获得包含不同浓度的通过发酵获得的化合物的产品的方法

摘要

本发明涉及用于制备含有尤其是氨基酸或维生素的目标物质的不同产品的方法，其中通过发酵制备所述目标物质。

说明书

技术领域

本发明涉及用于获得含有至少一种不同浓度的目标物质尤其是L-氨基酸或维生素的产品的方法，其中通过发酵制备目标物质。

背景技术

尤其是根据动物的需要用氨基酸或维生素补充动物饲料。目前使用有效物质含量大于98％的结晶L-苏氨酸，以例如用L-苏氨酸补充动物饲料。必须以复杂的工艺步骤将通过发酵制备的L-苏氨酸与粗制发酵液的其余成分分离并进行结晶，以分离出纯净的结晶物质。在此必须作为废料处置大量的副产品以及加工所需的试剂。此外，该分离过程总是与产率损失相关联，因为在废料流中无法避免含有L-苏氨酸。但是并不需要在动物饲料中使用高纯度氨基酸。此外，发酵液通常还包含有营养的有效物质，从而看上去针对性地将通过发酵制备的氨基酸与发酵液的其他成分一起转化为固态动物饲料。

通过发酵制备L-氨基酸以及对其提纯的方法早已是已知的。例如US 4,278,765描述了L-苏氨酸的制备方法，US 5,605,818描述了L-色氨酸、L-苯丙氨酸和L-酪氨酸的制备方法。

US 4,777,051、EP 0 615 693 B及EP 0 533 039 B公开了基于发酵液制备含有氨基酸的动物饲料添加剂的方法。

US 4,777,051公开了一种包括额外的下游干燥步骤的喷干法。在第一步骤中将基于固体总含量的L-氨基酸含量为20至60重量％的不同来源的色氨酸溶液或苏氨酸溶液喷雾成为残余水分为5至15％的半干颗粒。随后将含水的颗粒铺撒在具有带孔基底的输送带干燥机上，并利用热空气进行最终干燥，其中获得残余水分约为4重量％的产品。

按照EP 0 615 693，同样在两步干燥法中进行造粒。

在去除一部分内容物之后，对发酵液实施喷干成为至少70重量％的最大粒径为100μm的细粒，如此获得的细粒在第二步骤中形成含有至少30重量％细粒的颗粒。

EP 0 809 940 B1同样公开了一种对基于发酵液的动物饲料添加剂进行造粒的方法。该方法的特征在于：在流化床中在一个步骤中对发酵液进行造粒、压实和干燥，除了用于产生定态流化床所需的能量之外，还要以机械方式将足以调节所期望的粒径和所期望的堆积密度的能量输入流化床中。

这些方法的共同之处在于，

a)使产生所期望的目标物质的微生物在适当的培养基中进行发酵，并使目标物质在此富集(蓄积)，

b)随后完全或部分地分离出在发酵过程中形成的生物质，

c)通过去除水而对如此获得的溶液或悬浮液进行浓缩，及

d)通过已知的措施，如造粒、喷雾造粒或聚集造粒(Aufbau-granulation)，由此获得含有该目标物质的固体产品。

发酵结束之后，优选分析发酵液的目标物质含量，因为发酵法的产率由于不同条件而会发生波动。通过在产品中的浓度过低时加入目标物质，或者在浓度过高时加入惰性填料而抵消(标准化)这些波动。在这些方法中，产品中来自发酵的杂质含量对运输成本有不利影响。这些方法的优点在于，产品含有全部量的目标物质，因为通过从母液分离而不会导致产率损失，如同在分离结晶出的纯净目标化合物时所需的。

因为不含杂质，对于经提纯的目标化合物，在输送时基于有效物质的含量产生更低的运输成本。

此外，在分离结晶的目标产品时，取消了对发酵液中的浓度进行标准化的上述需求。

发明内容

本发明的目的在于提供在加工成纯净的目标产品时基本上或完全地避免通常的产率损失并且能够制备固体产品以及目标物质含量更少的固体产品的方法。

本发明涉及以多个工艺步骤制备目标产品的方法，其中

a)使产生所期望的目标物质的微生物在适当的培养基中进行发酵，并使目标物质在此富集(蓄积)，

b)随后完全分离出在发酵过程中形成的生物质，

c)通过去除水而对如此获得的溶液或悬浮液进行浓缩，并使目标物质沉淀出，尤其是结晶出，

d)将沉淀出或结晶出的物质分离出，

e)通过如下方式将分离出的称作母液I的溶液中所含的目标物质转化为所期望的产品形式，

f)通过加热降低母液I的水含量，并由此

g)获得另一种含有目标物质的固体物质。

附图说明

图1和2所示为用于处理母液I的两种不同的改变的方案。

具体实施方式

取决于给定的条件，各种目标物质的溶解的残余物留在分离出的母液I中。

例如可以通过不同物质在温度、浓度和溶解度特性之间的已知关系控制其浓度。应当调节溶解于母液中的目标物质的量，从而使由该母液I获得的固体产品的对用户有吸引力的目标物质含量为40至85重量％，优选为60至85重量％的干质量(在80至90℃下干燥)。此外，例如从图1的步骤e)获得含量约为98至99重量％干质量的纯净的目标物质，以已知的方式将其转化为颗粒或其他期望的颗粒形状。例如WO2005/00675描述了一种用于制备纯净的L-苏氨酸颗粒的方法。在另一个方法中，制备纯净晶体的悬浮液，随后由悬浮液产生颗粒。

