Производство органических кислот и аминокислот

 

Производство органических кислот может служить показательным примером того влияния, которое оказывает выход процесса на его экономику. Капитальные затраты на цех ферментации при получении лимонной кислоты в погруженной культуре производительностью 70 кг лимонной кислоты из 100 кг сахара на 15—25% ниже, чем в процессе с поверхностной ферментацией, но в первом случае эксплуатационные расходы на 16—26% выше. Если же включить сюда стоимость операций выделения и очистки, то эти величины уменьшатся примерно в два раза. При производстве лимонной кислоты операции выделения довольно просты, не требуют больших затрат и приводят к чистому продукту, поэтому любые модернизации процесса должны затрагивать главным образом стадию ферментации.

Более умеренный выход итаконовой кислоты в непрерывном процессе (40 г/л) явился причиной изучения различных методов выделения этого продукта — дистилляции, ионного обмена и электродиализа. Подсчитано, что доля затрат на строительно-монтажные работы и оборудование для этих трех непрерывных операций выделения в общей стоимости строительства составляет 92% (дистилляция), 96% (ионный обмен) и 56,7% (электродиализ). При использовании наименее дорогостоящей системы выделения (электродиализа) расчетные величины затрат на сырье, а также водо-, паро- и энергоснабжение составляют соответственно 49 и 13% эксплуатационных расходов.

 

Таблица 12.20. Некоторые промышленные процессы производства этанола^а

Поскольку относительные преимущества различных операций выделения зависят от концентрации продукта в культуральной жидкости, было бы интересно определить, как изменятся результаты этих расчетов, если путем совершенствования ферментационного процесса удастся поднять выход итаконовой кислоты до 60, 80 и 100 г/л.

Теперь рассмотрим экономические аспекты производства аминокислот. Из двадцати белковых аминокислот в 1980 г. только две (лизин и глутаминовая кислота) производились главным образом микробиологическим путем (в Японии), хотя разработаны микробиологические методы получения и других аминокислот (аргинина, глутамина, гистидина, лейцина, орнитина, фенилаланина, пролина, треонина и валина) (табл. 12.23). Интересно, что при получении L-лизина в промышленном масштабе применяются как химический, так и микробиологический

пути синтеза (табл. 12.23), причем в 1980 г. в Японии и Южной Корее 80% лизина производилось микробиологическим путем, а в США лизин получали только химическим синтезом.

 

Таблица 12.21. Сравнительная экономическая оценка различных процессов производства этанол^{а, б}

 

Таблица 12.22. Доходы предприятия, производящего 45·10⁶ кг растворителей в год (на основе ацетоно-бутанольного брожения)^а

Сравнение затрат при производстве лизина микробиологическим и химическим способами приведено в табл. 12.24.

Новым синтетическим заменителем сахара является аспартам — метиловый эфир L-аспартил-L-фенилаланина. Недавно выданное разрешение на применение этого препарата в качестве

добавок к пищевым продуктам и в особенности к безалкогольным напиткам привело к резкому расширению рынка L-фенплаланина — от 50 т в 1981 г. до 3000 т в 1984 г. и ориентировочно до 8000 т в 1990 г. Первоначальная цена L-фенилаланнна, составлявшая 50 долл./кг, упала до 35 долл./кг в 1984 г. и в ближайшем будущем ожидается дальнейшее снижение цены до 20 долл./кг. Принятые в настоящее время способы получения фенилаланина включают микробиологическую трансформацию сахаров и ферментативное превращение коричной кислоты или гидантоина.

 

Таблица 12.2З. Промышленное производство аминокислот^а

 

Таблица 12.24. Сравнение расходов на производство моногидрохлорида L-лизина в США микробиологическим и химическим методами^а