1.本发明涉及乳酸靶向分离领域，具体涉及一种从乳酸发酵液中靶向提取乳酸的方法。
背景技术：
2.乳酸作为一种广泛分布于自然界动植物体内的一种有机羧酸，最早被视作一种营养物质和防腐剂在食品工业中的得到广泛的应用，与此同时乳酸还是一种用于生产各种化学品的工业原料。乳酸的工业化生产主要是通过微生物发酵来进行，但是乳酸的生物发酵是一个典型的产物抑制过程，通常情况下随着发酵的进行发酵液中乳酸的含量会随之不断累积，最终导致发酵液的ph值超出适合微生物进行发酵的范围从而抑制发酵过程的进行。为了提高原料的利用率需要在发酵过程中降低发酵液的ph值，传统的处理方式是向发酵液中添加碱性物质如：氧化钙或氢氧化钙等。这种方式的缺点是所得到的乳酸盐需要经过酸化才能被还原成乳酸，但是酸化的过程中会使用大量的酸并产生副产物。酸化后的乳酸通常还需要脱色步骤才能得到洁净度高的乳酸溶液。采用这种方式从发酵液中提取乳酸不仅生产成本较高也不符合绿色化工的要求。
3.靶向提取是一种利用物质在两种溶剂中溶解度不同来分离提纯混合物的化工单元操作，采用有机溶剂对乳酸发酵液进行靶向提取提纯相较于传统的提纯方法具有不使用强酸酸化和不产生副产物的优点。但是由于乳酸分子同时存在一个羧基和一个羟基，具有较高的亲水性，因此在选用有机相时会选择对乳酸具有更强结合能力的物质，结果导致后续要将乳酸从有机相中时脱除面临困难。
技术实现要素：
4.针对现有技术的不足，本发明提出了一种从乳酸发酵液中靶向提取乳酸的方法将有机溶剂中的乳酸富集到水中，完成乳酸的提取。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种从乳酸发酵液中靶向提取乳酸的方法，包括以下步骤：
7.将相调节剂和乳酸络合剂均匀混合得到混合溶液；
8.将混合溶液与乳酸发酵液相互混合，震荡后进行静置分层，可得到分层的有机相与乳酸发酵液混合溶液；除去混合后体系中的乳酸发酵液，可以避免其影响后续步骤；
9.接着向有机相体系中加入一定量的温水并通入氨气保温震荡一段时间，使乳酸转换为乳酸铵，由于乳酸铵在有机相中的分配系数较之乳酸非常之低，因此主要富集在水相之中，最终会得到含有乳酸铵的温水；
10.所生成的乳酸铵在有机相中的分布系数较之乳酸大大降低，大大提高了从有机相中向温水中提取乳酸盐的效率；
11.将含有乳酸铵的温水过精馏塔还原成乳酸和氨气同时去除一部分水分，氨气经过收集可以重复利用。
12.进一步地，所述混合溶液由以下重量份的原料制成：乳酸络合剂2份和相调节剂0.5-2.5份。
13.进一步地，所述混合溶液通过稀释剂稀释至成10份。
14.进一步地，所述络合剂由三辛胺、三异辛胺、三辛基甲基氯化铵、甲基三辛基氯化铵、二正辛胺、三正癸胺、三己基氧化膦、三正辛基氧膦或三烷基氧磷中的一种或几种构成。
15.进一步地，所述相调节剂由乙酸乙酯、磷酸三丁酯、正癸醇、4-壬基酚、异癸醇、正丁醇、正辛醇或异辛醇中的一种或几种构成。
16.进一步地，所述稀释剂由月桂醇聚醚-4、油醇、煤油、十二烷或甲基异丁基酮中的一种或几种构成。
17.进一步地，所述温水的温度为50～90℃。
18.进一步地，所述震荡的时间为5分钟。
19.本发明的有益效果：
20.本发明采用靶向提取的方法从乳酸发酵液中提取乳酸，与采用乳酸盐酸化得到乳酸的工艺相比，该工艺无需使用强酸且不产生固废。与通过蒸馏或者精馏来去除有机相的操作相比该方法绿色经济同时操作简单，生产过程中氨气与有机相在体系之中循环使用，不产生废弃物，能够从乳酸发酵液中高效提取乳酸。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
23.不同有机相组成对分层情况影响的对比例：
24.对比例1
25.取1份络合剂、1份相调节剂和8份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液。将制备好的溶液a倒入乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。
26.对比例2
27.取2份络合剂、1份相调节剂和7份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。
28.对比例3
29.取3份络合剂、1份相调节剂和6份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。
30.对比例4
31.取4份络合剂、1份相调节剂和5份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10
