FR3134575A1 - Procédé d’obtention d’acétoïne - Google Patents

Procédé d’obtention d’acétoïne Download PDF

Info

Publication number
FR3134575A1
FR3134575A1 FR2203539A FR2203539A FR3134575A1 FR 3134575 A1 FR3134575 A1 FR 3134575A1 FR 2203539 A FR2203539 A FR 2203539A FR 2203539 A FR2203539 A FR 2203539A FR 3134575 A1 FR3134575 A1 FR 3134575A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
acetoin
hydrophilic
medium
obtaining
membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR2203539A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3134575B1 (fr
Inventor
Pierre TIBAYRENC
Ahmed YAHIA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lesaffre et Cie SA
Original Assignee
Lesaffre et Cie SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lesaffre et Cie SA filed Critical Lesaffre et Cie SA
Priority to FR2203539A priority Critical patent/FR3134575B1/fr
Priority to CN202380034069.3A priority patent/CN119156368A/zh
Priority to US18/857,094 priority patent/US20250296907A1/en
Priority to PCT/FR2023/050528 priority patent/WO2023198993A1/fr
Priority to EP23722431.6A priority patent/EP4508024A1/fr
Priority to ARP230100905A priority patent/AR129056A1/es
Publication of FR3134575A1 publication Critical patent/FR3134575A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3134575B1 publication Critical patent/FR3134575B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
    • C07C45/78—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C45/786—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by membrane separation process, e.g. pervaporation, perstraction, reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C49/00—Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
    • C07C49/04—Saturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C49/17—Saturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms containing hydroxy groups

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Un procédé d’obtention d’acétoïne à partir d’un milieu la comprenant est fourni, le procédé comprenant une étape de déshydratation par pervaporation au moyen d’une membrane hydrophile. Ce procédé permet d’isoler et de purifier l’acétoïne de manière satisfaisante, tant du point de vue de la qualité que du rendement. En outre, il permet de s’affranchir de l’utilisation de solvants et d’éviter la génération d’impuretés. Figure 1

