JPS63188632A

JPS63188632A - 有機酸の精製方法およびその装置

Info

Publication number: JPS63188632A
Application number: JP2117287A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Obara; 仁実小原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1988-08-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、イオン交換樹脂を用いたクロマトグラフィ法
により、有機酸、特に発酵法によって得られた乳酸等を
効率よく分離、精製する方法およびその装置に関する。

従来の技術従来、乳酸、クエン酸、酢酸など、特に発酵法により得
られた有機酸を精製するには、発酵液に（ｉ）石灰乳を
加えて中和し硫酸等で分解する方法、（１１）エーテル
を加えて抽出、分離する方法、（ｉｉｉ　）アルコール
を加えエステル化して分離した後加水分解する方法など
が行われている。

これら有機酸のうち、特に乳酸は医薬品（輸液）、醸造
（静菌剤）、食品（酸味）、化学工業の分野において広
く使用されているが、近年ｗＨｏ（１！ｊ界保健機横）
の提唱により食品、医薬などとして人体に摂取される乳
酸については化学合成乳酸から天然発酵乳酸（Ｌ−乳酸
）への転換が進められつつある。

従来の発酵法による乳酸の精製法としては、前記エーテ
ル抽出法、エステル化法が主として用いられている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、エーテル抽出法により何機酸を分離精製
するには、人体に何方なイソプロピルエーテルなどのエ
ーテル類を溶媒として用いなければならない。また、エ
ステル化法ではエステルとアルコールとの分溜を行なう
際、分溜塔内で発酵乳酸液に含まれるグルコースの焦げ
着きが生じ、操業上好ましくないだけでなく、未反応の
グルコースを回収し再利用することができない。

問題点を解決するための手段本発明者は、かかる問題点を解決すべく種々検討を重ね
た結果、これら有機酸を含む反応液をイオン交換樹脂で
処理することにより、効率よく有機酸の分離、精製が行
えることを見いだし本発明を完成するに至った。

すなイつち、本発明は、有機酸の塩を含む反応液を（ａ
）カチオン交換樹脂で処理してイオン交換を行い有機酸
の塩を何機酸とする工程、（ｂ）該有機酸を含む反応液
をアニオン交換樹脂に吸着させて反応混合液に含まれる
未反応物質および副生物から分離する工程、（ｃ）該ア
ニオン交換樹脂を強酸で処理して、吸着された有機酸を
溶出する工程からなることを特徴とする有機酸の精製方
法、およびその装置を提供するものである。

つぎに本発明の詳細な説明する。

（ａ）イオン交換工程中和された有機酸の塩を含む・反応混合液を活性炭など
により前処理した後、カチオン交換樹脂により処理し、
陽イオンをプロトンと交換して有機酸を得、吸着工程に
供給する。

（ｂ）有機酸の吸着工程イオン交換工程を経て有機酸を含む反応混合液をアニオ
ン交換樹脂で処理し有機酸を吸着、分離する。有機酸と
分離された反応混合液中に含まれる未反応物質および副
生物は、前工程に返送、回収する。

（ｃ）有機酸の溶出工程アニオン交換樹脂が有機酸の吸着により飽和し交換能が
低下すれば、たとえば硫酸、塩酸などの鉱酸により処理
してアニオン交換樹脂に吸着された乳酸を製品として溶
出する。

これら（ａ）〜（ｃ）の工程で処理能力の低下したカチ
オン交換樹脂およびアニオン交換樹脂はつぎの方法で再
生する。

（１）カチオン交換樹脂の再生イオン交換能の低下したカチオン交換樹脂は、硫酸、塩
酸等の強酸で処理してカチオン交換樹脂の再生を行なっ
た後、純水にて水洗する。

（１１）アニオン交換樹脂の再生有機酸溶出後のアニオン交換樹脂は、苛性ソーダなどの
アルカリ溶液により再生する。再生完了後、純水により
アニオン交換樹脂を洗浄し、交換サイクルに戻る。