在一个改变的方案中，将分离出的母液I再处理成为在分离生物质时除了目标物质之外还包含未分离的其他溶解的发酵液成分的产品。在此，通过蒸发水而浓缩该母液，并根据由其物理化学性质决定的溶解度特性而沉淀出目标物质。在该方法的这一点上分离出水，从而使随后的造粒过程不再负担仅能以高消耗的方式分离的水(图1中的步骤6、7、8)，因而更加节约能源。

在一个优选的实施方案中，对所形成的悬浮液进行湿磨和造粒。但也可使用其他造粒方法。含有发酵液的其他成分的颗粒的目标物质含量可以通过添加固态或溶解形式的目标物质而提高至最终产品中所期望的值，条件是母液I中的含量未达到该值。优选在其通过蒸发水而进行浓缩之前，以所期望的量将目标物质加入母液I(图1中的步骤6)。优选为从固液分离(步骤3)分离出的固体物质。

在另一个改变的方案中，同样通过蒸发水而对母液I进行浓缩，但优选通过冷却结晶而使目标物质沉淀出，并从如此产生的母液II分离出(图2中的步骤8)。

将其抛弃，或者部分地送回母液I中。在此，避免副产品在循环中以干扰的方式富集。

在该处理过程中产生的晶体通常不适合作为销售产品。在一个优选的改变的工艺方案中，在从发酵液分离出生物质之后在对不含生物质的发酵液进行浓缩之前、期间或之后，直接将其再次引入该方法中，从而提高目标物质在该液中的浓度。如图2所示，在步骤1之后，在步骤2中送回该过程中。

可以参考以下实施例阐述部分流的量之比，其中制备纯净的目标物质以及包含基于干质量直至80重量％的目标物质的产品。在分离出生物质之后，例如获得在100kg干质量中含有90kg诸如L-苏氨酸的目标物质以及10kg来自发酵液的固体成分的滤液。这是通过分析容易确定的。调节滤液中的溶液比例，从而结晶出50kg目标物质。而剩余的40kg与10kg副产品在母液中。根据图1所示的方法，由此可获得含量为80重量％的干产品。如此分配流量称作产品分流，导致具有不同目标物质含量的产品。

根据本发明的方法特别适合于由发酵制备的通过从去除生物质的发酵液结晶出或沉淀出而分离出的目标物质。尤其是包括L-氨基酸、维生素，如D-泛酸或其盐，但也可以是核黄素。

对于L-氨基酸特别提及L-苏氨酸、L-高丝氨酸、L-色氨酸、L-缬氨酸、L-精氨酸、L-蛋氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸及L-酪氨酸，但尤其是L-苏氨酸。根据本发明还可处理通过发酵制备的L-赖氨酸。该方法并不局限于所用微生物的属、科或种。

根据本发明使用的产生目标物质的微生物优选选自：棒状杆菌属(Corynebacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、埃希氏菌属(Escherichia)、曲霉菌属(Aspergillus)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)，尤其是谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtillis)、大肠杆菌(Escherichia coli)或黑曲霉菌(Aspergillus niger)的菌株。

在根据本发明的联合生产中，获得一部分纯净的，优选结晶形式的目标物质以及含有来自发酵的副成分及目标物质的其他部分，该联合生产涉及以下优点：

-避免由于母液处理不充分而与仅针对纯净的目标物质相关的产率损失。

-通过采用对于长途销售渠道优选的来自联合生产的结晶的纯产品形式，避免在该方法仅用于生产含有来自发酵的所有副成分的产品时产生的高运输成本。

-通过适当控制工艺而对在混有副成分的产品部分中的有效物质含量进行简单的标准化(即无需添加惰性物质)。

-与制备含有来自发酵的副成分的单独产品的方法相比降低了能源成本，因为在该过程中仅对部分流施加能量消耗大的干燥和造粒。

示例性描述该方法的附图的说明：

附图标记

图1：产品分流

1优选通过超滤法分离出生物质

2任选在一个步骤中进行蒸发和结晶

3固液分离(母液I)

4处理分离出的晶体，例如造粒和干燥

5纯净的目标物质

6从分离出的母液I蒸发及结晶出来

7处理所产生的悬浮液：湿磨

8造粒

9产品2：含有目标物质及来自发酵液的副成分

图2：获得结晶的产品

1通过超滤法分离出生物质

2引入来自步骤9的晶体

3任选在一个步骤中进行蒸发和结晶

4固液分离(母液I)

5处理分离出的晶体，例如通过造粒和干燥

6产品1：纯净的目标物质

7从母液(I)蒸发及结晶出来

8任选还通过冷却结晶而结晶出来

9固液分离

10将步骤7之后形成的母液II的部分流送回