книги из ГПНТБ / Химическая промышленность Белгородской области (учебное пособие)

фильтре 10. Фильтрат охлаждают до 0—5°С в кристаллиза­ торе 11, барбитуровую кислоту отделяют на центрифуге 8, сушат при 105— 110°С и используют для получения рибо­ флавина. Спиртовые маточники направляют для извлечения этилового спирта.

Производство рибофлавина. Витамин В2 получают кон­ денсацией 3,4-диметилфенил-6-фенилазо-Ы-0-рибитиламина с_ барбитуровой кислотой в присутствии уксусной кислоты и спирта при температуре 78—84°С, с выходом 71,8% по сле­ дующей схеме:

В автоклав 1 (рис. 35) загружают этанол, уксусную кис­ лоту, 3,4-диметилфенил-6-фенилазо-Ы-0-рибитиламин, смесь перемешивают, нагревают до 40—50°С и загружают барби-

Р и с. 35. Технологическая схема производства рибофлавина

П О

массу охлаждают водой до 15—25°С, кристаллу техническо­ го рибофлавина отделяют на центрифуге 2 и подвергают очистке. Для этого 'в реактор 4 загружают воду, соляную кислоту, технический рибофлавин, массу перемешивают. За­ тем прдливают небольшое количество пергидроля, разбав­ ленного вдвое водой, для окисления восстановленной формы витамина В2. Очищенный раствор фильтруют на нутч-филь- тре 3. Фильтрат перегружают в кристаллизатор- 8, куда предварительно загружают подогретую до 85—95°С воду. Смесь постепенно охлаждают до 15—25°С, кристаллы рибо­ флавина отделяют на центрифуге 7, промывают этанолом и сушат при 105— 110°С. Полученный витамин В2 отвечает тре­ бованиям Государственной фармакопеи. Его просеивают, фасуют в жестяные банки с полиэтиленовыми вкладышами и направляют потребителям.

ПРОИЗВОДСТВО ВИТАМИНА С

L-аскорбиновая кислота, у-лактон 2,3-дегидро-

L-гулоновой кислоты, витамин С

Белый кристаллический порошок без запаха, кислого вкуса. Легко растворим в воде, растворим в спирте, практи­ чески нерастворим в эфире, бензоле и хлороформе. Темпера тура плавления 190— 19$° (с разложением).

Молекула L-аскорбиновой кислоты имеет плоскую кон­ фигурацию, хотя атом С5 находится вне плоскости. Строе­ ние ее характеризуется наличием у-лактонного кольца и группировки с двумя сопряженными двойными связями

—С= С—С—О, определяющими важное свойство —- обрати-

111

ягоды, капуста, лимоны, фрукты, овощи), несколько меньше его содержится в животных продуктах (печень, мозг, мыш­ цы).

Аскорбиновая кислота играет важную роль в жизнедея­ тельности организма, участвуем в регулировании окислитель­ но-восстановительных процессов, углеводного обмена, в реге­ нерации тканей, свертываемости крови, в образовании сте­ роидных гормонов, в нормализации проницаемости капил­ ляров. Оргапизй человека не способен продуцировать вита­ мин С и поэтому должен получать его с пищей.

L-аскорбнновая кислота и, содержащие ее препараты применяются в ирофилактичЬскнх и лечебных целях: для профилактики и лечения цинги, при различных кровотече­ ниях, инфекционных заболеваниях, при усиленном физиче­ ском труде, умственном напряжении и др. Суточная потреб­

продуктов,-а также для консервирования отдельных продук­

тов питания.

В промышленно-развитых странах ежегодно производит­

стадийный химический синтез, осуществляемый по следую­

щей схеме:

D-глюкоза —>-D-сорбит.—►L-coj56o3a —►диацетой-L-cop-

боза—<-диацетоН-2-кето-Ь-гулоновая кислота —>- аскорбиновая кислота.

Производство D-сорбита. V i. в. — 182,17. Белый кристал­ лический порошок, температура плавления 110°, легко раст­ ворим в воде.

D-сорбит получают каталитическим гидрированием вод­ ного раствора D-глюкозы в присутствии скелетного никеле-

112

вого катализатора при pH 7,5—7,8, температуре 135— 140°С, давлении 80— 100 кбс/см2 с выходом 97,0% по следующей схеме:

В смеситель 1 (рис 36) загружают воду, активированный уголь и D-глюкозу. Массу перемешивают и вакуумом перегру­ жают в растворитель—2. Раствор D-глюкозы нагревают до температуры не выше 85° С, осветляют активированным уг­ лем и фильтруют на нутч-фильтре 3. Фильтрат собирают в сборник 4, отработанный уголь промывают горячей водой для дополнительного извлечения адсорбированной D-глюкозы.

