CN105646193B - 一种从发酵液中分离提取乳酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从发酵液中分离提取乳酸的方法,包括:(1)将发酵液过滤、酸解、加热浓缩脱水,得到初步浓缩的乳酸溶液;(2)采用活性炭对乳酸溶液脱色,并加入少量高沸点醇,进行浓缩脱水,使乳酸含量达到90%以上;(3)将乳酸浓缩液降温至10~15℃,加入醋酸盐,再边搅拌边加入醇沉剂,降温至4~10℃时停止,过滤得到乳酸滤液及固形物;(4)在固形物中加入乙醇洗涤,过滤得到沉淀物和乳酸滤液;(5)将步骤(3)和(4)所得乳酸滤液进行蒸馏;(6)将步骤(5)所得乳酸溶液采用分子蒸馏进行精制,即可得到乳酸产品。本发明省去了离子交换、超滤等传统脱盐及脱蛋白的工艺过程,减小了发酵液中乳酸的损失量,提高了乳酸的收率和品质。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,涉及微生物发酵产品的分离方法,特别涉及一种从发酵液中分离提取乳酸的方法。
背景技术
乳酸作为聚乳酸合成单体和一种重要的有机酸,其市场需求不断扩大,用途愈加广泛,可应用于食品、医药、医用高分子材料、化工工业等领域。目前工业上多采用微生物发酵法生产乳酸,以淀粉(如玉米粉、大米粉、红薯粉等)、葡萄糖等糖类为原料,接种微生物(如米根霉、乳酸菌类等),通过发酵生成含乳酸或乳酸盐的发酵液,再经分离提取得到乳酸产品。发酵过程中,乳酸的生成会使发酵体系pH值降低,从而抑制菌体的正常生长和产酸,需要通过添加酸中和剂如碳酸盐或氢氧化物(如CaCO3、NaOH、氨水等)来控制发酵体系的pH值,使发酵过程得以顺利进行。
乳酸发酵液是一种成分非常复杂的混合物,除含有乳酸外,还有大量的菌体及碎片、蛋白质、残糖、色素、无机盐、发酵副产物以及未转化的淀粉等杂质,而它们多来源于原料、未消耗完全的培养基及发酵的中间副产物。这些杂质的存在为乳酸后续的分离、精制带来了很大的困难,而在实际的生产中,乳酸的提取成本也占到了总生产成本的50%~60%。因此乳酸的分离提取就变得尤为重要,它是制约乳酸生产过程中的技术瓶颈和难点所在;尤其是蛋白、糖类、无机盐在乳酸提纯过程中难以被脱除,它们的存在会使得后续的精制过程(如分子蒸馏)难以进行,所得乳酸产品收率低,产品品质也不高。
从发酵液中提取乳酸的主要方法有钙盐法、萃取法、吸附法、酯化法及膜分离法等,考虑到生产成本、环境污染及生产稳定性等问题,目前工业化生产大多采用钙盐法,即乳酸钙结晶-酸解工艺。该工艺流程为:首先对发酵液中的乳酸钙进行浓缩结晶,接着加入硫酸进行酸化、加入活性炭脱色后,将含有乳酸的脱色液进行超滤处理,除去其中的部分糖类和大分子化合物等,再经阴、阳离子交换树脂脱除其中的杂质离子,浓缩,最后经分子蒸馏即可得到精制后的成品乳酸。该工艺相对成熟、设备简单,存在的主要问题有离子交换过程消耗大量的酸碱,并产生大量的废水;采用超滤工艺脱除其中的糖类及大分子化合物,脱除率不高,效果并不理想;整个工艺乳酸损失量大、收率低,所得产品纯度低,达不到聚合级质量指标要求。
针对传统钙盐法存在的问题,研究者们提出了一些改进的方案。
CN201010046522.7公开了一种生产L-乳酸的方法,该法采用钙盐法与膜分离、离子交换集成技术提取发酵液中的乳酸,乳酸发酵液通过超滤除蛋白、纳滤脱二价盐及色素,经反渗透浓缩后进入阴阳离子交换树脂脱除发酵液中的阴阳离子,再经真空精馏浓缩得到85%的乳酸产品。该方案使用多个膜分离技术,对于成分如此复杂的发酵液,操作中特别容易造成膜的堵塞,操作困难,需要频繁地清洗、更换膜组件,步骤繁琐、分离成本高,最终所得产品纯度仅能符合食品级乳酸质量指标要求(食品级乳酸对乳酸的色度,所含铁盐及氯离子、硫酸根离子的要求都相对较低)。