Description

Procédé d’obtention d’acétoïne DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un procédé d’obtention d’acétoïne à partir d’un milieu la comprenant, le procédé comprenant une étape de déshydratation par pervaporation au moyen d’une membrane hydrophile. Ce procédé permet d’isoler et de purifier l’acétoïne de manière satisfaisante, tant du point de vue de la qualité que du rendement. En outre, il permet de s’affranchir de l’utilisation de solvants et d’éviter la génération d’impuretés.
 ARRIÈRE-PLAN TECHNIQUE
L’acétoïne (3-hydroxybutanone) est une molécule organique chirale de formule C4H8O2appartenant à la classe des cétones hydroxylées et comprenant deux formes énantiomères. L’acétoïne comprend deux groupes fonctionnels, un groupe hydroxyle et un groupe carbonyle, qui la rendent particulièrement réactive et prône à se décomposer, notamment en acétaldéhyde.
L’acétoïne est présente à l’état de trace dans de nombreux aliments, notamment les raisins, les framboises, les pommes, les bananes, le maïs, le miel et le café. Cette molécule est présente également dans certains fromages ou certaines viandes. Enfin, cette molécule est également un intermédiaire de synthèse dans le métabolisme des sucres de certains microorganismes.
L’acétoïne est, avec le diacétyle (2,3-butanedione), l’une des molécules qui confère au beurre sa saveur caractéristique. Elle peut être utilisée comme agent de saveur.
L’acétoïne est fréquemment utilisée notamment dans le domaine de l’agroalimentaire, en particulier dans les domaines des produits lactés, des boissons, de la boulangerie, de la viennoiserie et de la pâtisserie, pour conférer une « saveur de beurre » aux produits la comprenant. Dans ce domaine, la réglementation impose d’utiliser de l’acétoïne ayant un degré de pureté élevé, par exemple d’au moins 95 % (cf. le règlement CE n° 1334/2008).
L’acétoïne est également utilisée dans d’autres domaines, en particulier dans les domaines de la parfumerie, de la pharmacie et de la tabagie.
L’acétoïne peut être obtenue à partir de procédés de synthèse chimique ou de procédés biologiques.
Les procédés de synthèse chimique peuvent utiliser par exemple le 2,3-butanedione et le 2,3-butanediol comme matières premières.
Les procédés biologiques peuvent utiliser des microorganismes sauvages, des microorganismes sélectionnés ou des microorganismes recombinants. Des microorganismes recombinants sont connus, lesquels ne produisant pas naturellement l’acétoïne ou la produisant à un rendement trop faible et/ou comme un intermédiaire de synthèse. Par exemple, des microorganismes recombinants ont été obtenus à partir des microorganismes suivants :Bacillus subtilis,Bacillus pumilus,Bacillus methanolicus,Bacillus licheniformis,Corynebacterium glutamicum,Escherichia coli,Lactococcus lactis,Saccharomyces cerevisiaeetSerratia marcescens.
Indépendamment du procédé d’obtention, la quantité et la qualité du produit obtenu peuvent ne pas être suffisantes, notamment pour une utilisation dans le domaine de l’agroalimentaire et de la pharmacie. En outre, il peut être obtenu un milieu comprenant des impuretés, notamment des sous-produits de l’acétoïne, des résidus organiques (biomasse) en cas d’obtention avec un procédé biologique, ainsi que d’autres molécules. Il est donc nécessaire d’isoler et de purifier l’acétoïne à partir du milieu la comprenant.
Un certain nombre de techniques de purification sont connues, par exemple la distillation, l’extraction liquide-liquide ou l’extraction par relargage.
L’efficacité de ces techniques, en particulier la distillation, peut être limitée par le fait que l’acétoïne forme un mélange azéotrope avec l’eau, la séparation étant alors entravée ou limitée dès lors que la phase liquide et la phase gazeuse atteignent la même composition eau/acétoïne.
L’utilisation de solvants n’est pas recommandée, notamment lorsque l’acétoïne est destinée au domaine agroalimentaire. En effet, pour des raisons réglementaires, seuls certains solvants peuvent être utilisés pour qu’un produit comprenant de l’acétoïne soit labellisé « naturel ». Parmi les solvants disponibles, seul l’acétate d’éthyle est à la fois conforme à la réglementation européenne et particulièrement adapté pour la purification de l’acétoïne. Cependant, l’utilisation de ce solvant nécessite de grande quantité, ce qui rend le procédé moins économiquement viable à l’échelle industrielle pour une extraction efficace. En outre, ce solvant ne permet pas de pouvoir utiliser le label américain NOP (pour « national organic program »).
La demande internationale WO 2021/060334 A1 publiée le 1 avril 2021 divulgue un procédé de purification par utilisation d’une technologie de filtration tangentielle mise en œuvre par une étape de nanofiltration, suivie par une étape d’osmose inverse. Cependant, ce procédé ne permet pas d’atteindre de manière efficiente des teneurs d’humidité résiduelle inférieure à 50%.
Ainsi, il existe un réel besoin de fournir un procédé permettant l’obtention d’acétoïne pouvant être utilisée directement dans des préparations agroalimentaires. Il existe également un réel besoin de fournir un procédé permettant l’obtention d’acétoïne à un rendement élevé et à un coût abordable. Il existe également un réel besoin de fournir un procédé mis en œuvre sans utiliser des solvants, notamment l’acétate d’éthyle. Il existe également un réel besoin de fournir un procédé permettant l’obtention d’acétoïne pouvant être labelisée « naturel ».
L’invention concerne en premier lieu un procédé d’obtention d’acétoïne à partir d’un milieu à traiter, le procédé comprenant une étape de déshydratation par pervaporation au moyen d’une membrane hydrophile, pour obtenir un milieu déshydraté comprenant au moins 70 % d’acétoïne, par poids total du milieu traité.
Dans des modes de réalisation, la membrane hydrophile est choisie parmi le groupe consistant en les membranes polymériques hydrophiles, les membranes inorganiques hydrophiles, les membranes à base de matériaux en deux dimensions hydrophiles, les membranes à matrice mélangée hydrophiles ou les membranes qui en dérivent.
Dans des modes de réalisation, la membrane hydrophile est une membrane à base de silice hydrophile ou une membrane hydrophile qui en dérive.
Dans des modes de réalisation, la membrane à base de silice hydrophile est obtenue à partir de précurseurs organoalkoxysilanes.
Dans des modes de réalisation, une sous-pression de -700.105mPa ou plus est appliquée au niveau de la surface de perméation de la membrane hydrophile.
Dans des modes de réalisation, l’étape de déshydratation est mise en œuvre en l’absence de solvants et/ou de sels inorganiques.
Dans des modes de réalisation, le procédé comprend une étape de prétraitement du milieu à traiter mise en œuvre, avant l’étape de déshydratation, par une technique choisie parmi le groupe consistant en la centrifugation, la filtration frontale et la microfiltration.
