を通過し、製品を汚染する。すな
わち、苛性製品に少量の塩素イオンが混入し、酸製品に
少量のナトリウムイオンが混入する。塩から希薄な酸お
よび塩基を製造すると、併産される苛性製品には１〜４
モル％の塩素が入り、酸製品には２〜５．５モル％のナ
トリウムが混入することが報告されている（K.N. Mani,
"Electrodialysis Water Splitting Technology", J.
Membrane Sci., (1991), vol. 58, 117-138）。 この程
度の混入があると、原料（すなわちＮａＣｌ）のロスや
製品である酸や塩基の価値が下がるという問題がおきて
くる。
をもっているわけではないので、少量のＣｌ-やＮａ+の
イオンがバイポーラ膜を通過し、製品を汚染する。すな
わち、苛性製品に少量の塩素イオンが混入し、酸製品に
少量のナトリウムイオンが混入する。塩から希薄な酸お
よび塩基を製造すると、併産される苛性製品には１〜４
モル％の塩素が入り、酸製品には２〜５．５モル％のナ
トリウムが混入することが報告されている（K.N. Mani,
"Electrodialysis Water Splitting Technology", J.
Membrane Sci., (1991), vol. 58, 117-138）。 この程
度の混入があると、原料（すなわちＮａＣｌ）のロスや
製品である酸や塩基の価値が下がるという問題がおきて
くる。
【００１３】苛性および／または酸の純度を改善する方
法として、２枚以上のバイポーラ膜を用いた多室セルを
使用するものがあり、これは、米国特許第４，９７６，
８３８号、同第５，１３５，６２６号、同第５，１６
２，０７６号、同５，１９８，０８６号、同５，２０
０，０４６号などに記載されている。しかし、これらの
特許にあるセル構造は３隔室式セルよりも複雑で、高価
となる。
法として、２枚以上のバイポーラ膜を用いた多室セルを
使用するものがあり、これは、米国特許第４，９７６，
８３８号、同第５，１３５，６２６号、同第５，１６
２，０７６号、同５，１９８，０８６号、同５，２０
０，０４６号などに記載されている。しかし、これらの
特許にあるセル構造は３隔室式セルよりも複雑で、高価
となる。
【００１４】注目すべきは、アミノ酸を濃塩酸ＨＣｌと
反応させてアミノ酸の塩酸塩を製造する方法では、ある
程度の量のナトリウムが混入していても大きな問題には
ならないということである。それは、塩酸塩製品は結晶
化させて溶液から取り出すのが普通だからである。しか
しながら、塩酸塩にナトリウムが混入するのは、経済的
には問題ではある。塩とアミノ酸を原料に使って、アミ
ンの塩酸塩を直接製造することが可能な、新規な方法が
求められている。併産される苛性が高品質で市販可能で
あることも重要である。
反応させてアミノ酸の塩酸塩を製造する方法では、ある
程度の量のナトリウムが混入していても大きな問題には
ならないということである。それは、塩酸塩製品は結晶
化させて溶液から取り出すのが普通だからである。しか
しながら、塩酸塩にナトリウムが混入するのは、経済的
には問題ではある。塩とアミノ酸を原料に使って、アミ
ンの塩酸塩を直接製造することが可能な、新規な方法が
求められている。併産される苛性が高品質で市販可能で
あることも重要である。
【００１５】本発明の特徴となるのは、アミノ酸の塩酸
塩とアルカリを製造する方法を、バイポーラ膜、陽イオ
ン交換膜、陰イオン交換膜からなる３隔室式電気透析セ
ルによって実施することである。これらの膜によって、
酸室、塩基室、塩室を区分けしている。
塩とアルカリを製造する方法を、バイポーラ膜、陽イオ
ン交換膜、陰イオン交換膜からなる３隔室式電気透析セ
ルによって実施することである。これらの膜によって、
酸室、塩基室、塩室を区分けしている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本方法は、まず、塩溶液
の供給流れを塩室に、水を塩基室に、アミノ酸を含む液
を酸室に供給して塩の解離をさせることから始まる。塩
の供給流れは塩化ナトリウムまたは塩化カリウムである
ことが好ましい。次いで直流電流を印加して推進力を与
えると、塩が分解して塩基室ではアルカリに、酸室では
アミノ酸の塩酸塩にと変化する。それから、酸製品、ア
ルカリ製品、それに消耗した塩溶液がそれぞれの隔室か
ら排出される。
の供給流れを塩室に、水を塩基室に、アミノ酸を含む液
を酸室に供給して塩の解離をさせることから始まる。塩
の供給流れは塩化ナトリウムまたは塩化カリウムである
ことが好ましい。次いで直流電流を印加して推進力を与
えると、塩が分解して塩基室ではアルカリに、酸室では
アミノ酸の塩酸塩にと変化する。それから、酸製品、ア
ルカリ製品、それに消耗した塩溶液がそれぞれの隔室か
ら排出される。
【００１７】好ましくは、塩溶液の供給流れは、塩室へ
の導入に先立って、多価夾雑物を好ましい低いレベルに
下げるために、精製をしておく。また、キレート剤を塩
溶液供給流れに、電気透析セルに供給する前に加えてお
くのも良い。このようにしてアミノ酸の塩酸塩を製造す
ると、併産する苛性の中への塩素の混入も実質的に抑制
される（すなわちより純度の高い苛性併産）。本発明お
よびその実施形態は、以上の明細書を次の図面とともに
読めば、明らかになるであろう。
の導入に先立って、多価夾雑物を好ましい低いレベルに
下げるために、精製をしておく。また、キレート剤を塩
溶液供給流れに、電気透析セルに供給する前に加えてお
くのも良い。このようにしてアミノ酸の塩酸塩を製造す
ると、併産する苛性の中への塩素の混入も実質的に抑制
される（すなわちより純度の高い苛性併産）。本発明お
よびその実施形態は、以上の明細書を次の図面とともに
読めば、明らかになるであろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】バイポーラ膜を使ったＥＤプロセ
スでは、酸ループの中でアミノ酸をそこで生成した塩化
水素と直接反応させて塩酸塩を製造することができ、そ
れにより、濃塩酸を扱う時の危険性やコストの問題が避
けられることを本発明者は見出した。セルの酸ループの
中で起きている反応とは、アミノ酸を、そこで生成した
濃ＨＣｌ（３０〜３５重量％）と反応させているのであ
る。従来技術で起きていたような、製品が希釈されると
いう問題は起きない。その結果、本発明の方法によって
製造したアミノ酸の塩酸塩は、購入した（濃）塩酸を使
用して別途に反応させている現行プロセスにより製造さ
れたものと本質的に同等の品質を持っている。
スでは、酸ループの中でアミノ酸をそこで生成した塩化
水素と直接反応させて塩酸塩を製造することができ、そ
れにより、濃塩酸を扱う時の危険性やコストの問題が避
けられることを本発明者は見出した。セルの酸ループの
中で起きている反応とは、アミノ酸を、そこで生成した
濃ＨＣｌ（３０〜３５重量％）と反応させているのであ
る。従来技術で起きていたような、製品が希釈されると
いう問題は起きない。その結果、本発明の方法によって
製造したアミノ酸の塩酸塩は、購入した（濃）塩酸を使
用して別途に反応させている現行プロセスにより製造さ
れたものと本質的に同等の品質を持っている。
【００１９】その場ですぐに製品に転化させるという考
えは、上述のＫ．Ｎ．マニ（Ｋ．Ｎ．Ｍａｎｉ）の文献
にも記されている。そういった転化の一つの例が、ＳＯ
ＸＡＬ（登録商標）プロセスで、バイポーラＥＤセル中
で発生した苛性を重亜硫酸ナトリウムと中和させて、亜
硫酸塩を作るものである（米国特許第４，０８２，８３
５号、同第４，１０７，０１５号、同第５，２８１，３
１７号）。
えは、上述のＫ．Ｎ．マニ（Ｋ．Ｎ．Ｍａｎｉ）の文献
にも記されている。そういった転化の一つの例が、ＳＯ
ＸＡＬ（登録商標）プロセスで、バイポーラＥＤセル中
で発生した苛性を重亜硫酸ナトリウムと中和させて、亜
硫酸塩を作るものである（米国特許第４，０８２，８３
５号、同第４，１０７，０１５号、同第５，２８１，３
１７号）。
【００２０】しかしながら、アミノ酸の塩酸塩を製造す
るための本発明は、以下の点で特異的かつ新規である。 ・危険な化学物質（すなわち、濃ＨＣｌ）の製造、取扱
い、輸送が不要でありながら、それでも製品の品質や濃
度が損なわれてはいない。 ・驚くべき事には、塩酸塩は酸ループの中にきわめて効
果的に保持される。その結果、併産される苛性ソーダは
「無色透明」で、その中にはアミノ酸（実験で主として
用いたアミノ酸はリシンである）の存在は検出できな
い。したがって苛性の品質は高いものである。それと同
時に、塩ループもやはり無色透明で、検出可能な量のリ
シンは入ってきていない。これらの事実は、ＥＤセルの
パイロット設備でリシン塩酸塩製造試験を長期（１２０
０時間以上）にわたっておこなって実証・確認できた。
るための本発明は、以下の点で特異的かつ新規である。 ・危険な化学物質（すなわち、濃ＨＣｌ）の製造、取扱
い、輸送が不要でありながら、それでも製品の品質や濃
度が損なわれてはいない。 ・驚くべき事には、塩酸塩は酸ループの中にきわめて効
果的に保持される。その結果、併産される苛性ソーダは
「無色透明」で、その中にはアミノ酸（実験で主として
用いたアミノ酸はリシンである）の存在は検出できな
い。したがって苛性の品質は高いものである。それと同
時に、塩ループもやはり無色透明で、検出可能な量のリ
シンは入ってきていない。これらの事実は、ＥＤセルの
パイロット設備でリシン塩酸塩製造試験を長期（１２０
０時間以上）にわたっておこなって実証・確認できた。
【００２１】塩酸塩がこのようにしっかりと保持されて
いるので、たいていのアミノ酸の製造においても有用だ
と考えられる。この結果が得られたのは、一つには、ア
ミノ酸分子のサイズが大きいためである（すなわち、イ
オン交換膜による排除体積効果がある）。また、別な理
