DE3502924A1 - Process for isolating citric acid - Google Patents

Process for isolating citric acid

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DE3502924A1 DE19853502924 DE3502924A DE3502924A1 DE 3502924 A1 DE3502924 A1 DE 3502924A1 DE 19853502924 DE19853502924 DE 19853502924 DE 3502924 A DE3502924 A DE 3502924A DE 3502924 A1 DE3502924 A1 DE 3502924A1
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geb.Magureanu Gabriela Dipl.-Chem. 6940 Weinheim Magureanu
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Joh A Benckiser GmbH
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Abstract

The invention relates to a process for isolating citric acid or other suitable acids and/or salts thereof from solutions which were obtained by fermentation from carbohydrate-containing raw materials. In the process, higher molecular weight impurities resulting from the raw materials and/or process are separated off by membrane filtration, preferably ultrafiltration, or else reverse osmosis, and/or additional adsorption to a non-ionogenic adsorber resin having a specific surface area of 300-1000 m<2>/g, for example based on a polystyrene resin or a polyacrylate resin and, after concentration of the solution, the citric acid is crystallised, from which, in the hitherto conventional manner, the lower molecular weight salts were previously bound with the aid of cation exchanger and anion exchanger or were removed by precipitation of the citric acid as calcium salt, reaction of the calcium citrate with sulphuric acid, separation of the calcium sulphate and cation and anion exchange. <IMAGE>

Description

Verfahren zur Gewinnung von CitronensäureProcess for the production of citric acid

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Gewinnung von Citronensäure oder anderen geeigneten Säuren und/oder ihren Salzen aus Fermentationslösungen.The present invention relates to a new method of extraction of citric acid or other suitable acids and / or their salts from fermentation solutions.

Citronensäure wird z.B. als Genußsäure und Komplexbildner in der Lebensmittelindustrie, zur Metallreinigung, in der pharmazeutischen Industrie und in vielen anderen Bereichen verwendet.Citric acid is used e.g. as edible acid and complexing agent in the food industry, for metal cleaning, in the pharmaceutical industry and in many other areas used.

Heute wird Citronensäure vor allem durch Fermentation mit Aspergillus niger aus Zuckerlösungen oder Melasse im älteren Oberflächen- oder neueren Submersverfahren gewonnen.Today citric acid is mainly obtained through fermentation with Aspergillus niger from sugar solutions or molasses in the older surface or newer submerged process won.

Je nach der Art des verwendeten Ausgangsproduktes - Rübenzuckermelasse, Rohrzuckermelasse, Stärke usw. - und des verwendeten Verfahrens muß eine Vorbehandlung erfolgen, z.B. mit löslichen Hexacyanoferratsalzen, und eine Reihe von Nährsalzen mit gegebenenfalls benötigten Spurenelementen (Magnesium, Zink u.a.) muß zugeführt werden.Depending on the type of raw material used - beet sugar molasses, Cane molasses, starch, etc. - and the process used must require pre-treatment take place, e.g. with soluble hexacyanoferrate salts, and a number of nutrient salts with possibly required trace elements (magnesium, zinc, etc.) must be supplied will.

Abhängig von der Ausgangs konzentration an Zucker und von der Art des verwendeten Verfahrens werden so ci tronensäureh al ti ge Lösungen erhalten, die nach dem Abtrennen der Mikroorganismen neben etwa 10 bis 30 % Citronensäure noch weitere 10 - 20 % andere organische und anorganische Stoffe enthalten. Diese Nebenprodukte stammen zu einem Teil aus der ursprünglichen Mel asselösung, sind zum Teil die der Nährlösung zugesetzten und von den Mikroorganismen nicht aufgebrauchten Nährsal ze und im übrigen Ausscheidungsprodukte, die der Aspergillus niger neben der Citronensäure während der Fermentation erzeugt hat.Depending on the initial sugar concentration and the type of the process used, solutions containing citronic acid are obtained, after the microorganisms have been separated off, in addition to about 10 to 30% citric acid contain another 10-20% other organic and inorganic substances. These By-products originate in part from the original molasses solution partly those added to the nutrient solution and not used up by the microorganisms Nutritional salts and other excretions, which the Aspergillus niger besides that produced citric acid during fermentation.

üblicherweise wird zur Reinigung die Citronensäure als schwer lösliches Calciumsalz ausgefällt und aus dem Calciumcitrat die Citronensäure durch Zusatz von Schwefelsäure wieder freigesetzt. Aus dieser Lösung kann die Citronensäure anschliessend durch Einengen in kristalliner Form gewonnen werden.Citric acid is usually used for cleaning as poorly soluble Calcium salt is precipitated and citric acid from the calcium citrate is added released again by sulfuric acid. The citric acid can then be extracted from this solution can be obtained by concentration in crystalline form.

Um Citronensäure in der für Nahrungsmittel und insbesondere pharmazeutische Zwecke erforderlichen Reinheit zu gewinnen, muß dieses Verfahren allerdings wesentlich umständlicher und aufwendiger durchgeführt werden, um in jeder einzelnen Verfahrensstufe Verunreinigungen soweit wie irgend möglich abzutrennen. Einzelheiten dazu werden zum Beispiel erläutert in Ullmanns s Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, Band 5, Seite 603-609 und 4. Auflage. Band 9, Seite 631-633 sowie Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technol ogy, 1.To get citric acid in the food and especially pharmaceutical However, this process must be essential to obtain the purity required for the purposes cumbersome and more elaborate to be carried out in each individual Process stage to separate impurities as far as possible. details this is explained, for example, in Ullmann's encyclopedia of technical chemistry, 3rd edition, volume 5, pages 603-609 and 4th edition. Volume 9, pages 631-633 and Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 1.

Auflage, Band 4, Seite 15-17 und 2. Auflage, Band 5, Seite 529-531. Einige Schritte seien hier genannt.Edition, Volume 4, pages 15-17 and 2nd Edition, Volume 5, pages 529-531. Some steps are mentioned here.

Als Nebenprodukt eventuell enthaltene Oxalsäure wird vor der eigentlichen Calciumsalzfällung in saurer Lösung mit einer geringen Mengen Calciumhydroxid ausgefällt. Erst nach deren Abtrennung wird Calciumcitrat bei einer Temperatur von 80 -950C durch Versetzen mit Calciumhydroxid in geringem über schuß unter Rühren kristallin ausgefällt. Das verwendete Calciumhydroxid muß dabei möglichst rein sein, da Verunreinigungen mit Magnesium, Eisen, Aluminium oder Phosphaten bei der folgenden Gewinnung der reinen Säure erheblich stören.As a by-product possibly contained oxalic acid is before the actual Calcium salt precipitation precipitated in acidic solution with a small amount of calcium hydroxide. Only after they have been separated off does calcium citrate become at a temperature of 80-950C crystalline by adding calcium hydroxide in a slight excess with stirring failed. The calcium hydroxide used must be as pure as possible because it is contaminated with magnesium, iron, aluminum or phosphates in the subsequent extraction of the significantly disturb pure acid.