CN201110421584.6公开了一种L-乳酸和/或L-乳酸盐的制备方法,先用絮凝、过滤、离心或超滤处理发酵液,然后进行酸化、阴离子交换等得到乳酸或乳酸盐的技术。该发明省去浓缩、分子蒸馏的步骤,但还是用到了离子交换过程,最终只能得到浓度为160 g/L的乳酸水溶液,而得不到真正的乳酸产品。
CN01109903.8公开了一种吸交法分离提纯制造精制乳酸方法,在传统钙盐法的基础上添加了“吸交剂”,发酵液经酸解后加入“吸交剂”吸附交换发酵液中的乳酸,将其与发酵液中的可溶性有机物分离,再经酸碱洗脱、阴阳离子交换、脱色后得到了20%~30%的乳酸水溶液,经浓缩后,产品收率在44.6%左右。该技术采用了“吸交剂”及离子交换过程,需消耗更多的酸碱,产生大量的废水,使操作周期大大延长,最终产品的收率也不高。
CN201010150058.6公开了一种钙盐法清洁生产乳酸的方法,CN201010177402.0公开了一种钙盐法与电渗析耦合清洁生产乳酸的方法,上述专利用可溶性的碳酸盐除去发酵液中的钙离子,然后分别进行离子交换及通过双极膜电渗析得到乳酸的技术方案,这两个工艺方案中分别涉及离子交换和电渗析技术,处理过程会产生大量废水、消耗大量酸或碱、能耗高、成本高;与此同时,使用双极膜电渗析技术,需要频繁地清洗或更换膜,操作周期短、稳定性差。
CN201310692379.2公开了一种利用分子蒸馏技术工业化生产乳酸的方法,将食品级的乳酸经酸解、脱色、离子交换、降膜蒸发及薄膜蒸发过程,在乳酸物料中水含量≤2%后,对乳酸物料进行分子蒸馏得到高纯度乳酸。尽管精制后的乳酸纯度达到了98.0%~99.2%,但是只适合于食品级乳酸原料,与此同时,离子交换过程需消耗大量酸碱、产生大量废水,蒸发过程能耗也较高。
CN03122584.5公开了一种微生物发酵液中提取分离1,3-丙二醇的方法,通过乙醇或甲醇、异丙醇、丙酮、丁酮等有机溶剂沉淀的方法脱除发酵液中的核酸、蛋白和部分盐类物质等,工艺路线简单,成本低,产品损失小,解决了减压蒸馏后期盐结晶和粘性物质影响1,3-丙二醇蒸发的问题。虽然乳酸发酵液中也有糖类、蛋白及无机盐类的存在,若将有机溶剂沉淀的方法应用于提取分离1,3-丙二醇体系,醇类会与乳酸发生酯化反应,生成少量酯化物,影响后续分子蒸馏精制过程及最终乳酸产品的品质。
发明内容
为了解决现有技术中存在的乳酸损失量大、收率低、乳酸品质低、酸碱消耗量及污水处理量大,多糖类物质及大分子化合物难以脱除等问题,本发明提供了一种从发酵液中分离提取乳酸的方法。
本发明从发酵液中分离提取乳酸的方法,包括以下步骤:
(1)将乳酸发酵液过滤、酸解、加热浓缩脱除70%~80%的水分,得到初步浓缩的乳酸溶液;
(2)采用活性炭对乳酸溶液进行脱色,并向脱色后乳酸清液中加入少量高沸点醇,进行二次浓缩脱水,使乳酸含量达到90%以上;
(3)将步骤(2)所得乳酸浓缩液降温至10~15℃,加入一定量醋酸盐,并边搅拌边向其中缓慢加入醇沉剂,使浓缩液中的蛋白、残糖及无机盐类析出,当体系温度降至4~10℃时,停止降温,过滤得到乳酸滤液及不溶固形物;
(4)在步骤(3)所得固形物中加入乙醇洗涤,过滤得到沉淀物和乳酸滤液;
(5)将步骤(3)和(4)所得乳酸滤液进行蒸馏,得到脱溶剂后乳酸溶液;