Рис. 36. Технологическая схема производства D-сорбита

В реакторе 5 смешивают раствор D-глюкозы с содержа­ нием сухи-*-веществ не ниже 50% и скелетно-никелевый ка-

талпзатор. При необходимости добавляют аммиачную или известковую воду для установления pH среды 7,5—7,8.' Мас­ су перегружают в автоклав 6 для гидрирования, который продувают азотом и затем подают водород. Процесс ведут до прекращения поглощения водорода и достижения остаточ­ ной D-глюкозы в растворе не более 0,04 г/л. По окончании гидри­ рования катализатор отфильтровывают, промывают водой, а раствор D-сорбита подвергают очистке активированным уг­ лем от смолистых веществ и других примесей. Для этого в, реактор загружают раствор D-сорбита, разбавляют водой до содержания сухих веществ не менее 25%, добавляют акти­ вированный уголь в количестве 1—2% от веса D-сорбита. Массу подогревают до 70—80° и фильтруют на нутч-фильтре 8. Фильтрат собирают в сборнике 9 и используют для полу­

Производство L-сорбозы. М. в.— 180,16. Белый кристал­ лический порошок, температура плавления 165° С, хорошо

pH 4,5—5,5, температуре 32—34° С и интенсивной аэрации стерильным воздухом с выходом 89,6% по следующей схеме:

114

исследовательских институтов или искусственным отбором наиболее активных микроорганизмов в процессе ■производ­ ства. Бактерии культивируют на питательных средах, содер­ жащих сорбит, азотнокислый аммоний и витамины груп­ пы В.

Культуру для хранения получают из исходной путем пе­ ресева на твердую среду. В отличие от рабочей ее не исполь­

производят пересев с твердой среды на жидкую. Через 3 дня культуру вновь переносят на твердую среду. Проверку активности проводят 1 раз в месяц. Рабочую культуру хра­ нят на твердых и жидких средах. Для получения рабочей

и производят пересев в пробирки с твердой средой. Пробир­ ки выдерживают в термостате при 32—34° С, через сутки проверяют на чистоту. Пробирки,. зараженные'посторонней микрофлорой, отбраковывают. Чистую культуру уксусно­ кислых бактерий выращивают в термостате 2 суток и хра­ нят в течение 7 дней при температуре около + 5°С.

Посевной материал готовят, по схеме: пробирки с твер­ дой средой—>-пробирки с жидкой средой—>-колбы с жидкой средой—*-бутыли с жидкой средой.

Питательной средой для рабочей культуры служит та же среда, что и для чистой культуры, только вместо кристалли­ ческого D-сорбита применяют очищенный раствор D-сорби- та. Среду с содержанием сухих веществ 10— 12% разливают в пробирки, колбы, бутыли, стерилизуют'1 час jipn 120° С и давлении 1 кгс/см2, выдерживают в термостатной камере 24 часа и проверяют визуально на стерильность. Готовую для посева среду хранят 7— 10 дней.

Из пробирки с твердой питательной средой делают по­ сев в пробирку с жидкой питательной средой. Засеянные пробирки выдерживают 36—48 часов при 32—34°С. Пробир­ ки с хороню развитой пленкой отбирают и пересеивают в колбы со стерильной средой из одной пробирки в одну кол­ бу. Засеянные колбы выдерживают 36—48 часов при 32—34°. Содержимое колб с хорошо развитой пленкой пересеивают в инокудяторы. Периодически, один раз в месяц проверяют активность культуры. Активной считают культуру, окисляю­ щую сорбит за 24 часа на 70—75% и за 36 часов на 80—85%.

115

Промышленный процесс биохимического окисления D-сорбита в сорбозу осуществляют по схеме: выращивание посевного .материала в инокуляторах—►выращивание посев­ ного материала в посевных ферментаторах—►окисление D- сорбита в ферментаторах.

В стерилизатор 2 (рис. 37) загружают водный раствор D-сорбита из мерника 1, азотнокислый аммоний, раститель­ ное масло и витамины группы В. Массу перемешивают, под­ кисляют серной кислотой до pH 5,6—6,0, стерилизуют 1 час при 120° С и давлении пара не выше 1,5 кгс/см2. По оконча­ нии стерилизации среду перегружают избыточным давлени­ ем по стерильному трубопроводу в предварительно простерилизованцый ииокулятор 3. В ииокуляторе массу при переме­ шивании охлаждают до 30—36°С. Давление в ииокуляторе 0,2—0,5 кгс/см2 поддерживают стерильным сжатым возду­ хом. По охлаждении в инокулятор через люк стерильно заг­ ружают рабочую культуру уксуснокислых бактерий из бу­ тылей. Культивирование уксуснокислых бактерий ведут

Рис . 37. Технологическая схема производства L-сорбозы

116

12— 18 часов при интенсивной аэрации и перемешивании, при температуре 30—36° С и давлении 0,2—0,5 кгс/см2; про­ цент окисления D-сорбпта составляет не менее 30. Выращен­ ную таким образом культуру используют для засева по­ севных ферментаторов.

