專利名稱：生物煉制生產(chǎn)乳酸乙酯及其共同產(chǎn)品的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物煉制生產(chǎn)乳酸乙酯的工藝方法，屬于生物煉制生產(chǎn)乳酸乙酯的技術(shù)。
背景技術(shù)：
乳酸乙酯是一種重要的精細(xì)化工原料。傳統(tǒng)上可用作酒類添加劑、壓制藥片的潤(rùn)滑劑、藥物中間體等。但乳酸乙酯最具潛力的用途在于利用其無(wú)毒、溶解性好、不易揮發(fā)、可生物降解、有果香氣味的特點(diǎn)，作為極具開發(fā)價(jià)值和應(yīng)用前景的“綠色溶劑”，它可以取代目前在工業(yè)上廣泛使用的有毒溶劑，如鹵代類、醚類、氟氯碳類溶劑等，在人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高的今天意義重大。乳酸銨一方面在制藥領(lǐng)域可直接作為治療皮膚病的藥物，以及作為動(dòng)物飼料的添加劑；另一方面它也可以直接和乙醇反應(yīng)合成綠色溶劑。磷酸銨類主要指磷酸一銨和磷酸二銨，二者物理性質(zhì)和農(nóng)化性質(zhì)優(yōu)良，不僅可以作為肥料，同時(shí)，也是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、發(fā)酵工業(yè)、化學(xué)化工及食品工業(yè)的重要原料。乳酸是世界上公認(rèn)的三大有機(jī)酸之一，它的用途極其廣泛。乳酸及其鹽類和衍生物可用于食品、醫(yī)藥、化工和印染等工業(yè)傳統(tǒng)的乳酸乙酯是以乳酸和乙醇為原料，以濃硫酸為催化劑，用苯或甲苯為帶水劑，催化酯化合成乳酸乙酯。該工藝主要存在以下問題副產(chǎn)物多，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，生產(chǎn)成本高。以碳酸鈣為中和劑是乳酸發(fā)酵的傳統(tǒng)工藝，該工藝技術(shù)成熟。但是，以碳酸鈣作為中和劑發(fā)酵液主要成分是粗乳酸鈣，粗乳酸鈣需經(jīng)濃硫酸酸解得到粗乳酸和副產(chǎn)物硫酸鈣，硫酸鈣很難得到進(jìn)一步利用，大量的硫酸鈣堆積會(huì)造成環(huán)境污染，因此開發(fā)生產(chǎn)乳酸、乳酸乙酯新工藝具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生物煉制生產(chǎn)乳酸乙酯的工藝方法，該工藝方法為綠色化工過(guò)程且產(chǎn)品和產(chǎn)率高。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的一種生物煉制生產(chǎn)乳酸乙酯的工藝方法，其特征在于包括以下過(guò)程1.以乳酸菌Lactobacillus delbrueckii subsp.lactis BME5-18M(簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)B)為菌體發(fā)酵生成乳酸銨在溫度為35-38℃，向發(fā)酵液中加入氨水中和劑，控制發(fā)酵液的pH在5.5-6.5，以20-30ml/h的速度流加500ml濃度為500-700g/L的葡萄糖，發(fā)酵時(shí)間為80-90h，發(fā)酵生成乳酸銨，經(jīng)分離可得到乳酸銨2.由乳酸銨轉(zhuǎn)化為磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉和乳酸向步驟1制得的乳酸銨溶液中，逐漸加入磷酸進(jìn)行反應(yīng)，控制反應(yīng)液的pH值在3.88以下，反應(yīng)生成含有(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸的溶液。經(jīng)分離可得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4和乳酸。
3.乳酸和乙醇反應(yīng)合成乳酸乙酯采用催化精餾由乳酸和乙醇反應(yīng)合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網(wǎng)環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹催化劑的填料填裝。催化劑為磁性超細(xì)國(guó)體超強(qiáng)酸SO42--ZrO2/Fe3O4，催化劑用量為乳酸質(zhì)量的4-7％，并按醇酸摩爾比為2∶1-4∶1進(jìn)料，回流比為2∶1-1∶1，乳酸進(jìn)料量為0.5247-0.6482mol/h，乳酸乙酯一次循環(huán)收率達(dá)到52-57％。即可得到乳酸乙酯。
本發(fā)明同現(xiàn)有乳酸乙酯制備方法相比，其優(yōu)點(diǎn)在于工藝路線短、無(wú)環(huán)境污染、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕、可連續(xù)化生產(chǎn)、乳酸乙酯產(chǎn)率高等。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1以LB菌為菌體，以氨水為中和劑發(fā)酵生成乳酸銨，控制發(fā)酵液的pH為5.5；溫度為36℃以20ml/h速度流加400ml濃度為600g/L葡萄糖，發(fā)酵時(shí)間為80h。
將0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸銨進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)溶液的pH值在3.88以下時(shí)，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通過(guò)分離得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸備用。
