[发明专利]一种从乳酸盐的含水原料中耦合转化与提取乳酸的方法

说明书

一种从乳酸盐的含水原料中转化乳酸和提取乳酸相耦合的方法，将乳酸盐的含水原料与固体吸附剂混合，再向其中持续通入二氧化碳，保持压力≥5MPa，温度5~30℃反应，结束后分离固体吸附剂和料液，将固体吸附剂以水进行洗脱，得到乳酸；所述固体吸附剂为能选择性吸附有机酸而不吸附无机离子，且能在升温后脱吸附的树脂类。本发明选择了能吸附乳酸的固体吸附剂与二氧化碳高压处理相结合的方式，可以同时对含水原料进行乳酸的转化和提取，相比于传统的钙盐硫酸酸化法，使用二氧化碳代替硫酸作为酸化剂，不产生硫酸钙固废，是一种绿色无污染的分离方法。

技术领域

本发明涉及乳酸的生产和转化，主要是从乳酸盐水溶液中耦合转化并提取乳酸的方法。

背景技术

乳酸是公认的三大有机酸之一，广泛应用于食品、医药、化工、新材料等领域。可用于制备乳酸酯、丙二醇、环氧丙烷、丙烯酸以及聚乳酸等化学品或生物材料。目前工业上多采用生物发酵法生产乳酸。而乳酸发酵液中成分非常复杂，除含乳酸或乳酸盐外，还有大量的菌体、色素、未转化的底物、蛋白质、无机盐、副产有机酸等，杂质种类繁多，为乳酸后续的分离精制带来了很大的困难，需通过较长的流程来获得产品。

在发酵生产乳酸的过程中，产出乳酸的增加会抑制微生物的发酵活性。普遍使用的方法是加入碱、盐或金属氧化物等与乳酸进行中和。因此由此法得到的发酵液中乳酸大部分为乳酸盐，后续工艺中需通过酸化使乳酸盐转化为乳酸。

以常用的钙盐酸化法为例，发酵过程中加入碳酸钙或氢氧化钙中和生成的乳酸，形成含乳酸钙的发酵液，在发酵液中加入硫酸进行酸化，酸化后分离除去硫酸钙固体，得到粗乳酸溶液。该工艺是目前乳酸生产的主要方法，具有工艺成熟，易于控制等优点，但酸化使用的浓硫酸会造成污染，生成的硫酸钙也需作为固废处置。

CN103153935A公开了一种将糖与氢氧化钡反应制备乳酸钡，并与氨或胺以及与二氧化碳接触，或者与氨或胺的碳酸盐和/或碳酸氢盐接触，从而制备乳酸-胺络合物以及碳酸钡的方法。该方法以糖分为原料，以化学反应方法生成乳酸，并提供了乳酸的提取方案。该方法中用化学方法生成乳酸，并提供提取乳酸的方法。但此法生产的乳酸为外消旋体，方法中使用重金属，而且产物为乳酸-胺络合物，仍需进一步分离。

万俊芬等（第十届全国超临界流体技术学术及应用研讨会暨第三届海峡两岸超临界流体技术研讨会论文集.2015:386-392.）提出可使用超临界状态下的二氧化碳代替硫酸作为酸化剂，并生成碳酸钙固体。其中二氧化碳可以来源于发酵过程，而生成的碳酸钙也可以作为中和剂回用于发酵过程。同时此方法不使用硫酸，也不会生成如硫酸钙这样的固体废弃物，是一种绿色无污染的分离方法。但研究也发现，实现高转化率的工艺条件为：温度31-32℃，压力13-14MPa，乳酸钙占发酵液的质量分数2.3%，可在1.5h达到反应平衡，转化率可达80%以上。其中存在问题一：操作压力过高；问题二：在发酵液中乳酸钙含量远低于工业操作规模下发酵过程产生的发酵液中乳酸根的含量（乳酸根占发酵液质量分数10%）。而当乳酸钙质量分数为10%时，转化率不足25%。问题三：只能应用于乳酸钙水溶液，而原料为乳酸钠、乳酸胺等，其阳离子对应碳酸盐为可溶性盐的乳酸盐原料，无法使用此方法进行转化。