Das erhaltene Calciumcitrat wird heiß filtriert und heiß gewaschen, um Verluste möglichst gering zu halten, da es bei 80 - 95 0C besonders wenig löslich ist.The calcium citrate obtained is filtered hot and washed hot, in order to keep losses as low as possible, since it is particularly sparingly soluble at 80-95 ° C is.

Das so erhaltene Calciumcitrat wird in großen Rührbehältern mit verdünnter Schwefelsäure in geringem Oberschuß umgesetzt.The calcium citrate obtained in this way is diluted in large stirred containers Sulfuric acid implemented in a slight excess.

Das ausfallende Calciumsulfat wird abfiltriert. Das braun gefärbte Filtrat bezeichnet man in der Praxis als Rohsäure. Anschließend wird diese Rohsäure z.B. mit Aktivkohle entfärbt.The precipitated calcium sulfate is filtered off. The brown colored one In practice, the filtrate is called crude acid. This is then crude acid e.g. decolorized with activated charcoal.

Die Kohle mit den darauf haftenden farbigen Verunreinigungen wird durch Filtration entfernt. Die klare Citronensäurelösung wird nach Ionenaustausch eingedampft, das Konzentrat im Vacuum oder bei Normaldruck mehrstufig kristallisiert. Je nach Reinheit müssen die rohen Kristalle noch ein- oder mehrmals unter Reinigung mit Aktivkohle umkristallisiert werden, bevor chemisch-reine Citronensäure erhalten wird. Wasserfreie Citronensäure wird durch Kristallisation oberhalb der über gangstemperatur von 36,6 OC erhalten, darunter kristallisiert die Citronensäure als Monohydrat aus.The charcoal with the colored impurities adhering to it becomes removed by filtration. The clear citric acid solution is after ion exchange evaporated, the concentrate crystallized in several stages in vacuo or at normal pressure. Depending on the purity, the raw crystals have to be cleaned one or more times be recrystallized with activated charcoal before chemically pure citric acid is obtained will. Anhydrous citric acid is crystallized above the transition temperature of 36.6 OC obtained, below which the citric acid crystallizes out as a monohydrate.

Neben diesem klassischen Fäl 1 ungsverfahren sind in einigen Patentschriften andere Methoden beschrieben worden, nach denen die Citronensäure durch Extraktion mit organischen Lösungsmitteln gewonnen wird. Genannt seien Butylalkohol, Aceton, Tributyl-phosphat. Da die Kristallisation wegen der nicht vollständig entfernten Verunreinigungen sehr erschwert und die Ausbeute unbefriedigend ist, haben diese an sich eleganten Verfahren wegen Unwirtschaftlichkeit bisher in der Praxis keine Verwendung gefunden. In neuester Zeit wurde die Extraktion mit bestimmten Aminen beschrieben.In addition to this classic Fäl 1 ungsverfahren are in some patents Other methods have been described by which the citric acid is extracted by extraction is obtained with organic solvents. Butyl alcohol, acetone, Tributyl phosphate. Since the crystallization because of the not completely removed Impurities very difficult and the yield is unsatisfactory is, these processes, which are elegant in themselves, have hitherto been in use because of inefficiency found no use in practice. In recent times the extraction has been using certain amines described.

Aufgabe der Erfindung ist es, Citronensäure oder andere geeignete Säuren und/oder ihre Salze aus Fermentationslösungen durch Abtrennung der Verunreinigungen mit Hilfe spezieller physikalisch-chemischer Trennmethoden in einfacherer und wirtschaftlicherer Weise zu gewinnen.The object of the invention is to use citric acid or other suitable Acids and / or their salts from fermentation solutions by separating the impurities with the help of special physical-chemical separation methods in a simpler and more economical way Way to win.

Weitere Aufgabe der Erfindung ist, die mit der Citronensäureproduktion ausgelöste Abwasserbelastung durch aus den Rohstoffen oder dem Verfahren stammende Stoffe über deren gezielte Rückgewinnung entscheidend zu verringern.Another object of the invention is that of citric acid production Wastewater pollution triggered by originating from the raw materials or the process To decisively reduce substances through their targeted recovery.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist es auch, die Citronensäureproduktion durch weitgehenden Verzicht auf die Hilfschemikalien Ca(OH)2 und H2S04 vom sonst anfallenden Nebenprodukt CaS04 2H20 zu entlasten oder ganz zu befreien, dessen Verwertung immer problematischer wird. Gleichzeitig wird das Verfahren dadurch wirtschaftlicher.It is also a main object of the invention to control citric acid production by largely dispensing with the auxiliary chemicals Ca (OH) 2 and H2S04 from the otherwise to relieve or completely free the by-product CaS04 2H20, its utilization becomes more and more problematic. At the same time, this makes the process more economical.

Die Lösung dieser Aufgaben, die durch die in den Ansprüchen näher gekennzeichneten Merkmale beschrieben ist, beruht auf der Abtrennung der höher molekularen Verunreinigungen durch Membranfiltration, vorzugsweise Ultrafiltration, aber auch Umkehrosmose, und anschließende Adsorption an nichtionogene Adsorptionsharze großer spezifischer Oberfläche und der Abtrennung der niedermolekularen, insbesondere anorganischen Ionen mit Hilfe von Kationen- und Anionenaustauscherharzen.The solution to these tasks, which is detailed in the claims is based on the separation of the higher molecular weight But also contamination by membrane filtration, preferably ultrafiltration Reverse osmosis, and subsequent adsorption on large non-ionic adsorption resins specific surface and the separation of the low molecular weight, especially inorganic ones Ions with the help of cation and anion exchange resins.

Die so gereinigte Citronensäurelösung kann dann direkt kristallisiert werden oder, wie bisher, über die Calciumcitratfällung gewonnen werden.The citric acid solution purified in this way can then crystallize directly or, as before, are obtained via calcium citrate precipitation.

Die Membranfiltration ist eine bekannte Methode. Für technische Ausführungen werden z.B. Hohlfaserbündel als Module zusammengefaßt und in Säulen als Batterien eingesetzt, um große Mengen von Flüssigkeit durchzusetzen. Je nach Porengröße der Membran werden so höhermolekulare Verbindungen im Konzentrat von den niedermolekularen Verbindungen im Permeat abgetrennt. Für die Reinigung von Citronensäurelösungen war diese Methode jedoch nicht einsetzbar, weil die bisher bekannten Membranen zwar Moleküle mit Mol gewichten über 1000 abtrennen, aber für niedere pH-Werte von 1,5 - 2,2 nicht beständig sind. Nunmehr sind Membranmaterialien bekannt geworden, die auch bei dieser Trennleistung solche pH-Werte über längere Zeit vertragen und bei geringem Energieaufwand ausreichend permeabel sind und sich gut reinigen lassen.Membrane filtration is a well-known method. For technical designs For example, hollow fiber bundles are combined as modules and in columns as batteries used to push through large amounts of liquid. Depending on the pore size of the In this way, higher-molecular-weight compounds are separated from the lower-molecular-weight compounds in the concentrate Compounds separated in the permeate. For cleaning citric acid solutions However, this method could not be used because the membranes known so far Weight molecules with moles cut off over 1000, but for lower ones pH values between 1.5 and 2.2 are not stable. Membrane materials are now known which can withstand such pH values over a long period of time, even with this separation performance and with low energy consumption are sufficiently permeable and clean themselves well permit.

