专利名称：一种去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法
技术领域：
本发明属于化工领域，具体涉及一种去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法。
背景技术：
钙盐法生产乳酸钙，乳酸钙再酸解得到的乳酸中含有大量硫酸根(约1400ppm)和钙离子(约600ppm)，而国内外对食品和医药级乳酸中的杂质离子含量都有限定，一般不能超过lOppm。现有技术中大多采用阴阳离子交换方法去除硫酸根和钙离子等杂质，但大量硫 酸根和钙离子的存在会消耗大量的树脂，树脂的再生会消耗大量的酸碱，因此产生大量的酸碱废水(约15-20吨/吨乳酸)，不仅造成环境污染，还导致乳酸生产成本升高。纳滤膜是用聚酰胺材质制成的一种功能性的半透膜，能截留纳米级(0. 001微米)的物质。纳滤膜的操作区间介于超滤和反渗透之间，其截留溶解盐类的能力为20%-98%之间，目前已被用于海水除盐、地下水脱硬等领域，在食品和医药领域中也有被用于物质提取、纯化，但是目前尚未发现将纳滤应用于乳酸溶液中去除二价杂质离子的报道，其主要原因是一些技术障碍尚未克服，例如膜截留分子量和工艺参数的确定，纳滤之前料液的预处理等。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，以减少废水排放，降低乳酸生产成本。上述目的是通过以下技术方案实现的
一种去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，包括将乳酸溶液用截留分子量为100-200道尔顿的纳滤膜除去残余硫酸根和钙离子的步骤。优选的，所述纳滤装置的截留分子量为150道尔顿。所述乳酸溶液是将钙盐法生产乳酸钙后再酸解得到的乳酸料液依次通过如下预处理步骤得到的用活性炭脱色至色度为0-200APHA，再脱水浓缩至质量浓度为50-60%，然后析出硫酸钙结晶，过滤除去硫酸钙晶体，最后将滤液稀释至乳酸质量浓度为30-50%。所述析出硫酸钙结晶，是在85_95°C静置5-30分钟实现的。所述过滤除去硫酸钙晶体，是采用孔径为0. 1-0. 5 u m的陶瓷微滤膜，过滤时控制乳酸料液温度在85-95°C实现的。本发明的有益效果是
(1)本发明能较彻底地去除乳酸中的硫酸根和钙离子，生产出的乳酸产品(90%，w/w)中硫酸根离子浓度小于IOppm, I丐离子浓度小于IOppm,达到国内外食品和医药级乳酸的标准；
(2)本发明既可去除乳酸中残留的硫酸根和钙离子，还可去除其它二价离子、蛋白质、残糖及色素等杂质，得到纯度较高的乳酸；
(3)本发明工艺环保，成本较低，采用的脱色、脱水浓缩、结晶和膜过滤等技术是纯物理方法，工艺过程几乎没有化学反应发生，乳酸生产中的废水排放量比离子交换等传统方法减少60%以上，生产成本比离子交换等传统方法减少15%以上。
具体实施例方式实施例I
将钙盐法生产的乳酸钙经60% (w/w)的硫酸酸解，得到浓度为15% (w/w)的乳酸料液100L，再按以下步骤处理
(1)将乳酸料液100L用Ikg粉末活性炭在70°C脱色30min至色度为0APHA，用活性炭过滤器过滤除去活性炭，收集滤液，得到无色的乳酸料液95L ；
(2)将无色乳酸料液95L用降膜蒸发器在-0.09MPa、85°C脱水浓缩至乳酸浓度50% (w/w)，得到浓乳酸料液30L ；
(3)将浓乳酸料液30L在85°C静置保温5min结晶，然后在85°C用孔径0.I y m陶瓷微滤膜过滤除去析出的硫酸钙晶体，收集滤液，得到含硫酸根200ppm和钙离子150pmm的乳酸溶液29. 5L ；
(4)将乳酸溶液29.5L稀释至乳酸浓度30% (w/w)，用截留分子量为100道尔顿的纳滤膜在2MPa工作压力下除去残余的硫酸根和钙离子，收集滤液，得到含硫酸根2ppm和钙离子3ppm的乳酸溶液35L。该乳酸溶液残糖0. 6g/L,蛋白质0. 2g/L,色度为30APHA。实施例2
将钙盐法生产的乳酸钙经60% (w/w)的硫酸酸解，得到浓度为17% (w/w)的乳酸料液500L，再按以下步骤处理
(1)将乳酸料液500L用5kg粉末活性炭在75°C脱色20min至色度为100APHA，用活性炭过滤器过滤除去活性炭，收集滤液，得到无色的乳酸料液460L ；