本発明方法は乳酸のほか、クエン酸、酢酸などの有機酸
の分離、精製に摘要することができる。

本発明方法にて用いられるイオン交換樹脂は公知のもの
がいずれら用い得るが、カチオン交換樹脂としては強酸
樹脂、例えばダイヤイオンＰＫ２０８．５ＫＩＢ（三菱
化成（昧）製）、アニオン交換樹脂としては強塩基樹脂
、例えばＰＡ３１２（三菱化成（株）製）などが好適に
用いられる。

また、カチオン交換樹脂槽、およびアニオン交換樹脂槽
を複数とすることにより連続操作が可能となる。

夫胤■ つぎに、本発明を実施例により添付の図面を参照してさ
らに具体的に説明する。

第１図は、本発明の方法を用いて、発酵法にて得られた
乳酸を発酵液から分離、精製する方法を示すフローチャ
ートである。

（ａ）イオン交換工程（ｉ）イオン交換サイクル発酵工程にて得られた乳酸をアンモニアにより中和する
（図示せず）。ついで、この乳酸塩を含む発酵液（乳酸
として１％）を活性炭槽１に供給し、活性炭により脱色
する。脱色後、発酵液をバッファータンク２を経てカチ
オン交換樹脂槽３に導入する。該樹脂槽３にて、発酵液
中の乳酸塩はカチオン交換樹脂によりカチオン交換がお
こなわれ、そのアンモニウムイオンがプロトンに置換さ
れて乳酸となる。つぎにこの乳酸を含む発酵液はタンク
４を通って吸着工程に向かう。（イオン交換サイクル中
、バルブＡＩ、Ｂ２：開放、バルブＡ２、Ａ３、Ｂｌ：
閉止）（ｉｉ　）カチオン交換樹脂の再生カチオン交換中、カチオン交換樹脂の交換能の低下は、
ｐＨメーター７の指示値の上昇により検知される。ｐ　
Ｉ−１メーターの指示値か上昇（ｐＨ１０）すると、バ
ルブＡ１を閉止して発酵工程から送液される発酵液をタ
ンク２に一時貯蔵する。

つぎに、バルブＡ２およびバルブＢｌを開放、バルブＢ
２を閉止して、硫酸タンク８よりＩＮＨ，ＳＯ，をカチ
オン交換樹脂１に導入し、（ＮＨＪｔＳＯ４を排出して
カチオン交換樹脂の再生を行なう。ｐＨメーター７の指
示値が低下（ｐＨ４）すればバルブＡ２を閉止し、カチ
オン交換樹脂の再生を完了する。ついで、バルブＡ３を
開放し、純水にてカチオン交換樹脂を洗浄する。洗浄完
了後、バルブＡ３、Ｂ１を閉止、バルブＡＩおよびバル
ブＢ２を再び開放して前記イオン交換サイクルを復帰す
る。

（ｂ）乳酸の吸着・溶出工程（ｉ）乳酸の吸着工程イオン交換工程を経た乳酸を含む発酵液は、つぎにアニ
オン交換樹脂槽５に導入される。該樹脂槽５にて発酵液
中の乳酸は、アニオン交換樹脂に吸着され、グルコース
等の未反応物質および副生物から分離される。未反応物
質および副生物は回収ライン６を通って、前工程（発酵
工程）に返送される。（吸着サイクル中、バルブＣＩ、
Ｄ２：開放、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｄｌ、Ｂ３、Ｂ
４、Ｂ５：閉止）（１１）乳酸の溶出工程アニオン交換樹脂の交換能の低下は、ｐＨメーター９の
指示値の低下により検知される。第２図に示すごとく時
間経過に伴い発酵液の供給（積算量）が増加するとｐ　
Ｈメーター９の指示値が低下し、アニオン交換樹脂槽５
内に吸着されないで流出する乳酸が増大する。ｐＨメー
ター９の指示値が低下（ｐＨ３）すると、バルブＣＩを
閉止し、カチオン交換樹脂槽３からの送液をタンク４に
一時貯蔵する。ついで、バルブＣ５、ＨよびバルブＤ３
、Ｂ４を開放、バルブＤ２を閉止して、アニオン交換樹
脂槽５内に残存するグルコースおよび未吸着の乳酸を純
水により洗浄し、洗浄液をタンク１０に貯蔵する。つぎ
にバルブＣ５、Ｂ４を閉止し、バルブＣ２、Ｂ５を開放
して前記硫酸タンク８よりＩＮＨ，Ｓｏ、をライン１１
を介してアニオン交換樹脂槽５に導入しアニオン交換樹
脂に吸着された乳酸を取出ライン１３より溶出する。溶
出完了はｐＨメーター９の指示値の低下により検知され
る。第３図に示すごとく、乳酸は溶出操作により１０％
以上にまで濃縮される。溶出が完了（ｐ）１０．８）す
るとバルブＣ２、バルブＤ５を閉止する。