Dans des modes de réalisation, le procédé comprend une étape de posttraitement du milieu traité mise en œuvre, après l’étape de déshydratation, par distillation.
Dans des modes de réalisation, le milieu comprenant l’acétoïne est obtenu par un procédé biologique mis en œuvre en utilisant des microorganismes recombinants.
Dans des modes de réalisation, les microorganismes recombinants sont des levures appartenant au genreSaccharomyces.
L’invention concerne en deuxième lieu de l’acétoïne, obtenue à partir du procédé décrit ci-contre.
L’invention concerne en troisième lieu l’utilisation d’une membrane hydrophile, telle que décrite ci-contre, pour obtenir de l’acétoïne.
La présente invention permet de répondre aux besoins exprimés ci-dessus.
De manière surprenante, les inventeurs ont démontré que l’acétoïne peut être isolée et purifiée de manière satisfaisante, tant du point de vue de la qualité que du rendement, en sélectionnant des membranes hydrophiles. En utilisant de telles membranes, seuls l’eau et des composés hydrophiles migrent à travers la membrane dans le perméat (filtrat), alors que l’acétoïne reste dans le rétentat (milieu traité), ce qui entraîne une déshydratation progressive et satisfaisante de l’acétoïne. Cette technique de déshydratation par pervaporation permet également de s’affranchir des contraintes de séparation associés à la formation de mélanges azéotropes.
La technique d’extraction liquide-liquide, communément utilisée, a l’inconvénient d’être mise en œuvre avec des solvants, par exemple l’acétate d’éthyle, utilisés en de grande quantité. En outre, de manière désavantageuse, les inventeurs ont démontré que cette technique conduit à la formation d’impuretés, par exemple l’acétate de méthyl-allyle, produit de réaction entre l’acétoïne et l’acétate d’éthyle. Enfin, cette technique ne permet pas d’obtenir de l’acétoïne pouvant être labelisée « naturel ».
La technique selon la demande PCT WO 2021/060334 A1 permet de s’affranchir de l’utilisation de solvants, mais n’est pas viable économiquement, en ce que le rendement en acétoïne est trop faible, en raison de la formation d’un mélange azéotrope eau-acétoïne et de l’élimination d’une part significative de l’acétoïne avec l’eau.
Le recours à la technique de déshydratation par pervaporation selon l’invention, en utilisant une membrane hydrophile, permet de s’affranchir de l’utilisation de solvant, d’éviter la génération d’impuretés dans le produit final, de contourner les difficultés de séparation liées à la formation d’un mélange azéotrope et d’obtenir un rendement satisfaisant d’acétoïne.
En outre, et de manière contre-intuitive, les inventeurs ont également démontré que l’utilisation d’une membrane hydrophile permet d’obtenir un procédé présentant une performance améliorée par rapport à un procédé utilisant une membrane organophile, c’est-à-dire un rendement et un degré de déshydratation plus élevés et ceux bien que l’eau soit initialement majoritaire dans le milieu.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
représente un graphique concernant la concentration d’acétoïne et d’eau (% massique) dans le rétentat en fonction du temps (min).
représente un graphique concernant la concentration d’acétoïne dans le rétentat (% massique) et la sous-pression au niveau de la surface de permeation (.105mPa) en fonction du temps (min).
 DESCRIPTION DÉTAILLÉE
L’invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.
Dans la description, sauf indication contraire, tous les pourcentages indiqués sont des pourcentages massiques.
Dans un premier aspect, la présente invention concerne un procédé d’obtention d’acétoïne à partir d’un milieu la comprenant (milieu à traiter), le procédé comprenant une étape de déshydratation par pervaporation au moyen d’une membrane hydrophile.
Etape de déshydratation
L’étape de déshydratation consiste en la mise en contact du milieu à traiter avec une première surface de la membrane hydrophile et d’appliquer une sous-pression au niveau de la surface de perméation (seconde surface) de la membrane hydrophile.
La sous-pression appliquée au niveau de la surface de perméation de la membrane hydrophile est de -700.105mPa ou plus, préférentiellement de -300.105à -0,1.105mPa, très préférentiellement de -100.105à -105mPa . La sous-pression est définie par rapport à la pression au niveau de la surface en contact avec le milieu à déshydrater.
La température appliquée au niveau de l’alimentation est de 150°C ou moins, préférentiellement de 5 à 100°C, très préférentiellement de 30 à 90°C.
Il se forme donc progressivement un perméat comprenant l’eau et les composés hydrophiles ayant migré à travers la membrane hydrophile (milieu à éliminer), alors que le milieu résiduel, comprenant l’acétoïne, forme le rétentat (milieu traité).
Membrane hydrophile
Par « membrane hydrophile », on entend une membrane qui laisse préférentiellement passer dans le perméat, l’eau et les molécules hydrophiles.
La membrane hydrophile peut être choisie parmi le groupe consistant en les membranes polymériques hydrophiles, les membranes inorganiques hydrophiles, les membranes à base de matériaux en deux dimensions (« two-dimensional membranes ») hydrophiles, les membranes à matrice mélangée («mixed-matrix membranes») hydrophiles ou les membranes hydrophiles qui en dérivent ; préférentiellement la membrane hydrophile est une membrane inorganique ou une membrane hydrophile qui en dérive.
La membrane inorganique hydrophile peut être choisie parmi le groupe consistant en les membranes à base de zéolites hydrophiles, les membranes à base de silice hydrophiles, les membranes avec un réseau métallo-organique (« metal-organic framework (MOF) membranes ») hydrophiles, les membranes avec un réseau organique covalent (« covalent organic framework (COF) membranes ») hydrophiles ou les membranes hydrophiles qui en dérivent ; préférentiellement la membrane inorganique hydrophile est une membrane à base de silice hydrophiles ou une membrane hydrophile qui en dérive ; très préférentiellement la membrane inorganique hydrophile est une membrane hydride à base de silice hydrophiles. Les membranes hydrides à base de silice sont dénommées indifféremment les membranes de silice organique-inorganique (« organic-inorganic silica membrane »), les membranes organo-silice (« organosilica membrane ») ou les membranes hybrides organo-silice (« organosilica hydrid membrane »).
La membrane hydride à base de silice hydrophile peut être choisie parmi le groupe consistant en les membranes hydrides à base de silice à groupes pendants (« pendant-type organosilica membranes ») hydrophiles ou les membranes hydrides à base de silice pontés (« bridged-type organosilica membranes ») hydrophiles ; préférentiellement les membranes hydrides à base de silice pontés hydrophiles.
