生产纯化乳酸溶液的方法技术

本公开提供了以ｐＨ在０．８至９．０范围内的乳酸盐材料源制备适用的纯化乳酸溶液的方法。这种方法包括如下步骤：提供含钙盐的乳酸盐材料源；以硫酸酸化浓缩肉汤，生成含乳酸和硫酸钙的酸化溶液；由酸化溶液减少硫酸钙的含量；以胺萃取剂萃取酸化溶液，生成载荷溶剂；和以水溶剂反萃取载荷溶剂，提供纯化乳酸溶液。任选地，在酸化步骤之前浓缩乳酸盐材料源。选择性地，胺萃取剂可包括硫酸根阴离子。胺萃取剂中的硫酸阴离子是酸化步骤的残余硫酸。选择性地，胺萃取剂中的硫酸，例如，作为硫酸在萃取步骤期间加入。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及乳酸处理。它特别涉及由或者中性或者低pH的乳酸材料源获得纯化乳酸溶液的方法，以及所得的产品。背景作为通用化学品的乳酸的潜能，例如用于各种工业聚合物的生产，是已知的。乳酸作为通用化学品的用途特别感兴趣的是因为聚乳酸和它的许多产品是能进行生物降解的。另外，乳酸可以采用可再生的碳源通过发酵制备。低pH发酵是为了改善乳酸产品商业效益所研究的方法。与中性pH发酵(例如，包括pH范围为5.0至8.0，包括更典型的5.0至7.0)相反，其中乳酸材料主要以乳酸盐存在，采用低pH发酵形成的乳酸材料(例如，pH低于5.0，通常低于4.8，更通常低于4.3)包括有效量的游离酸形式。因此，从pH低于5.0的水溶液分离乳酸有助于减少对由pH高于5.0的水溶液中分离乳酸必需的酸化工艺的需要。许多酸化工艺需要高昂的生产成本或者操作成本；消耗酸化试剂；和/或引起试剂的消耗以及副产物盐的形成。因此，有兴趣发展能够在pH5.0或更低的范围内保持高产率的生物。除了努力发展在低pH值具有高产率的生物之外，还努力在发酵期间增加混合糖流的使用。和传统的发酵培养基不同，它通常包括纯化的糖流，例如作为碳源的葡萄糖，混合糖流包括例如己糖、己酮醣和戊糖的组合，例如葡萄糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖和木糖。混合的糖流是低成本的碳源，它可通过例如纤维素和半纤维素的酶或酸水解得到。美国专利Nos.5,562,777，5,620,877和4,350,766讨论制备混合糖流的方法。美国专利Nos.5,798,237和5,789,210讨论了这些糖流作为用于发酵的碳源的用途。这五篇专利的公开本文一并参考。尽管混合糖流提供了相对低费用的碳源，混合糖流通常具有比常规的葡萄糖流更多的杂质，例如木素。杂质不仅仅增加微生物的负担，它必需忍受杂质，杂质也必需从发酵肉汤和乳酸盐材料中分离。因此，需要一种能够减少由于混合糖流，或其它碳水化物源的使用而存在的杂质的分离方法。专利技术概述本发开提供一种制备纯化乳酸溶液的方法，它适于与具有中性pH(例如，包括约5.0和8.0之间，包括更典型的5.0和7.0之间)，或者低pH(例如，低于5.0，通常低于4.8，更通常低于4.3)的乳酸盐材料一同使用。本文一项优选的方法包括下列步骤提供包括乳酸钙的乳酸盐材料源；浓缩乳酸盐材料源以生成浓缩溶液；用硫酸酸化浓缩溶液形成包括乳酸和硫酸钙的酸化溶液；减少酸化溶液中硫酸钙的含量；以萃取剂萃取酸化溶液以形成载荷溶剂；以及反萃取载荷溶剂以提供纯化的乳酸溶液，例如，通过以不能混溶的水溶剂反萃取。这种方法的步骤不必以叙述的顺序实施。例如，浓缩步骤可以在酸化步骤之前和/或之后进行。选择性地，该方法可以以包括下述步骤的方式应用提供包括乳酸钙的乳酸盐材料源；以硫酸酸化乳酸盐材料源，生成包括乳酸和硫酸钙的酸化溶液；减少酸化溶液中硫酸钙的含量；以萃取剂混合酸化溶液，生成萃取溶液，其中该萃取溶液包括硫酸，用萃取溶液萃取酸化的溶液以形成载荷溶剂；和反萃取载荷溶剂以提供乳酸的纯化溶液。在萃取液中的硫酸可以是酸化步骤剩余的硫酸。选择性地，在萃取步骤之前或期间可以将硫酸加入到萃取液中。任选地，该方法可以以这样的方式应用，它包括如下步骤在浓缩步骤之前，在乳酸盐材料源中减少具有大于或等于约5,000Da分子量的杂质含量。优选地，乳酸盐材料源包括发酵肉汤，采用碳酸钙或氢氧化钙作为发酵期间的pH控制剂的结果是生成乳酸钙。附图简要说明附图说明图1是表示产生纯化乳酸溶液的工艺流程图。图2是产生纯化乳酸溶液的选择性工艺的工艺流程图。图3是表示胺萃取剂内乳酸的萃取的M.T.曲线的图。图4是表示萃取中含和不含硫酸盐的胺萃取剂的平衡曲线的图。