(2)将无色乳酸料液460L用降膜蒸发器在-0.09MPa、85°C脱水浓缩至乳酸浓度55%(w/w)，得到浓乳酸料液155L ；
(3)将浓乳酸料液155L在90°C静置保温15min结晶，然后在90°C用孔径0.2 y m陶瓷微滤膜过滤除去析出的硫酸钙晶体，收集滤液，得到含硫酸根250ppm和钙离子200pmm的乳酸溶液153L ；
(4)将乳酸溶液153L稀释至乳酸浓度45%(w/w)，用截留分子量150道尔顿的纳滤膜在3MPa工作压力下除去残余的硫酸根和|丐离子,收集滤液，得到含硫酸根3ppm和|丐离子2ppm的乳酸溶液182L。该乳酸溶液残糖0. 3g/L,蛋白质0. lg/L,色度为IOAPHA00实施例3
将钙盐法生产的乳酸钙经60% (w/w)的硫酸酸解，得到的浓度为25% (w/w)的乳酸料液1000L，再按以下步骤处理
(1)将乳酸料液1000L用IOkg粉末活性炭在75°C脱色30min至色度为200APHA，用活性炭过滤器过滤除去活性炭，收集滤液，得到无色的乳酸料液960L ；
(2)将无色乳酸料液960L用降膜蒸发器在-0.09MPa、85°C脱水浓缩至乳酸浓度60%(w/w)，得到浓乳酸料液415L;
(3)将浓乳酸料液415L在95°C静置保温30min结晶，然后在95°C用孔径0.5 y m陶瓷微滤膜过滤除去析出的硫酸钙晶体，收集滤液，得到含硫酸根260ppm和钙离子230pmm的乳酸溶液408L ；
(4)将乳酸溶液408L稀释至乳酸浓度50% (w/w)，用截留分子量200道尔顿的纳滤膜在4MPa工 作压力下除去残余的硫酸根和钙离子，收集滤液，得到含硫酸根3. 5ppm和钙离子
2.5ppm的乳酸溶液480L。该乳酸溶液残糖0. 7g/L,蛋白质0. 5g/L,色度为20APHA。
权利要求
1.一种去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，其特征在于包括将乳酸溶液用截留分子量为100-200道尔顿的纳滤膜除去硫酸根和钙离子的步骤。
2.如权利要求I所述的去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，其特征在于所述纳滤膜的截留分子量为150道尔顿。
3.如权利要求I或2所述的去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，其特征在于，所述乳酸溶液是将乳酸钙酸解后得到的乳酸料液依次通过如下预处理步骤得到的用活性炭脱色至色度为0-200APHA，再脱水浓缩至质量浓度为50-60%，析出硫酸钙结晶，过滤除去硫酸钙晶体，最后将滤液稀释至乳酸质量浓度为30-50%。
4.如权利要求3所述的去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，其特征在于，所述析出硫酸钙结晶，是在85-95°C条件下静置5-30分钟实现的。
5.如权利要求3所述的去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，其特征在于，所述过滤除去硫酸钙晶体，是采用孔径为0. 1-0. 5 的陶瓷微滤膜，控制过滤的温度在85-95°C实现的。
6.如权利要求4所述的去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，其特征在于，所述过滤除去硫酸钙晶体，是采用孔径为0. 1-0. 5 的陶瓷微滤膜，控制过滤的温度在85-95°C实现的。
全文摘要
本发明提供了一种去除乳酸中硫酸根和钙离子的方法，包括如下步骤将乳酸料液用活性炭脱色至色度为0-200APHA，再脱水浓缩至乳酸浓度为50-60%，然后析出硫酸钙结晶，过滤除去硫酸钙晶体，再将滤液稀释至乳酸浓度为30-50%，最后用截留分子量为100-200道尔顿的纳滤膜除去残余硫酸根和钙离子。本方法的特点是乳酸溶液中硫酸根和钙离子去除效果好，工艺环保，为纯物理方法，生产成本较低，具有较好的工业应用前景。
文档编号C07C59/08GK102757335SQ20121023694
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月10日 优先权日2012年7月10日
发明者何谧, 凡二兵, 卢正东, 洪果媛, 胡电铃 申请人:湖北广济药业股份有限公司