Les membranes hydrides à base de silice sont connues (cf. la revue de X. Ren intitulé «Organosilica-based membranes in gas and liquid-phase separation», Membranes, 2019, 9, 107 ; l’ouvrage intitulé «Pervaporation, vapour permeation and membrane distillation – Principles and applications», Ed. Woodhead Publishing Series in Energy, 2015, notamment le chapitre 5 intitulé «Next-generation pervaporation membranes: recent trends, challenges and perspectives», 107-141 ; article de G. Liu intitulé «Pervaporation membrane materials : Recent trends and prespectives», Journal of Membrane Science, 2021, 636).
Les membranes hybrides à base de silice pontés peuvent être obtenues à partir de précurseurs (monomères) organoalkoxysilanes, c’est-à-dire des précurseurs alkoxysilanes comprenant des groupements organiques.
Le précurseur organoalkoxysilane peut être choisi parmi les précurseurs organoalkoxysilanes comprenant un, deux, trois atomes de silice ou plus.
Le précurseur organoalkoxysilane comprenant un atome de silice peut être choisi parmi le groupe consistant en le méthyltriméthoxysilane (MTMS), le méthyltriéthoxysilane (MTES), le phényltriéthoxysilane (PhTES), l’hydroxyméthyl(triéthoxy)silane (HMTES), le 3-aminopropylriéthoxysilane (APTES) et leurs mélanges.
Le précurseur organoalkoxysilane comprenant deux atomes de silice peut être choisi parmi le groupe consistant en bis(triéthoxysilyl)méthane (BTESM), le 1-2-bis(triéthoxysilyl)éthane (BTESE), le 1,3-bis(triéthoxysilyl)propane (BTESP), le 1,8-bis(triéthoxysilyl)octane (BTESO), le 1-2-Bis(triéthoxysilyl)éthylène (BTESEthy), le 1,2-bis(triéthoxysilyl)acétylène (BTESA), le 1,4-bis(triéthoxysilyl)diacétylène (BTESDA), le bis(triméthoxysilyl)norbornane (BTMS-Nor), le 1,2-bis(triéthoxysilyl)benzene (BTESB), le 2,5-bis[2-triéthoxysilyl)éthyl]-1,4-dioxane (BTES-ED), le bis[3-(triéthoxysilyl)propyl]amine (BTESPA), le 1,6-diacétoxy-3,4-bis(triéthoxysilyl)hexa-2,4-diène (BTES-Ac), le 4,6-bis(3-triéthoxysilyl-1-propoxy)-1,3-pyrimidine (BTPP), le bis(triéthoxysilyldiméthyl/dipropyl-N,N’-oxalylurée (BTESMOU/BTESMPU) et leur mélanges ; préférentiellement le précurseur organoalkoxysilane comprenant deux atomes de silice est choisi parmi le groupe consistant en BTESM, BTESE et leur mélange ; très préférentiellement le précurseur organoalkoxysilane comprenant deux atomes de silice est le BTESE.
Le précurseur organoalkoxysilane peut être choisi parmi le groupe consistant en TTESPT, TESE-POSS, MTMS, MTES, PhTES, HMTES, APTES, BTESM, BTESE, BTESP, BTESO, BTESEthy, BTESA, BTESDA, BTMS-Nor, BTESB, BTES-ED, BTESPA, BTES-Ac, BTPP, BTESMOU/BTESMPU, TTESPT, TESE-POSS et leurs mélanges ; préférentiellement le précurseur organoalkoxysilane est choisi parmi le groupe consistant en BTESM, BTESE et leur mélange ; très préférentiellement le précurseur organoalkoxysilane est le BTESE.
Le groupement organique peut être utilisé pour fonctionnaliser les précurseurs alkoxysilanes.
Le groupement organique utilisé pour former des ponts organiques entre les précurseurs organoalkoxysilanes peut être choisi parmi le groupe consistant le méthane (CH4), l’éthane (CH3-CH3), le propane (CH3-CH2-CH3), l’hexane (CH3-(CH2)4-CH3), l’octane (CH3-(CH2)6-CH3), le phényle, l’éthylène (CH2= CH2), l’acétylène (CHCH), le diéthylènedioxane, le norbornane, le triazine, la pyrimidine et leurs mélanges. Par exemple, il est obtenu des ponts organiques tels que -CH2-, -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -(CH2)6-, -(CH2)8, phényl, -CH=CH-, un pont acétylène, un pont diéthylènedioxane, un pont norbornane, un pont triazine, un pont pyrimidine et leurs mélanges.
Les membranes hydrides à base de silice peuvent faire l’objet de traitement additionnels, par exemple avec des métaux.
Des membranes hydrophiles sont disponibles commercialement par exemple sous la dénominationHybsi® de Hybsi® (Pervatech®).
Milieu à traiter
Le milieu à traiter correspond au produit de départ (milieu non-prétraité) ou alternativement au produit intermédiaire (milieu prétraité) ayant fait l’objet préalablement d’une étape de prétraitement. Les termes « milieu », « composition », « solution » et « substrat » peuvent être utilisés indifféremment pour désigner le milieu à traiter (et le milieu traité le cas échéant).
Le milieu à traiter peut comprendre de 2 à 50 %, préférentiellement de 6 à 30 %, d’acétoïne, par poids total du milieu. A titre d’exemple, le milieu à traiter peut comprendre de 1 à 5 %, ou de 5 à 10 %, ou de 10 à 15 %, ou de 15 à 20 %, ou de 20 à 25 %, ou de 25 à 30 %, ou de 30 à 35 %, ou de 35 à 40 %, ou de 40 à 45 %, ou de 45 à 50 %, d’acétoïne, par poids total du milieu.
L’acétoïne peut être présente sous la forme de son énantiomère (3R)-3-hydroxybutanone (énantiomère naturel), de son énantiomère (3S)-3-hydroxybutanone ou du mélange de ces deux énantiomères (y inclus leur mélange racémique).
Le milieu à traiter est un milieu aqueux. Le milieu à traiter peut comprendre au moins 15 %, préférentiellement au moins 45 %, très préférentiellement au moins 65 %, d’eau, par poids total du milieu.
Le milieu à traiter peut être obtenu à partir d’un procédé de synthèse chimique ou à partir d’un procédé biologique.
Milieu traité
Après mise en œuvre de l’étape de déshydratation, un milieu traité (correspondant au rétentat) est obtenu.
Le milieu traité peut comprendre au moins 70 % (de 70 à 99 %), préférentiellement au moins 80 % (de 80 à 99 %), très préférentiellement au moins 90 % (de 90 à 99 %), d’acétoïne, par poids total du milieu. A titre d’exemple, le milieu déshydraté peut comprendre de 70 à 75 %, ou de 75 à 80 %, ou de 80 à 85 %, ou de 85 à 90 %, ou de 90 à 95 %, ou de 95 à 99 %, d’acétoïne, par poids total du milieu.
En corollaire, le milieu traité peut comprendre 30 % ou moins (de 1 à 30 %), préférentiellement 20 % ou moins (de 1 à 20 %), très préférentiellement 10 % ou moins (de 1 à 20 %), d’eau et de composés additionnels (impuretés), par poids total du milieu.
Agents de filtration (absence)
L’étape de déshydratation est mise en œuvre en l’absence de solvants, par exemple l’acétate d’éthyle, le méthyl tert-butyl éther, l’acétate de butyle, le diméthyl carbonate, le diéthyl éther, le diéthyl carbonate, l’éthanol, le méthanol, l’acétone, l’isopropanol, l’acétonitrile, le dichlorométhane et /ou le chloroforme. En particulier, l’étape de déshydratation est mise en œuvre en l’absence d’acétate d’éthyle.
L’étape de déshydratation est mise en œuvre en l’absence de sels inorganiques, par exemple le sulfate d’ammonium, le sulfate de magnésium, le sulfate de sodium, le sulfate de cuivre, le chlorure de calcium, l’hydrogénophosphate de potassium (dipotassium phosphate), le pyrophosphate de potassium, le carbonate de sodium et/ou le carbonate de potassium.
Etape de prétraitement
