专利名称：吸交法分离提纯制造精制乳酸方法
乳酸、特别是L-乳酸是一种重要的有机酸。它广泛应用于食品、医疗、皮革、化工、饲料等领域。近年来世界各国为消除塑料制品的“白色污染”展开了大量的研究，发现由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-乳酸不仅可以制成无毒的生物降解塑料，而且它被微生物彻底分解成CO2＋H2O，在自然界中通过植物的光合作用合成淀粉、纤维素等，作为发酵生产乳酸的原料，如此周而复始，形成可再生资源的良性循环的生动环境。
目前国内外研究的重点集中在高产、低生产成本的乳酸发酵方法与生产工艺；回收率和纯度高而低生产成本的乳酸分离提纯、精制生产工艺。
目前分离提纯精制乳酸的工艺主要有一步法(实质是“钙盐法”)也称不结晶法，其工艺过程为硫酸↓DL-乳酸发酵液→过滤除菌体残渣→乳酸钙浓缩→酸解→L-乳酸 ↓硫酸钙粗乳酸→脱色→脱盐→浓缩→成品由于整个生产过程中只去除金属离子，硫酸根离子及某些色素物质，对发酵液中含有的可溶性的有机物，如残糖、可溶性蛋白、胶体、发酵过程中产生的其他代谢产物无法除去，经蒸发浓缩后，这些杂质积少成多，严重影响成品质量。
酯化法的工艺过程为
硫酸↓DL-乳酸发酵液→过滤除菌体残渣→浓缩乳酸钙清液→酸解L-乳酸 ↓硫酸钙 由于整个生产过程工艺复杂，需要高温、高压，设备要求高，投资大，原材料消耗高，蒸馏、水解获得的粗乳酸浓度低，能耗高。另外水解的过程中还会产生少量的低级酸(如甲酸、乙酸等)混入乳酸中，影响乳酸成品质量。
本发明的目的就是要克服上述乳酸生产工艺中存在的缺点。
本发明是这样实现的玉米粉、大米粉、淀粉等原料的。DL-乳酸、L-乳酸发酵液加CaO调pH至碱性，加热至85～90℃，过滤除菌体、H2SO4调pH至4.5～6.0过滤除硫酸钙等杂质。所得粗乳酸清液，经“吸交剂”(大容量且抗污染的“吸交剂”M3845#)的吸附交换，将DL-乳酸和L-乳酸与残留在发酵液中的可溶性有机物(例如残糖、可溶性蛋白、胶体等杂质)分离，再用碱(NaOH，NH4OH)或酸(H2SO4，HCl)洗脱。洗脱液在经加压处理(1kg/cm2)处理1～2小时，除去易碳，获得提纯乳酸液，再经碳柱、阳离子交换柱、阴离子交换柱、脱色、脱盐即可获得20～30％的精制乳酸，再经稍加浓缩获得850克/升以上的成品乳酸，如
图1所示。
本发明提高乳酸纯度，产品达BP英国药典2000年版标准；成品加热至170℃不变色，接近酯化法的产品质量，而“一步法”提纯的乳酸加热至150℃即变色；乳酸溶液含乳酸量可达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”节约蒸汽30％；乳酸经除易碳化合物后，乳酸纯度有很大的提高，降低后边的精制费用20％；提取收率可从的65～70％提高到85％以上，经济效益显著；以颗粒炭代替粉末活性炭，取消或降低粉末活性炭的添加，既可降低生产成本，又改善生产环境；副产品硫酸铵可做复合肥，减少废液排放量；若吸交L-乳酸后，采用稀碱NaOH(6～10％)替代NH4OH来解脱L-乳酸，于常压下加热煮沸30分钟，除易碳化合物，经过滤，脱色，脱盐，浓缩，结晶，即可精制L-乳酸钠成品。
图1吸交法分离提纯制造精制乳酸工艺流程图以下以实施例说明实施例1取玉米粉发酵液DL-乳酸发酵液5000毫升，乳酸钙含量243.6克/升，残糖(还原糖)1.0％，加CaO调pH至碱性并加热至90℃，趁热过滤，用热水洗残渣3次，挤干，除菌体等残渣10克，洗水并入过滤清液中，共得乳酸钙清液6300毫升(DL-乳酸钙含量19.4克/升，残糖0.9％)，用H2SO4调pH，再过滤除去硫酸钙，得粗乳酸清液6000毫升(DL-乳酸含量10.10％，残糖0.8％)。经吸附交换树脂M18310#(或D330)阴离子交换树脂，将DL-乳酸和其他杂质分离，用稀碱(8～30％)洗脱得洗脱液，其残糖含量为0.1％，再加碱调pH至9.0～10，在常压下加热煮沸10分钟后过滤除去有机杂质2克，得清液。再经阳离子交换树脂去除NH+4可得DL-乳酸含量为18％的纯净DL-乳酸液。将此纯净DL-乳酸液经蒸发浓缩，可制得544.4克含量为90％的达英国药典标准的DL-乳酸。阳离子交换树脂用H2SO4再生，流出的废液(NH4)2SO4，经浓缩得(NH4)2SO4结晶可做化工原料或化肥。