Auch diese Membranen können jedoch einen großen Teil der störenden Verunreinigungen der Fermentationslösung d.h. solche mit Molekulargewichten von ca. 200 - 1000 nicht abtrennen.However, these membranes can also cause a large part of the disruptive Impurities in the fermentation solution i.e. those with molecular weights of Do not cut off approx. 200 - 1000.

Die adsorptive Reinigung wäßriger und organischer Lösungen ist eine seit langem bekannte Methode. Hierbei werden organische Inhaltsstoffe an Feststoffen mit großer aktiver Oberfläche, wie Aktivkohle, Aluminiumoxid, Silikate, angelagert und angereichert. Durch Abtrennung des Adsorbens-Adsorbats-Systems nach den bekannten Verfahren der "Trennung fest-flüssig" können die adsorbierten Stoffe eliminiert werden. In den meisten Fällen muß in einem folgenden Verfahrensschritt das Adsorbens regeneriert werden. Solche Reinigungsverfahren kommen jedoch für gemischt organisch hochbelastete Systeme bisher wegen Verschiedenartigkeit der gelösten Verunreinigungen, ihrer unterschiedlichen Adsorbierbarkeit und nicht zuletzt aus wirtschaftlichen Gründen nur selten zur Anwendung.The adsorptive purification of aqueous and organic solutions is one method known for a long time. Here, organic ingredients become solids with a large active surface such as activated carbon, aluminum oxide, silicates and enriched. By separating the adsorbent-adsorbate system according to the known The "solid-liquid separation" method can eliminate the adsorbed substances will. In most cases, the adsorbent must be used in a subsequent process step be regenerated. Such cleaning methods, however, come for mixed organic highly stressed systems so far due to the diversity of the dissolved impurities, their different adsorbability and last but not least for economic reasons Reasons only rarely used.

Aus der deutschen Patentschrift 1.274.128 ist ein weiteres Verfahren bekannt geworden, bei dem stark heteropolare Moleküle aus wäßrigen Lösungen oder Dispersionen mit Hilfe von nicht-ionogenen, wasserunlöslichen, vernetzten Polymerisaten makroretikularer Struktur abgetrennt werden können. Die Adsorptionsmittel bestehen aus Polymeren, die zu etwa 2 - 100 % aus Vinylbenzol, Alkylvinylbenzol, Divinylbenzol oder ähnlichen monomeren Verbindungen aufgebaut sind und zusätzlich Methacrylat oder ähnliche Verbindungen sowie Ethylen, Isobutylen, Acrylnitril oder andere Monomere als Copolymerisat mitenthalten können. Verbindungen dieser Art sollneine spezifische Oberfläche von mindesten 10 m bis 200 m je 9 Harz aufweisen. Das Harz soll die abzutrennenden Stoffe unabhängig von einer ionischen Bindung oder irgendeinem Solvatisierungseffekt auf der äußeren und inneren Harzoberfläche durch vorwiegend van der Waals- oder Dipolkräfte binden. Als abzutrennende Stoffe werden organische Stoffe mit einer hydrophoben und hydrophilen Komponente, beispielsweise oberflächenaktive Stoffe, Reinigungsmittel, Emulgatoren, Dispersionsmittel, aber auch Steroide, wasserlösliche Enzyme, Aminosäuren, Polypeptide, Proteine und Hormone genannt. Vorteilhaft sollte das Verfahren darüber hinaus zur Abtrennung von Fettsäuren aus wäßrigen Lösungen sein. Weiterhin ist angegeben, daß auf diese Weise auch Zuckerlösungen oder Lösungen anderer chemischer Stoffe entfärbt werden können. Die adsorbierten Stoffe sollen durch Erhitzen bis zur Destillation, durch Behandlung mit Dampf zur Wasserdampfdestillation, durch Extrahieren, Auslaugen oder Desorption mit Wasser, wäßriger Säure oder alkalischen Lösungen oder mit einem organischen Lösungsmittel, welches durch fraktionierte Destillation leicht abtrennbar ist, wieder von dem Harz entfernt werden.Another method is from the German patent specification 1,274,128 become known in which highly heteropolar molecules from aqueous solutions or Dispersions with the help of non-ionic, water-insoluble, crosslinked polymers macroreticular structure can be separated. The adsorbents exist from polymers that are about 2-100% vinylbenzene, alkylvinylbenzene, divinylbenzene or similar monomeric compounds and, in addition, methacrylate or similar compounds as well as ethylene, isobutylene, acrylonitrile or other monomers can contain as a copolymer. Connections of this kind should not be specific Have a surface of at least 10 m to 200 m each with 9 resin. The resin is said to be the one to be separated Substances independent of an ionic bond or any solvation effect on the outer and inner resin surface by predominantly van der Waals or Binding dipole forces. The substances to be separated are organic substances with a hydrophobic and hydrophilic components, for example surface-active substances, Cleaning agents, emulsifiers, dispersants, but also steroids, called water-soluble enzymes, amino acids, polypeptides, proteins and hormones. Advantageous the process should also be used for the separation of fatty acids from aqueous solutions be. It is also stated that sugar solutions or solutions can also be used in this way other chemical substances can be discolored. The adsorbed substances should by heating up to distillation, by treatment with steam for steam distillation, by extraction, leaching or desorption with water, aqueous acid or alkaline Solutions or with an organic solvent, which is obtained by fractional distillation is easily separable, can be removed again from the resin.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß auch die bei der Herstellung von Citronensäure durch Vergärung von zuckerhaltigen Rohstoffen, insbesondere bei der Submersvergärung von Rohr-oder Rübenzuckermelasse als Nebenprodukt gebildeten bzw. im Ausgangsprodukt enthaltenen Stoffe, soweit sie nicht durch die vorstehend beschriebene Membranfi ltration abtrennbar sind, überwiegend an nicht-ionogene Polystyrol- oder Polyacrylharze, die mit 2,5 X Vinylbenzol vernetzt s i nd , mit einer spezifischen Oberfläche von ca. 300 - 1000 mol pro g gebunden werden können. Die wesentlich polarere Citronensäure wird dabei nicht gebunden, so daß sie durch Nachwaschen mit reinem Wasser ohne Schwierigkeiten von dem Harz und den daran gebundenen Verunreinigungen getrennt werden kann.According to the invention it was found that also in the production of citric acid through fermentation of sugary raw materials, especially in the submerged fermentation of cane or beet sugar molasses formed as a by-product or substances contained in the starting product, insofar as they are not affected by the above membrane filtration described are separable, mainly to non-ionic polystyrene or polyacrylic resins, which are crosslinked with 2.5 X vinylbenzene, with a specific Surface area of approx. 300 - 1000 mol per g can be bound. The much more polar one Citric acid is not bound, so that it can be washed with pure Water without difficulty from the resin and the impurities attached to it can be separated.