Le procédé peut comprendre une étape de prétraitement du milieu à traiter, mise en œuvre avant l’étape de déshydratation. Dans ce mode de réalisation, le milieu à traiter est prétraité et le milieu prétraité, ainsi obtenu, est subséquemment déshydraté.
Une étape de prétraitement peut être mise en œuvre afin d’éliminer les solides en suspension dans le milieu à traiter. En particulier, une étape de prétraitement peut être mise en œuvre lorsque l’acétoïne est produite par un procédé biologique et que le milieu à traiter comprend donc de la biomasse.
Lorsque le milieu comprenant l’acétoïne est obtenu à partir d’un procédé biologique, celui-ci peut comprendre de la biomasse. Par « biomasse », on entend la matière organique d’origine bactérienne ou fongique, végétale ou animale, préférentiellement la matière organique d’origine bactérienne ou fongique. Lorsque le milieu est obtenu à partir d’un procédé biologique utilisant des bactéries ou champignons y inclus les levures, la biomasse peut comprendre des microorganismes entiers (vivantes ou mortes), des résidus de ces microorganismes (résidus de noyaux, organelles, cytoplasme, membrane, etc.) et des molécules produites par ceux-ci (protéines, glucides, lipides, etc.). Le milieu à traiter (non prétraité) peut comprendre de 1 à 20 %, préférentiellement de 1 à 10 %, de biomasse sèche, par poids total du milieu.
L’étape de prétraitement peut permettre d’éliminer au moins 80 %, préférentiellement au moins 90%, de la biomasse sèche contenue dans le milieu à déshydrater.
L’étape de prétraitement peut être choisie par les techniques consistant en la centrifugation, la filtration frontale, la microfiltration, l’ultrafiltration ou tout autre technique conventionnelle de clarification.
Etape de posttraitement
Le procédé peut comprendre une étape de posttraitement du milieu traité (rétentat), mise en œuvre après l’étape de déshydratation.
Une étape de posttraitement peut être mise en œuvre afin d’augmenter la pureté de l’acétoïne.
L’étape de posttraitement peut être mise en œuvre par distillation.
Le procédé selon l’invention est particulièrement avantageux, en ce qu’il permet de s’affranchir des difficultés rencontrées lors de la mise en œuvre de la distillation directe, en raison de la formation d’un mélange azéotrope eau-acétoïne.
Procédé de synthèse chimique de l’acétoïne
Le milieu comprenant l’acétoïne peut être obtenu par un procédé de synthèse chimique.
Procédé biologique d’obtention de l’acétoïne
Le milieu comprenant l’acétoïne peut être obtenu par un procédé biologique.
Le procédé biologique peut être mise en œuvre en utilisant des microorganismes, notamment des microorganismes sauvages, des microorganismes sélectionnés ou des microorganismes recombinants.
Les microorganismes sauvages sont des microorganismes produisant naturellement de l’acétoïne à des concentrations exploitables. Les microorganismes sélectionnés (non génétiquement modifiés) sont des microorganismes présentant une performance améliorée en termes de production d’acétoïne.
Des microorganismes recombinants (génétiquement modifiés) – ne produisant pas naturellement l’acétoïne ou la produisant à un rendement trop faible et/ou comme un intermédiaire de synthèse – peuvent être choisis parmi le groupe consistant enBacillus subtilis,Bacillus pumilus,Bacillus methanolicus,Bacillus licheniformis,Corynebacterium glutamicum,Escherichia coli,Lactococcus lactis,Serratia marcescenset les levures du genreSaccharomyces; préférentiellement un microorganisme étant une levure du genreSaccharomyces; très préférentiellementSaccharomyces cerevisiae.
Acétoïne ainsi obtenu
Le procédé selon l’invention permet d’obtenir un produit comprenant au moins 70 % d’acétoïne, par poids total du milieu traité.
EXEMPLES
Exemple selon l’invention : Procédé d’obtention d’acétoïne par utilisation d’une membrane hydrophile
Matériaux
Milieu à purifier : Solution aqueuse comprenant 10 % d’acétoïne, en poids total de la solution aqueuse
Membrane hydrophile : Membrane Hybsi® AR commercialisée par Hybsi®
Dispositif de déshydratation : Dispositif PTU-044
Paramètres
Température du milieu : 100°C
Vitesse linéaire (vélocité) d’alimentation en milieu : 1-2 m/s
Sous-pression (pression de vide) du perméat : -20.105mPa
Mesure de la teneur en eau
La teneur en eau dans le rétentat et dans le filtrat est mesurée par la méthode de filtration de Karl Fischer (titration KF).
Mesure de la teneur en acétoïne
La teneur en acétoïne est mesurée par HPLC et/ou chromatographie en phase gazeuse.
Procédé par déshydratation
L’objectif de ce procédé est d’obtenir la perméation de l’eau depuis le milieu à traiter à travers la membrane hydrophile vers le perméat et en corollaire la déshydratation de l’acétoïne (rétentat).
Tel qu’illustré dans la , qui représente un graphique concernant la concentration d’acétoïne et d’eau (% massique) dans le rétentat en fonction du temps (min), la concentration de l’eau (carrés blancs) diminue et inversement la concentration de l’acétoïne (cercles noirs) augmente dans le rétentat au cours du temps. Après 485 min de traitement, la concentration de l’eau diminue jusqu’à environ 1.1 %, en poids total du rétentat, alors que la concentration en acétoïne augmente jusqu’à environ 77 %, la différence correspondant à des résidus organiques autre que l’acétoïne.
Exemple comparatif : Procédé d’obtention d’acétoïne par utilisation d’une membrane organophile
Matériaux
Milieu à purifier : Solution aqueuse comprenant 10 % d’acétoïne, en poids total de la solution aqueuse
Membrane organophile : Membrane PDMS-FS commercialisée par Pervatech®
Dispositif d’extraction : Dispositif PTU-044
Paramètres
Température du milieu : 55°C
Taux d’alimentation en milieu : 200 L/h
Pression de vide du perméat : de 20.105mPa à 4.105mPa
Procédé par extraction liquide-liquide
L’objectif de ce procédé est d’obtenir la perméation de l’acétoïne depuis le milieu la comprenant à travers la membrane organophile vers l’agent de filtration.
Tel qu’illustré dans la , qui représente un graphique concernant la concentration d’acétoïne dans le rétentat (ordonnée gauche, % massique) et la sous-pression au niveau de la surface de permeation (ordonnée droite, X.105mPa) en fonction du temps (min), la filtration n’est pas suffisamment sélective, en ce que la migration de l’acétoïne (cercles noirs) à travers la membrane s’accompagne également d’une migration de l’eau, malgré la propriété organophile de la membrane utilisée et malgré l’application de sous-pressions croissantes (cercles blancs). Cette sélectivité insuffisante, ne permet donc pas d’obtenir une déshydratation de l’acétoïne à un niveau utile.
Conclusion
Les tests réalisés démontrent qu’une purification efficiente de l’acétoïne est possible en sélectionnant une membrane hydrophile. A contrario et de manière contre-intuitive, les tests réalisés avec une membrane organophile n’ont pas donné de résultats probants, en l’absence d’une sélectivité suffisante de la membrane.

