JP6983256B2 - 精製メチオニンの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、精製メチオニンの製造方法に関する。
この製造方法では、スラリーを固液分離して得られるメチオニンのケーキを洗浄し、その後乾燥することにより、製品としての粉体のメチオニンが得られる。
(1)連続式のろ過機を用いて粗製メチオニンのスラリーを固液分離する工程、
(2)前記粗製メチオニンのスラリーを固液分離することにより得られる粗製ケーキに粗洗水を吹き付けて当該粗製ケーキを洗浄する工程、及び、
(3)前記粗製ケーキに粗洗水を吹き付けて当該粗製ケーキを洗浄することにより得られる準精製ケーキと精洗水とを混合して当該準精製ケーキを洗浄する工程
を含む。
本発明の製造方法は、粗製メチオニンのスラリーから精製メチオニンを製造する方法であって、分離工程、粗洗水吹付工程及び精洗水混合工程を含む。
加水分解工程では、メチオニンヒダントインが、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ化合物の存在下で加水分解させられる。これにより、メチオニン塩を含む液(以下、加水分解反応液と記すことがある。)が得られる。この加水分解工程では、圧力は約0.5〜1.0MPaGの範囲で設定される。温度は、150〜200℃の範囲で設定される。なお、原料であるメチオニンヒダントインの製造方法としては、例えば、3−メチルメルカプトプロピオンアルデヒドシアンヒドリンを水中で二酸化炭素及びアンモニアと反応させる方法が挙げられる。
晶析工程では、加水分解工程で得た加水分解反応液に二酸化炭素が導入される。これにより、メチオニンが析出し、メチオニンの結晶粒が分散した、メチオニンのスラリーが得られる。晶析工程では、晶析温度は通常0〜50℃、好ましくは10〜30℃である。晶析時間は、二酸化炭素が反応液に飽和してメチオニンが十分に析出するまでの時間を目安とするが、通常30分〜24時間である。
分離工程では、晶析工程で得た粗製メチオニンのスラリーを固液分離することにより、固体成分である粗製メチオニンのケーキ(すなわち、粗製ケーキ)と、液体成分である母液とが得られる。この製造方法では、この粗製メチオニンのスラリーを固液分離するために、連続式のろ過機(以下、単に、ろ過機と記すことがある。)が用いられる。
(イオンクロマトグラフィー分析条件)
カラム:Dionex IonPac CS12A
カラムサイズ:内径4mm、長さ250mm
溶離液:18mmol/L メタンスルホン酸
粗洗水吹付工程では、分離工程で得た粗製ケーキに洗浄水を吹き付けて、この粗製ケーキが洗浄される。本発明では、粗製ケーキの洗浄に用いる洗浄水が粗洗水である。この製造方法では、この粗洗水吹付工程は、前述の分離工程で用いられたろ過機内又はそれとは別の装置内で行われる。生産効率の観点からは、分離工程で用いられたろ過機内で粗洗水吹付工程が行われることが好ましい。この製造方法では、ろ過機において、連続的に形成されていくプレート状の粗製ケーキに粗洗水が吹き付けられ、この粗製ケーキが洗浄される。これにより、粗製ケーキに含まれる不純物の一部が洗い流される。このため、洗浄後の粗製ケーキに含まれる不純物の量は、洗浄前のそれよりも少ない。本発明では、粗洗水による洗浄により不純物の量が減らされた洗浄後の粗製ケーキが準精製ケーキである。なお、この粗洗水吹付工程では、粗洗水の温度は通常5〜35℃の範囲で適宜設定される。
連続式のろ過機内で粗洗水吹付工程を行うことにより得られる準精製ケーキの含水率は通常20質量%以上40質量%以下である。メチオニンの精製において、準精製ケーキの含水率がこの範囲になる場合に本発明の製造方法を適用することにより、メチオニンの洗浄効率を向上させることができる。
精洗水混合工程では、粗洗水吹付工程で得た準精製ケーキが洗浄水を用いてさらに洗浄される。本発明では、準精製ケーキの洗浄に用いる洗浄水が精洗水である。この精洗水混合工程では、ろ過機から排出された準精製ケーキが精洗水とともに攪拌装置のドラムに投入される。投入後、このドラム内にある攪拌翼を回転させて、準精製ケーキと精洗水とが攪拌され混合される。このようにリスラリー洗浄を行うことにより、準精製ケーキを構成するメチオニンの結晶粒と精洗水とを、ある程度の時間をかけて、接触させることができ、準精製ケーキ中に残存する不純物、詳細には、準精製ケーキを構成するメチオニンの結晶粒内に存在する不純物が除去される。これにより、清浄されたメチオニンのスラリー、すなわち、精製メチオニンのスラリーが得られる。なお、この精洗水混合工程では、準精製ケーキを投入した後にドラムに精洗水が投入されてもよく、精洗水を投入した後にこのドラムに準精製ケーキが投入されてもよく、準精製ケーキと精洗水とが同時に投入されてもよい。精洗水の温度は通常、5〜35℃の範囲で適宜設定される。
この場合、精洗水中のメチオニンの濃度は、1.0質量%以上が好ましく、2.0質量%以上がより好ましい。常温常圧におけるメチオニンの水への飽和溶解度が3.0質量%であることから、この精洗水中のメチオニンの濃度の上限は3.0質量%である。つまり、精洗水中のメチオニンの濃度は、3.0質量%以下である。