由としては、アミノ酸の特異な性質のために、酸ループ
の境界膜の付近で好適なイオンの形をとっていることも
ある。（「Ｄｉａｎｉｏｎ（登録商標） Ｍａｎｕａｌ
ｏｆ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｒｅｓｉｎ ａｎ
ｄ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｄｓｏｒｂｅｎｔ」 Ｖｏ
ｌｕｍｅ ＩＩ， ｐａｇｅ １１８， Ｍｉｔｓｕｂ
ｉｓｈｉ Ｋａｓｅｉ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（１９
９２）参照）。イオンの形をとっていると、アミノ酸を
酸ループから移動できない、すなわち、イオンは陽イオ
ン性のバイポーラ膜の表面近くでは酸性であり、陰イオ
ン交換膜の表面近くでは中性（またはむしろアルカリ
性）だからである。バイポーラ膜の陽イオン性表面では
いるので、たいていのアミノ酸の製造においても有用だ
と考えられる。この結果が得られたのは、一つには、ア
ミノ酸分子のサイズが大きいためである（すなわち、イ
オン交換膜による排除体積効果がある）。また、別な理
由としては、アミノ酸の特異な性質のために、酸ループ
の境界膜の付近で好適なイオンの形をとっていることも
ある。（「Ｄｉａｎｉｏｎ（登録商標） Ｍａｎｕａｌ
ｏｆ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｒｅｓｉｎ ａｎ
ｄ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｄｓｏｒｂｅｎｔ」 Ｖｏ
ｌｕｍｅ ＩＩ， ｐａｇｅ １１８， Ｍｉｔｓｕｂ
ｉｓｈｉ Ｋａｓｅｉ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（１９
９２）参照）。イオンの形をとっていると、アミノ酸を
酸ループから移動できない、すなわち、イオンは陽イオ
ン性のバイポーラ膜の表面近くでは酸性であり、陰イオ
ン交換膜の表面近くでは中性（またはむしろアルカリ
性）だからである。バイポーラ膜の陽イオン性表面では
【００２２】
【式１】
【００２３】陰イオン交換膜の表面では、
【００２４】
【式２】
【００２５】このプロセスの概略図を図２に示したが、
ここでは、供給アミノ酸としてリシン（「Ｌｙ」と表
記）を用いている。酸ループ（Ａ）では、供給されたリ
シンは、バイポーラ膜で生成したプロトン（Ｈ+ ）およ
び陰イオン交換膜を通過してきた塩素イオンと反応し
て、リシン塩酸塩（ｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌ）を生成す
る。
ここでは、供給アミノ酸としてリシン（「Ｌｙ」と表
記）を用いている。酸ループ（Ａ）では、供給されたリ
シンは、バイポーラ膜で生成したプロトン（Ｈ+ ）およ
び陰イオン交換膜を通過してきた塩素イオンと反応し
て、リシン塩酸塩（ｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌ）を生成す
る。
【００２６】リシンにはアミノ基が二つある。したがっ
て、バイポーラ膜の近くでは、二つ目のＨＣｌ分子と結
合して二塩酸塩（ｌｙｓｉｎｅ・（ＨＣｌ）2 ）ができ
る可能性がある。このいずれも（ｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌ
またはｌｙｓｉｎｅ・（ＨＣｌ）2）が、プロトン化さ
れたｌｙｓｉｎｅ・Ｈ+の形（図２ではｌｙ．Ｈ+ と表
示）で存在している。この正に荷電されたイオンは、電
場のために、バイポーラ膜から容易に遠ざけられる。前
の（２）式に示したように、陰イオン交換膜の近くで
は、塩素イオンとの反応によって中性の塩ができ、これ
またイオン交換膜には近づけない。
て、バイポーラ膜の近くでは、二つ目のＨＣｌ分子と結
合して二塩酸塩（ｌｙｓｉｎｅ・（ＨＣｌ）2 ）ができ
る可能性がある。このいずれも（ｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌ
またはｌｙｓｉｎｅ・（ＨＣｌ）2）が、プロトン化さ
れたｌｙｓｉｎｅ・Ｈ+の形（図２ではｌｙ．Ｈ+ と表
示）で存在している。この正に荷電されたイオンは、電
場のために、バイポーラ膜から容易に遠ざけられる。前
の（２）式に示したように、陰イオン交換膜の近くで
は、塩素イオンとの反応によって中性の塩ができ、これ
またイオン交換膜には近づけない。
【００２７】このようにして、塩酸塩はバイポーラ膜４
６と陰イオン交換膜５０のどちらをも通過することがで
きないので、すでに述べたように、塩基ループと塩ルー
プのいずれにもアミノ酸が検出可能なレベルでは見いだ
せないという結果になったのである。拡散の効果も配慮
すれば、非常に小さなアミノ酸分子（例えば、グリシ
ン）の場合、少量ならイオン交換膜を通過することは可
能である。しかしながら、３以上（好ましくは４以上）
の炭素原子を含む大きなアミノ酸の場合には、塩酸塩生
成の直接的な反応プロセスが当然進行するものと期待で
きる。
６と陰イオン交換膜５０のどちらをも通過することがで
きないので、すでに述べたように、塩基ループと塩ルー
プのいずれにもアミノ酸が検出可能なレベルでは見いだ
せないという結果になったのである。拡散の効果も配慮
すれば、非常に小さなアミノ酸分子（例えば、グリシ
ン）の場合、少量ならイオン交換膜を通過することは可
能である。しかしながら、３以上（好ましくは４以上）
の炭素原子を含む大きなアミノ酸の場合には、塩酸塩生
成の直接的な反応プロセスが当然進行するものと期待で
きる。
【００２８】本方法は特に塩基性アミノ酸、すなわち、
アルギニン、リシン、ヒドロキシリシン、ヒスチジンな
どに適用できる。これらのアミノ酸はサイズが大きく
（分子中の炭素数が６）、簡単にはイオン交換膜を通過
できない。分子当たりの炭素数が少なくとも４の分子が
好ましい。これらは等電点が高いので、塩素イオンとの
間の緩衝効果も大きい。等電点（ＰＩ）とは、アミノ酸
の陽イオンへの解離と陰イオンへの解離が等しくなるよ
うなｐＨである。塩基性アミノ酸が高いＰＩを持ってい
るのは、カルボキシル基よりもアミノ基の方が数が多い
からである。
アルギニン、リシン、ヒドロキシリシン、ヒスチジンな
どに適用できる。これらのアミノ酸はサイズが大きく
（分子中の炭素数が６）、簡単にはイオン交換膜を通過
できない。分子当たりの炭素数が少なくとも４の分子が
好ましい。これらは等電点が高いので、塩素イオンとの
間の緩衝効果も大きい。等電点（ＰＩ）とは、アミノ酸
の陽イオンへの解離と陰イオンへの解離が等しくなるよ
うなｐＨである。塩基性アミノ酸が高いＰＩを持ってい
るのは、カルボキシル基よりもアミノ基の方が数が多い
からである。
【００２９】アミノ酸の塩酸塩を製造する場合には、併
産する苛性ソーダへの塩素の混入が、塩酸製造の場合よ
りも実質的に少ないことが判明した。この驚くべき結果
は、酸室の中でアミノ酸とＨＣｌとが強い結合をしてい
る結果だと考えられる。この強い結合があるために、バ
イポーラ膜４６を通って移動するフリーな塩素が効果的
に減少している。理由はともあれ、本発明による苛性製
品は、従来法によるものよりもきれいなので、商品価値
が高い。
産する苛性ソーダへの塩素の混入が、塩酸製造の場合よ
りも実質的に少ないことが判明した。この驚くべき結果
は、酸室の中でアミノ酸とＨＣｌとが強い結合をしてい
る結果だと考えられる。この強い結合があるために、バ
イポーラ膜４６を通って移動するフリーな塩素が効果的
に減少している。理由はともあれ、本発明による苛性製
品は、従来法によるものよりもきれいなので、商品価値
が高い。
【００３０】本発明を実施したときの、トータルのプロ
セス電流効率は、塩酸製造の場合の電流効率よりも、明
らかに高いことが判明した。電流効率とは、入力した電
流のファラデー（９６５００クーロン）あたり、生成す
る苛性／アミノ酸塩酸塩の当量を使って計算される。こ
のように電流効率が高いので、製品１単位あたりのエネ
ルギー費（電力費）と設備費（膜の費用）が低くなるの
である。
セス電流効率は、塩酸製造の場合の電流効率よりも、明
らかに高いことが判明した。電流効率とは、入力した電
流のファラデー（９６５００クーロン）あたり、生成す
る苛性／アミノ酸塩酸塩の当量を使って計算される。こ
のように電流効率が高いので、製品１単位あたりのエネ
ルギー費（電力費）と設備費（膜の費用）が低くなるの
である。
【００３１】供給塩として好ましいのは、塩化ナトリウ
ムと塩化カリウムである。より一般的に言えば、塩化ナ
トリウム、塩化カリウム、塩化リチウムのようなアルカ
リ金属塩化物が使用できる。これらのアルカリ金属塩化
物のどれを使用するかで、併産される苛性が、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムのどれにな
るかが決まる。
ムと塩化カリウムである。より一般的に言えば、塩化ナ
トリウム、塩化カリウム、塩化リチウムのようなアルカ
リ金属塩化物が使用できる。これらのアルカリ金属塩化
物のどれを使用するかで、併産される苛性が、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムのどれにな
るかが決まる。
【００３２】本発明の方法では、陰イオン交換膜の選択
性が高いので、塩ループは実際には塩基性（ｐＨが約８
〜１４）になりやすい。この場合、塩溶液の供給流れは
ある程度のＯＨ- イオンを含み、これは、酸ループにも
移動するであろう。プロセス的に非効率なこの現象は、
非常に小さいものであることが判った。酸ループの中
で、移動してきた水酸イオンとアミノ酸との間の反応
は、次のようになる。
性が高いので、塩ループは実際には塩基性（ｐＨが約８
