高纯度L-乳酸镁的结晶制造技术

提供了一种由均质和非均质已分解的有机废料形成高纯度L

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高纯度L
‑
乳酸镁的结晶


[0001]本专利技术涉及一种从已分解的有机废料结晶高纯度L
‑
乳酸镁的方法。

技术介绍

[0002]乳酸是应用于食品、化学品、制药和化妆品行业的最广泛存在的羟基羧酸。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制备。当通过微生物发酵制备时，应注意避免由乳酸形成导致的pH的内源性降低，以便维持微生物的生产率。5
‑
7范围内的pH是优选的，并且可以通过添加碱如铵、钠、钾、镁或钙的氢氧化物来获得，所述碱中和乳酸，从而产生乳酸盐。为了将乳酸盐转化为乳酸，可以进行使用例如硫酸的再酸化步骤。
[0003]约60
‑
80％的乳酸生产成本来自于下游过程，包括从发酵液纯化、浓缩和分离乳酸/乳酸盐。此外，减少或消除副产物(例如乳酸盐以外的盐)的产生是合乎需要的。
[0004]以前已提出了从发酵液回收和纯化乳酸和/或乳酸盐的各种方法。例如，Wang Yong等人在“通过结晶进行的高效乳酸镁生产和原位产物去除”(Efficient magnesium lactate production with in situ product removal by crystallization，Bioresource technology 198(2015):658
‑
663)中记载了一种基于结晶的乳酸镁纯化方法。结晶在42℃下进行，并且无需添加晶种。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。与原位产物去除(ISPR)偶联的发酵的产物浓度、生产率和收率分别达到143g L
‑1、2.41g L
‑1h
‑1和94.3％。
[0005]美国专利号9,689,007记载了一种通过发酵从“低糖”植物提取物生产乳酸盐或乳酸的方法，所述方法包括：提供包含至少25重量％的含有可发酵碳水化合物的植物提取物的发酵培养基，并利用产乳酸微生物在苛性镁盐存在下发酵所述发酵培养基，以在发酵结束时提供含有至多9.5重量％乳酸镁的发酵液，所述乳酸镁在发酵期间和发酵结束时为可溶形式。为了在发酵结束时在发酵液中达到至多9.5重量％的乳酸镁浓度，所述包含植物提取物的发酵培养基优选地含有浓度为至多9.5重量％的可发酵碳水化合物。
[0006]美国公开号2014/0012041记载了一种制备乳酸盐的方法，所述方法包括：对包含甲酸盐的乳酸盐水溶液进行结晶，所述甲酸盐的量相对于所述乳酸盐不少于7.0重量％；并回收所述乳酸盐。所述乳酸盐水溶液中的乳酸盐浓度为10.0至30.0重量％。
[0007]美国公开号2017/0218408记载了一种制备包括乳酸的发酵产物的方法，所述方法包括：a)在水存在下，用苛性镁盐处理处于颗粒状态下且平均粒径为0.1至250mm的木质纤维素材料，以提供处理过的含水木质纤维素材料；b)在水解酶存在下糖化所述处理过的含水木质纤维素材料，以提供包含可发酵碳水化合物和固体木质纤维素成分的糖化的含水木质纤维素材料；c)与步骤b)同时，在形成乳酸的微生物和苛性镁盐两者存在下发酵所述糖化的含水木质纤维素材料，以提供包含乳酸镁和固体木质纤维素成分的水性发酵液；d)从所述发酵液回收乳酸镁，其中所述糖化和发酵同时进行。美国公开号2017/0218408的方法的原料是木质纤维素材料，其包括含有纤维素、半纤维素和木质素的材料，例如可以衍生自植物生物质。优选的木质纤维素材料选自麦秆、甘蔗渣、玉米秸秆及其混合物。
[0008]WO公开号2017/178426记载了一种由碳源制备乳酸镁的发酵方法，所述方法包括下述步骤：
[0009]‑
在发酵反应器中提供包含可发酵碳源的发酵培养基，
[0010]‑
利用生产乳酸的微生物，在碱性镁盐存在下发酵所述发酵培养基，以提供包含乳酸镁的发酵液，并且
[0011]‑
从所述含乳酸镁的发酵液回收固体乳酸镁，其中在所述发酵方法的至少40％的操作时间期间，所述发酵液中固体乳酸镁的浓度维持在5
‑
40体积％的范围内，所述浓度以发酵液的总量中的固体乳酸镁晶体计。可发酵碳源的实例是C5糖、C6糖、其低聚物(例如二聚体C
12
糖)和/或其聚合物。
[0012]WO公开号2017/207501记载了一种从固体发酵产物中分离生物质的方法，其中将包含生物质和固体发酵产物的浆料提供到生物质分离器单元的顶部，并将水性介质提供到生物质分离器单元的底部，而包含固体发酵产物的产物料流从生物质分离器单元的底部排出，并且包含生物质的废物料流从生物质分离单元的顶部排出。所述固体发酵产物是以高于其饱和浓度的浓度存在于所述水性介质中的发酵产物，并且可以是结晶产物或无定形产物。
[0013]上述纯化和结晶方法被设计用于源自于具有低的可溶性和不溶性杂质含量的基本上均匀的基于生物质的原料流的发酵液。然而，有必要利用更多可用的、更廉价的非均质原料进行发酵，例如来自城市、工业和商业来源的混合食物废料。这些非均质原料含有杂质例如盐、脂质、蛋白质、着色成分和惰性材料。源自于所述非均质原料的发酵液不能通过目前可用的方法进行有效加工，从而以成本效益高的方式获得高纯度L
‑
乳酸镁产品。
[0014]WO公开号2020/110108记载了一种从发酵液中分离和纯化乳酸镁的方法，所述方法包括下述下步骤：
[0015](a)提供已除去不溶性杂质的澄清发酵液，其包含由发酵方法获得的可溶形式的乳酸镁，所述发酵液的温度为约45℃至约75℃；
[0016](b)将所述来自于步骤(a)的澄清发酵液浓缩到乳酸盐浓度为约150g/L至约220g/L；
[0017](c)对所述来自于步骤(b)的浓缩的澄清发酵液进行至少一次冷却结晶，以获得乳酸镁晶体；和
[0018](d)收集所述获得的乳酸镁晶体。
[0019]对具有高回收收率的简单、成本效益高的从已分解的有机废料中结晶高纯度L
‑
乳酸镁盐的方法，仍存在着尚未满足的需求。