メチオニンアルデヒド及び青酸を常温及び常圧下で反応させてメチオニンシアンヒドリンを合成した。このメチオニンシアンヒドリンに対し、炭酸アンモニウムを水中で、75℃で2.5時間反応させて、メチオニンヒダントインを15質量%、アンモニアを3.6質量%含む、ヒダントイン液を得た。
このヒダントイン液に不活性ガスとして窒素ガスを吹き込んだ。
窒素ガスの吹き込みが行われたヒダントイン液に、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム及び水酸化カリウムを含む塩基性カリウム化合物を混合して得た液(カリウム濃度=約7.5質量%)をオートクレーブの上部より連続して供給し(供給速度700g/時間)、圧力1.0MPaG、温度180℃に保持しながら加水分解反応を行い、メチオニン塩を含む液(以下、加水分解反応液)を得た。
加水分解反応液には、0.35MPaG、20℃で二酸化炭素が導入された。これにより、メチオニンを析出させ、粗製メチオニンのスラリーを得た。
粗製メチオニンのスラリーを固液分離して、粗製ケーキを得た。粗製ケーキ(40g)に粗洗水を吹き付けてこの粗製ケーキを洗浄し、準精製ケーキを得た。この準精製ケーキの含水率は、27質量%であった。粗洗水として、メチオニン水溶液(メチオニン濃度=2質量%、カリウム濃度=0.2質量%)を用いた。この粗洗水の使用量は、乾燥後の粗製ケーキの質量の1.8倍に設定された。
粗製メチオニンのスラリーを固液分離して、粗製ケーキを得た。この粗製ケーキ(40g)を粗洗水と混合しスラリーを得た。粗洗水として、メチオニン水溶液(メチオニン濃度=2質量%)を用いた。この粗洗水の使用量は、乾燥後の粗製ケーキの質量の12.5倍に設定された。攪拌時間は、3分に設定された。
粗製メチオニンのスラリーを固液分離して、粗製ケーキを得た。粗製ケーキ(40g)に粗洗水を吹き付けてこの粗製ケーキを洗浄し、準精製ケーキを得た。この準精製ケーキの含水率は、27質量%であった。粗洗水として、メチオニン水溶液(メチオニン濃度=2質量%、カリウム濃度=0.2質量%)を用いた。この粗洗水の使用量は、乾燥後の粗製ケーキの質量の2.4倍に設定された。
このケーキを乾燥し、粉末状のメチオニンを得た。
このことが下記の表1において「Y」で表されている。この比較例2では、精洗水混合工程は実施されていない。
実施例並びに比較例1及び2のそれぞれについて、洗浄水量、すなわち、洗浄水の使用量を計測した。この結果が、乾燥後のケーキの質量に対する洗浄水の使用量の比率で、下記の表1に示されている。この数値が小さいほど、洗浄水の使用量が少ないことを表している。なお、洗浄水として粗洗水と精洗水とを使用した場合には、洗浄水の使用量は両者の合計使用量で表される。
実施例並びに比較例1及び2それぞれの洗浄効率が下記の表1に示されている。洗浄効率は、カリウム除去率(以下、K除去率と記す)を洗浄水量で除することにより、単位洗浄水量当たりのK除去率を算出して評価した。この数値が大きいほど、洗浄効率が高いことを表している。
なお、K除去率は、以下の式(1)により算出した。
式(1) K除去率(%)=[(洗浄前のメチオニン中のカリウム含有率−洗浄後のメチオニン中のカリウム含有率)/洗浄前のメチオニン中のカリウム含有率]×100
上記式(1)において、洗浄前のメチオニン中のカリウム含有率は、固液分離後のメチオニンケーキ中のカリウム含有率を乾燥メチオニン中のカリウム含有率に換算した値であり、同様に、洗浄後のメチオニン中のカリウム含有率は、洗浄後のメチオニンケーキ中のカリウム含有率を乾燥メチオニン中のカリウム含有率に換算した値である。
本発明の好ましい態様は以下を包含する。
〔1〕粗製メチオニンのスラリーから精製メチオニンを製造する方法であって、
連続式のろ過機を用いて粗製メチオニンのスラリーを固液分離する工程と、
前記粗製メチオニンのスラリーを固液分離することにより得られる粗製ケーキに粗洗水を吹き付けて当該粗製ケーキを洗浄する工程と、
前記粗製ケーキに粗洗水を吹き付けて当該粗製ケーキを洗浄することにより得られる準精製ケーキと精洗水とを混合して当該準精製ケーキを洗浄する工程と
を含む、前記方法。
〔2〕前記準精製ケーキの含水率が20質量%以上40質量%以下である、〔1〕に記載の方法。
Claims (2)
- 粗製メチオニンのスラリーから精製メチオニンを製造する方法であって、
加圧タイプの連続式のろ過機を用いて粗製メチオニンのスラリーを固液分離する工程と、
前記粗製メチオニンのスラリーを固液分離することにより得られる粗製ケーキに粗洗水を吹き付けて当該粗製ケーキを洗浄する工程と、
前記粗製ケーキに粗洗水を吹き付けて当該粗製ケーキを洗浄することにより得られる準精製ケーキと精洗水とを混合して当該準精製ケーキを洗浄する工程と
を含み、前記粗製ケーキの洗浄工程は前記固液分離する工程で用いられた加圧タイプの連続式のろ過機内で行われ、粗洗水と精洗水はメチオニン水溶液である、前記方法。 - 前記準精製ケーキの含水率が20質量%以上40質量%以下である、請求項1に記載の方法。
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