Claims (12)

  1. Procédé d’obtention d’acétoïne à partir d’un milieu à traiter comprenant de l’acétoïne, le procédé comprenant une étape de déshydratation par pervaporation au moyen d’une membrane hydrophile pour obtenir un milieu traité comprenant au moins 70 % d’acétoïne, par poids total du milieu traité.
  2. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon la revendication 1, en ce que la membrane hydrophile est choisie parmi le groupe consistant en les membranes polymériques hydrophiles, les membranes inorganiques hydrophiles, les membranes à base de matériaux en deux dimensions hydrophiles, les membranes à matrice mélangée hydrophiles ou les membranes hydrophiles qui en dérivent.
  3. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon l’une des revendications précédentes, en ce que la membrane hydrophile est une membrane à base de silice hydrophile ou une membrane hydrophile qui en dérive.
  4. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon la revendication 3, en ce que la membrane à base de silice hydrophile est obtenue à partir de précurseurs organoalkoxysilanes.
  5. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon l’une des revendications précédentes, en ce qu’une sous-pression de -700.105mPa ou plus est appliquée au niveau de la surface de perméation de la membrane hydrophile.
  6. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon l’une des revendications précédentes, en ce que l’étape de déshydratation est mise en œuvre en l’absence de solvants et/ou de sels inorganiques.
  7. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de prétraitement du milieu à traiter mise en œuvre, avant l’étape de déshydratation, par une technique choisie parmi le groupe consistant en la centrifugation, la filtration frontale et la microfiltration.
  8. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape de posttraitement du milieu traité mise en œuvre, après l’étape de déshydratation, par distillation.
  9. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon l’une des revendications précédentes, en ce que le milieu comprenant l’acétoïne est obtenu par un procédé biologique mis en œuvre en utilisant des microorganismes recombinants.
  10. Procédé d’obtention d’acétoïne, selon la revendication 9 précédente, en ce que les microorganismes recombinants sont des levures appartenant au genreSaccharomyces.
  11. Acétoïne, obtenu à partir du procédé, selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  12. Utilisation d’une membrane hydrophile, selon l’une des revendications1 à 10, pour obtenir de l’acétoïne.
FR2203539A 2022-04-15 2022-04-15 Procédé d’obtention d’acétoïne Active FR3134575B1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203539A FR3134575B1 (fr) 2022-04-15 2022-04-15 Procédé d’obtention d’acétoïne
CN202380034069.3A CN119156368A (zh) 2022-04-15 2023-04-13 获取乙偶姻的方法
US18/857,094 US20250296907A1 (en) 2022-04-15 2023-04-13 Method for obtaining acetoin
PCT/FR2023/050528 WO2023198993A1 (fr) 2022-04-15 2023-04-13 Procédé d'obtention d'acétoïne
EP23722431.6A EP4508024A1 (fr) 2022-04-15 2023-04-13 Procédé d'obtention d'acétoïne
ARP230100905A AR129056A1 (es) 2022-04-15 2023-04-13 Procedimiento de obtención de acetoína

