[發明專利]從乳酸發酵液中提取乳酸的新工藝

有效

• 申請號: 201210550093.6
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN102976923A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 李悅明;張希銘;徐建春;夏修巒;王紹良
• 申請（專利權）人: 青島科海生物有限公司
• 主分類號: C07C59/08
• 分類號: C07C59/08;C07C51/487;C07C51/47;C07C51/42
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本發明涉及一種分離和提純乳酸的工藝，具體是涉及一種用膜從乳酸發酵液中分離和提純乳酸的工藝。

背景技術

乳酸作為一種重要的有機酸，廣泛存在于人體、動物體和植物中。乳酸、乳酸鹽及其衍生物，在食品、飼料、化工和醫藥等領域具有廣泛的應用。近年來，L-乳酸聚合生成的聚L-乳酸作為新型材料，制造的生物降解塑料、綠色包裝材料及家用薄膜等，解決了日益嚴重的環境污染問題，引起了世界的廣泛關注，被認為是新世紀最有發展前途的新材料，應用前景非常廣闊。

乳酸的生產方法包括發酵法、化學合成法和酶法。目前，高光學純度的L-乳酸的生產以微生物發酵為主，發酵菌種為乳桿菌、米根霉等。對乳酸發酵液的提取分離，我國目前普遍采用的乳酸鈣結晶—酸解工藝存在提取率低，成品純度不高，存放穩定性差等問題。

乳酸鈣結晶—酸解工藝的流程大致如下：

上游發酵液經升溫、堿化處理后，除去菌體、蛋白質等膠體雜質。得到的乳酸鈣醪液經濃縮結晶，離心分離除去母液，得到乳酸鈣晶體。加熱復溶后，用硫酸進行酸解，加入適量活性炭脫色，分離去除硫酸鈣和活性炭殘渣，得到粗乳酸溶液。然后將粗乳酸溶液分別通過陰、陽離子交換樹脂，去除其中的雜質離子，所得溶液再經濃縮至80%以上，即得成品乳酸溶液。

該工藝具有易于控制，設備要求簡單等優點，但產品提取率低，純度不高。造成目前乳酸提取率低和純度不高的原因有：發酵液中的糖類、蛋白質和色素等主要雜質不能有效去除，顯著影響了乳酸鈣結晶率和純度；采用多次活性炭脫色使乳酸鈣和乳酸的損失率高達30%；工藝中除糖不充分，導致成品乳酸中的殘糖或其它還原性物質影響產品的品質。

發明內容

基于乳酸鈣結晶-酸解工藝的不足，本發明提供一種從乳酸發酵液中提取乳酸的新工藝。

其技術解決方案是：

一種從乳酸發酵液中提取乳酸的新工藝，其包括以下步驟：

（1）將乳酸發酵液加熱至80～90℃，添加氫氧化鈣調節pH至10～12，保溫攪拌15～60分鐘后過濾得到料液1；

（2）向料液1中加入絮凝劑聚丙烯酰胺，靜置1～6小時后，過濾得到濾液2；

（3）用活性炭對濾液2脫色，活性炭與乳酸發酵液的質量比為0.05∶100～1∶100，脫色溫度為65～80OC，脫色時間為30～70min，再先后用板框和無機陶瓷膜過濾得到濾液3；

（4）用板式換熱器對濾液3降溫，使濾液3的溫度由60～80℃降到45～60℃，然后用有機納濾膜過濾得到濾液4；

（5）對濾液4依次采取濃縮、降溫結晶、離心、洗晶、干燥，制得乳酸鈣晶體；

（6）加蒸餾水重溶乳酸鈣晶體，在低于80℃下加熱使其完全復溶，加入硫酸進行酸解得粗乳酸；

（7）用陰、陽離子交換樹脂去除粗乳酸中的雜質離子；

（8）濃縮得成品乳酸，其純度為95%～98%。

優選的，步驟（5）中：在三效濃縮鍋中進行濃縮；在結晶缸中進行降溫結晶。

優選的，步驟（6）中：硫酸的重量百分比濃度為40%～98%。

本發明的有益技術效果是：

基于現有乳酸鈣結晶—酸解工藝除雜不充分，導致需要多次結晶且結晶率不高，最終影響了產品的純度和提取率，本發明工藝對其進行優化，在結晶之前增加了兩次膜過濾，即無機陶瓷膜過濾和有機納濾膜過濾，其中，無機陶瓷膜過濾去除了濾液2中微小的不溶性固體雜質、菌體、膠體物質和大分子的糖類等雜質；有機納濾膜過濾去除了濾液3中的低分子糖份和多價離子，從而能充分去除糖、蛋白質、色素等主要雜質，使最終制得的成品乳酸純度高達95%～98%，并使乳酸結晶收率由原來的70%提高到85%以上，大大降低了生產成本。另外，本發明工藝所得廢液因含有高濃度的單糖，可作為其它產品發酵的原料被利用，減少了廢液的排放。同時本發明工藝在晶體復溶之前采用活性炭脫色，簡化了乳酸分離提取的工藝流程。

具體實施方式

本發明的主要工藝流程包括：

發酵液→脫蛋白→去除菌體→活性炭脫色→板框過濾→無機陶瓷膜過濾→板式換熱器降溫→有機納濾膜過濾→濃縮一次結晶→離心干燥→重溶→酸解→離子交換樹脂柱→濃縮得成品。