(6)将步骤(5)所得乳酸溶液采用分子蒸馏进行精制提纯,即可得到高化学纯度及高光学纯度的乳酸产品。
本发明步骤(1)所用乳酸发酵菌为干酪乳杆菌,发酵碳源为玉米粉,发酵温度为40~50℃,发酵全程通空气,空气体积流速为1.0~20 h-1,碳酸钙作为pH调节剂,最终发酵液中乳酸含量在120~180 g/L,发酵终止 pH值为6.0~8.0。
本发明步骤(1)采用普通过滤或离心方式对发酵液进行过滤,除去固形不溶物,得到乳酸钙溶液。然后向乳酸钙溶液中加入硫酸酸解,硫酸的质量分数为30%~70%,优选为40%~60%,处理温度为60~80℃,为使酸解过程进行的更为完全,控制最终酸解体系的pH值为1.0~2.5。酸解后进行过滤,得到酸解后乳酸溶液,加热浓缩除去乳酸溶液中70%~80%的水分,得到初步浓缩的乳酸溶液。
本发明步骤(2)在乳酸溶液中投加活性炭进行脱色处理,加入量为反应体系质量的0.5%~2.5%,优选为0.5%~1.5%,处理温度为55~75℃,优选为60~70℃,搅拌时间20~40 min,所用的活性炭为粉末状,孔隙尺寸约10-6~10-4 mm。本发明优选将乳酸溶液按一定的流速流经碳柱,填充碳柱所用的活性炭为颗粒状活性炭,进料速度为1~4 BV/h,进料温度30~50℃,在脱色的同时可以除去乳酸溶液中的部分大分子有机物。经活性炭脱色处理后,乳酸溶液的透光率提升75%以上。
本发明步骤(2)使用的高沸点醇为正丁醇、正戊醇、异丁醇或异戊醇,优选为异丁醇,加入量为乳酸清液体积0.01~0.1倍。浓缩脱水可以采用常压蒸馏、减压蒸馏或薄膜蒸发方式,控制减压蒸馏或薄膜蒸发的真空度为80~90 kPa。经浓缩脱水后,获得乳酸含量(质量分数)为90%~95%的乳酸浓缩液。
本发明步骤(3)所述的醋酸盐为一价醋酸盐或二价醋酸盐,如可以是醋酸铵、醋酸钾、醋酸钠、醋酸锌、醋酸钙、醋酸钡、醋酸锰等,优选为醋酸锌,加入量为乳酸浓缩液质量的0.1%~0.5%。
本发明步骤(3)所使用的醇沉剂为低沸点醇溶剂,如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等,加入量为步骤(2)所得乳酸浓缩液体积的1~5倍,优选为2~3倍。本发明最好在加入醇溶剂的同时加入一定量的丙酮、丁酮等酮溶剂,控制醇与酮的体积比为1:3~3:1。考虑到脱盐、脱蛋白等的效果、最终产品的收率与品质、工业放大的可实施性,优选使用乙醇与丙酮组成的混合溶剂为醇沉剂,二者的体积比为2:1。本发明中,醇沉剂可一次加入或分多次加入,优选分两次以上加入。具体来说,在醇沉剂总添加量一定的情况下,先将一部分醇沉剂缓慢加入到乳酸浓缩液中,搅拌,当体系温度降至4~10℃后,过滤;将得到的滤液按上述操作过程与第二部分醇沉剂混合,搅拌,降温至4~10℃后,再次过滤;重复上述操作,直至经多次操作后全部的醇沉剂完全添加到乳酸浓缩液中。本发明采用分多次加入醇沉剂,一方面避免了长时间的过量醇与乳酸接触发生酯化反应,所促进的反应正向进行,另一方面逐渐加入沉淀剂进行分级沉淀,可使乳酸浓缩液中的蛋白、糖类等物质更好的析出,逐步减少了无机盐类在乳酸溶液中的溶解度。
本发明步骤(4)在步骤(3)所得固形物中加入乙醇洗涤,加入量为步骤(3)使用溶剂总量的0.6~0.8倍,过滤后得到沉淀物和乳酸滤液。
本发明步骤(5)将步骤(3)和(4)所得乳酸滤液中的混合溶剂及残余水进行蒸馏脱除,可以采取减压蒸馏或薄膜蒸发,真空度为85~95 kPa。
本发明步骤(6)将得到的乳酸浓缩液通过分子蒸馏装置进一步精制提纯,分子蒸馏的温度控制在65~85℃,优选为65~75℃,体系压力(绝压)控制在10~100 Pa,优选为10~60 Pa。
