專利名稱：吸交法分離提純制造精制乳酸方法
乳酸、特別是L-乳酸是一種重要的有機酸。它廣泛應用于食品、醫(yī)療、皮革、化工、飼料等領域。近年來世界各國為消除塑料制品的“白色污染”展開了大量的研究，發(fā)現由L-乳酸、DL-乳酸聚合成的聚乳酸埋在土中100％被分解。
L-乳酸、DL-乳酸不僅可以制成無毒的生物降解塑料，而且它被微生物徹底分解成CO2＋H2O，在自然界中通過植物的光合作用合成淀粉、纖維素等，作為發(fā)酵生產乳酸的原料，如此周而復始，形成可再生資源的良性循環(huán)的生動環(huán)境。
目前國內外研究的重點集中在高產、低生產成本的乳酸發(fā)酵方法與生產工藝；回收率和純度高而低生產成本的乳酸分離提純、精制生產工藝。
目前分離提純精制乳酸的工藝主要有一步法(實質是“鈣鹽法”)也稱不結晶法，其工藝過程為硫酸↓DL-乳酸發(fā)酵液→過濾除菌體殘渣→乳酸鈣濃縮→酸解→L-乳酸 ↓硫酸鈣粗乳酸→脫色→脫鹽→濃縮→成品由于整個生產過程中只去除金屬離子，硫酸根離子及某些色素物質，對發(fā)酵液中含有的可溶性的有機物，如殘?zhí)?、可溶性蛋白、膠體、發(fā)酵過程中產生的其他代謝產物無法除去，經蒸發(fā)濃縮后，這些雜質積少成多，嚴重影響成品質量。
酯化法的工藝過程為
硫酸↓DL-乳酸發(fā)酵液→過濾除菌體殘渣→濃縮乳酸鈣清液→酸解L-乳酸 ↓硫酸鈣 由于整個生產過程工藝復雜，需要高溫、高壓，設備要求高，投資大，原材料消耗高，蒸餾、水解獲得的粗乳酸濃度低，能耗高。另外水解的過程中還會產生少量的低級酸(如甲酸、乙酸等)混入乳酸中，影響乳酸成品質量。
本發(fā)明的目的就是要克服上述乳酸生產工藝中存在的缺點。
本發(fā)明是這樣實現的玉米粉、大米粉、淀粉等原料的。DL-乳酸、L-乳酸發(fā)酵液加CaO調pH至堿性，加熱至85～90℃，過濾除菌體、H2SO4調pH至4.5～6.0過濾除硫酸鈣等雜質。所得粗乳酸清液，經“吸交劑”(大容量且抗污染的“吸交劑”M3845#)的吸附交換，將DL-乳酸和L-乳酸與殘留在發(fā)酵液中的可溶性有機物(例如殘?zhí)?、可溶性蛋白、膠體等雜質)分離，再用堿(NaOH，NH4OH)或酸(H2SO4，HCl)洗脫。洗脫液在經加壓處理(1kg/cm2)處理1～2小時，除去易碳，獲得提純乳酸液，再經碳柱、陽離子交換柱、陰離子交換柱、脫色、脫鹽即可獲得20～30％的精制乳酸，再經稍加濃縮獲得850克/升以上的成品乳酸，如

圖1所示。
本發(fā)明提高乳酸純度，產品達BP英國藥典2000年版標準；成品加熱至170℃不變色，接近酯化法的產品質量，而“一步法”提純的乳酸加熱至150℃即變色；乳酸溶液含乳酸量可達200克/升～300克/升，比“酯化法”提高2～3倍，比“一步法”提高1.5～2倍。比“一步法”節(jié)約蒸汽30％；乳酸經除易碳化合物后，乳酸純度有很大的提高，降低后邊的精制費用20％；提取收率可從的65～70％提高到85％以上，經濟效益顯著；以顆粒炭代替粉末活性炭，取消或降低粉末活性炭的添加，既可降低生產成本，又改善生產環(huán)境；副產品硫酸銨可做復合肥，減少廢液排放量；若吸交L-乳酸后，采用稀堿NaOH(6～10％)替代NH4OH來解脫L-乳酸，于常壓下加熱煮沸30分鐘，除易碳化合物，經過濾，脫色，脫鹽，濃縮，結晶，即可精制L-乳酸鈉成品。
圖1吸交法分離提純制造精制乳酸工藝流程圖以下以實施例說明實施例1取玉米粉發(fā)酵液DL-乳酸發(fā)酵液5000毫升，乳酸鈣含量243.6克/升，殘?zhí)?還原糖)1.0％，加CaO調pH至堿性并加熱至90℃，趁熱過濾，用熱水洗殘渣3次，擠干，除菌體等殘渣10克，洗水并入過濾清液中，共得乳酸鈣清液6300毫升(DL-乳酸鈣含量19.4克/升，殘?zhí)?.9％)，用H2SO4調pH，再過濾除去硫酸鈣，得粗乳酸清液6000毫升(DL-乳酸含量10.10％，殘?zhí)?.8％)。經吸附交換樹脂M18310#(或D330)陰離子交換樹脂，將DL-乳酸和其他雜質分離，用稀堿(8～30％)洗脫得洗脫液，其殘?zhí)呛繛?.1％，再加堿調pH至9.0～10，在常壓下加熱煮沸10分鐘后過濾除去有機雜質2克，得清液。再經陽離子交換樹脂去除NH+4可得DL-乳酸含量為18％的純凈DL-乳酸液。將此純凈DL-乳酸液經蒸發(fā)濃縮，可制得544.4克含量為90％的達英國藥典標準的DL-乳酸。陽離子交換樹脂用H2SO4再生，流出的廢液(NH4)2SO4，經濃縮得(NH4)2SO4結晶可做化工原料或化肥。