Die Verunreinigungen wiederum lassen sich durch Waschen des Harzes mit wäßrigem Alkalihydroxid (pH 8-13) und zusätzliches Waschen mit einem polaren organischen Lösungsmittel wie Aceton oder niederem Alkohol vollständig eluieren, ohne daß die Bindungskapazität des Harzes darunter leidet, sodaß dieses für weitere Reinigungsoperationen wieder gewonnen werden kann.The impurities in turn can be removed by washing the resin with aqueous alkali hydroxide (pH 8-13) and additional washing with a polar one completely elute organic solvents such as acetone or lower alcohol, without that the binding capacity of the resin suffers, so that this for further Cleaning operations can be recovered.

Obwohl im Prinzip alle oben beschriebenen Harze benutzt werden können, hat sich ein Polystyrolharz als besonders günstig erwiesen, welches eine durchschnittliche Korngröße von etwa 30 US mesh (0,6 mm) und eine minimale Oberfläche von 650 mol pro g bei einer Porosität von 1,7 ml pro g besitzt. Dieses Produkt erwies sich in verschiedenen Versuchen als besonders wirkungsvoll; Harze mit ähnlichen Edgenschaften, d.h. spezifischen Oberflächen von 500 - 800 m /g, Korngrößen von 0,3 -1 mm und Porosität von 1 - 2 ml/g werden deshalb bevorzugt.Although in principle all of the resins described above can be used, a polystyrene resin has proven to be particularly favorable, which has an average Grain size of about 30 US mesh (0.6 mm) and a minimum surface area of 650 moles per g with a porosity of 1.7 ml per g. This product turned out to be in various attempts to be particularly effective; Resins with similar properties, i.e. specific surface areas of 500 - 800 m / g, grain sizes of 0.3 - 1 mm and porosity from 1 to 2 ml / g are therefore preferred.

Bei der Durchführung des Verfahrens werden zunächst u.U. in der Fermentationslösung vorliegende echt bzw. kolloidal gelöste Hexacyanoferrate durch Zusatz einer geringen Menge von z.B. Zinkchlorid oder Zinksulfat ausgefällt und mit den kolloidalen Bestandteilen sowie den höhermolekularen Verunreineigungen durch Membranfiltration mitabgeschieden. Um eine wirtschaftliche Filtration zu erzielen, wird vorzugsweise mit Membranen mit unterschiedlichem Trennschnitt gearbeitet (z.B.When carrying out the process, the fermentation solution may initially be present genuinely or colloidally dissolved hexacyanoferrate by adding a small amount Amount of e.g. zinc chloride or zinc sulfate precipitated and with the colloidal components as well as the higher molecular weight impurities separated by membrane filtration. In order to achieve an economical filtration, membranes are preferred worked with different separating cuts (e.g.

zunächst mit einem Trennschnitt bis zu Molekulargewichten von 50.000, dann 5000 und/oder 1000 oder darunter).initially with a separating cut up to molecular weights of 50,000, then 5000 and / or 1000 or below).

Die so vorgereinigte Fermentationslösung wird dann über eine Säule mit einem Polystyrolpolymerisat, wie oben beschrieben, gegeben, bis die Verunreinigungen in größerer Menge durchbrechen, d.h. das Harz überladen ist. Je nach Harztyp kann eine Lösungsmenge, die 5 - 15 Bett-Volumina entspricht, auf diese Art und Weise gereinigt werden.The fermentation solution pre-purified in this way is then passed through a column with a polystyrene polymer, as described above, given until the impurities break through in larger quantities, i.e. the resin is overloaded. Depending on the type of resin an amount of solution corresponding to 5-15 bed volumes in this manner getting cleaned.

Für den technischen Prozeß sind Säulenlängen von 1 - 10 m geeignet, wobei längere Säulen aus Stabilitätsgründen und auch um eine "quasicyclische" Verfahrensführung zu ermöglichen, in mehrere kürzere Säulen unterteilt werden können. Je nach Säulenlänge, Korngröße und Packungsdichte muß die Durchflußgeschwindigkeit auf eine möglichst gute Trennung bei noch tragbarem Durchsatz abgestimmt werden. Beladungsgeschwindigkeiten von 1 - 10 1 Lösung pro 1 Bett-Volumen und S-tunde sind möglich, 1,5 - 3 1 pro 1 und Stunde haben sich als besonders günstig erwiesen.Column lengths of 1 - 10 m are suitable for the technical process, with longer columns for reasons of stability and also a "quasicyclic" process management to allow it to be divided into several shorter columns. Depending on the column length, Grain size and packing density must reduce the flow rate as possible good separation with still portable throughput can be matched. Loading speeds 1 - 10 1 solution per 1 bed volume and hour are possible, 1.5 - 3 1 per 1 and hour have proven to be particularly favorable.

Die nach diesem Verfahren erhaltene Citronensäurelösung ist weitgehend farblos und frei von höhermolekularen Verbindungen. Anorganische Salze und eine Reihe von niedermolekularen organischen Verbindungen haben die Säule jedoch mit der Citronensäure passiert. Durch Einsatz von Ionenaustauschern können die oben genannten Substanzen eliminiert und die Citronensäure der Kristallisation zur Herstellung des Endproduktes zugeführt werden.The citric acid solution obtained by this process is substantial colorless and free of high molecular weight compounds. Inorganic salts and a However, the column has a number of low molecular weight organic compounds the citric acid happens. By using ion exchangers, the above named substances eliminated and the citric acid of crystallization for the production of the end product.

Die nach der Kristallisation der Citronensäure verbleibende Mutterlauge wird erneut eingesetzt, z.B. zu neuer Fermentationslösung hinzugegeben. Die Ausbeute wird dadurch weiter erhöht.The mother liquor remaining after the citric acid has crystallized is used again, e.g. added to new fermentation solution. The yield is thereby further increased.

Es ist jedoch auch möglich, aus der mit Hilfe der Membranfiltration und Adsorption vorgereinigten Lösung die Citronensäure in der bekannten Weise durch Zusatz von Calciumsalzen als schwer lösliches Calciumsalz zu fällen und durch Zusatz von Schwefelsäure aus dem schwer löslichen Calciumcitrat die Citronensäure wieder freizusetzen. Durch diese Vorreinigung ist dabei das gefällte Calciumcitrat wesentlich reiner als nach dem konventionellen Verfahren, so daß einerseits der erhaltene Gips in reiner weißer Form anfällt und damit für die Weiterverarbeitung brauchbarer ist und andererseits die erhaltene Citronensäurelösung sauberer, so daß höhere Ausbeuten zu erreichen und geringere Anzahl von Kristallisationsstufen notwendig sind.However, it is also possible from the with the help of membrane filtration and adsorption of pre-purified solution by the citric acid in the known manner Addition of calcium salts as poorly soluble calcium salt to be precipitated and by addition from sulfuric acid from the poorly soluble calcium citrate again to citric acid to release. As a result of this pre-cleaning, the precipitated calcium citrate is essential purer than by the conventional method, so that on the one hand the plaster of paris obtained is obtained in pure white form and is therefore more useful for further processing and on the other hand the citric acid solution obtained is cleaner, so that higher yields and a lower number of crystallization stages are necessary.