详细说明本专利技术提供从具有中性或者低pH的乳酸盐材料源中获得纯化乳酸溶液的方法。通常地，乳酸盐材料源包括发酵肉汤。如本文使用的，″发酵″涉及通过微生物大量培养产生任何有益产品的代谢的方法。许多微生物适用于发酵方法，例如，细菌、酵母和真菌。本文术语″乳酸盐材料″涉及2-羟基丙酸盐的游离酸或盐形式，并且也涉及到乳酸低聚物，例如游离酸和/或盐形式的乳酰乳酸盐。本文可互换使用的术语″乳酸″和″游离乳酸″指酸形式，例如2-羟基丙酸，也称为″未离解的″形式，以及酸形式的乳酸低聚物。乳酸盐的盐或″未离解的″形式本文特别指″乳酸盐″，例如乳酸的钠(或钙)盐，或者乳酸钠(或乳酸钙)和乳酸低聚物的盐或″未离解的″形式。″营养基″指最初供给微生物用于发酵的形式的培养基，通常包括碳源、氮源和其它营养物。术语″发酵肉汤″指包括在消耗掉一些或所有最初供给的营养物之后产生的乳酸盐材料(例如，游离乳酸和乳酸盐)，和已经通过微生物分泌入培养基的含乳酸盐材料的发酵产物的混合物。发酵肉汤可包括含本文介绍的方法的其它方法的再循环流。发酵肉汤也被称为″乳酸盐材料源″。″澄清溶液″指乳酸盐材料源或至少清除一些杂质之后的发酵肉汤。本文术语″聚乳酸″或″聚乳酸盐″意指任何包含至少50重量％聚合物单元的乳酸残基或丙交酯残基。因此，这两个术语在它们范围之内包括聚丙交酯。术语″聚乳酸″和″聚乳酸盐″不意味着特别聚合的单体，例如不管这种聚合的材料是丙交酯(乳酸二聚物)或乳酸本身。根据惯例，溶液，例如发酵肉汤中乳酸盐材料的量，可以通过假设它均是未离解的或酸形式计算出的存在的乳酸盐材料的重量百分比表示；或者假设它都是离解的或盐形式计算出溶液中乳酸盐材料的重量百分比。当本文在溶液中提供该含量的乳酸盐材料时，它一般表示存在的乳酸盐材料的重量百分比，如果当它都是未离解或酸形式时计算，除非另外注明。I.概述本文介绍的方法提供一种从乳酸盐材料源中获得纯化乳酸溶液的方法。适合的乳酸盐材料源包括，但并非限制，发酵肉汤，源自于聚乳酸生产的包含乳酸盐材料的再循环流，或者业已水解形成含乳酸盐材料溶液的再循环聚乳酸(例如消费后废料或生产废料)。一般地，乳酸盐材料源是发酵肉汤。(术语发酵肉汤指包括来自本文介绍方法或其它方法的再循环流。)因此，讨论将强调发酵肉汤作为乳酸盐材料源的用途。然而，本文介绍的技术在申请中不因此被限制。通常地，乳酸盐材料源包括除了乳酸外其余被称为杂质的化合物。例如，发酵肉汤包括乳酸和乳酸盐，与细胞碎屑、残余的碳水化合物、营养物和其它杂质一起，共同称作乳酸盐材料。一般，为了商业目的，希望获得一种包含在水载体中的乳酸以及少于约1.0g/L至约5.0g/L杂质(更优选少于约0.005g/L至约1.0g/L杂质)的溶液。然而，可接受杂质的浓度可以根据溶液的商业用途和溶液内乳酸的浓度改变。因此，该方法提供一种从例如发酵肉汤的乳酸盐材料源获得纯化乳酸的方法。如本文使用的，短语″纯化的乳酸溶液″是指含约5wt％至约90wt％乳酸之间，更典型地含约10wt％至约90wt％乳酸之间，最典型地含约20wt％至约50wt％乳酸之间，含水载体，以及不超过约1.0g/L至约5.0g/L杂质，更优选不超过约0.005g/L至约1.0g/L杂质，例如蛋白质、碳水化合物、细胞碎屑，等等……的溶液图1表示一项优选的方法。在这种方法中，浓缩(H)含乳酸钙(A)的乳酸盐材料源，生成浓缩液。硫酸酸化(B)浓缩液，生成包括乳酸和硫酸钙的酸化的浆液。减少(C)酸化浆液中的硫酸钙的含量，接着以本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产纯化乳酸溶液的方法，包括如下步骤：（ａ）提供乳酸盐材料源，它包括至少一种乳酸、乳酸盐或者两者，其中乳酸盐含乳酸钙；（ｂ）通过除去至少大约１０％体积的乳酸盐材料源且没有同样减少乳酸盐材料的体积，浓缩乳酸盐材料源，生成浓缩的溶液； （ｃ）以硫酸酸化乳酸盐材料源，以形成含乳酸和硫酸钙的酸化浆液；（ｄ）从酸化浆液中除去至少部分硫酸钙；（ｅ）以胺萃取剂萃取酸化溶液，形成载荷溶剂；和（ｆ）反萃取载荷溶剂以提供纯化乳酸溶液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J米兹拉希，AM埃亚尔，C里克，B哈赞，JN斯塔尔，
申请(专利权)人：卡吉尔道有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]