从乳酸铵发酵料液中提取及分离l-乳酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及乳酸工业生产中提取L-乳酸技术，特别涉及从乳酸酸解料液中提取 L-乳酸的耦合吸附剂。
【背景技术】
[0002] L-乳酸广泛应用于食品、医药、化工、新材料等领域，如在食品工业中作为风味剂、 保鲜剂、防腐剂等，在医药工业中作为助溶剂、前体药物制剂、载体剂等。以乳酸为单体合成 的聚乳酸（PLA)是国家重点支持的生物基降解新材料，可替代石化基塑料制品，消除环境 "白色污染"。
[0003]目前，国内外L-乳酸现有生产工艺存在的主要问题为：1、收率低，能耗大，生产成 本较高。2、工序复杂，工艺流程较长。3、废水、废渣排放量较大。因此，在确保产品质量的 前提下，降低生产成本，减少废水、废渣排放量，缩短工艺流程，实现L-乳酸提取技术升级 换代，是国内外L-乳酸行业迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明在于提供一种从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法， 能够将L-乳酸快速提取出来。
[0005] 本发明是通过如下技术方案实现的：从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的 方法，包括如下步骤：
[0006] (1)乳酸铵发酵料液预处理；
[0007] ⑵乳酸铵的硫酸酸解；
[0008] (3)将酸解料液和耦合吸附剂分别加入到离心萃取机中，在15-25摄氏度时耦合 吸附提取L-乳酸；
[0009] (4)将有机相和水相分离；
[0010] (5)将有机相和55-65摄氏度的热水分别加入到离心萃取机中，反耦合吸附提取 L-乳酸。
[0011] 上述从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，在步骤（1)中：采用膜过滤 或者离心机对乳酸铵发酵料液进行预处理，除去发酵料液中的菌种和营养物质，分离出的 菌种和营养物质返回到乳酸发酵工序继续参与发酵，实现菌种循环利用。
[0012] 上述从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，在步骤（2)中：将质量分数 为85 % -96 %的硫酸溶液加入到预处理后得到的乳酸铵发酵料液中，使得料液酸解终点的 pH = 1. 5-1. 8,得到酸解料液。料液酸解终点的pH为1. 8时，料液中离子态乳酸根的质量 分数小于1% ;料液酸解终点的pH为1. 5时，料液中离子态乳酸根的质量分数小于0. 4%。
[0013] 上述从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，在步骤（3)中：耦合吸附 剂由耦合剂、负载溶剂和耦合促进剂组成，耦合剂、负载溶剂和耦合促进剂三者的质量之 比为：耦合剂：负载溶剂：耦合促进剂=(20-35) :100 :(5-15);耦合吸附剂与酸解料液 的质量比为I: (2-3)，耦合吸附温度为15-25摄氏度，酸解料液中L-乳酸的质量分数为 20-25 %〇
[0014] 耦合吸附温度高于25摄氏度时，耦合吸附剂的耦合吸附能力急剧减弱，耦合吸附 过程变得非常困难，不利于耦合吸附剂耦合吸附乳酸分子；耦合吸附温度低于15摄氏度 时，耦合吸附速度明显变慢，耦合吸附时间大大延长，不利于生产效率的提高。
[0015] 酸解料液中L-乳酸的质量分数不小于20%，避免由于酸解料液中L-乳酸浓度不 足造成的耦合吸附剂利用率低的问题。酸解料液中L-乳酸的质量分数大于20 %时，酸解料 液的粘度过大，对耦合吸附不利；因此，酸解料液中的L-乳酸浓度控制在20% -25%。
[0016] 上述从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，在步骤（5)中：有机相和热 水的质量之比为1: (4-6)。热水量太少，不利于将有机相中的L-乳酸较为彻底地分离出 来；热水量太多，虽然有助于充分从有机相中分离出L-乳酸及加快分离速度，但是热水中 的L-乳酸含量始终处于不饱和量状态，会造成热水的浪费。
[0017] 上述从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，所述耦合剂为二甲基硅氧 烷，具有羟基和/或胺基的二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷，或者具有羟基和/或胺基的聚 二甲基硅氧烷。