Die Membranen, deren Durchsatzleistung nach einigen Betriebsstunden abnimmt, können durch einfache Durchspülung mit beispielsweise einer 3 - 5 %igen wäßrigen Hypochloritlösung gereinigt werden. Die Trennleistung wird dadurch praktisch wieder vollständig hergestellt. Um eine kontinuierliche Verfahrensweise zu ermöglichen, werden vorzugsweise mehrere Membranfiltrationssäulen parallel geschaltet, um einen Teil reinigen zu können, während die übrigen der Trennung dienen.The membranes, their throughput after a few hours of operation decreases, can be done by simply flushing with, for example, a 3 - 5% igen aqueous hypochlorite solution. This makes the separation performance practical completely restored. To enable a continuous process, are preferably several membrane filtration columns connected in parallel to one To be able to clean part of it, while the rest serve to separate.

Die Wirtschaftlichkeit der Membranfiltration kann wesentlich verbessert werden durch eine geeignete Aufarbeitung der anfallenden Konzentrate. So können z.B. die Citronensäure durch Diafiltration oder, nach Abtrennung der absetzbaren Stoffe, durch erneutes Ultrafi ltrieren zum größten Teil aus dem Konzentrat zurückgeführt, etwa vorhandenes Hexacyanoferrat separiert und nach entsprechender Aufarbeitung im Produkti ons prozeß wieder eingesetzt sowie die enthaltenen Proteine abgetrennt und für eine eigenständige Nutzung gewonnen werden.The economics of membrane filtration can be significantly improved through a suitable processing of the resulting concentrates. So can e.g. the citric acid by diafiltration or, after separation of the settable Substances, largely returned from the concentrate by repeated ultrafiltration, Any hexacyanoferrate present is separated and after appropriate work-up reused in the production process and the proteins contained therein separated and obtained for independent use.

Besondere Bedeutung kommt der Regeneration der Polystyrolharze zu. Sinnvollerweise wird die Harzsäule zunächst mit 1-2 Bett-Volumen Wasser gewaschen, um die noch enthaltene Citronensäure abzufangen. Das erste Bett-Volumen des Waschwassers hat fast die ursprüngliche Citronensäurekonzentration und wird deshalb dem Hauptdurchlauf zugesetzt, das zweite Bett-Volumen, welches nur wenig Citronensäure enthält, kann zum Waschen im nächsten Zyklus verwendet werden.The regeneration of the polystyrene resins is of particular importance. It makes sense to first wash the resin column with 1-2 bed volumes of water, to catch the still contained citric acid. The first bed volume of wash water has almost the original citric acid concentration and therefore becomes the main run added, the second bed volume, which contains only a little citric acid, can to be used for washing in the next cycle.

Anschließend wird die Säule vorzugsweise im Gegenstrom mit einer verdünnten wäßrigen Lauge, beispielsweise 5 %iger Natronlauge, rückgespült, wobei 1,5 - 2 Bett-Volumen notwendig sind, um die Hauptmenge des adsorbierten Materials zu eluieren. Die restliche organische Substanz wird durch Spülen mit 0,5 - 1 Bett-Volumen Aceton ausgewaschen, wodurch alle Verunreinigungen praktisch quantitativ von der Säule wieder entfernt werden. Andere Lösungsmittel waren weniger gut geeignet. Die Elutionsmittel NaOH und Aceton werden durch Spülen mit Wasser aus dem System verdrängt. Die regenerierten Harze stehen somit wieder einem neuen Zyklus zur Verfügung.The column is then preferably diluted in countercurrent with a aqueous alkali, for example 5% sodium hydroxide solution, backwashed, with 1.5-2 bed volume are necessary to elute most of the adsorbed material. The rest of organic matter is washed out by rinsing with 0.5 - 1 bed volume of acetone, whereby all impurities are removed from the column practically quantitatively will. Other solvents were less suitable. The eluent NaOH and acetone are displaced from the system by flushing with water. The regenerated Resins are thus available again for a new cycle.

Aus den Acetoneluaten wird das Lösungsmittel durch fraktionierte Destillation zum großen Teil zurückgewonnen. Die wäßrigen Phasen werden nach bekannten Abwasserreinigungsverfahren behandelt. Aus den Eluaten der Adsorptionsanlage lassen sich Humin- und Fulvinsäuren isolieren und als hochwertige Düngemittel einsetzen.The acetone eluates are converted into the solvent by fractional distillation recovered in large part. The aqueous phases are purified by known wastewater treatment processes treated. Humic and fulvic acids can be extracted from the eluates of the adsorption system isolate and use as high quality fertilizer.

Geeignete Abwasserteilströme können auch verbrannt werden.Suitable partial sewage streams can also be incinerated.

Die folgenden Beispiele sind für die Verfahrensführung oder Teile davon typisch, ohne daß dadurch die Erfindung jedoch eingeschränkt werden soll. Sie zeigen gleichzeitig, daß die einzelnen Reinigungsschritte in verschiedener Reihenfolge ausgeführt werden können.The following examples are of process management or parts typical thereof without, however, intending to limit the invention. At the same time, they show that the individual cleaning steps are in different order can be executed.

Belspiel~1 Einfluß verschiedener Adsorberharze In den nachstehenden Beispielen wurden rohe, noch stark verunreinigte C itronensäurel ösungen über verschiedene Amberlite-Adsorberharze und Kationenaustauscherharze gegeben.Belspiel ~ 1 Influence of various adsorber resins In the following Examples were crude, still heavily contaminated citric acid solutions through various Amberlite adsorbent resins and cation exchange resins are given.

Die genannte Lösung mit ca. 200 mval/l Citronensäure und 100 mg/l synthetischer Fulvinsäure wurde nach Vorbehandlung mit dem Kationenaustauscher Amberlite IR 120 über eine mit 50 ml unpolarem Polystyrolharz Amberlite XAD-2 gefüllte Säule bei Raumtemperatur und einer spezifischen Belastung von 4 1/1 h geleitet. Nach Beschickung mit 60 Bett-Volumina dieser Lösung wurde der Versuch abgebrochen.The solution mentioned with approx. 200 meq / l citric acid and 100 mg / l synthetic fulvic acid was used after pretreatment with the cation exchanger Amberlite IR 120 over a column filled with 50 ml of non-polar polystyrene resin Amberlite XAD-2 conducted at room temperature and a specific load of 4 1/1 h. After loading the experiment was terminated with 60 bed volumes of this solution.

Das Harz wurde anschließend mit 5 Bett-Volumina 1 %iger NaOH-Lösung regeneriert. Dieser Zyklus wurde 10 Mal wiederholt, wobei jedesmal der Fulvinsäuregehalt über den CSB-Wert gemessen wurde.The resin was then washed with 5 bed volumes of 1% NaOH solution regenerated. This cycle was repeated 10 times, each time taking the fulvic acid content was measured via the COD value.