经过本发明方法处理后,乳酸发酵液的脱盐率达到97.5%~99.0%,脱蛋白率达到了98.5%~99.5%,乳酸的收率较传统的钙盐法提取工艺提高了5%~10%。
与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:
1、采用二次浓缩脱水工艺,并在第二次浓缩脱水前加入高沸点醇溶剂,不仅解决了减压蒸馏过程出现的盐结晶和粘性物质阻碍蒸发问题,而且可以避免加热浓缩和后续使用过程中试剂的过度挥发损失,降低了成本,分离得到的产品纯度高、收率高;
2、本发明在加入低沸点醇沉剂前,首先加入一定量的醋酸盐,二者共同作用能很好的脱除乳酸发酵液中可溶性的盐、蛋白、残糖等物质,使得后续的分子蒸馏过程能够顺利进行,釜残重组分中检测不到盐或蛋白的存在;
3、在低温下采用低分子醇与丙酮制得的混合溶剂进行除杂,不仅可以抑制醇类与乳酸间酯化反应的进行,保证了乳酸的收率;而且解决了单纯用丙酮处理乳酸发酵液过程中形成的沉淀物粘度过大而挂壁及黏在搅拌桨上,不利于传质及后续操作的问题;
4、本发明省去了离子交换、电渗析、超滤、纳滤等传统的脱盐及脱蛋白、残糖等大分子的工艺过程,减小了发酵液中乳酸的损失量、节省了污水的处理量、减少了酸碱的使用量、简化了工艺路线、提高了乳酸的收率和品质;同时,整个过程中的有机溶剂可循环使用,节省了生产成本。获得的乳酸产品的化学纯度达到92%以上,光学纯度达到了98%~99.5%,既能满足一般食品级质量指标要求,又能满足聚合级质量指标要求,可用于制备高品质的聚乳酸材料。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明方法进行详细说明,但不构成对本发明的限定。
本发明所处理的乳酸发酵液为以玉米粉为碳源,采用干酪乳杆菌发酵而得到的乳酸发酵液,发酵温度为50℃,发酵全程通空气,空气体积流速为5.0 h-1,碳酸钙作为pH调节剂,最终发酵液中乳酸含量为150 g/L,发酵终止 pH值为7.2。
实施例1
取2 L上述发酵液,将乳酸发酵液过滤除去固形不溶物,得到乳酸钙溶液;然后向乳酸钙溶液中加入硫酸酸解,硫酸的质量分数为50%,处理温度为70℃,控制最终酸解体系的pH值为1.0。酸解后进行过滤,得到酸解后乳酸溶液,加热浓缩除去乳酸溶液中80%的水分,得到初步浓缩的乳酸溶液。将初步浓缩的乳酸溶液加热至40℃,以2BV/h的流速流经碳柱进行脱色处理,得到脱色后的乳酸清液,在上述清液中加入0.05倍体积的异丁醇,采用薄膜蒸发进行二次浓缩脱水,控制真空度为90 kPa,至乳酸清液中乳酸含量为90%,得到脱色后乳酸浓缩液。将上述乳酸浓缩液置于冰水浴中,待温度降至10℃时,向其中加入浓缩液质量0.25%的醋酸锌,并边搅拌边缓慢加入浓缩液3倍体积的乙醇,经过25 min左右,体系的温度降至5℃,停止降温,过滤得到不溶固形物和乳酸滤液。将所得固形物中加入乙醇洗涤,加入量为上述乙醇使用量的0.6倍,过滤后得到沉淀物和乳酸滤液。将两部分乳酸滤液混合,在真空度90 kPa下进行减压蒸馏,脱除其中的有机溶剂(异丁醇、乙醇)及残余水分。最后,通过分子蒸馏进行精制,温度为70℃,压力为20 Pa。在分子蒸馏过程中,乳酸溶液在蒸发面上的成膜效果较好,液膜覆盖均匀,分子蒸馏过程能够顺利进行,最终所得乳酸产品收率较传统钙盐法提取工艺提高了7.7%,乳酸的化学纯度为93%,光学纯度为99.2%,产品纯度既能满足一般食品级质量指标要求,又能满足聚合级质量指标要求。