[0018] 上述从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，具有羟基和/或胺基的二甲 基硅氧烷如式（I )所示：
【主权项】
1. 从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 乳酸铵发酵料液预处理； (2) 乳酸铵的硫酸酸解； (3) 将酸解料液和耦合吸附剂分别加入到离心萃取机中，在15-25摄氏度时耦合吸附 提取L-乳酸； (4) 将有机相和水相分离； (5) 将有机相和55-65摄氏度的热水分别加入到离心萃取机中，反耦合吸附提取L-乳 酸。
2. 根据权利要求1所述的从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其特征在 于，在步骤（1)中：采用膜过滤或者离心机对乳酸铵发酵料液进行预处理，除去发酵料液中 的菌种和营养物质，分离出的菌种和营养物质返回到乳酸发酵工序继续参与发酵，实现菌 种循环利用。
3. 根据权利要求1所述的从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其特征在 于，在步骤（2)中：将质量分数为85%-96%的硫酸溶液加入到预处理后得到的乳酸铵发酵 料液中，使得料液酸解终点的pH= 1. 5-1. 8,得到酸解料液。
4. 根据权利要求1-3任一所述的从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其 特征在于，在步骤（3)中：耦合吸附剂由耦合剂、负载溶剂和耦合促进剂组成，耦合剂、负 载溶剂和耦合促进剂三者的质量之比为：耦合剂：负载溶剂：耦合促进剂=(20-35) :100 : (5-15);耦合吸附剂与酸解料液的质量比为1: (2-3)，酸解料液中L-乳酸的质量分数为 20-25 %〇
5. 根据权利要求4所述的从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其特征在 于，在步骤（5)中：有机相和热水的质量之比为1: (4-6)。
6. 根据权利要求4所述的从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其特征在 于，所述耦合剂为二甲基硅氧烷，具有羟基和/或胺基的二甲基硅氧烷，聚二甲基硅氧烷， 或者具有羟基和/或胺基的聚二甲基硅氧烷。
7. 根据权利要求6所述的从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其特征在 于，具有羟基和/或胺基的二甲基硅氧烷如式（I)所示：
在式（I)中：R3和R4均为CH30-，R1和R2均为具有羟基和/或胺基的烷基取代基； 具有羟基和/或胺基的聚二甲基硅氧烷如式（II)所示：
在式（II)中：R1和R2均为具有羟基和/或胺基的烷基取代基。
8. 根据权利要求4所述的从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其特征在 于，所述负载溶剂为煤油、油醇、常温下为液态的乙酸酯类化合物或聚氧丙烯甘油醚。
9. 根据权利要求4所述的从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，其特征在 于，所述耦合促进剂为磷脂类化合物。
【专利摘要】本发明公开从乳酸铵发酵料液中提取及分离L-乳酸的方法，包括如下步骤：(1)乳酸铵发酵料液预处理；(2)乳酸铵的硫酸酸解；(3)将酸解料液和耦合吸附剂分别加入到离心萃取机中，在15-25摄氏度时耦合吸附提取L-乳酸；(4)将有机相和水相分离；(5)将有机相和55-65摄氏度的热水分别加入到离心萃取机中，反耦合吸附提取L-乳酸。本发明能够快速地将L-乳酸从乳酸酸解液中提取及分离出来，改变现有从L-乳酸中将各种杂质逐一分离的工艺路线，利用耦合吸附剂直接将L-乳酸耦合吸附出来，而将各种杂质留在残液中，由于本发明中的耦合吸附剂具有对L-乳酸的专一吸附性，达到一步提纯L-乳酸的目的，去除了现有工艺中的脱色工艺和绝大部分的离交工艺。
【IPC分类】C07C51-42, C07C51-02, C07C59-08
【公开号】CN104557515
【申请号】CN201510013798
【发明人】石从亮, 穆鹏宇, 文倩, 廉洁, 刘腾阳, 李宁, 伍东方, 张鹏, 于培星, 崔耀军, 王然明, 王俊丽, 王宏林, 韩英杰, 徐向阳, 顾永华, 师媛媛, 刘清瑞, 朱守林, 王敏, 张云飞, 胡中华, 王浩, 张国宣, 杨淑霞, 张树银, 张亚辉, 邢晓霞
【申请人】河南金丹乳酸科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月12日