〜１４）になりやすい。この場合、塩溶液の供給流れは
ある程度のＯＨ- イオンを含み、これは、酸ループにも
移動するであろう。プロセス的に非効率なこの現象は、
非常に小さいものであることが判った。酸ループの中
で、移動してきた水酸イオンとアミノ酸との間の反応
は、次のようになる。
【００３３】
【式３】
【００３４】または
【００３５】
【式４】
【００３６】塩ループが塩基性になると、それを跳ね返
す陰イオン交換膜もやはり塩基性であり、塩ループに接
している膜表面では特にそうである。この要素があるた
めに、上記の式（３）の反応により、酸ループ中のアミ
ノ酸の塩酸塩がいっそう保持されやすくなると考えられ
る。米国特許第５，０４９，２５０号でＣｈｌａｎｄａ
は、同様な理論的根拠によって、同伴してくる塩不純物
からアミノ酸を効率的に分離できることを説明してい
る。
す陰イオン交換膜もやはり塩基性であり、塩ループに接
している膜表面では特にそうである。この要素があるた
めに、上記の式（３）の反応により、酸ループ中のアミ
ノ酸の塩酸塩がいっそう保持されやすくなると考えられ
る。米国特許第５，０４９，２５０号でＣｈｌａｎｄａ
は、同様な理論的根拠によって、同伴してくる塩不純物
からアミノ酸を効率的に分離できることを説明してい
る。
【００３７】本発明の方法での運転を成功させるために
は、長期的な視野に立って、次のような二つの操作に関
わる要因を満足させる必要がある。 （１）イオン交換膜には欠陥（ピンホール、クラックな
ど）があってはならない。膜は長期間の耐久性が必要
で、多価陽イオン（カルシウム、マグネシウムなど）や
有機物（たとえば、アミノ酸供給流れからのもの）な
ど、流れの中の夾雑物で汚染されてはならない。必要が
あれば、夾雑物は適当な前処理によって除去しておかね
ばならない。 （２）ＥＤセルの構成部品（すなわち、種々の隔室を形
成したり、膜を固定するためのガスケット、末端プレー
トなど）では、長期の運転の間に内部漏れがあってはな
らない。基本的には、多くの市販されているセル形式が
使用できる。特に適している形式は、本発明者が出願中
の特許出願第０８／７８４，０５０号に記載されてお
り、本発明の方法を説明するところでも使用されてい
る。
は、長期的な視野に立って、次のような二つの操作に関
わる要因を満足させる必要がある。 （１）イオン交換膜には欠陥（ピンホール、クラックな
ど）があってはならない。膜は長期間の耐久性が必要
で、多価陽イオン（カルシウム、マグネシウムなど）や
有機物（たとえば、アミノ酸供給流れからのもの）な
ど、流れの中の夾雑物で汚染されてはならない。必要が
あれば、夾雑物は適当な前処理によって除去しておかね
ばならない。 （２）ＥＤセルの構成部品（すなわち、種々の隔室を形
成したり、膜を固定するためのガスケット、末端プレー
トなど）では、長期の運転の間に内部漏れがあってはな
らない。基本的には、多くの市販されているセル形式が
使用できる。特に適している形式は、本発明者が出願中
の特許出願第０８／７８４，０５０号に記載されてお
り、本発明の方法を説明するところでも使用されてい
る。
【００３８】本発明による新規な方法は、以下の実施例
でよりよく理解されるであろう。実験はすべて、図３に
示されたような、３隔室式を組合せた８つのセルからな
る、パイロット設備の電気透析スタックを用いておこな
われた。
でよりよく理解されるであろう。実験はすべて、図３に
示されたような、３隔室式を組合せた８つのセルからな
る、パイロット設備の電気透析スタックを用いておこな
われた。
【００３９】スタック１４９には、電極１５４と１５６
を取りつけた末端プレート１５０および１５２があり、
これを通して液がスタックに供給・排出されている。ガ
スケットは１ｍｍの厚みで、膜の間にあり溶液が入る隔
室を形成している。ガスケットはどれも中央に４６５ｃ
ｍ2（０．５ｆｔ2）の開口部を有し、その部分を通して
電流が流れる。中央の開口部には、不織布のメッシュス
クリーンがはめ込まれており、それにより膜を分離し、
支持している。この不織布メッシュスクリーンには液の
流れを乱流にする効果もある。ガスケットに開けた穴を
並べることで内部マニホールドを形成している。マニホ
ールドと中央の開口部分を結ぶ孔（出入り口）がここを
通して各隔室への溶液の供給・排出をおこなう。
を取りつけた末端プレート１５０および１５２があり、
これを通して液がスタックに供給・排出されている。ガ
スケットは１ｍｍの厚みで、膜の間にあり溶液が入る隔
室を形成している。ガスケットはどれも中央に４６５ｃ
ｍ2（０．５ｆｔ2）の開口部を有し、その部分を通して
電流が流れる。中央の開口部には、不織布のメッシュス
クリーンがはめ込まれており、それにより膜を分離し、
支持している。この不織布メッシュスクリーンには液の
流れを乱流にする効果もある。ガスケットに開けた穴を
並べることで内部マニホールドを形成している。マニホ
ールドと中央の開口部分を結ぶ孔（出入り口）がここを
通して各隔室への溶液の供給・排出をおこなう。
【００４０】スタックには、ニッケル製の陽極１５４，
電極リンス室ＥＲ１５８、陽イオン交換膜１６０（ＣＭ
Ｔ、ＳＰＳまたはＮａｆｉｏｎ３２４（登録商標）、そ
れにセルが８組連続でセットされている。ＣＭＴ膜は旭
硝子社（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ）製、ＳＰＳ膜はアク
アリティクス社（Ａｑｕａｌｙｔｉｃｓ Ｉｎｃ．）
製、Ｎａｆｉｏｎ膜はデュポン社（Ｄｕ Ｐｏｎｔ）製
である。８組のセルのそれぞれは、例えば１６２の単位
セルでみると、酸室Ａ１６４，ＡＨＡ−２またはＡＡＶ
陰イオン交換膜１７４（ＡＨＡ−２はトクヤマ社（Ｔｏ
ｋｕｙａｍａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製、ＡＡＶは
旭硝子社製）、塩室Ｓ１７２、ＳＰＳ陽イオン交換膜１
６６、塩基室Ｂ１６８、およびＡＱまたはＢＰ１バイポ
ーラ膜１７０から構成されている。ＡＱ膜はアクアリテ
ィクス社製、ＢＰ１はトクヤマ社製である。スタック１
４９の８枚のバイポーラ膜のうち、最後の膜１７６に続
いて、酸室Ａ１８６、ＡＨＡ−２またはＡＡＶ陰イオン
交換膜１８８、塩室Ｓ１８４、ＳＰＳ陽イオン交換膜１
９０、塩基室Ｂ１７８、もう一枚のＣＭＴまたはＳＰＳ
陽イオン交換膜１８０、電極リンス室ＥＲ’１８２とあ
り、最後がステンレススチール製の陰極１５６である。
電極リンス室ＥＲ１５８、陽イオン交換膜１６０（ＣＭ
Ｔ、ＳＰＳまたはＮａｆｉｏｎ３２４（登録商標）、そ
れにセルが８組連続でセットされている。ＣＭＴ膜は旭
硝子社（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ）製、ＳＰＳ膜はアク
アリティクス社（Ａｑｕａｌｙｔｉｃｓ Ｉｎｃ．）
製、Ｎａｆｉｏｎ膜はデュポン社（Ｄｕ Ｐｏｎｔ）製
である。８組のセルのそれぞれは、例えば１６２の単位
セルでみると、酸室Ａ１６４，ＡＨＡ−２またはＡＡＶ
陰イオン交換膜１７４（ＡＨＡ−２はトクヤマ社（Ｔｏ
ｋｕｙａｍａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製、ＡＡＶは
旭硝子社製）、塩室Ｓ１７２、ＳＰＳ陽イオン交換膜１
６６、塩基室Ｂ１６８、およびＡＱまたはＢＰ１バイポ
ーラ膜１７０から構成されている。ＡＱ膜はアクアリテ
ィクス社製、ＢＰ１はトクヤマ社製である。スタック１
４９の８枚のバイポーラ膜のうち、最後の膜１７６に続
いて、酸室Ａ１８６、ＡＨＡ−２またはＡＡＶ陰イオン
交換膜１８８、塩室Ｓ１８４、ＳＰＳ陽イオン交換膜１
９０、塩基室Ｂ１７８、もう一枚のＣＭＴまたはＳＰＳ
陽イオン交換膜１８０、電極リンス室ＥＲ’１８２とあ
り、最後がステンレススチール製の陰極１５６である。
【００４１】上記の構成のスタック１４９を、電気透析
の実験をおこなうために、図４に図式的に示したような
システム中に組み込んだ。４台のポンプ（Ｐ１〜Ｐ４）
を設けて、循環タンク１９８、２５０、２００および２
０２からそれぞれ、酸室（２０４）、塩室（２４０）、
塩基室（３０６）および電極リンス室（２０８）へと、
毎分２．５〜４リットルの流量で溶液を循環させた。そ
れぞれの循環タンクの公称容積は５リットルである。
酸、塩基および塩ループは、フィードモードおよびブリ
ードモードで送液した。
の実験をおこなうために、図４に図式的に示したような
システム中に組み込んだ。４台のポンプ（Ｐ１〜Ｐ４）
を設けて、循環タンク１９８、２５０、２００および２
０２からそれぞれ、酸室（２０４）、塩室（２４０）、
塩基室（３０６）および電極リンス室（２０８）へと、
毎分２．５〜４リットルの流量で溶液を循環させた。そ
れぞれの循環タンクの公称容積は５リットルである。
酸、塩基および塩ループは、フィードモードおよびブリ
ードモードで送液した。
【００４２】運転の際には、多価夾雑物を非常に低い濃
度に抑えるために濾過または他の方法で前処理した濃厚
な塩溶液を、塩供給タンク２１６から（ポンプＰ５を使
用して）電気伝導度調節計ＣＩＣで調整しながら、加え
ていった。供給タンク２１６は、供給用の塩の溶液を１
８６リットルまで貯蔵できる。運転の間に、タンク２５
０に供給した塩の８０〜８５％は酸と塩基に転化され
た。残りの塩溶液は塩タンク２５０からオーバーフロー
で取り出し、廃棄された。希釈用（脱イオン）水は、流
量調節ポンプ（図示せず）を使用して塩基循環タンク２
００に供給した。製品の苛性ソーダはオーバーフローで
取り出した。同様にして、水またはリシン供給液（濃度
１００〜５００ｇ／ｌ）を流量調節ポンプ（図示せず）
を使用して酸タンク１９８に供給した。製品の酸はオー
バーフローで取り出した。電気伝導度指示計ＣＩとｐＨ
メータ（ｐＨ）で、酸ループの運転状況を監視した。
度に抑えるために濾過または他の方法で前処理した濃厚