Ergebnisse: Zyklus ads. Fulvinsäure 1 76 2 78 3 70 4 74 5 82 6 79 7 78 8 76 9 74 10 73 10 73 Mittelwert 76 Eine Lösung gleicher Zusammensetzung wurde unter gleichen Bedingungen über die Adsorberharze Amberlite XAD-4, XAD-7 und XAD-1180 geführt. Es ergaben sich folgende Werte für das Rückhaltevermögen der F ul vi nsäure: Zyklus XAD-4 XAD-7 XAD-1180 1 68 64 2 70 60 84 3 67 59 79 4 69 62 80 5 68 65 86 6 72 60 80 7 64 62 83 Mittelwert 68 62 82 Beispiel 2 Rohrmelasse mit einem Zuckergehalt von 25 % wurde über 50 ml Amberlite XAD-2, XAD-4 und XAD-1180 bei Raumtemperatur und einer spezifischen Belastung von 4 1/1 h geleitet.Results: cycle ads. Fulvic acid 1 76 2 78 3 70 4 74 5 82 6 79 7 78 8 76 9 74 10 73 10 73 Average 76 A solution of the same composition was under the same conditions via the adsorbent resins Amberlite XAD-4, XAD-7 and XAD-1180 guided. The following values were obtained for the retention capacity of the fullic acid: Cycle XAD-4 XAD-7 XAD-1180 1 68 64 2 70 60 84 3 67 59 79 4 69 62 80 5 68 65 86 6 72 60 80 7 64 62 83 mean 68 62 82 Example 2 cane molasses with a sugar content of 25% was about 50 ml of Amberlite XAD-2, XAD-4 and XAD-1180 conducted at room temperature and a specific load of 4 1/1 h.

Nach Durchsatz von 7 Bett-Volumina wurden folgende durchschnittliche Farbaufnahme-Kapazitäten festgestellt: Harz-Typ durchschnittliche Farbaufnahme in % XAD-2 64 XAD-4 50 XAD- 1180 72 Durch Auswaschen mit einem Bett-Volumen Aceton wurden 95 X der adsorbierten Farbstoffe entfernt. In einem vergleichbaren Versuch konnten 86 X der Farbkomponenten mit 2 Bett-Volumina Ethanol eluiert werden.After throughput of 7 bed volumes, the following average Ink absorption capacities determined: average ink absorption in resin type % XAD-2 64 XAD-4 50 XAD-1180 72 By washing out with one bed volume of acetone 95% of the adsorbed dyes were removed. In a comparable experiment 86% of the color components could be eluted with 2 bed volumes of ethanol.

Beispiel 3 Je Zyklus werden 10 1 Submersgärsäure bei einem pH-Wert von 2,0 bis 2,2 nach Zugabe von 0,25 mg Zn S04/l Gärsäure über Ultrafiltrations-Hohlfaser-Module (Romicon Inc., Niederlande) filtriert. Die Hohlfaser-Module (hollow fibre) sind selbsttragende Kapillaren, die also nur aus Membranmatrix, hier auf Polysulfonbasis, bestehen. Diese Membranfilter sind zur Abtrennung bis zu Molekulargewichten von ca. 1.000 geeignet.Example 3 10 l of submerged fermentation acid are used per cycle at a pH value from 2.0 to 2.2 after adding 0.25 mg Zn SO4 / l fermentation acid via ultrafiltration hollow fiber modules (Romicon Inc., The Netherlands) filtered. The hollow fiber modules (hollow fiber) are self-supporting capillaries, which are only made of membrane matrix, here based on polysulfone, exist. These membrane filters are designed to separate molecular weights of up to approx. 1,000 suitable.

Durch die Ultrafiltration entsteht das von Verunreinigungen verschiedener Art - wie Proteine, Cyanoferrate, gelöste höher molekulare und kolloidale Stoffe - weitgehend befreite Citronensäure-Permeat und das Konzentrat. Aus 10 1 Submersgärsäure entstanden 8 1 Permeat und 2 l Konzentrat. Der Eindickungsfaktor lag somit bei 5. Analysen haben ergeben, daß durch diesen Verfahrensschritt ca. 75 X der organischen Begleitkomponenten der Citronensäure entfernt wurden (als Auswertungsparameter dient der CSB). Die vorgereinigte Submersgärsäure wurde anschließend einer Adsorptionsanlage zugeführt.The ultrafiltration creates that of impurities different from one another Kind - like proteins, cyanoferrates, dissolved higher molecular and colloidal substances - Largely freed citric acid permeate and the concentrate. From 10 1 submerged fermentation acid 8 liters of permeate and 2 liters of concentrate were produced. The thickening factor was therefore 5. Analyzes have shown that about 75% of the organic Accompanying components of the citric acid have been removed (serves as an evaluation parameter the COD). The pre-cleaned submerged fermentation acid was then used in an adsorption system fed.

Die Versuchsanordnung kann der Abb. 1 entnommen werden.The experimental set-up can be found in Fig. 1.

In der Abb. bedeutet 1 1. Säule 2 2. Säule 3 Harzbett 4 Abdeckmaterial (z.B. Glaswolle oder Fritte) 5 Zuleitung für Submersgärsäure 6 Zuleitung für Regeneriermittel (Wasser) 7 Verbindungsleitung von 1. Säule zu 2. Säule 8 Ableitung für Eluat 9 Zuleitung für Rückspülflüssigkeiten (Wasser, Aceton, Natronlauge) 10 Ableitung für Rückspülflüssigkeiten 11 Entlüftung der Säulen Alle Leitungen sind jeweils bis zum ersten Ventil gezeichnet und die weiterführenden Leitungen sowie die entsprechenden Vorratsbehälter, Pumpen und Vorlagen zur Vereinfachung weggelassen.In the figure, 1 means 1st column 2 2nd column 3 resin bed 4 means covering material (e.g. glass wool or frit) 5 Supply line for submerged fermentation acid 6 Supply line for regenerant (Water) 7 connecting line from 1st column to 2nd column 8 drainage for eluate 9 supply line for backwash fluids (water, acetone, caustic soda) 10 drain for backwash fluids 11 Venting the columns All lines are drawn up to the first valve and the continuing lines as well as the corresponding storage tanks, pumps and templates are omitted for simplicity.

Jede Säule wurde mit 500 ml Adsorberharz XAD-1180 (Fa. Rohm & Haas, Co., USA) gefüllt. Das Harz ist ein synthetisches unlösliches Polystyrolpolymerisa;, gekennzeichnet durch eine große aktive Oberfläche (650 Ig minimum), einen nicht-ionischen Charakter und eine Porosität von 1,7 ml/g minimum.Each column was filled with 500 ml of XAD-1180 adsorber resin (Rohm & Haas, Co., USA) filled. The resin is a synthetic insoluble polystyrene polymerisa ;, characterized by a large active surface (650 Ig minimum), a non-ionic one Character and a porosity of 1.7 ml / g minimum.

Im nachfolgenden entsprechen die 500 ml Harz einem Bett-Voblumen.In the following, the 500 ml of resin correspond to a bed volume.

Die in Vorversuchen gewonnenen Kenntnisse haben zur folgenden optimierten Betriebsweise geführt: Spezifische Belastung 1,5 bis 3 1/1 - h Regeneriertechnik Menge (Bett-Volumen) 1. Säule 2,0 Waschwasser 1,5 NaOH (3,5 %ig) 4,0 Spülwasser 0,5 Aceton 10,0 Spülwasser 2. Säule 0,5 Aceton 10,0 Spülwasser Die während der Beladung und des Waschvorgangs ermittelten Werte von 4 hintereinander gefahrenen Zyklen sind in den nachstehenden Tabellen aufgezeigt.The knowledge gained in preliminary tests has been optimized for the following Guided operation: Specific load 1.5 to 3 1/1 h regeneration technology Amount (bed volume) 1st column 2.0 wash water 1.5 NaOH (3.5%) 4.0 rinse water 0.5 acetone 10.0 rinse water 2nd column 0.5 acetone 10.0 rinsing water The values of 4 determined during the loading and the washing process in a row The number of cycles used is shown in the tables below.