實施例2取玉米粉L-乳酸鈣發(fā)酵液4000毫升，(L-乳酸含量20.6％，殘還原糖0.8％)，加CaO調pH至堿性并加熱至85℃，趁熱過濾，用熱水洗殘渣3次，擠干，除菌體等殘渣20克，洗水并入過濾清液中，共得乳酸鈣清液5000毫升(L-乳酸鈣含量18％，殘還原糖0.7％)，用H2SO4調pH至4.5～6.0，再過濾除去硫酸鈣，得粗L-乳酸清液4500毫升(L-乳酸含量11.1％，殘?zhí)?.5％)。經吸附交換樹脂M3845#陰離子交換樹脂，將L-乳酸和其他雜質分離，用稀H2SO4(4～20％)洗脫得洗脫液，其殘?zhí)呛繛?.08％，再在1kg/cm2壓力下加壓1～2小時后過濾除去有機雜質1.8克，得清液。再經過K-15顆?；钚蕴棵撋?，再經732#、701#陽、陰離子交換樹脂去除Ca2-、SO2-4等陰、陽離子，得含L-乳酸25％的純凈L-乳酸液。將此純凈L-乳酸液經真空濃縮，可制得472.5克含量為90％的達英國藥典標準的L-乳酸。吸交樹脂用6～8％的(NH4OH)2SO4再生，流出的廢液(NH4)2SO4，經濃縮得(NH4)2SO4結晶可做化工原料或化肥。
實施例3取淀粉為原料的DL-乳酸發(fā)酵液6000毫升，(DL-乳酸鈣含量24.83％，殘還原糖0.6％)，加CaO調pH至堿性并加熱至90℃，趁熱過濾，用熱水洗殘渣3次，擠干，除菌體等殘渣15克，洗水并入過濾清液中，共得乳酸鈣清液8000毫升(DL-乳酸鈣含量17.5％，殘?zhí)?.5％)，用H2SO4調pH至4.5～6.0，再過濾除去硫酸鈣，得粗乳酸清液6000毫升(DL-乳酸含量12.5％，殘還原糖含量0.4％)。經吸附交換樹脂D330陰離子交換樹脂，吸交DL-乳酸，達到和其他雜質分離。用稀H2SO4(4～20％)洗脫得洗脫液，其殘?zhí)呛繛?.07％，再放入蒸汽加壓罐中，于1kg/cm2壓力下加壓1～2小時后過濾除去有機雜質2.0克，得清液。再經過K-15顆?；钚蕴棵撋俳?32#陽離子交換樹脂去除金屬離子，經701#陰離子交換樹脂除去SO42-、Cl-等陰離子，得含DL-乳酸30％的純凈DL-乳酸液。將此純凈DL-乳酸液經真空濃縮，可制得755克含量為90％的達英國藥典標準的DL-乳酸。陽離子交換樹脂用5～10％的NH4OH再生，流出的廢液(NH4)2SO4，經濃縮得到(NH4)2SO4結晶可做化工原料或化肥。
權利要求
1.一種吸交法分離提純制造精制乳酸方法，其特征是采用玉米粉、大米粉、淀粉、葡萄糖為原料的乳酸發(fā)酵液加堿，調PH至堿性，加熱至85～90℃，過濾除菌體和殘渣，再加H2SO4酸解至終點pH45～60，過濾除去CaSO4，獲得粗乳酸清液；采用陰離子交換樹脂，吸附交換乳酸，將它和其他雜質分離，再經洗脫，去易碳化合物，陽柱轉型、脫色、蒸發(fā)、濃縮等步驟制造精制乳酸；采用的弱堿性陰離子吸附交換樹脂，用4％～20％的NaOH或8％～30％的NH4OH進行堿洗脫，也可用8％～30％的硫酸酸洗脫；堿洗脫液，于常壓下煮沸10～30分鐘，酸洗脫液可以加壓4.9×104pa～9.8×104pa升溫100～120攝氏度煮沸1～2小時的方式除去易碳化物。
2.根據權利要求1所述的吸交法分離提純制造精制乳酸方法，其特征在于加稀堿調pH值在8～10范圍內，加熱煮沸，除去易碳化合物。
3.按照權利要求1所述的吸交法分離提純制造精制乳酸方法，其特征在于進行酸洗脫時，加壓4.9×104pa～9.8×104pa，升溫100～120攝氏度煮沸1～2小時的方式，可直接獲得濃度為20～30％的DL-乳酸(L-乳酸)。
全文摘要
本發(fā)明是吸交法分離提純制造精制乳酸方法。本發(fā)明提供一種采用大容量且抗污染性強的(弱堿性陰離子)吸交劑,直接吸交玉米粉或大米粉、淀粉乳酸發(fā)酵液的酸解液中的DL－乳酸,L－乳酸,使DL－乳酸,L－乳酸和酸解液中的糖、蛋白質、脂肪、膠體等雜質分離,再經洗脫、除易碳化合物,脫色、脫鹽、濃縮制得達英國藥典標準的精制乳酸(或L－乳酸鈉)。本發(fā)明生產成本低、回收率高、產品純度與質量高,具有顯著的經濟與社會效益。
文檔編號C07C59/08GK1332144SQ0110990
公開日2002年1月23日 申請日期2001年3月22日 優(yōu)先權日2001年3月22日
發(fā)明者楊楓, 高卉 申請人:楊楓