な塩溶液を、塩供給タンク２１６から（ポンプＰ５を使
用して）電気伝導度調節計ＣＩＣで調整しながら、加え
ていった。供給タンク２１６は、供給用の塩の溶液を１
８６リットルまで貯蔵できる。運転の間に、タンク２５
０に供給した塩の８０〜８５％は酸と塩基に転化され
た。残りの塩溶液は塩タンク２５０からオーバーフロー
で取り出し、廃棄された。希釈用（脱イオン）水は、流
量調節ポンプ（図示せず）を使用して塩基循環タンク２
００に供給した。製品の苛性ソーダはオーバーフローで
取り出した。同様にして、水またはリシン供給液（濃度
１００〜５００ｇ／ｌ）を流量調節ポンプ（図示せず）
を使用して酸タンク１９８に供給した。製品の酸はオー
バーフローで取り出した。電気伝導度指示計ＣＩとｐＨ
メータ（ｐＨ）で、酸ループの運転状況を監視した。
【００４３】カートリッジフィルターＦ２１０、流量計
ＦＭ２１２および圧力計Ｇ２１４を使用して、各循環ル
ープで、きれいな液が所定の流速と圧力損失で流れるよ
うにした。直流電力供給源（図示せず）からの配線をス
タックの陽極端子２２４と陰極端子２２６に接続した。
電流の入力と電圧の調整に必須の調整器は、電源供給源
のところに設置した。
ＦＭ２１２および圧力計Ｇ２１４を使用して、各循環ル
ープで、きれいな液が所定の流速と圧力損失で流れるよ
うにした。直流電力供給源（図示せず）からの配線をス
タックの陽極端子２２４と陰極端子２２６に接続した。
電流の入力と電圧の調整に必須の調整器は、電源供給源
のところに設置した。
【００４４】前処理をした塩溶液、脱イオン水および／
またはリシン供給液の十分な量を用意して、必要に応じ
て供給できるようにしておき、このプロセスを停止する
ことなく昼夜連続で運転が出きるようにした。好ましく
は、前処理をして、塩供給液中の多価夾雑物を低いレベ
ルにおさえる。電極リンス液タンクには、開始時に約１
０重量％の水酸化ナトリウムを仕込んでおく。運転の間
に必要な処置は、蒸発や水素と酸素の発生によるロスを
補うために水を定期的に補給することと、十分な量の苛
性濃度があることを（滴定で）確認することだけであ
る。
またはリシン供給液の十分な量を用意して、必要に応じ
て供給できるようにしておき、このプロセスを停止する
ことなく昼夜連続で運転が出きるようにした。好ましく
は、前処理をして、塩供給液中の多価夾雑物を低いレベ
ルにおさえる。電極リンス液タンクには、開始時に約１
０重量％の水酸化ナトリウムを仕込んでおく。運転の間
に必要な処置は、蒸発や水素と酸素の発生によるロスを
補うために水を定期的に補給することと、十分な量の苛
性濃度があることを（滴定で）確認することだけであ
る。
【００４５】供給用の塩溶液は、Ｇ．Ｓ．ロビンス社
（Ｇ．Ｓ．Ｒｏｂｉｎｓ）から供給を受けるか市販の岩
塩を購入した、純度９８％以上のＮａＣｌを水に溶解し
て作る。炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、さらに場
合によってはリン酸塩、シュウ酸塩および／または粒状
炭素を添加した。水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムを
添加すると、塩の溶液のｐＨが９〜１０．５に上がり、
カルシウムやマグネシウムイオンの沈殿を促進する。こ
の溶液をカートリッジフィルター（孔径５μｍ）を通し
たあとで、ナノ濾過にかけた。ナノ濾過にはデサール・
オスモニクス社（Ｄｅｓａｌ Ｏｓｍｏｎｉｃｓ）製の
ＤＫ−５エレメントを使ったが、これの公称のカットオ
フ分子量は約２００ダルトンである。このエレメント
は、多価陽イオンを実質的に通さないことで知られてい
る。実際の試験では、ナノ濾過工程できれいな塩溶液が
得られるが、それにはマグネシウムは検出できないが、
０〜１５ｐｐｍのカルシウムが含まれていた。
（Ｇ．Ｓ．Ｒｏｂｉｎｓ）から供給を受けるか市販の岩
塩を購入した、純度９８％以上のＮａＣｌを水に溶解し
て作る。炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、さらに場
合によってはリン酸塩、シュウ酸塩および／または粒状
炭素を添加した。水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムを
添加すると、塩の溶液のｐＨが９〜１０．５に上がり、
カルシウムやマグネシウムイオンの沈殿を促進する。こ
の溶液をカートリッジフィルター（孔径５μｍ）を通し
たあとで、ナノ濾過にかけた。ナノ濾過にはデサール・
オスモニクス社（Ｄｅｓａｌ Ｏｓｍｏｎｉｃｓ）製の
ＤＫ−５エレメントを使ったが、これの公称のカットオ
フ分子量は約２００ダルトンである。このエレメント
は、多価陽イオンを実質的に通さないことで知られてい
る。実際の試験では、ナノ濾過工程できれいな塩溶液が
得られるが、それにはマグネシウムは検出できないが、
０〜１５ｐｐｍのカルシウムが含まれていた。
【００４６】この電気透析プロセスで、供給液中の塩化
ナトリウムの８０〜８５％は、塩基ループおよび酸ルー
プの中で、それぞれ苛性と塩酸に転化された。ある程度
の量の水も、水和水として酸および塩基ループに移動す
る。
ナトリウムの８０〜８５％は、塩基ループおよび酸ルー
プの中で、それぞれ苛性と塩酸に転化された。ある程度
の量の水も、水和水として酸および塩基ループに移動す
る。
【００４７】実験はすべて電流入力５０アンペア（電流
密度１００Ａ／ｆｔ2 ＝１０７５Ａ／ｍ2 ）で実施し
た。塩基ループ内の製品の苛性の濃度は通常１１０〜１
３０ｇ／ｌで、これはループへの脱イオン水の添加を調
節し、製品をオーバーフローで排出することで一定に保
った。電流効率（すなわち、電流出力１ファラデーあた
りに生産される苛性の当量）は、排出量と製品濃度（Ｈ
Ｃｌ標準液を用いて滴定）から計算した。
密度１００Ａ／ｆｔ2 ＝１０７５Ａ／ｍ2 ）で実施し
た。塩基ループ内の製品の苛性の濃度は通常１１０〜１
３０ｇ／ｌで、これはループへの脱イオン水の添加を調
節し、製品をオーバーフローで排出することで一定に保
った。電流効率（すなわち、電流出力１ファラデーあた
りに生産される苛性の当量）は、排出量と製品濃度（Ｈ
Ｃｌ標準液を用いて滴定）から計算した。
【００４８】リシンを原料として、アミノ酸の塩酸塩の
製造について試験した。フリー塩基の形のリシン供給液
は、ｐＨが約８．５〜１０であった。リシンを計量しな
がら酸ループに導入し、そこで生成した塩酸塩と反応し
た。供給液中のリシン濃度は１００〜５００ｇ／ｌの範
囲で、１０〜２５ｐｐｍのカルシウムと２０〜８０ｐｐ
ｍのマグネシウムを含んでいた。注入量とリシン供給液
の濃度によって、製品の酸のｐＨは０．５〜６．５と変
化する。低い方の数値は、ほぼ二塩酸塩（ｌｙｓｉｎｅ
・（ＨＣｌ）2 ）に相当し、高いｐＨ値は一塩酸塩（ｌ
ｙｓｉｎｅ・ＨＣｌ）に相当する。塩酸塩の製造にはＡ
ＨＡ−２陰イオン交換膜を使用した。
製造について試験した。フリー塩基の形のリシン供給液
は、ｐＨが約８．５〜１０であった。リシンを計量しな
がら酸ループに導入し、そこで生成した塩酸塩と反応し
た。供給液中のリシン濃度は１００〜５００ｇ／ｌの範
囲で、１０〜２５ｐｐｍのカルシウムと２０〜８０ｐｐ
ｍのマグネシウムを含んでいた。注入量とリシン供給液
の濃度によって、製品の酸のｐＨは０．５〜６．５と変
化する。低い方の数値は、ほぼ二塩酸塩（ｌｙｓｉｎｅ
・（ＨＣｌ）2 ）に相当し、高いｐＨ値は一塩酸塩（ｌ
ｙｓｉｎｅ・ＨＣｌ）に相当する。塩酸塩の製造にはＡ
ＨＡ−２陰イオン交換膜を使用した。
【００４９】酸ループまわりの物質収支をとってみる
と、カルシウムおよびマグネシウムイオンはループ内に
ほとんど保持されていることが判明した。このことは、
塩基ループおよび塩ループにおける２価イオンが実質的
に増加していないことからも確認できた。したがって、
酸ループへの供給では、カルシウムとマグネシウムを除
去するためのアミノ酸の前処理は必要なかった。
と、カルシウムおよびマグネシウムイオンはループ内に
ほとんど保持されていることが判明した。このことは、
塩基ループおよび塩ループにおける２価イオンが実質的
に増加していないことからも確認できた。したがって、
酸ループへの供給では、カルシウムとマグネシウムを除
去するためのアミノ酸の前処理は必要なかった。
【００５０】実施例１ ３隔室式ＥＤセルを使用して、リシン塩酸塩の製造に関
する長期試験を実施した。運転の最初の３１３時間で
は、塩の供給液を水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムで
処理し、ナノ濾過をしてから、すでに記したように、電
気伝導度を調節しながらセルの塩ループに供給した。セ
ルの操作温度は３２〜３５℃（９０〜９５゜Ｆ）であっ
た。ナノ濾過後の供給液では、カルシウム含量が０〜６
ｐｐｍで、マグネシウムは検出されなかった。リシン溶
液は酸ループに流量を調節しながら供給した。塩酸塩溶
液はオーバーフローで取り出した。リシンは酸ループの
中でしっかり保持されていた。供給液と排出液の酸製品
の間の物質収支をとってみると、リシン、カルシウムお
よびマグネシウムイオンは、酸ループの中に留まってい
ることがわかった。
する長期試験を実施した。運転の最初の３１３時間で
は、塩の供給液を水酸化ナトリウムと炭酸ナトリウムで
処理し、ナノ濾過をしてから、すでに記したように、電
気伝導度を調節しながらセルの塩ループに供給した。セ
ルの操作温度は３２〜３５℃（９０〜９５゜Ｆ）であっ
た。ナノ濾過後の供給液では、カルシウム含量が０〜６
ｐｐｍで、マグネシウムは検出されなかった。リシン溶
液は酸ループに流量を調節しながら供給した。塩酸塩溶
液はオーバーフローで取り出した。リシンは酸ループの
中でしっかり保持されていた。供給液と排出液の酸製品