将两部分不溶固形物混合,沉淀物干燥后质量为200.2 g,经醇沉后盐和蛋白的脱出率分别达到了98.5%和99.1%。
实施例2
取2 L上述发酵液,将乳酸发酵液过滤除去固形不溶物,得到乳酸钙溶液;然后向乳酸钙溶液中加入硫酸酸解,硫酸的质量分数为30%,处理温度为80℃,控制最终酸解体系的pH值为2.5。酸解后进行过滤,得到酸解后乳酸溶液,加热浓缩除去乳酸溶液中80%的水分,得到初步浓缩的乳酸溶液。将初步浓缩的乳酸溶液温度升至65℃,加入乳酸溶液质量1.5%的活性炭,持续搅拌25 min进行脱色处理,得到脱色后的乳酸清液,在上述清液中加入0.02倍体积的异戊醇,通过采用薄膜蒸发进行二次浓缩脱水,控制真空度为85 kPa,至乳酸清液中乳酸含量为91%,得到脱色后乳酸浓缩液。将上述乳酸浓缩液置于冰水浴中,待温度降至15℃时,向其中加入浓缩液质量0.5%的醋酸钠,并边搅拌边缓慢加入浓缩液2倍体积的异丙醇,经过25min左右,体系的温度降至5℃,停止降温,过滤得到不溶固形物和乳酸滤液。将所得固形物中加入乙醇洗涤,加入量为上述乙醇使用量的0.8倍,过滤后得到沉淀物和乳酸滤液。将两部分乳酸滤液混合,在真空度95 kPa下进行减压蒸馏,脱除其中的有机溶剂(异戊醇、异丙醇)及残余水分。最后,通过分子蒸馏进行精制,温度为65℃,压力为60 Pa。在分子蒸馏过程中,乳酸溶液在蒸发面上的成膜效果较好,液膜覆盖均匀,分子蒸馏过程能够顺利进行,最终所得乳酸产品收率较传统钙盐法提取工艺提高了7.3%,乳酸的化学纯度为92.8%,光学纯度为99.1%。
将两部分不溶固形物混合,沉淀物干燥后质量为192.1 g,经醇沉后盐和蛋白的脱出率分别达到了98.3%和99.0%。
实施例3
取2 L上述发酵液,将乳酸发酵液过滤除去固形不溶物,得到乳酸钙溶液;然后向乳酸钙溶液中加入硫酸酸解,硫酸的质量分数为70%,处理温度为60℃,控制最终酸解体系的pH值为2.0。酸解后进行过滤,得到酸解后乳酸溶液,加热浓缩除去乳酸溶液中80%的水分,得到初步浓缩的乳酸溶液。将初步浓缩的乳酸溶液温度升至55℃,加入乳酸溶液质量0.5%的活性炭,持续搅拌35 min进行脱色处理,得到脱色后的乳酸清液,在上述清液中加入0.1倍体积的正丁醇,通过采用薄膜蒸发进行二次浓缩脱水,控制真空度为85 kPa,至乳酸清液中乳酸含量为92%,得到脱色后乳酸浓缩液。将上述乳酸浓缩液置于冰水浴中,待温度降至12℃时,向其中加入浓缩液质量0.1%的醋酸铵,并边搅拌边缓慢加入浓缩液5倍体积的甲醇,经过25 min左右,体系的温度降至5℃,停止降温,过滤得到不溶固形物和乳酸滤液。将所得固形物中加入乙醇洗涤,加入量为上述乙醇使用量的0.7倍,过滤后得到沉淀物和乳酸滤液。将两部分乳酸滤液混合,在真空度85 kPa下进行减压蒸馏,脱除其中的有机溶剂(正丁醇、甲醇)及残余水分。最后,通过分子蒸馏进行精制,温度为85℃,压力为100 Pa。在分子蒸馏过程中,乳酸溶液在蒸发面上的成膜效果较好,液膜覆盖均匀,分子蒸馏过程能够顺利进行,最终所得乳酸产品收率较传统钙盐法提取工艺提高了6.6%,乳酸的化学纯度为92.2%,光学纯度为98.8%。
将两部分不溶固形物混合,沉淀物干燥后质量为164.3 g,经醇沉后盐和蛋白的脱出率分别达到了97.8%和98.5%。
实施例4