技术实现思路

[0020]本专利技术提供了一种由含有乳酸和/或乳酸盐的发酵液或其他有机废料分解产物制备高纯度L
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乳酸镁的方法。本专利技术的方法包括蒸发结晶，其可以利用来自于各种不同来源的发酵液或其他有机废料分解产物，从而使所述方法在经济和环境两方面有益。本文公开的方法适用于在乳酸回收设施中的进料分批生产和连续生产。
[0021]本专利技术在某种程度上基于下述出乎意料的发现，即高纯度L
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乳酸镁晶体可以从已分解的有机废料的分散体例如乳酸发酵液中获得，而无需在发酵期间和/或之后除去D
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乳
酸。所述方法涉及在特定条件下使用蒸发结晶，这在一次处理后即可产生高纯度L
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乳酸镁晶体，尽管所述分解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由已分解的有机废料形成高纯度L
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乳酸镁晶体的方法，所述方法包括下述步骤：a.提供已分解的有机废料的澄清分散体，其包含浓度为约50至约110g/L的乳酸盐；b.任选地将所述步骤(a)的澄清分散体浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/L；c.将所述步骤(a)的澄清分散体或步骤(b)的浓缩的澄清分散体混合，获得包含晶种L
‑
乳酸镁晶体的悬液；d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，获得L
‑
乳酸镁晶体；和e.收集所述在步骤(d)中获得的L
‑
乳酸镁晶体，其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述已分解的有机废料的澄清分散体包括已使用过滤、离心、浮选、沉降、凝聚、絮凝和倾析中的至少一者除去杂质的已分解的有机废料。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述已分解的有机废料的澄清分散体包括已使用过滤和/或离心除去杂质的已分解的有机废料。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述有机废料选自食物废料、城市食物废料、住宅食物废料、农业废料、来自于食品加工设施的工业食物废料、商业食物废料及其混合物或组合。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(b)进行到乳酸盐浓度为约100至约130g/L。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述步骤(c)中的混合以约50至约300转/分钟(RPM)的速度进行。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述步骤(c)中的混合进行至少1小时。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中步骤(b)至(d)在约50℃至约80℃范围内的高温下进行。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤(b)至(d)在施加真空至约150至约250毫巴的压力下进行。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(d)以每小时约2至约5重量％的蒸发速率进行。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中步骤(e)包括过滤和/或离心。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中步骤(e)在室温下进行。13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其还包括清洗所述得到的L
‑
乳酸镁晶体的步骤(f)。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述得到的L
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乳酸镁晶体的清洗在选自水、乙醇、丙醇、异丁醇、环己烷、丙酮、乙酸乙酯及其混合物或组合的溶剂中进行。15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其还包括将所述L
‑
乳酸镁晶体干燥至干燥失重(LOD)％为约10％至约20％的步骤(g)。16.根据权利要求15所述的方法，其中干燥在约50℃至约120℃的高温下进行。17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中通过重复步骤(c)至(e)将所述得到
的L
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乳酸镁晶体溶解并重结晶。18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中L
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乳酸镁晶体的回收率为至少90％。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述得到的L
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乳酸镁晶体的特征在于中值粒径小于75μm。20.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述得到的L
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乳酸镁晶体的特征在于中值粒径大于75μm。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述得到的L
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乳酸镁晶体的特征在于包括约100至约300μm范围内的中值粒径的粒径分布。22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中所述得到的L
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乳酸镁晶体包含少于3％的D
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乳酸镁、优选地少于2％的D
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乳酸镁、更优选地少于1.5％的D
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乳酸镁以及最优选地少于1％的D
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乳酸镁。23.多个L
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乳酸镁晶体，其通过权利要求1至22中任一项所述的方法可获得。24.一种由发酵液形成高纯度L
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乳酸镁晶体的方法，所述方法包括下述步骤：a.提供澄清的发酵液，其包含浓度为约50至约110g/L的乳酸盐；b.任选地将所述步骤(a)的澄清的发酵液浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/L；c.将所述步骤(a)的澄清的发酵液或步骤(b)的浓缩的发酵液混合，获得包含晶种L
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乳酸镁晶体的悬液；d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，获得L
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乳酸镁晶体；和e.收集所述在步骤(d)中获得的L
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乳酸镁晶体，其中步骤(b)...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：三W有限公司，
类型：发明
国别省市：