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203539A FR3134575B1 (fr) 2022-04-15 2022-04-15 Procédé d’obtention d’acétoïne
FR2203539 2022-04-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3134575A1 true FR3134575A1 (fr) 2023-10-20
FR3134575B1 FR3134575B1 (fr) 2025-04-11

Family

ID=82319822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2203539A Active FR3134575B1 (fr) 2022-04-15 2022-04-15 Procédé d’obtention d’acétoïne

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20250296907A1 (fr)
EP (1) EP4508024A1 (fr)
CN (1) CN119156368A (fr)
AR (1) AR129056A1 (fr)
FR (1) FR3134575B1 (fr)
WO (1) WO2023198993A1 (fr)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040000521A1 (en) * 2002-06-12 2004-01-01 Membrane Technology And Research, Inc. Separation process using pervaporation and dephlegmation
WO2021060334A1 (fr) 2019-09-27 2021-04-01 東レ株式会社 Procédé de production d'acétoïne

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103483167B (zh) * 2013-08-27 2016-06-08 山东鲁北药业有限公司 3-羟基丁酮的一种纯化方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040000521A1 (en) * 2002-06-12 2004-01-01 Membrane Technology And Research, Inc. Separation process using pervaporation and dephlegmation
WO2021060334A1 (fr) 2019-09-27 2021-04-01 東レ株式会社 Procédé de production d'acétoïne

