[发明专利]从乳酸发酵液中除去邻二醇的方法

说明书

本发明的实施方案一般涉及从乳酸发酵液中除去2，3-丁二醇的方法，特别涉及通过使邻二醇如2，3-丁二醇与包括疏水性配体的官能化二氧化硅结合，从乳酸发酵液中除去2，3-丁二醇。

作为可生物降解聚合物的聚乳酸(PLA)的前体，乳酸通常通过使用各种菌株(例如乳酸杆菌)使葡萄糖或其它糖发酵而制造。然而，在发酵过程中，乳酸产品抑制细菌，以致反应减慢并最终停止。为了克服该缺点，可连续添加碱以生产乳酸盐。该盐不抑制细菌，但必须使该产品转化回用于聚合的乳酸或环状乳酸盐。

在发酵后，发酵罐的输出品可包括乳酸盐产品、细胞、细胞碎屑、副产物、未反应的糖和发酵介质。可通过添加强酸使乳酸盐转化成游离酸形式，然后使用胺溶液将其从发酵介质中萃取出。通常使用助滤剂，可在过滤步骤中除去细胞和固体碎屑；然而，从乳酸中除去小的副产物污染物如其它有机酸和有机二醇仍然是有困难的。这些污染物可能妨碍随后的聚合工艺，必须将其从乳酸进料流中除去。因此，希望改进的体系和方法以从乳酸发酵液中除去污染物(例如有机二醇如2，3-丁二醇)。

本发明的实施方案一般涉及通过使用过滤介质除去或降低乳酸发酵液中邻二醇(包括2，3-二醇，特别是2，3-丁二醇)的量，所述过滤介质包括官能化二氧化硅，特别是含C4-C18疏水性配体的硅烷官能化二氧化硅。如本文所定义，“邻二醇”是两个羟基官能团连接在相邻碳原子上的任意二醇。

根据一个实施方案，提供从乳酸发酵液中除去2，3-丁二醇的方法。该方法包括步骤：使乳酸发酵液与包括至少一种疏水性配体的官能化二氧化硅接触以促使2，3-丁二醇与疏水性配体结合，和使乳酸发酵液与结合的2，3-丁二醇分离。

考虑到下列详细说明，将更充分地理解这些附加特征和优点。

本发明的实施方案涉及从乳酸发酵液中除去2，3-丁二醇的方法。该方法包括步骤：使乳酸发酵液与包括至少一种疏水性配体的官能化二氧化硅接触以促使2，3-丁二醇与疏水性配体结合，和使乳酸发酵液与结合的2，3-丁二醇分离。尽管我们强调使用官能化二氧化硅从乳酸发酵液中除去邻二醇如2，3-丁二醇，但本文同样预期从乳酸发酵液中除去其它杂质、污染物或微生物。使用各种方法进行分离，例如通过过滤、倾析或离心。

可使用本领域技术人员所熟知的任何过滤介质结构提供官能化二氧化硅。颗粒通过各种机理(包括物理俘获)捕集在过滤介质上，并与介质结合。官能化二氧化硅过滤介质例如通过静电、亲水、疏水和/或共价相互作用，和/或通过物理俘获来捕集污染物。通过静电相互作用，带电的二氧化硅过滤介质结合到样品中带相反电荷的材料上。通过亲水相互作用，部分对水具有强亲合力的二氧化硅过滤介质通过范德化相互作用吸引材料中的极性基团。通过疏水性相互作用，部分含长烃链的二氧化硅过滤介质吸引材料中的非极性基团。

过滤介质的结构可以是适于应用的任何形式，如微粒、球形、纤维、细丝、片、平板、盘、块、膜以及其它。它们可制成筒、盘、板、膜、编织材料、滤网等。例如，整批过滤可使用板框压滤机。过滤介质可以是疏松颗粒或结构化材料。过滤介质是颗粒形式的、不溶于待过滤的液体的固体材料；它们添加到液体中或涂布在滤网或滤网支撑器上。使用过滤介质的目的在于加速过滤，减少过滤器表面结垢，减少滤层裂化，或以其它方式改进过滤特征。常常依据其外形描述过滤介质。某些过滤介质基本上为不连续的膜，其作用在于使污染物保留在膜表面上(表面过滤器)。这些过滤介质主要是借助机械粗滤操作，并且有必要使过滤介质的孔径小于待从流体除去的污染物的粒度。这种过滤介质通常呈现低流量并往往快速阻塞。

其它过滤介质采取沉积在多孔载体或基材上的细纤维或粒状材料的多孔滤饼或床的形式。被过滤的溶液必须通过形成在细粒材料的空隙中的孔通道流走，留下过滤器材料要保留的颗粒污染物。基于过滤器材料的厚度，该过滤器被称作深层过滤器(与表面过滤器相反)。使用具有明显较大孔径的过滤介质能够所需地除去悬浮的颗粒污染物，这是具有吸引力的，因为其允许更高的流量。此外，该过滤器具有更高的保留颗粒的能力，由此具有减少阻塞的倾向。

通过使官能性组分与可用的二氧化硅表面结合来处理官能化二氧化硅过滤介质，从而使其与2，3-丁二醇结合。为了结合的目的，该官能性组分包括含有至少一个烃链的疏水性配体。在示例性实施方案中，可通过向二氧化硅表面添加预定量的官能的硅烷而使二氧化硅官能化。