の間の物質収支をとってみると、リシン、カルシウムお
よびマグネシウムイオンは、酸ループの中に留まってい
ることがわかった。
【００５１】塩基ループから得られる製品水酸化ナトリ
ウムは、平均して約１１７ｇ／ｌの濃度で、無色透明
で、リシンの存在は認められなかった。この製品苛性の
中には塩素が１００〜５００ｐｐｍ含まれていた。苛性
製造についての電流効率は平均して約９０％であった。
セルの全電圧は２５〜２８Ｖで安定していた。電極リン
ス室での電圧を約５Ｖととすると、８組のセルユニット
があるので、セル１組あたりの電圧は２．５〜２．９Ｖ
ということになる。
ウムは、平均して約１１７ｇ／ｌの濃度で、無色透明
で、リシンの存在は認められなかった。この製品苛性の
中には塩素が１００〜５００ｐｐｍ含まれていた。苛性
製造についての電流効率は平均して約９０％であった。
セルの全電圧は２５〜２８Ｖで安定していた。電極リン
ス室での電圧を約５Ｖととすると、８組のセルユニット
があるので、セル１組あたりの電圧は２．５〜２．９Ｖ
ということになる。
【００５２】塩ループでは、塩イオンの移動と転化によ
り、塩供給液の濃度は低下した。供給液ではナトリウム
を約６０ｇ／ｌ含んでいるが、オーバーフローで排出し
た液には１２〜３５ｇ／ｌのナトリウムしかない。塩の
オーバーフローはアルカリ性で、２〜１０ｇ／ｌのＮａ
ＯＨを含んでいた。このことから、陰イオン交換膜は、
セルで発生した酸イオンを保持する能力が高いことが判
る。塩のオーバーフローも無色透明で、それを分析して
もリシンは検出できなかった。
り、塩供給液の濃度は低下した。供給液ではナトリウム
を約６０ｇ／ｌ含んでいるが、オーバーフローで排出し
た液には１２〜３５ｇ／ｌのナトリウムしかない。塩の
オーバーフローはアルカリ性で、２〜１０ｇ／ｌのＮａ
ＯＨを含んでいた。このことから、陰イオン交換膜は、
セルで発生した酸イオンを保持する能力が高いことが判
る。塩のオーバーフローも無色透明で、それを分析して
もリシンは検出できなかった。
【００５３】実施例２ 続けて、次の６８８時間で、第２期の実験をおこなっ
た。この実験では、少量のキレート剤（カリウム塩の形
のＥＤＴＡ）をナノ濾過の前または後に塩供給液に添加
して、セルへの塩の供給液にＥＤＴＡがある程度の量含
まれているようにした。塩溶液を岩塩から製造するとき
には、塩溶液の調製段階で活性炭（塩８０ポンド（３
６．３ｋｇ）あたり４０ｇのペレット状活性炭）も添加
した。実施例１と同様にして塩溶液をナノ濾過し、電気
伝導度で調製しながらセルに供給していった。酸ループ
および塩基ループは実施例１と同じ操作条件である。セ
ルの操作温度は、通常４０〜４３℃（１００〜１１５゜
Ｆ）の範囲であった。６８８時間の運転では、終始、製
品の水酸化ナトリウムと塩のオーバーフローは無色透明
で、検出可能な量のリシンは認められなかった。苛性の
濃度や塩素含量は実施例１と同様であった。
た。この実験では、少量のキレート剤（カリウム塩の形
のＥＤＴＡ）をナノ濾過の前または後に塩供給液に添加
して、セルへの塩の供給液にＥＤＴＡがある程度の量含
まれているようにした。塩溶液を岩塩から製造するとき
には、塩溶液の調製段階で活性炭（塩８０ポンド（３
６．３ｋｇ）あたり４０ｇのペレット状活性炭）も添加
した。実施例１と同様にして塩溶液をナノ濾過し、電気
伝導度で調製しながらセルに供給していった。酸ループ
および塩基ループは実施例１と同じ操作条件である。セ
ルの操作温度は、通常４０〜４３℃（１００〜１１５゜
Ｆ）の範囲であった。６８８時間の運転では、終始、製
品の水酸化ナトリウムと塩のオーバーフローは無色透明
で、検出可能な量のリシンは認められなかった。苛性の
濃度や塩素含量は実施例１と同様であった。
【００５４】塩の供給液には２〜２２ｐｐｍのカルシウ
ムを含んでいるが、マグネシウムは検出されなかった。
カルシウムの数値が高くでるのは、ナノ濾過の前に供給
液にＥＤＴＡを添加していた場合である。この添加によ
り、ナノフィルターのカルシウムを保持する選択性が低
下したのである。それにも関わらず、塩ループについて
の物質収支からは、カルシウムは塩ループの中に効果的
に保持されていることがわかった。（本発明者により同
時係属中の第０９／１９３，６２６号（１９９８年１１
月１１日付け出願）参照）。塩ループを囲んでいる陽イ
オンおよび陰イオン交換膜は、ＥＤＴＡとカルシウムに
よる錯体に対しては、優れた保持効果を持っていること
が明らかとなった。したがって、陽イオン交換膜が汚染
されることは、もしあるとしても極めて少なく、そのこ
とは、セル電圧が比較的安定して約２５〜２８Ｖに保た
れていたことからも確認される。また、苛性製造におけ
るセルの電流効率が安定して約９０％であったこともま
た、陽イオン交換膜が安定であったことを立証してい
る。
ムを含んでいるが、マグネシウムは検出されなかった。
カルシウムの数値が高くでるのは、ナノ濾過の前に供給
液にＥＤＴＡを添加していた場合である。この添加によ
り、ナノフィルターのカルシウムを保持する選択性が低
下したのである。それにも関わらず、塩ループについて
の物質収支からは、カルシウムは塩ループの中に効果的
に保持されていることがわかった。（本発明者により同
時係属中の第０９／１９３，６２６号（１９９８年１１
月１１日付け出願）参照）。塩ループを囲んでいる陽イ
オンおよび陰イオン交換膜は、ＥＤＴＡとカルシウムに
よる錯体に対しては、優れた保持効果を持っていること
が明らかとなった。したがって、陽イオン交換膜が汚染
されることは、もしあるとしても極めて少なく、そのこ
とは、セル電圧が比較的安定して約２５〜２８Ｖに保た
れていたことからも確認される。また、苛性製造におけ
るセルの電流効率が安定して約９０％であったこともま
た、陽イオン交換膜が安定であったことを立証してい
る。
【００５５】この試験終了時に、セルを解体して内部の
点検をした。ガスケットと膜のいずれにも、なんら異常
はなかった。これにより、アミノ酸の塩酸塩の製造プロ
セスが長期にわたって運転が可能であることが立証され
た。
点検をした。ガスケットと膜のいずれにも、なんら異常
はなかった。これにより、アミノ酸の塩酸塩の製造プロ
セスが長期にわたって運転が可能であることが立証され
た。
【００５６】実施例３ 上記の試験で用いられていたバイポーラ膜および陰イオ
ン交換膜を再び使用して、ＥＤセルを組立て直した。陽
イオン交換膜にはＳＰＳ膜一式を新しく使用した。この
組合せで新しい試験を３１１時間続けた。供給塩溶液は
これまで同様に調製したが、キレート剤は添加せず、カ
ートリッジフィルターを通した。次いで溶液をナノ濾過
し、さらに約７０℃まで昇温してから、ローム・アンド
・ハース社（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ）製のＣ−４
６７キレート樹脂を充填したイオン交換カラムを通して
前処理をおこなった。樹脂処理によって、供給流れ中の
カルシウム含量は約０．０５ｐｐｍにまで下がった。
酸、塩基および塩の各ループは、実施例１および２と同
様な操作条件下で運転した。製品の苛性の品質、酸ルー
プ内でのリシンの保持、苛性製造における電流効率、セ
ル電圧などを含む試験結果は、実施例１および２で得ら
れたものと似たものであった。
ン交換膜を再び使用して、ＥＤセルを組立て直した。陽
イオン交換膜にはＳＰＳ膜一式を新しく使用した。この
組合せで新しい試験を３１１時間続けた。供給塩溶液は
これまで同様に調製したが、キレート剤は添加せず、カ
ートリッジフィルターを通した。次いで溶液をナノ濾過
し、さらに約７０℃まで昇温してから、ローム・アンド
・ハース社（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ）製のＣ−４
６７キレート樹脂を充填したイオン交換カラムを通して
前処理をおこなった。樹脂処理によって、供給流れ中の
カルシウム含量は約０．０５ｐｐｍにまで下がった。
酸、塩基および塩の各ループは、実施例１および２と同
様な操作条件下で運転した。製品の苛性の品質、酸ルー
プ内でのリシンの保持、苛性製造における電流効率、セ
ル電圧などを含む試験結果は、実施例１および２で得ら
れたものと似たものであった。
【００５７】実施例１〜３の試験結果をまとめて図５の
グラフに示した。横軸の操作時間は、３つの実験を連続
して表示している。すなわち、最初の３１３時間は実施
例１，次の６８８時間は実施例２，そして最後の３１１
時間は実施例３のデータである。セル電圧と電流効率は
安定しており、キレート樹脂による前処理（実施例３）
とキレート剤の添加（実施例２）は、カルシウムによる
陽イオン交換膜の汚染を防止するのに実質的には同程度
に効果があることを示している。
グラフに示した。横軸の操作時間は、３つの実験を連続
して表示している。すなわち、最初の３１３時間は実施
例１，次の６８８時間は実施例２，そして最後の３１１
時間は実施例３のデータである。セル電圧と電流効率は
安定しており、キレート樹脂による前処理（実施例３）
とキレート剤の添加（実施例２）は、カルシウムによる
陽イオン交換膜の汚染を防止するのに実質的には同程度
に効果があることを示している。
【００５８】実施例４ 実施例２で記した試験の結論がでてから、ＡＨＡ−２陰
イオン交換膜に代えてＡＡＶ陰イオン交換膜を使用し、
パイロット設備のセルで、ＮａＣｌをＮａＯＨとＨＣｌ
に転化させる８７時間の試験を実施した。ＡＡＶ陰イオ
ン交換膜は、弱い塩基性をもつ膜で、ＨＣｌ発生の効率
が高いものである。試験は実施例２と同様におこなった
が、酸ループに脱イオン水を添加し、５．５〜６重量％
の塩酸を発生させた点が異なる。製品の苛性ソーダの濃
度は約１１５ｇ／ｌであった。塩の供給溶液は実施例１
と同様に前処理し、ナノ濾過にかけた。キレート剤のＥ
ＤＴＡは、ナノ濾過後の塩の供給溶液に添加した。実施
