[发明专利]乳酸加工、方法、设备和产品

说明书

                     发明领域

本发明涉及乳酸加工，特别涉及从混合物(如发酵肉汤)中分离乳酸流和乳酸盐流的方法，离析和加工乳酸，以及以优选形式离析乳酸盐。

                     发明背景

乳酸作为用于如生产各种工业聚合物的化工产品的潜力是众所周知的。这已经描述在美国专利中，如5,142,023、5,247,058、5,258,488、5,357,035、5,338,822、5,446,123、5,539,081、5,525,706、5,475,080、5,359,026、5,484,881、5,585,191、5,536,807、5,247,059、5,274,073、5,510,526和5,594,095(这17份专利的全部公开在此引作参考，它们全归本申请的受让人所有，Cargill，Inc.，明尼苏达州明尼阿波利斯)。人们普遍对研制生成和离析乳酸的改进方法感兴趣。另外，由于其潜在的商业价值，人们还对离析其它有价值的相关乳酸产物感兴趣，所述相关乳酸产物包括丙交酯、乳酸酯和酰胺及低聚物，参见相同的17份专利。

一般地，大量的乳酸可通过大规模工业细菌发酵方法，特别是使用碳水化合物(如葡萄糖)作为原料，以及以适当的矿物质和氨基酸为基础的培养基而容易地生成。这类生产典型地在肉汤温度至少为45℃(一般为48℃左右)的条件下发生。

涉及乳酸生成的问题尤其包括：在发酵体系中适当地控制pH，保证细菌作用的适当环境；从发酵过程中分离和离开乳酸和乳酸盐之一或二者；以及下游包括离析的乳酸或从乳酸衍生的乳酸产品的离析和生成。

                        发明概要

本发明提供了加工乳酸和溶解乳酸盐的混合物的方法。本发明提供了用于加工发酵肉汤的优选方法，优选地，发酵肉汤是在pH小于大约4.8的条件下生成的，典型优选小于大约4.5，更优选小于4.3，最优选大约3.0至4.2的范围。

该方法涉及将混合物加工成：(a)乳酸流成分或相；和(b)乳酸盐流成分或相。本发明提供了优选的方法，乳酸流成分或相可容易地生成所需的乳酸产物，如乳酸盐低聚物、丙交酯乳酸酯、乳酰胺和/或聚乳酸酯。优选的方法还提供了能够适合于进一步使用的乳酸盐，如提供适用于再循环至发酵肉汤的乳酸盐；或者能够提供用作肥料或饲料的乳酸盐。

             附图概述

图1为本发明公开的方法流程图；

图2为图1所示的方法流程图的另一种形式；

图3为图1和2所示的方法流程图的另一种形式；

图4为图1-3所示的方法流程图的另一种形式；

图5为图1-4所示的方法流程图的另一种形式；

图6为图1-5所示的方法流程图的另一种形式；

图7为图1-6所示的方法流程图的另一种形式；

图8为图1-7所示的方法流程图的另一种形式；

图9为图1-8所示的方法流程图的另一种形式；

图10为图1-9所示的方法流程图的另一种形式；以及

图11表示以游离酸形式和以乳酸混合物形式存在的乳酸的比例作为pH的函数的曲线图。

                  发明详述I.涉及乳酸加工、离析和使用方面的选择的问题

A.手性

乳酸具有手性中心，而且已发现有D和L形。为了满足工业应用的要求，乳酸的手性纯度非常重要，如参见美国专利5,142,023、5,338,822、5,484,881和5,536,807。现在人们已发现存在能够制备D-乳酸或L-乳酸的细菌，如由乳杆菌属中得到的细菌。然而，任何一种细菌菌株绝大部分只能产生一种对映体，这是非常典型的。具有很高乳酸手性纯度(等于或大于90％)的发酵肉汤确实可容易得到。通过微生物细胞在发酵过程中代谢葡萄糖或其它碳水化合物可得到这种手性。例如德氏乳杆菌保加利亚亚种和棒状乳杆菌几乎专一地典型产生D-乳酸对映体，而干酪乳杆菌被发现主要产生L-乳酸。