实施例2取玉米粉L-乳酸钙发酵液4000毫升，(L-乳酸含量20.6％，残还原糖0.8％)，加CaO调pH至碱性并加热至85℃，趁热过滤，用热水洗残渣3次，挤干，除菌体等残渣20克，洗水并入过滤清液中，共得乳酸钙清液5000毫升(L-乳酸钙含量18％，残还原糖0.7％)，用H2SO4调pH至4.5～6.0，再过滤除去硫酸钙，得粗L-乳酸清液4500毫升(L-乳酸含量11.1％，残糖0.5％)。经吸附交换树脂M3845#阴离子交换树脂，将L-乳酸和其他杂质分离，用稀H2SO4(4～20％)洗脱得洗脱液，其残糖含量为0.08％，再在1kg/cm2压力下加压1～2小时后过滤除去有机杂质1.8克，得清液。再经过K-15颗粒活性炭脱色，再经732#、701#阳、阴离子交换树脂去除Ca2-、SO2-4等阴、阳离子，得含L-乳酸25％的纯净L-乳酸液。将此纯净L-乳酸液经真空浓缩，可制得472.5克含量为90％的达英国药典标准的L-乳酸。吸交树脂用6～8％的(NH4OH)2SO4再生，流出的废液(NH4)2SO4，经浓缩得(NH4)2SO4结晶可做化工原料或化肥。
实施例3取淀粉为原料的DL-乳酸发酵液6000毫升，(DL-乳酸钙含量24.83％，残还原糖0.6％)，加CaO调pH至碱性并加热至90℃，趁热过滤，用热水洗残渣3次，挤干，除菌体等残渣15克，洗水并入过滤清液中，共得乳酸钙清液8000毫升(DL-乳酸钙含量17.5％，残糖0.5％)，用H2SO4调pH至4.5～6.0，再过滤除去硫酸钙，得粗乳酸清液6000毫升(DL-乳酸含量12.5％，残还原糖含量0.4％)。经吸附交换树脂D330阴离子交换树脂，吸交DL-乳酸，达到和其他杂质分离。用稀H2SO4(4～20％)洗脱得洗脱液，其残糖含量为0.07％，再放入蒸汽加压罐中，于1kg/cm2压力下加压1～2小时后过滤除去有机杂质2.0克，得清液。再经过K-15颗粒活性炭脱色，再经732#阳离子交换树脂去除金属离子，经701#阴离子交换树脂除去SO42-、Cl-等阴离子，得含DL-乳酸30％的纯净DL-乳酸液。将此纯净DL-乳酸液经真空浓缩，可制得755克含量为90％的达英国药典标准的DL-乳酸。阳离子交换树脂用5～10％的NH4OH再生，流出的废液(NH4)2SO4，经浓缩得到(NH4)2SO4结晶可做化工原料或化肥。
权利要求
1.一种吸交法分离提纯制造精制乳酸方法，其特征是采用玉米粉、大米粉、淀粉、葡萄糖为原料的乳酸发酵液加碱，调PH至碱性，加热至85～90℃，过滤除菌体和残渣，再加H2SO4酸解至终点pH45～60，过滤除去CaSO4，获得粗乳酸清液；采用阴离子交换树脂，吸附交换乳酸，将它和其他杂质分离，再经洗脱，去易碳化合物，阳柱转型、脱色、蒸发、浓缩等步骤制造精制乳酸；采用的弱碱性阴离子吸附交换树脂，用4％～20％的NaOH或8％～30％的NH4OH进行碱洗脱，也可用8％～30％的硫酸酸洗脱；碱洗脱液，于常压下煮沸10～30分钟，酸洗脱液可以加压4.9×104pa～9.8×104pa升温100～120摄氏度煮沸1～2小时的方式除去易碳化物。
2.根据权利要求1所述的吸交法分离提纯制造精制乳酸方法，其特征在于加稀碱调pH值在8～10范围内，加热煮沸，除去易碳化合物。
3.按照权利要求1所述的吸交法分离提纯制造精制乳酸方法，其特征在于进行酸洗脱时，加压4.9×104pa～9.8×104pa，升温100～120摄氏度煮沸1～2小时的方式，可直接获得浓度为20～30％的DL-乳酸(L-乳酸)。
全文摘要
本发明是吸交法分离提纯制造精制乳酸方法。本发明提供一种采用大容量且抗污染性强的(弱碱性阴离子)吸交剂,直接吸交玉米粉或大米粉、淀粉乳酸发酵液的酸解液中的DL－乳酸,L－乳酸,使DL－乳酸,L－乳酸和酸解液中的糖、蛋白质、脂肪、胶体等杂质分离,再经洗脱、除易碳化合物,脱色、脱盐、浓缩制得达英国药典标准的精制乳酸(或L－乳酸钠)。本发明生产成本低、回收率高、产品纯度与质量高,具有显著的经济与社会效益。
文档编号C07C59/08GK1332144SQ0110990
公开日2002年1月23日 申请日期2001年3月22日 优先权日2001年3月22日
发明者杨枫, 高卉 申请人:杨枫