例２の時と同様に、物質収支をとってみると、カルシウ
ムは塩ループ内にうまく保持されていた。しかし、この
プロセスでは電流効率が約８０％と低いものとなった。
陽イオン交換膜にくらべて陰イオン交換膜の選択性が低
いので塩ループが酸性になっていた。製品の苛性ソーダ
には１８００〜２８００ｐｐｍの塩素が混入していた。
イオン交換膜に代えてＡＡＶ陰イオン交換膜を使用し、
パイロット設備のセルで、ＮａＣｌをＮａＯＨとＨＣｌ
に転化させる８７時間の試験を実施した。ＡＡＶ陰イオ
ン交換膜は、弱い塩基性をもつ膜で、ＨＣｌ発生の効率
が高いものである。試験は実施例２と同様におこなった
が、酸ループに脱イオン水を添加し、５．５〜６重量％
の塩酸を発生させた点が異なる。製品の苛性ソーダの濃
度は約１１５ｇ／ｌであった。塩の供給溶液は実施例１
と同様に前処理し、ナノ濾過にかけた。キレート剤のＥ
ＤＴＡは、ナノ濾過後の塩の供給溶液に添加した。実施
例２の時と同様に、物質収支をとってみると、カルシウ
ムは塩ループ内にうまく保持されていた。しかし、この
プロセスでは電流効率が約８０％と低いものとなった。
陽イオン交換膜にくらべて陰イオン交換膜の選択性が低
いので塩ループが酸性になっていた。製品の苛性ソーダ
には１８００〜２８００ｐｐｍの塩素が混入していた。
【００５９】図６に、上記の実施例１〜４において製品
の苛性に混入してきた塩素の量を示した。上の直線はＨ
Ｃｌ製造（実施例４）の場合の結果であり、文献に記載
されているモル混入率が１〜４％という範囲に入ってい
る。下の直線は塩酸塩製造（実施例１〜３）の場合の結
果である。本発明の方法により製造される苛性ソーダの
品質はかなり優れたもので、含有される塩素は、ＨＣｌ
併用製造時の苛性ソーダの１／１０以下である。
の苛性に混入してきた塩素の量を示した。上の直線はＨ
Ｃｌ製造（実施例４）の場合の結果であり、文献に記載
されているモル混入率が１〜４％という範囲に入ってい
る。下の直線は塩酸塩製造（実施例１〜３）の場合の結
果である。本発明の方法により製造される苛性ソーダの
品質はかなり優れたもので、含有される塩素は、ＨＣｌ
併用製造時の苛性ソーダの１／１０以下である。
【００６０】実施例５ 実施例１〜３で用いたＡＨＡ−２陰イオン交換膜を、Ｂ
Ｐ１バイポーラ膜、ＳＰＳ陽イオン交換膜と組み合わせ
て図３に示した８組のセルユニットに使用した。実施例
３に記したのと同じ手順で１５０時間の試験を実施し
た。この場合には、トータルのセル電圧はたいていの試
験と同じ２５〜２８Ｖであった。電流効率は少し低く、
約８０〜８４％になったが、これはおそらく、実施例１
〜３で使用したものに比べ、ＳＰＳ陽イオン交換膜の選
択性が違っていたためであろう。表Ｉに一組の、塩のオ
ーバーフロー液、製品の苛性、リシンの供給液、製品の
リシン塩酸塩流について、詳細な分析をした結果を示
す。これからわかるように、リシンが酸ループの供給液
では主成分であるが、ある程度他のアミノ酸も存在して
いる。重要なのは、炭素数２のグリシンさえも含めてす
べてのアミノ酸が、酸ループの中に有効に保持されてお
り、塩や塩基ループにこれらが検出できないことであ
る。
Ｐ１バイポーラ膜、ＳＰＳ陽イオン交換膜と組み合わせ
て図３に示した８組のセルユニットに使用した。実施例
３に記したのと同じ手順で１５０時間の試験を実施し
た。この場合には、トータルのセル電圧はたいていの試
験と同じ２５〜２８Ｖであった。電流効率は少し低く、
約８０〜８４％になったが、これはおそらく、実施例１
〜３で使用したものに比べ、ＳＰＳ陽イオン交換膜の選
択性が違っていたためであろう。表Ｉに一組の、塩のオ
ーバーフロー液、製品の苛性、リシンの供給液、製品の
リシン塩酸塩流について、詳細な分析をした結果を示
す。これからわかるように、リシンが酸ループの供給液
では主成分であるが、ある程度他のアミノ酸も存在して
いる。重要なのは、炭素数２のグリシンさえも含めてす
べてのアミノ酸が、酸ループの中に有効に保持されてお
り、塩や塩基ループにこれらが検出できないことであ
る。
【００６１】
【表１】
【００６２】表Ｉにはまた、バイポーラ膜にＡＱとＢＰ
１を使用したときの苛性ならびに酸製品の品質の比較も
示した。ＡＱバイポーラ膜に比較してＢＰ１バイポーラ
膜は、酸ループへのナトリウムの移動がやや少なく、塩
基ループへの塩素の移動がやや多いという結果が得られ
た。一般的にみれば、いずれの膜も高品質の苛性製品を
生成している。アミノ酸の塩酸塩は、原料の塩として塩
化カリウムを用いても製造できる。その場合には、併産
品として得られるのは水酸化カリウム、すなわちＫＯＨ
である。
１を使用したときの苛性ならびに酸製品の品質の比較も
示した。ＡＱバイポーラ膜に比較してＢＰ１バイポーラ
膜は、酸ループへのナトリウムの移動がやや少なく、塩
基ループへの塩素の移動がやや多いという結果が得られ
た。一般的にみれば、いずれの膜も高品質の苛性製品を
生成している。アミノ酸の塩酸塩は、原料の塩として塩
化カリウムを用いても製造できる。その場合には、併産
品として得られるのは水酸化カリウム、すなわちＫＯＨ
である。
【００６３】図７はプロセスの流れを理解するためのブ
ロック図である。これには、ｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌを製
造するための本発明で用いる用役も記してある。電気透
析（ＥＤ）セルの酸ループに供給するリシンはデキスト
ロースの発酵により得られる（図７左上の３００で示
す）。発酵槽の出口では、不純物の混じった硫酸塩（ｌ
ｙｓ・Ｈ2ＳＯ4、ｐＨ ２〜４）（または塩化物）とし
て得られる。この溶液をイオン交換カラム３０２を通し
て精製し、まずリシンをアンモニア／水酸化アンモニウ
ムを使って溶離する。（リシンは選択的にイオン交換樹
脂に吸着され、硫酸イオンは硫酸アンモニウムとなって
３０４から排出される。吸着されたリシンをアンモニア
溶液を使用して脱着する。）過剰のアンモニアと共に出
てくるフリーのリシンをアンモニア除去カラム３０６に
入れる。アンモニア除去カラムで得られるｐＨ８〜１０
のリシン溶液の一部を３０８の配管を通してＥＤセルの
酸ループに供給し、残りのリシン溶液は多重効用缶３１
０に送る。
ロック図である。これには、ｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌを製
造するための本発明で用いる用役も記してある。電気透
析（ＥＤ）セルの酸ループに供給するリシンはデキスト
ロースの発酵により得られる（図７左上の３００で示
す）。発酵槽の出口では、不純物の混じった硫酸塩（ｌ
ｙｓ・Ｈ2ＳＯ4、ｐＨ ２〜４）（または塩化物）とし
て得られる。この溶液をイオン交換カラム３０２を通し
て精製し、まずリシンをアンモニア／水酸化アンモニウ
ムを使って溶離する。（リシンは選択的にイオン交換樹
脂に吸着され、硫酸イオンは硫酸アンモニウムとなって
３０４から排出される。吸着されたリシンをアンモニア
溶液を使用して脱着する。）過剰のアンモニアと共に出
てくるフリーのリシンをアンモニア除去カラム３０６に
入れる。アンモニア除去カラムで得られるｐＨ８〜１０
のリシン溶液の一部を３０８の配管を通してＥＤセルの
酸ループに供給し、残りのリシン溶液は多重効用缶３１
０に送る。
【００６４】ＥＤセルの中で酸ループ中へ供給されたリ
シンは、そこで発生するＨＣｌと反応して塩酸塩とな
る。酸ループで得られる製品は、典型的にはｌｙｓｉｎ
ｅ・（ＨＣｌ）ｘであらわされ、ｘが約１．５〜２のも
のである。そのｐＨ値は０〜２の間である。これを３１
２に送ってｐＨ調整をする。ここでｐＨの低い製品に、
多重効用缶３１０で濃縮されたリシンを混合して、１対
１の組成をもつ、ｐＨ約５．５のｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌ
塩を得る。塩酸塩は次いで３１４で結晶化し、大部分の
母液と洗浄水は３１６の配管を経由して多重効用缶３１
０に送り、水を蒸発させる。必要に応じて、ｌｙｓｉｎ
ｅ・ＨＣｌ塩を結晶化工程に入れる前に、陽イオン交換
カラム（図示せず）を通してＮａやＫといった陽イオン
を除去して精製しておくこともできる。
シンは、そこで発生するＨＣｌと反応して塩酸塩とな
る。酸ループで得られる製品は、典型的にはｌｙｓｉｎ
ｅ・（ＨＣｌ）ｘであらわされ、ｘが約１．５〜２のも
のである。そのｐＨ値は０〜２の間である。これを３１
２に送ってｐＨ調整をする。ここでｐＨの低い製品に、
多重効用缶３１０で濃縮されたリシンを混合して、１対
１の組成をもつ、ｐＨ約５．５のｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌ
塩を得る。塩酸塩は次いで３１４で結晶化し、大部分の
母液と洗浄水は３１６の配管を経由して多重効用缶３１
０に送り、水を蒸発させる。必要に応じて、ｌｙｓｉｎ
ｅ・ＨＣｌ塩を結晶化工程に入れる前に、陽イオン交換
カラム（図示せず）を通してＮａやＫといった陽イオン
を除去して精製しておくこともできる。
【００６５】ＥＤセルへ供給する原料は、循環により戻
ってきた塩溶液に追加の水を加えて、購入した塩を溶解
させ、ほぼ飽和溶液にすることによって得られる。リサ
イクルラインから戻ってくる消耗した塩溶液は通常はア
ルカリ性なので、ｐＨを９〜１０．５の範囲に上げるた
めの苛性をさらに追加する必要はない。
ってきた塩溶液に追加の水を加えて、購入した塩を溶解
させ、ほぼ飽和溶液にすることによって得られる。リサ
イクルラインから戻ってくる消耗した塩溶液は通常はア
ルカリ性なので、ｐＨを９〜１０．５の範囲に上げるた
めの苛性をさらに追加する必要はない。
【００６６】カルシウム、マグネシウム、鉄などの化合
物の沈殿を促進するために、炭酸ナトリウムおよび／ま
たはリン酸ナトリウムを添加する。このようにして得ら