Приготовление питательной среды.для посевных фермен­ таторов ведут в стерилизаторе 4 так же, как и в аппарате 2, затем ее 'Перегружают в посевной ферментатор. Среду Ох­ лаждают до 30—36°. Давление в посевном ферментаторе 0,2—0,5 кгс/см2 поддерживают стерильным сжатым возду­ хом. При достижении температуры 30—36° в посевной фер­ ментатор стерильно перегружают заранее приготовленную в инокуляторе 3 культуру. Культивирование уксуснокислых бактерий ведут при 30—36°С, давлении 0,2—0,5 кгс/см2 и интенсивной аэрации. При окислении D-сорбпта не _менее 40% п полной стерильности посевного материала его исполь­

сителе б так же, как н в аппарате 2. Готовую питательную,

через стерилизационную колонну среда стерилизуется ост­ рым паром при температуре 120— 130° С. В ферментаторе среду охлаждают до 30—30°. Давление 0,2—0,5 кгс/см2 под­ держивают стерильным сжатым воздухом. После охлажде­ ния среды в ферментатор перегружают посевной материал из посевного ферментатора 5. Процесс ведут при 30—36° С, давлении 0,2—0,5 кгс/см2 и интенсивной аэрации. Содержа­

которого ее перегружают в вакуум-выпарной аппарат 12, где упаривают до содержания сухих веществ 88—90%. Упа­ ренные растворы L-сорбозы кристаллизуют в аппарате 13 сначала при естественном охлаждении, затем при охлажде­ нии водой до 18—20° С. Кристаллы L-сорбозы отделяют на центрифуге 14 и сушат при 80°С в аэрофонтанной сушилке непрерывного действия 15. Для дополнительного извлечения L-сорбозы из маточных растворов их очищают активирован­ ным углем от смолистых веществ, упаривают и кристалли­ зуют.

117 .

при 20—24° С и последующей нейтрализацией серной кисло­

Ацетонирование L-сорбозы. В ацетонатор 2 (рис. 38) загружают ацетон с влажностью не более 0,5%, охлаждают до температуры минус 2—5°£ из мерника 1 сливают олеум.

Рис. ЗЬ. Технологическая схема производства диацетон-Ь-сорбозы

118

затем загружают L-сорбозу. Процесс ацетонирования ведут по одному из двух температурных режимов: 10— 14°С или 20—24°С и перемешивании до полного’ растворения Ь-сорбо- зы. Затем массу перегружают в аппарат 3, охлаждают до температуры минус 10—20° С и направляют на нейтрализа­ цию. 1

Нейтрализацию ацетонового раствора ведут едким нат­ ром или щелочным маточным раствором с .содержанием щелочи 160— 170 г/л. Для этого в нейтрализатор 4 сливают щелочь или щелочной маточник и при необходимости воду до получения концентрации щелочи 160— 170 г/л; массу ох­ лаждают рассолом до 6—8°С итонкой струей сливают кис­ лый ацетоновый раствор диацетон-Ь-сорбозы из аппарата 3. Процесс нейтрализации ведут при 8— 10°С и интенсивном пе­ ремешивании. Нейтрализованный ацетоновый раствор диа­ цетон-Ь-сорбозы перегружают в аппарат 5 для отгонки ацетона. Процесс ведут при температуре до 80° С без пере­ мешивания и при 80— 100° С с перемешиванием. Затем мас-

-су охлаждают до 40—45° С, при этом происходит разделение

•слоев: нижний слой — солевой раствор (сернокислый нат­

рий, моно- и диацетон-Ь-сорбоза);' верхний слой — сироп диацетон-Ь-сорбозы. Нижний слой направляют в аппарат 8 на экстракцию для дополнительного выделения моно- и диацетон-Ь-сорбозы. Верхний слон направляют в аппарат 9

Упаренный раствор перегружают в аппарат 10, затем туда же при перемешивании приливают 42—44% раствор едкого натра из мерника. Массу перемешивают, отстаивают и ох­ лаждают водой. Разделяют слои. Верхний слой — сироп диацетон-Ь-сорбозы — разбавляют горячей водой и ис­ пользуют в виде слабощелочного раствора для получения натровой соли диацетоп-2-кето-Ь-гулоновой кислоты. Ниж­ ний слой — щелочной маточный раствор — сливают в рассдаиватель 12 и охлаждают до 20° С. Всплывшую днаце- тон-Ь-сорбозу собирают, растворяют* в горячей воде и про­ водят очистку раствора диацетон-Ь-сорбозы 42—44% раст­ вором щелочи по описанной выше технологии. Щелочной маточный раствор используют для нейтрализации ацетоно­ вых растворов диацетон-Ь-сорбозы.

Экстракцию моно- и диацетон-Ь-сорбозы проводят ацето­ ном в реакторе 8 из солеворо раствора, предварительно ох­ лажденного до 20—30° С и нейтрализованного до щелбч-

119