Ausgangs-Säurekonzentration: 1,75 val/l Bel adung: 1,5 1/1 h Bett- 1. Zyklus 2. Zyklus 3. Zyklus 4. Zyklus 0 Volumen Säure Rest- Säure Rest- Säure Rest- Säure Rest- Restval/i farbe val/l farbe val/l farbe val/l farbe farbe % % % % % 1 - 4,2 0,82 4,0 - 3,8 - 4,0) ) 2 1,72 9,0 1,70 9,1 1,70 8,8 1,70 9,0) ) 3 1,74 15,8 1,74 15,6 1,76 15,9 1,74 15,9)14,66) 4 1,76 20,4 1,74 21,4 1,74 19,3 1,74 20,4) ) 5 1,75 24,4 1,76 26,4 1,74 23,4 1,74 22,4) )24,02 6 1,75 28,6 1,75 29,8 1,74 25,4 1,74 27,4 ) 7 1,78 31,3 1,74 31,0 1,74 29,2 1,75 32,3 ) 8 1,74 34,4 1,74 36,2 1,74 32,6 1,75 33,2 ) 9 1,75 37,5 1,75 39,3 1,74 37,6 1,75 35,6 ) 10 1,74 40,2 1,75 42,1 1,75 38,5 1,75 40,0 ) Waschen: 1,5 1/1 h Bett- 1. Zyklus 2. Zyklus 3.Zyklus 4. Zyklus Volumen Säure Säure Säure Säure valil val/l val/l val/l 1 1,65 1,42 1,66 1,68 2 0,30 0, 33 0,34 3 0,024 0,026 0,030 4 0,009 0,006 0,008 0,005 Wie zu erwarten war, erhielt man bereits nach 2 über das Harz geleiteten Bett-Volumina Gärsäure die Ausgangs-Säurekonzentration. Initial acid concentration: 1.75 eq / l loading: 1.5 1/1 h bed 1st cycle 2nd cycle 3rd cycle 4th cycle 0 Volume acid residual acid residual acid Residual acid residual residual val / i color val / l color val / l color val / l color color%% %%% 1 - 4.2 0.82 4.0 - 3.8 - 4.0)) 2 1.72 9.0 1.70 9.1 1.70 8.8 1.70 9.0) ) 3 1.74 15.8 1.74 15.6 1.76 15.9 1.74 15.9) 14.66) 4 1.76 20.4 1.74 21.4 1.74 19.3 1, 74 20.4)) 5 1.75 24.4 1.76 26.4 1.74 23.4 1.74 22.4)) 24.02 6 1.75 28.6 1.75 29.8 1.74 25.4 1.74 27.4) 7 1.78 31.3 1.74 31.0 1.74 29.2 1.75 32.3) 8 1.74 34.4 1.74 36.2 1.74 32.6 1.75 33.2) 9 1.75 37.5 1.75 39.3 1.74 37.6 1.75 35.6) 10 1.74 40.2 1.75 42.1 1.75 38.5 1.75 40.0) Washing: 1.5 1/1 h Bed 1st cycle 2nd cycle 3rd cycle 4th cycle Volume acid acid acid acid valil val / l val / l val / l 1 1.65 1.42 1.66 1.68 2 0.30 0.33 0.34 3 0.024 0.026 0.030 4 0.009 0.006 0.008 0.005 As expected, 2 bed volumes passed over the resin were obtained Fermentation acid is the initial acid concentration.

Nach der Regenerierung der ersten Säule mit NaOH und anschließender Spülung wurden beide Säulen mit je 0,5 Bett-Volumen Aceton, hier also 250 ml = 196,4 g Aceton, regeneriert, das ca. 95 % der restlichen adsorbierten Stoffe entfernte. Beschickung: 5 1/1 h. After regeneration of the first column with NaOH and then Both columns were rinsed with 0.5 bed volume of acetone each, here 250 ml = 196.4 g of acetone, regenerated, which removed approx. 95% of the remaining adsorbed substances. Loading: 5 1/1 h.

Das Aceton wird mit 10 Bett-Volumina Wasser ausgewaschen. Die fo gende Tabelle gibt die Menge an, die aus Fraktionen von jeweils l Bett-Volumen Waschwasser in einem repräsentativen Zyklus der 1. Säule zurückgewonnen wurde. The acetone is washed out with 10 bed volumes of water. The fo The table below shows the amount obtained from fractions of 1 bed volume of wash water in each case was recovered in a representative cycle of the 1st column.

Tabelle Acetonauswaschung 1. Säule Zugegebenes Aceton 196,4 g Bett-Vol umen Waschwasser wiedergewonnenes Aceton (g) 1. 126,2 g 2. 18,0 g 3. 2,35 g 4. 0,85 g 5. 0,50 g 6. 0,29 g 7. 0,18 g 8. 0,14 g 9. 0,07 g 10. 0,065g wiedergewonnenes-Aceton 148,6 g Diese Tabelle zeigt, daß bereits in den ersten 3 Bett-Volumi na Waschwasser 98,6 X der wiedergewinnbaren Menge enthalten sind; der Rest von 47,8 g geht während der Gegenstromregenerierung in der unvollkommen abgedichteten Apparatur bzw. bei der Wiedergewinnung verloren. Das nur noch wenig Aceton enthaltende restliche Waschwasser wird vorzugsweise beim nächsten Zyklus als Waschwasser wieder verwendet. In einer geschlossenen großtechnischen Anlage lassen sich diese Verluste vermeiden, so daß dieser Versuch insofern nicht repräsentativ ist. Acetone leaching table 1st column Acetone added 196.4 g bed vol Acetone recovered by the wash water (g) 1. 126.2 g 2. 18.0 g 3. 2.35 g 4. 0.85 g 5. 0.50 g 6. 0.29 g 7. 0.18 g 8. 0.14 g 9. 0.07 g 10. 0.065 g Recovered Acetone 148.6 g This table shows that already in the first 3 bed Volumi na wash water contains 98.6 X the recoverable amount; the remainder of 47.8 g goes during countercurrent regeneration in the imperfectly sealed apparatus or lost when recovering. The remainder, which contains only a little acetone Wash water is preferably reused as wash water in the next cycle. These losses can be avoided in a closed, large-scale plant, so that this experiment is not representative in this respect.

Die am Adsorberharz entfärbte Gärsäure wird zur Entfernung anorganischer Salze über einen stark sauren Kationenaustauscher (Amberlite IR 120, Rohm & Haas Co. - sulfoniertes Styrol/Divinylbenzol-Copolymerisat mit 8 X DVB - und einen schwach basischen Anionenaustauscher (Amberlite IRA 68, Rohm & Haas Co. - vernetztes Acrylat mit Dialkylaminogruppen -) geleitet. Die Harze wurden in anderer Reihenfolge als in Beispiel 1 und 2 verwendet.The fermentation acid decolorized on the adsorber resin is used to remove inorganic acids Salts via a strongly acidic cation exchanger (Amberlite IR 120, Rohm & Haas Co. - sulfonated styrene / divinylbenzene copolymer with 8 X DVB - and one weakly basic anion exchanger (Amberlite IRA 68, Rohm & Haas Co. - crosslinked Acrylate with dialkylamino groups -) passed. The resins were in a different order as used in Example 1 and 2.