れた溶液を３２０で濾過してほとんどの不溶性物質を除
去してから、３２２のナノ濾過器で処理する。ナノ濾過
をすませた供給液を、キレート用陽イオン交換樹脂を充
填したイオン交換カラム３２４に通し、溶解して残存し
ているカルシウムの含量をさらに下げる。場合によって
は、ナノ濾過ずみの塩供給液にＥＤＴＡのようなキレー
ト剤を加えることもある。このような前処理をすませた
塩供給液をＥＤセルの塩ループに供給する。
物の沈殿を促進するために、炭酸ナトリウムおよび／ま
たはリン酸ナトリウムを添加する。このようにして得ら
れた溶液を３２０で濾過してほとんどの不溶性物質を除
去してから、３２２のナノ濾過器で処理する。ナノ濾過
をすませた供給液を、キレート用陽イオン交換樹脂を充
填したイオン交換カラム３２４に通し、溶解して残存し
ているカルシウムの含量をさらに下げる。場合によって
は、ナノ濾過ずみの塩供給液にＥＤＴＡのようなキレー
ト剤を加えることもある。このような前処理をすませた
塩供給液をＥＤセルの塩ループに供給する。
【００６７】ＥＤセルで、塩の一部が苛性と塩酸に転化
される。消耗した塩溶液は３２６でオーバーフロー排出
され、塩ループから抜き出して、塩溶解工程へと戻され
る。酸ループで生成する塩酸は、リシン供給液と反応し
て塩酸塩を作る。３２８により、脱イオン水を塩基ルー
プに入れ、生成する苛性を取り出す。濃度１００〜２０
０ｇ／ｌの希薄な苛性が、オーバーフローで塩基ループ
から排出され、必要に応じて蒸発器３３０で４５〜５０
重量％に濃縮される。得られた溶液は３３２で排出され
て商品となる。
される。消耗した塩溶液は３２６でオーバーフロー排出
され、塩ループから抜き出して、塩溶解工程へと戻され
る。酸ループで生成する塩酸は、リシン供給液と反応し
て塩酸塩を作る。３２８により、脱イオン水を塩基ルー
プに入れ、生成する苛性を取り出す。濃度１００〜２０
０ｇ／ｌの希薄な苛性が、オーバーフローで塩基ループ
から排出され、必要に応じて蒸発器３３０で４５〜５０
重量％に濃縮される。得られた溶液は３３２で排出され
て商品となる。
【００６８】当業者であれば、本発明の方法を修正する
ことは容易に可能であろう。したがって、添付の請求項
は、本発明の精神および範囲を逸脱しない、同等のすべ
ての構造と方法を包含しているとみなされるべきであ
る。
ことは容易に可能であろう。したがって、添付の請求項
は、本発明の精神および範囲を逸脱しない、同等のすべ
ての構造と方法を包含しているとみなされるべきであ
る。
【図１】本発明の方法で用いられる３隔室式セルの概略
図。
図。
【図２】図１のセルの中でどのように本発明の方法が進
むかについての概略図。
むかについての概略図。
【図３】明細書中での実験に用いられた８つのセルから
なる電気透析スタックパイロット設備の概略図であり、
このスタックは図１および２の３隔室セル構成を組み合
わせている。
なる電気透析スタックパイロット設備の概略図であり、
このスタックは図１および２の３隔室セル構成を組み合
わせている。
【図４】本発明の方法を実施するためのシステムのブロ
ック図。
ック図。
【図５】実施例で述べられている試験結果をまとめたグ
ラフ。
ラフ。
【図６】試験の時に、製造された苛性中の塩化物汚染を
示したグラフ。
示したグラフ。
【図７】ｌｙｓｉｎｅ・ＨＣｌを製造するために本発明
で用いられたシステムのブロック図。
で用いられたシステムのブロック図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年４月１２日（２０００．４．１
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０７Ｂ 61/00 Ｃ０７Ｂ 61/00 Ｄ Ｃ０７Ｃ 229/26 Ｃ０７Ｃ 229/26
Claims (15)
- 【請求項１】 バイポーラ膜、陽イオン交換膜および陰
イオン交換膜を含む３隔室式電気透析セルを用いてアミ
ノ酸の塩酸塩とアルカリを製造する方法であって、該膜
を配列して酸室、塩基室、塩室を構成し、その方法が、
（ａ）塩溶液の流れを電気透析セルの塩室に、水からな
る流れを該セルの塩基室に、アミノ酸を含む液を該セル
の酸室に供給する工程、（ｂ）直流電流による推進力を
該セルにかけて、塩を転化させて塩基室にアルカリ溶液
を作り、アミノ酸を転化させて酸室に塩酸塩を作る工
程、（ｃ）工程（ｂ）で得られた酸溶液とアルカリ溶液
を、消耗した塩溶液とともに、それぞれの隔室から抜き
出す工程、の各工程からなる方法。 - 【請求項２】 工程（ａ）の塩の流れが塩化ナトリウム
または塩化カリウムまたは塩化リチウムからなる群から
選ばれ、対応するアルカリ製品が水酸化ナトリウムまた
は水酸化カリウムまたは水酸化リチウムである請求項１
の方法。 - 【請求項３】 工程（ａ）で該塩室に該塩の流れを導入
するに先立って、多価の夾雑物を低いレベルに下げるた
めに、工程（ａ）の前の塩の流れを精製するさらなる工
程を有する請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記塩室に塩の流れを供給するに先だっ
て工程（ａ）の塩の流れにキレート剤を添加するさらな
る工程を有する請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 工程（ｂ）の間にアルカリ溶液の濃度を
５０〜２００ｇ／ｌに転化・濃縮するさらなる工程を有
する請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 工程（ｃ）の後にさらに濃度を上げるた
めに、アルカリ溶液を蒸発させるさらなる工程を有する
請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 工程（ａ）のアミノ酸が少なくとも３つ
の炭素原子を含む分子である請求項１の方法。 - 【請求項８】 工程（ａ）のアミノ酸が、アルギニン、
リシン、ヒドロキシリシン、ヒスチジン、およびこれら
の混合物からなる群から選ばれたものである請求項１の
方法。 - 【請求項９】 工程（ａ）のアミノ酸がリシンであり、
工程（ｃ）で得られる酸がリシン塩酸塩で、リシン１モ
ルあたり塩酸を１から２当量含む請求項１の方法。 - 【請求項１０】 工程（ａ）でリシンを１００〜５００
ｇ／ｌの濃度に濃縮するさらなる工程を有する請求項１
記載の方法。 - 【請求項１１】 リシンを発酵により製造してから、工
程（ａ）の電気透析セルへ導入する請求項９の方法。 - 【請求項１２】 工程（ｃ）で得られる消耗した塩溶液
に新しく塩を加えることによって、該消耗塩溶液を強化
・精製し、その強化・精製した塩溶液を該電気透析セル
の該塩室に再循環させるさらなる工程を有する請求項１
記載の方法。 - 【請求項１３】 リシン塩酸塩を製造する方法であっ
て、該方法が（ａ）有機基質の発酵によってリシン塩溶
液を製造する工程、（ｂ）工程（ａ）の溶液を濾過して
から陽イオン交換カラムを通し、捕捉されたリシンをア
ンモニア性の塩基溶液で脱離させることによって精製し
たリシン溶液を得る工程、（ｃ）工程（ｂ）の精製溶液
を二つにわけ、その一部分を、アルカリ塩化物の塩を供
給した直流電流による推進力を用いる３隔室式電気透析
セルにおいて酸性化することにより、塩酸塩に転化さ
せ、残りの部分を蒸発器で濃縮する工程、（ｄ）リシン
と塩酸が約１：１の比のリシン塩酸塩溶液を得るため
に、工程（ｃ）の二つの部分をｐＨ調整をしながら合流
させる工程、および、（ｅ）工程（ｄ）で得られる溶液
から、塩酸塩を析出させる工程、の各工程からなる方
法。 - 【請求項１４】 工程（ｅ）の結晶化に先だって、工程
（ｄ）からのリシン塩酸塩を陽イオン交換カラムに通し
て、夾雑しているナトリウム、カリウム、カルシウム、
マグネシウムのうちの少なくとも一つの陽イオンを除去
する工程を含む請求項１３の方法。 - 【請求項１５】 塩酸成分を提供するために用いられる
塩が、塩化ナトリウムまたは塩化カリウムまたは塩化リ
チウムからなる群から選ばれる請求項１３の方法。
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|---|---|---|---|
| US09/223054 | 1998-12-30 | ||
| US09/223,054 US6110342A (en) | 1998-07-21 | 1998-12-30 | Process for production of amino acid hydrochloride and caustic via electrodialysis water splitting |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3333960B2 JP3333960B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=22834823
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37451499A Expired - Fee Related JP3333960B2 (ja) | 1998-12-30 | 1999-12-28 | 電気透析による水***を利用してアミノ酸の塩酸塩と苛性を製造する方法 |
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| AT (1) | ATE235456T1 (ja) |
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| DE (1) | DE69906236T2 (ja) |