其他条件同实施例1,只是将实施例1中醇沉剂乙醇改为乙醇与丙酮的混合溶剂,其中乙醇与丙酮体积比为2:1,最终所得沉淀物的质量为215.6 g,经混合溶剂沉淀后盐和蛋白的脱出率分别达到了98.9%和99.4%;且在分子蒸馏过程中,乳酸溶液在蒸发面上的成膜效果较好,液膜覆盖均匀,分子蒸馏过程能够顺利进行,最终所得乳酸产品收率较传统钙盐法提取工艺提高了8.5%,乳酸的化学纯度为93.5%以上,光学纯度为99.5%。
实施例5
其他条件同实施例2,只是将实施例2中的醇沉剂异丙醇改为异丙醇与丁酮的混合溶剂,其中异丙醇与丁酮体积比为3:1,最终所得沉淀物的质量为203.5 g,经混合溶剂沉淀后盐和蛋白的脱出率分别达到了98.7%和99.2%。且在分子蒸馏过程中,乳酸溶液在蒸发面上的成膜效果较好,液膜覆盖均匀,分子蒸馏过程能够顺利进行,最终所得乳酸产品收率较传统钙盐法提取工艺提高了8.1%,乳酸的化学纯度为93.2%,光学纯度为99.3%。
实施例6
其他条件同实施例4,不同之处在于醇沉剂(乙醇与丙酮的混合溶剂)采取分2次加入,首先加入2倍体积的混合溶剂,过滤后再加入1倍体积的混合溶剂。最终所得沉淀物的质量为221.3 g,经混合溶剂沉淀后盐和蛋白的脱出率分别达到了99.0%和99.5%;且在分子蒸馏过程中,乳酸溶液在蒸发面上的成膜效果较好,液膜覆盖均匀,分子蒸馏过程能够顺利进行,最终所得乳酸产品收率较传统钙盐法提取工艺提高了9.8%,乳酸的化学纯度为94.1%,光学纯度为99.5%。
比较例1
其他条件同实施例1,不同之处在于在该实施例中未加入醋酸盐醋酸锌,最终所得沉淀物的质量为180.6 g,经醇沉后盐和蛋白的脱出率分别达到了97.4%和98.3%;最终所得乳酸产品收率较传统钙盐法提取工艺提高了4.8%,乳酸的化学纯度为92.3%,光学纯度为98.5%。
比较例2
其他条件同实施例1,不同之处在于在该实施例中二次浓缩脱水前未加入高沸点醇,由于发酵体系具有较大的粘度,当浓缩除水量超过90%时,大量的这些杂质固形物沉淀出来,产生粘壁现象,物料失去流动性甚至碳化,以致过程进行不顺畅。最终所得固形物的质量为250.2 g,经醇沉后盐和蛋白的脱出率分别达到了95.0%和96.8%;最终所得乳酸产品收率较传统钙盐法提取工艺提高了4.5%,乳酸的化学纯度为92.3%,光学纯度为98.0%。
Claims (16)
1.一种从发酵液中分离提取乳酸的方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将乳酸发酵液过滤、酸解、加热浓缩脱除70%~80%的水分,得到初步浓缩的乳酸溶液;
(2)采用活性炭对乳酸溶液进行脱色,并向脱色后乳酸清液中加入少量高沸点醇,进行二次浓缩脱水,使乳酸含量达到90%以上;
(3)将步骤(2)所得乳酸浓缩液降温至10~15℃,加入一定量醋酸盐,并边搅拌边向其中缓慢加入醇沉剂,使浓缩液中的蛋白、残糖及无机盐类析出,当体系温度降至4~10℃时,停止降温,过滤得到乳酸滤液及不溶固形物;
(4)在步骤(3)所得固形物中加入乙醇洗涤,过滤得到沉淀物和乳酸滤液;
(5)将步骤(3)和(4)所得乳酸滤液进行蒸馏,得到脱溶剂后乳酸溶液;