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Energy", 2015, article "Pervaporation, vapourpermeation and membrane distillation - Principles and applications"
AGIRRE ION ET AL: "A techno-economic comparison of various process options for the production of 1,1-diethoxy butane", JOURNAL OF CHEMICAL TECHNOLOGY AND BIOTECHNOLOGY, vol. 87, no. 7, 13 January 2012 (2012-01-13), Hoboken, USA, pages 943 - 954, XP093008307, ISSN: 0268-2575, DOI: 10.1002/jctb.3704 *
D 'ACCOLTI LUCIA ET AL: "Selective Oxidation of Optically Active sec,sec-1,2-Diols by Dioxiranes. A Practical Method for the Synthesis of Homochiral -Hydroxy Ketones in High Optical Purity", J. ORG. CHEM, 1 January 1993 (1993-01-01), pages 3600 - 3601, XP093009438, Retrieved from the Internet <URL:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jo00066a002> [retrieved on 20221219] *
DETTWILER B. ET AL: "A simulation model for the continuous production of acetoin and butanediol usingBacillus subtilis with integrated pervaporation separation", BIOTECHNOLOGY AND BIOENGINEERING, vol. 41, no. 8, 5 April 1993 (1993-04-05), Hoboken, USA, pages 791 - 800, XP093008276, ISSN: 0006-3592, DOI: 10.1002/bit.260410805 *
G. LIU: "Pervaporation membrane mate riais : Recent trends and prespectives", JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, 2021, pages 636 - 141
KARLSSON H O E ET AL: "PERVAPORATION OF DILUTE ORGANIC-WATERS MIXTURES. ÖA LITERATURE REVIEW ON MODELLING STUDIES AND APPLICATIONS TO AROMACOMPOUND RECOVERY", JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, ELSEVIER BV, NL, vol. 76, no. 2/03, 2 February 1993 (1993-02-02), pages 121 - 146, XP000440575, ISSN: 0376-7388, DOI: 10.1016/0376-7388(93)85211-E *
RAYAGOPALAN N ET AL: "PERVAPORATION OF GRAPE JUICE AROMA", JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, ELSEVIER BV, NL, vol. 104, no. 3, 31 August 1995 (1995-08-31), pages 243 - 250, XP000546986, ISSN: 0376-7388, DOI: 10.1016/0376-7388(95)00039-F *
VENTE J F: "HybSi membranes:materials, processes, outlook", 30 August 2012 (2012-08-30), XP093008312, Retrieved from the Internet <URL:https://publications.tno.nl> publication> [retrieved on 20221214] *
X. REN: "Organosilica-based membranes in gas and liquid-phase séparation", MEMBRANES, vol. 9, 2019, pages 107

Also Published As

Publication number Publication date
US20250296907A1 (en) 2025-09-25
AR129056A1 (es) 2024-07-10
CN119156368A (zh) 2024-12-17
WO2023198993A1 (fr) 2023-10-19
EP4508024A1 (fr) 2025-02-19
FR3134575B1 (fr) 2025-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0168095B1 (fr) Procédé pour l&#39;extraction de poly-beta-hydroxybutyrates au moyen d&#39;un solvant à partir d&#39;une suspension aqueuse de microorganismes
EP3580195B1 (fr) Procede de purification de la vanilline naturelle
EP0597069B1 (fr) Procédé enzymatique pour la préparation de n-hexanal, 3-(Z)-hexén-1-al, ou 2-(E)-hexén-1-al, ou des alcools correspondants mettant en oeuvre une lipoxygénase de soja et une lyase de goyave
FR2975394A1 (fr) Procede de recuperation d&#39;acide acetique
EP0781345B1 (fr) Procede d&#39;obtention d&#39;acide vanillique et de vanilline par bioconversion par une association de microorganismes filamenteux
EP1806979B1 (fr) Gamma-undecenolactone, procede de preparation et utilisations en cosmetiques ou comme additif alimentaire
FR2486072A1 (fr) Procede pour la fabrication de l&#39;acide b-hydroxybutyrique et de ses oligocondensats
FR3134575A1 (fr) Procédé d’obtention d’acétoïne
WO2012153042A1 (fr) Procede de preparation d&#39;un acide glycolique partiellement purifie
EP0577463A2 (fr) Procédé pour la préparation de delta lactones saturées par biohydrogénation des composés insaturés naturels correspondants à l&#39;aide de microorganismes
WO2013171424A1 (fr) Souche productrice de turanose et utilisations
EP1806978B1 (fr) Preparation stereoselective de gamma-lactones
EP0412880A2 (fr) Procédé de production microbiologique des gamma- et delta-lactones
EP0797681B1 (fr) Procede de preparation de derives de la butanone
EP0448454B1 (fr) Procédé enzymatique de préparation de désoxycétoses
EP1052289B1 (fr) Procédé de production d&#39;arabitol par fermentation continue
FR3120627A1 (fr) Procédé de purification de vanilline ou d’un dérivé de vanilline obtenus par un procédé biotechnologique
FR3120629A1 (fr) Procédé de purification de vanilline ou d’un dérivé de vanilline obtenus par un procédé biotechnologique
WO2020136339A1 (fr) Procede de concentration d&#39;un peroxyde organique hydrosoluble
EP0694615A2 (fr) Méthode de préparation de gamma-nonalactones sous forme naturelle
EP1689874A1 (fr) Procede de fabrication de compose comprenant un groupement hydroxyle libre et un groupement hydroxyle protege par une fonction ester par reaction enzymatique
WO2005038036A1 (fr) Procede de transformation d&#39;epoxydes porteurs de groupes trifluoromethyle
FR2786502A1 (fr) Procede de production et d&#39;extraction in situ de composes aromatiques

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20231020

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4