| ES (1) | ES2196731T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016168542A (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 株式会社東芝 | 電解水生成装置および電解水生成方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US6331236B1 (en) | 1998-07-21 | 2001-12-18 | Archer Daniels Midland Company | Electrodialysis of salts for producing acids and bases |
| DE19952961A1 (de) * | 1999-11-03 | 2001-05-10 | Basf Ag | Verfahren zur Aufreinigung von aminosäurehaltigen Lösungen durch Elektrodialyse |
| DE10108223A1 (de) * | 2001-02-21 | 2002-10-10 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von D-Pantothensäure und/oder deren Salze als Zusatz zu Tierfuttermitteln |
| JP2002284749A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-10-03 | Ajinomoto Co Inc | 塩基性アミノ酸溶液の製造方法 |
| GB2395481B (en) * | 2002-11-19 | 2006-06-28 | C Tech Innovation Ltd | Control of biocatalysis reactions |
| CN100528304C (zh) * | 2004-03-17 | 2009-08-19 | Ge爱奥尼克斯公司 | 用于有机产物的生产线和处理 |
| US7959780B2 (en) | 2004-07-26 | 2011-06-14 | Emporia Capital Funding Llc | Textured ion exchange membranes |
| US7780833B2 (en) | 2005-07-26 | 2010-08-24 | John Hawkins | Electrochemical ion exchange with textured membranes and cartridge |
| CN105540763A (zh) | 2005-10-06 | 2016-05-04 | 派克逖克斯公司 | 流体的电化学离子交换处理 |
| US20080003507A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Chenniah Nanjundiah | Formulation Of Electrolyte Solutions For Electrochemical Chlorine Dioxide Generators |
| BRPI0703692B1 (pt) | 2006-12-25 | 2016-12-27 | Ajinomoto Kk | método para se obter os cristais de um hidrocloreto de aminoácido básico compreendendo gerar um aminoácido básico usando células microbianas por fermentação em um caldo de fermentação ou por um método enzimático em uma solução de reação de enzima usando as células como catalisadores |
| CN103044297A (zh) * | 2012-12-07 | 2013-04-17 | 重庆工贸职业技术学院 | 一种采用两步中和提取胱氨酸的新方法 |
| CN103012179B (zh) * | 2012-12-07 | 2015-04-01 | 重庆工贸职业技术学院 | 一步精制法从毛发中提取酪氨酸的新方法 |
| CN103739507B (zh) * | 2013-10-08 | 2017-01-25 | 蚌埠丰原医药科技发展有限公司 | 一种β晶型盐酸赖氨酸的制备方法 |
| US9757695B2 (en) | 2015-01-03 | 2017-09-12 | Pionetics Corporation | Anti-scale electrochemical apparatus with water-splitting ion exchange membrane |
| RU2631798C2 (ru) * | 2015-10-26 | 2017-09-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "ВГУ") | Способ разделения минеральной соли и нейтральной аминокислоты в растворе их смеси |
| CN113401986A (zh) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | 佛山市云米电器科技有限公司 | 滤芯、分离装置及处理设备 |
| CN114288857B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-03-10 | 中国科学技术大学 | 一种溢流式-饱和进料双极膜电渗析制备超高浓度酸碱的方法 |
| WO2023156933A1 (en) * | 2022-02-16 | 2023-08-24 | Future Meat Technologies Ltd. | Systems and methods for rejuvenating cell culture medium |
| CN116395719A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-07-07 | 杭州蓝然技术股份有限公司 | 一种吸附法盐湖提锂液的浓缩除杂方法 |
| CN116236907A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-06-09 | 潍坊职业学院 | 一种基于双极膜电渗析法的巯基乙酸制备方法 |
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|---|---|---|---|---|
| NL8302072A (nl) * | 1983-06-10 | 1985-01-02 | Stamicarbon | Kringloopproces voor de bereiding en verwerking van een hydroxylammoniumzoutoplossing. |
| US4566956A (en) * | 1984-12-07 | 1986-01-28 | The Dow Chemical Company | Electrochemical conversion of soluble salts of insoluble acids to their acid form |
| JPS61261488A (ja) * | 1985-05-15 | 1986-11-19 | Musashino Kagaku Kenkyusho:Kk | アミノ酸アルカリ金属塩の電解法 |
| US5049250A (en) * | 1989-08-14 | 1991-09-17 | Allied-Signal Inc. | Electrodialytic treatment of aqueous solutions containing amino acids |
-
1998
- 1998-12-30 US US09/223,054 patent/US6110342A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-12-15 CA CA002292334A patent/CA2292334C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1999-12-16 DE DE69906236T patent/DE69906236T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-16 EP EP99310133A patent/EP1016651B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-16 ES ES99310133T patent/ES2196731T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-28 JP JP37451499A patent/JP3333960B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2016168542A (ja) * | 2015-03-12 | 2016-09-23 | 株式会社東芝 | 電解水生成装置および電解水生成方法 |
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| ES2196731T3 (es) | 2003-12-16 |
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