采用催化精餾由乳酸和乙醇反應(yīng)合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網(wǎng)環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹催化劑的填料填裝。催化劑用量為乳酸質(zhì)量的5％，在反應(yīng)條件為醇酸比(摩爾比)為2∶1，回流比為2∶1，乳酸進(jìn)料量為0.5247/h時(shí)，乳酸乙酯一次循環(huán)收率為52％。
實(shí)例2以LB菌為菌體，以氨水為中和劑發(fā)酵生成乳酸銨，控制發(fā)酵液的pH為6.0；溫度為37℃以25ml/h速度流加450ml濃度為700g/L葡萄糖，發(fā)酵時(shí)間為85h。
將0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸銨進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)溶液的pH值在3.88以下時(shí)，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通過(guò)分離得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸備用。
采用催化精餾由乳酸和乙醇反應(yīng)合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網(wǎng)環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹磁性超細(xì)固體超強(qiáng)酸為催化劑的填料填裝。催化劑用量為乳酸質(zhì)量的7％，在反應(yīng)條件為醇酸比(摩爾比)為3∶1，回流比為1.5∶1，乳酸進(jìn)料量為0.5879/h時(shí)，乳酸乙酯一次循環(huán)收率為57％。
實(shí)例3以LB菌為菌體，以氨水為中和劑發(fā)酵生成乳酸銨，控制發(fā)酵液的pH為6.5；溫度為35℃以30ml/h速度流加500ml濃度為500g/L葡萄糖，發(fā)酵時(shí)間為90h。
將0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸銨進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)溶液的pH值在3.88以下時(shí)，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通過(guò)分離得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸備用。
采用催化精餾由乳酸和乙醇反應(yīng)合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網(wǎng)環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹催化劑的填料填裝。催化劑用量為乳酸質(zhì)量的6％，在反應(yīng)條件為醇酸比(摩爾比)為4∶1，回流比為2∶1，乳酸進(jìn)料量為0.6482/h時(shí)，乳酸乙酯一次循環(huán)收率為55％。
權(quán)利要求
1.一種由生物煉制生產(chǎn)乳酸乙酯及共同產(chǎn)品的工藝方法，其特征在于包括以下過(guò)程(1)以乳酸菌Lactobacillus delbrueckii subsp.lactis BME5-18M為菌體發(fā)酵生成乳酸銨在溫度為35-38℃，向發(fā)酵液中加入氨水中和劑，控制發(fā)酵液的pH在5.5-6.5，以20-30ml/h的速度流加500ml濃度為500-700g/L的葡萄糖，發(fā)酵時(shí)間為80-90h，發(fā)酵生成乳酸銨，經(jīng)分離可得到乳酸銨；(2)由乳酸銨轉(zhuǎn)化為磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉和乳酸向步驟1制得的乳酸銨溶液中，逐漸加入磷酸進(jìn)行反應(yīng)，控制反應(yīng)液的pH值在3.88以下，反應(yīng)生成含有(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸的溶液，經(jīng)分離可得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4和乳酸；(3)乳酸和乙醇反應(yīng)合成乳酸乙酯采用催化精餾由乳酸和乙醇反應(yīng)合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網(wǎng)環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹催化劑的填料填裝。催化劑為磁性超細(xì)國(guó)體超強(qiáng)酸SO42--ZrO2/Fe3O4，催化劑用量為乳酸質(zhì)量的4-7％，并按醇酸摩爾比為2∶1-4∶1進(jìn)料，回流比為2∶1-1∶1，乳酸進(jìn)料量為0.5247-0.6482mol/h，乳酸乙酯一次循環(huán)收率達(dá)到52-57％，即可得到乳酸乙酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用生物煉制生產(chǎn)乳酸乙酯及共同產(chǎn)品的工藝方法。該方法首先以乳酸菌為菌體發(fā)酵生成乳酸銨，發(fā)酵條件為以乳酸菌為菌體，以氨水為中和劑，發(fā)酵pH是5.5－6.5，溫度為35－38℃；乳酸銨再和磷酸反應(yīng)，將乳酸銨轉(zhuǎn)化為磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉和乳酸，要使反應(yīng)只生成(NH
文檔編號(hào)C07C69/00GK1740331SQ20051001514
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者趙學(xué)明, 高靜 申請(qǐng)人:天津大學(xué)