[发明专利]从具有高含量杂质的发酵液中纯化乳酸镁

说明书

本发明提供了一种从源自含有可溶性和不溶性杂质的非均质原料的发酵液中有效纯化乳酸镁的方法。将具有大量杂质并含有可溶形式乳酸镁的发酵液与不溶性杂质分离，在升高的温度下浓缩至特别高浓度的乳酸镁，然后通过逐渐和受控的冷却使其冷却，从而形成高纯度的乳酸镁晶体。

技术领域

本发明涉及从发酵液中纯化乳酸镁的方法，所述发酵液具有高含量的杂质(包括可溶性和不溶性杂质)并且含有可溶形式的乳酸镁，所述方法包括分离杂质、浓缩、结晶和纯化的步骤。

背景技术

乳酸是最广泛存在的羟基羧酸(Joglekar,H.G.,等人Comparative assessmentof downstream processing options for lactic acid.Separation and PurificationTechnology 52.1(2006):1-17)。它是一种用途广泛的化学品，在食品、化学、制药和化妆品行业中都有应用(Huang,H et al.(2004)A Hollow-Fiber Membrane Extraction Processfor Recovery and Separation.Biochemistry and Biotechnology,113)。这种天然存在的有机酸可以通过化学合成或微生物发酵来生产。它已经天然地或作为原位微生物发酵的产物存在于许多食品(例如酸奶、酪乳和许多其他发酵食品)中(Datta,R.,等人(2006)Lactic acid:recent advances in products,processes and technologies–a review,1129(May),1119–1129)。

当通过微生物发酵来生产时，在发酵过程中，发酵罐中的pH通常需要保持在5-7。由于乳酸的产生，pH降低，这对于微生物的产率而言不是理想的。加入诸如铵、钠、钾、镁或氢氧化钙的碱可以通过中和乳酸并形成乳酸盐来维持pH值。为了获得粗制乳酸，通常实施使用例如硫酸的再酸化步骤。

与传统的石化产品相比，基于可再生资源的乳酸发酵多年来受到越来越多的关注。然而，为了与传统的化学生产途径竞争，需要优化基于生物的乳酸生产的成本。大约60-80％的生产成本来自下游工艺，包括从发酵液中纯化、浓缩和分离乳酸/乳酸盐。另外，期望减少或消除副产物(例如盐)的产生。

先前已经提出了各种方法来从发酵液中回收和纯化乳酸和/或乳酸盐。

例如，Wang Yong等人在“Efficient magnesium lactate production with insitu product removal by crystallization(采用原位分离技术通过结晶来有效生产乳酸镁)”，Bioresource technology 198(2015)：658-663中描述了基于结晶的乳酸镁纯化方法。在不添加晶种的情况下42℃进行结晶。发酵罐中使用的发酵培养基包含酵母提取物、葡萄糖、NaCl、乙酸钠、柠檬酸三铵、KH₂PO₄、MgSO₄·7H₂O和MnSO₄·7H₂O。与原位产物移出(insitu product removal，ISPR)结合的发酵的产物浓度、生产率和产量分别达到143g L^-1、2.41g L^-1h^-1和94.3％。

美国专利第9,689,007号描述了通过发酵从“低糖”植物提取物中生产乳酸盐或乳酸的方法，包括提供发酵培养基，该发酵培养基包含至少25wt.％的含可发酵碳水化合物的植物提取物，并在苛性镁盐存在下，通过产乳酸微生物对发酵培养基进行发酵，以提供发酵结束时含至多9.5wt.％乳酸镁的发酵液，在发酵过程中和发酵结束时，乳酸镁为可溶形式。为了在发酵结束时发酵液中乳酸镁浓度至多为9.5wt.％，含植物提取物的发酵培养基优选含有浓度至多9.5wt.％的可发酵碳水化合物。