(6)将步骤(5)所得乳酸溶液采用分子蒸馏进行精制提纯,即可得到高化学纯度及高光学纯度的乳酸产品。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)乳酸发酵液所用乳酸发酵菌为干酪乳杆菌,发酵碳源为玉米粉,发酵温度为40~50℃,发酵全程通空气,空气体积流速为1.0~20h-1,碳酸钙作为pH调节剂,最终发酵液中乳酸含量在120~180g/L,发酵终止 pH值为6.0~8.0。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述酸解是向乳酸钙溶液中加入硫酸酸解,硫酸的质量分数为30%~70%,处理温度为60~80℃,控制最终酸解体系的pH值为1.0~2.5。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)在乳酸溶液中投加活性炭进行脱色处理,加入量为反应体系质量的0.5%~2.5%,处理温度为55~75℃,搅拌时间为20~40min。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:加入量为反应体系质量的0.5%~1.5%,处理温度为60~70℃。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)将乳酸溶液按一定的流速流经碳柱,填充碳柱所用的活性炭为颗粒状活性炭,进料速度为1~4 BV/h,进料温度30~50℃。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)使用的高沸点醇为正丁醇、正戊醇、异丁醇或异戊醇,加入量为乳酸清液体积0.01~0.1倍。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)浓缩脱水采用减压蒸馏或薄膜蒸发,控制真空度为80~90kPa,浓缩脱水后获得乳酸含量为90%~95%的乳酸浓缩液。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(3)所述的醋酸盐为醋酸铵、醋酸钾、醋酸钠、醋酸锌、醋酸钙、醋酸钡或醋酸锰,加入量为乳酸浓缩液质量的0.1%~0.5%。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(3)所使用的醇沉剂为低沸点醇溶剂,加入量为步骤(2)所得乳酸浓缩液体积的1~5倍。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(3)所使用的醇沉剂为甲醇、乙醇、正丙醇或异丙醇,加入量为步骤(2)所得乳酸浓缩液体积的2~3倍。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(3)在加入醇沉剂的同时加入一定量的丙酮或丁酮,控制醇与酮的体积比为1:3~3:1。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于:步骤(3)在加入醇沉剂的同时加入一定量的丙酮,所述醇沉剂为乙醇,二者的体积比为2:1。
14.根据权利要求1或12所述的方法,其特征在于:在醇沉剂总添加量一定的情况下,先将一部分醇沉剂缓慢加入到乳酸浓缩液中,搅拌,当体系温度降至4~10℃后,过滤;将得到的滤液按上述操作过程与第二部分醇沉剂混合,搅拌,降温至4~10℃后,再次过滤;重复上述操作,直至经多次操作后全部的醇沉剂完全添加到乳酸浓缩液中。
15.根据权利要求1所述的方法,其特征在于: 步骤(5)的蒸馏采取减压蒸馏或薄膜蒸发,控制真空度为85~95kPa。
16.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(6)分子蒸馏的温度控制在65~85℃,体系压力控制在10~100Pa。
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