Die so gereinigte Gärsäure wird unter vermindertem Druck eingeengt, bis die Konzentration der Citronensäure etwa 60 g/ 100 g Lösung beträgt, und der Kristallisation unter vermindertem Druck bei 30 - 35 OC unterworfen. Die mit fortschreitender Einengung (ca. 1 : 7) sich bildenden Citronensäurekristalle werden abgetrennt. Die Mutterlauge wird weiter eingeengt, bis die angereicherten Verunreinigungen eine weitere Auskristallisation verhindern.The fermented acid purified in this way is concentrated under reduced pressure, until the concentration of citric acid is about 60 g / 100 g solution, and the Subjected to crystallization under reduced pressure at 30-35 ° C. The with advancing Citric acid crystals that are formed by narrowing (approx. 1: 7) are separated off. the Mother liquor is further concentrated until the accumulated impurities are a Prevent further crystallization.

Die Ausbeute von 3 Kristallisationsstufen betrug - unter Laborbedingungen - 89,8 X der Theorie, wobei die Kristalle der ersten Kristallisation nach einer Umkristallisation den Anforderungen der Pharmakopoe (EP Vol. III, USP 20) entsprachen.The yield from 3 crystallization stages was - under laboratory conditions - 89.8 X of theory, the crystals of the first crystallization after a Recrystallization met the requirements of the Pharmacopoeia (EP Vol. III, USP 20).

In halbtechnischen Versuchen mit größeren Mengen an Gärsäure lag der Eindickungsfaktor bei der Ultrafiltration bei 1:20.In semi-technical experiments with larger amounts of fermentation acid, the Thickening factor for ultrafiltration at 1:20.

Claims (11)

Patentansrche 1. Verfahren zur Gewinnung von Citronensäure oder anderen geeigneten Säuren und/oder ihren Salzen aus Lösungen, die durch Fermentation aus kohlehydrathaltigen Rohstoffen gewonnen wurden, dadurch gekennzeichnet, daß rohstoff- und/oder verfahrensbedingte höhermolekulare Verunreinigungen durch Membranfiltration, vorzugsweise Ultrafiltration, aber auch Umkehrosmose, und/oder zusätzliche Adsorption an einem nicht ionogenen Adsorberh mit einer spezifischen Oberfläche von 300 - 1.000 mt/g zum Beispiel auf Polystyrol- oder Polyacrylharzbasis abgetrennt werden und die Citronensäure nach Einengen der Lösung kristallisiert wird, aus der zuvor in der bisher üblichen Weise die niedermolekuláren Salze mit Hilfe von Kationen- und Anionenaustauscher gebunden wurden oder durch Fällen der Citronensäure als Calciumsalz, Umsetzen des Calciumcitrats mit Schwefelsäure, Abtrennen des Cal ci ums ulf ats und Kationen- und Anionenaustausch entfernt wurden.Claims 1. Process for the production of citric acid or others suitable acids and / or their salts from solutions obtained by fermentation Carbohydrate-containing raw materials were obtained, characterized in that raw material and / or process-related higher molecular weight impurities from membrane filtration, preferably ultrafiltration, but also reverse osmosis, and / or additional adsorption on a non-ionic adsorber with a specific surface area of 300 - 1,000 mt / g are separated, for example, on a polystyrene or polyacrylic resin basis and the citric acid is crystallized after concentrating the solution, from which previously in the previously usual way the low molecular weight salts with the help of cations and Anion exchangers were bound or by precipitation of citric acid as calcium salt, Reacting the calcium citrate with sulfuric acid, separating the calcium sulfate and cation and anion exchanges have been removed. 2. Verf ahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Membranfiltration, Farbadsorption an Adsorberharz und Austausch der störenden Kationen und Anionen an Ionenaustauschharzen nacheinander oder in anderer geeigneter Reihenfolge durchgeführt werden, wobei einzelne Schritte auch wiederholt werden können.2. Process according to claim 1, characterized in that membrane filtration, Color adsorption on adsorber resin and exchange of the disruptive cations and anions carried out on ion exchange resins sequentially or in some other suitable order individual steps can also be repeated. 3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß etwa vorhandene Hexacyanoferrate nach Zugabe löslicher Zink- oder anderer geeigneter Metallsalze durch die Membranfiltration mit entfernt werden 3. The method according to claim 1-2, characterized in that any existing Hexacyanoferrate after the addition of soluble zinc or other suitable metal salts can also be removed by membrane filtration 4. Verf ahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gärsäure eine Gärsäure aus überwiegend Rohrzuckermelasse ist.4. Method according to claims 1-3, characterized in that the fermentation acid is a fermentation acid predominantly made from cane sugar molasses is. 5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gärsäure enthaltene Proteine durch die Membranfiltration teilweise abgetrennt werden.5. The method according to claim 1-4, characterized in that in the Proteins contained in fermentation acid are partially separated off by membrane filtration. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen mit Hypochloritlösung oder anderen geeigneten Reinigungsmitteln gereinigt werden.6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that that the membranes with hypochlorite solution or other suitable cleaning agents getting cleaned. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Adsorberharz gebundenen Verunreinigungen mit a) wäßrigem Alkalihydroxid pH 8-13 und b) einem polaren organischen Lösungsmittel wie Aceton oder einem niederen Alkohol eluiert werden und das Harz erneut gemäß Anspruch 1-6 verwendet wird.7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that that the impurities bound to the adsorber resin with a) aqueous alkali hydroxide pH 8-13 and b) a polar organic solvent such as acetone or a lower one Alcohol are eluted and the resin is used again according to claims 1-6. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel aus dem Eluat zurückgewonnen wird, z.B. durch fraktionierte Destillation.8. The method according to claim 7, characterized in that the organic Solvent is recovered from the eluate, e.g. by fractional distillation. 9. Verfahren nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Konzentraten der Ultrafiltration Hexacyanoferrate, Proteine und/oder Aminosäuren bzw. aus den Eluaten der Adsorptionsanlage Huminsäuren und Fulvinsäuren gewonnen werden.9. The method according to claim 1-8, characterized in that from the Ultrafiltration concentrates hexacyanoferrate, proteins and / or amino acids or obtained from the eluates of the adsorption system humic acids and fulvic acids will. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenaustauscher regeneriert und wiederverwendet werden.10. The method according to any one of claims 1-9, characterized in that that the ion exchangers are regenerated and reused. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach der Kristallisation der Citronensäure verbleibende Mutterlauge der Fermentationslösung zugefügt wird.11. The method according to claim 1, characterized in that the after the mother liquor of the fermentation solution remaining after the crystallization of the citric acid is added.
DE19853502924 1984-02-03 1985-01-30 Process for isolating citric acid Withdrawn DE3502924A1 (en)

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