（ｉｉｉ　）アニオン交換樹脂の再生乳酸の溶出を完了したアニオン交換樹脂をアルカリ溶液
により再生ずる。バルブＣ３およびバルブＤ１を開放し
、苛性ソーダｆｆｆ１２よりＩＮＮ　ａ　ＯＨをアニオ
ン交換樹脂槽５に導入しバルブＤＩを介してＮａ２５Ｏ
＊を排出する。再生が完了するとｐ　）Ｉメーター９の
指示値が上昇する。再生完了（ＩｌｙＨ１２）後、バル
ブＣ３を閉止、バルブＣ５を開放して純水によりアニオ
ン交換樹脂を洗浄する。洗浄が完了しｐＨメーター９の
指示値か低下（ｐＨ７）すればバルブＣ５、ＤＩを閉止
、バルブＣＩを開放して、もとの交換サイクルに戻る。

タンクｌＯ内の乳酸は、Ｃ４を開放して槽５に返送し、
未吸着の乳酸を再び吸着させる。

なお、ｐＨメーター７および９の代わりに他の検出器、
例えば吸光度計を用いてらよい。

発明の効果本発明によれば、人体に有害なエーテル類などを溶媒と
して用いることなく、有機酸を含む反応液から効率よく
有機酸を分離、精製し得るとともに、安定した操業およ
び未反応物質の回収、有効な再使用が可能となるう

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を用いて発酵法にて得られた乳
酸を発酵液から分離、精製する方法を示ずフローチャー
ト、第２図は吸着時の発酵液流量に対するｐＨ値と乳酸
およびグルコース濃度を示すグラフ、第３図は溶出時の
発酵液流量に対するｐＨ値と乳酸および硫酸の濃度を示
すグラフである。図中の主な符号はつぎのとおりである。３；カチオン交換樹脂槽、５：アニオン交換樹脂槽、６
：回収ライン、８　硫酸タンク、１３：取出ライン。１収

Claims

【特許請求の範囲】

（１）有機酸の塩を含む反応液を（ａ）カチオン交換樹
脂で処理してイオン交換を行い有機酸の塩を有機酸とす
る工程、（ｂ）該有機酸を含む反応液をアニオン交換樹
脂に吸着させて反応混合液に含まれる未反応物質および
副生物から分離する工程、（ｃ）該アニオン交換樹脂を
強酸で処理して、吸着された有機酸を溶出する工程から
なることを特徴とする有機酸の精製方法。
（２）有機酸生成工程と連通するカチオン交換樹脂槽、
該カチオン交換樹脂槽と連通するアニオン交換樹脂槽、
並びに該アニオン交換樹脂槽と連通する有機酸取出ライ
ンおよび前記有機酸生成工程への回収ラインからなり、
前記カチオン交換樹脂槽が強酸タンクと連通し、アニオ
ン交換樹脂槽が強酸タンクおよびアルカリタンクと連通
することを特徴とする有機酸の精製装置。