份乳酸发酵液。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。
32.对比例5
33.取5份络合剂、1份相调节剂和4份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。
34.对比例6
35.取6份络合剂、1份相调节剂和3份，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。
36.对比例1～6为不同络合剂含量的有机溶剂在靶向分离过程中的有机相和水相的分层情况，有机溶剂中不同络合剂含量对分层情况的影响如下表1所示：
37.表1
38.三辛胺含量(％)分层情况对比例110分层良好，相界面清晰对比例220分层良好，相界面清晰对比例330乳化对比例440乳化对比例550乳化对比例660乳化
39.从表1可知优选有机溶剂中络合剂的含量为20％。
40.不同有机溶剂和乳酸发酵液的比例对靶向分离效果的影响：
41.对比例7
42.取2份络合剂、1份相调节剂和7份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
43.对比例8
44.取4份络合剂、2份相调节剂和14份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
45.对比例9
46.取6份络合剂、3份相调节剂和21份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
47.对比例10
48.取8份络合剂、4份相调节剂和28份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
49.对比例11
50.取10份络合剂、5份相调节剂和35份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10ml乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
51.对比例12
52.取12份络合剂、6份相调节剂和42份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
53.对比例13
54.取14份络合剂、7份相调节剂和49份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
55.对比例14
56.取16份络合剂、8份相调节剂和56份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
57.对比例15
58.取18份络合剂、9份相调节剂和63份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
59.对比例16
60.取20份络合剂、10份相调节剂和70份稀释剂，超声至完全互溶，得到有机溶剂a。取10份乳酸发酵液，并进行液相色谱分析，其主峰面积记为a1。将制备好的溶液a倒入取10份乳酸发酵液中，震荡5min，震荡结束后静置。待分层后取水相进行液相色谱分析，其主峰面积记为a2。
61.对比例7～16为不同用量的有机溶剂对乳酸发酵液的靶向提取实验,结果如下表2所示：
62.表2
63.水相：有机溶剂提取率(a
1-a2/a1)*100％对比例71：16.15％对比例81：29.32％对比例91：314.52％对比例101：427.28％对比例111：532.84％
对比例121：638.43％对比例131：750.50％对比例141：853.58％对比例151：961.32％对比例161：1063.04％
64.从表2可知优选水相为：有机溶剂体积比为1：7作为有机溶剂的使用量。
65.实施例1
66.优选对比例13作为靶向分离乳酸发酵液中乳酸的操作方法，将静置分层后的有机相加入到温水中，保温震荡5分钟，分层后移除有机相重复使用。
67.实施例2
68.优选对比例13作为靶向分离乳酸发酵液中乳酸的操作方法，将静置分层后的有机相加入到温水中并通入一定量的氨气，保温震荡5分钟，分层后移除有机相重复使用，并将富含有乳酸铵的水相通过精馏塔使乳酸铵受热分解为氨气和乳酸，将氨气收集重复利用。
69.实施例1～2为不同用量的有机溶剂对乳酸发酵液的靶向提取实验,结果如下表3所示：
70.表3
71.反提取率(％)收率(％)实施例174.6％11.56％实施例297.6％22.34％
72.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。