CN1740331A - 生物炼制生产乳酸乙酯及其共同产品的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用生物炼制生产乳酸乙酯及共同产品的工艺方法。该方法首先以乳酸菌为菌体发酵生成乳酸铵，发酵条件为：以乳酸菌为菌体，以氨水为中和剂，发酵pH是5.5－6.5，温度为35－38℃；乳酸铵再和磷酸反应，将乳酸铵转化为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和乳酸，要使反应只生成(NH4) 2HPO4和NH4H2PO4而不生成(NH4) 3PO4，应控制反应液的pH值在3.88以下；最后采用催化精馏由乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯，以超细磁性固体超强酸SO4 2－－ZrO2/Fe3O4为催化剂，精馏塔内采用θ网环填料，催化剂用量为乳酸质量的4－7％，工艺条件为：醇酸比(摩尔比)为2∶1－4∶1，回流比为2∶1－1∶1。本发明的主要特征是：工艺路线短、无环境污染、对设备无腐蚀、乳酸乙酯产率高、利于连续化生产等。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物炼制生产乳酸乙酯的工艺方法，属于生物炼制生产乳酸乙酯的技术。
背景技术
乳酸乙酯是一种重要的精细化工原料。传统上可用作酒类添加剂、压制药片的润滑剂、药物中间体等。但乳酸乙酯最具潜力的用途在于利用其无毒、溶解性好、不易挥发、可生物降解、有果香气味的特点，作为极具开发价值和应用前景的“绿色溶剂”，它可以取代目前在工业上广泛使用的有毒溶剂，如：卤代类、醚类、氟氯碳类溶剂等，在人们对环境的要求越来越高的今天意义重大。乳酸铵一方面在制药领域可直接作为治疗皮肤病的药物，以及作为动物饲料的添加剂；另一方面它也可以直接和乙醇反应合成绿色溶剂。磷酸铵类主要指磷酸一铵和磷酸二铵，二者物理性质和农化性质优良，不仅可以作为肥料，同时，也是现代医学、发酵工业、化学化工及食品工业的重要原料。乳酸是世界上公认的三大有机酸之一，它的用途极其广泛。乳酸及其盐类和衍生物可用于食品、医药、化工和印染等工业
传统的乳酸乙酯是以乳酸和乙醇为原料，以浓硫酸为催化剂，用苯或甲苯为带水剂，催化酯化合成乳酸乙酯。该工艺主要存在以下问题：副产物多，设备腐蚀严重，生产成本高。以碳酸钙为中和剂是乳酸发酵的传统工艺，该工艺技术成熟。但是，以碳酸钙作为中和剂发酵液主要成分是粗乳酸钙，粗乳酸钙需经浓硫酸酸解得到粗乳酸和副产物硫酸钙，硫酸钙很难得到进一步利用，大量的硫酸钙堆积会造成环境污染，因此开发生产乳酸、乳酸乙酯新工艺具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物炼制生产乳酸乙酯的工艺方法，该工艺方法为绿色化工过程且产品和产率高。
为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案加以实现的：一种生物炼制生产乳酸乙酯的工艺方法，其特征在于包括以下过程：
1.以乳酸菌Lactobacillus delbrueckii subsp.lactis BME5-18M(简写为LB)为菌体发酵生成乳酸铵：在温度为35-38℃，向发酵液中加入氨水中和剂，控制发酵液的pH在5.5-6.5，以20-30ml/h的速度流加500ml浓度为500-700g/L的葡萄糖，发酵时间为80-90h，发酵生成乳酸铵，经分离可得到乳酸铵
2.由乳酸铵转化为磷酸氢钠、磷酸二氢钠和乳酸：向步骤1制得的乳酸铵溶液中，逐渐加入磷酸进行反应，控制反应液的pH值在3.88以下，反应生成含有(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸的溶液。经分离可得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4和乳酸。
3.乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯：采用催化精馏由乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯。催化精馏塔的填料分三段装填，精馏段和提馏段直接用θ网环填料装填；催化精馏段用包裹催化剂的填料填装。催化剂为磁性超细国体超强酸SO4 2--ZrO2/Fe3O4，催化剂用量为乳酸质量的4-7％，并按醇酸摩尔比为2∶1-4∶1进料，回流比为2∶1-1∶1，乳酸进料量为0.5247-0.6482mol/h，乳酸乙酯一次循环收率达到52-57％。即可得到乳酸乙酯。
本发明同现有乳酸乙酯制备方法相比，其优点在于：工艺路线短、无环境污染、对设备无腐蚀、可连续化生产、乳酸乙酯产率高等。
具体实施方式
实例1：
以LB菌为菌体，以氨水为中和剂发酵生成乳酸铵，控制发酵液的pH为5.5；温度为36℃以20ml/h速度流加400ml浓度为600g/L葡萄糖，发酵时间为80h。
将0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸铵进行反应，当溶液的pH值在3.88以下时，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通过分离得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸备用。
采用催化精馏由乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯。催化精馏塔的填料分三段装填，精馏段和提馏段直接用θ网环填料装填；催化精馏段用包裹催化剂的填料填装。催化剂用量为乳酸质量的5％，在反应条件为：醇酸比(摩尔比)为2∶1，回流比为2∶1，乳酸进料量为0.5247/h时，乳酸乙酯一次循环收率为52％。
实例2：
以LB菌为菌体，以氨水为中和剂发酵生成乳酸铵，控制发酵液的pH为6.0；温度为37℃以25ml/h速度流加450ml浓度为700g/L葡萄糖，发酵时间为85h。
将0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸铵进行反应，当溶液的pH值在3.88以下时，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通过分离得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸备用。
采用催化精馏由乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯。催化精馏塔的填料分三段装填，精馏段和提馏段直接用θ网环填料装填；催化精馏段用包裹磁性超细固体超强酸为催化剂的填料填装。催化剂用量为乳酸质量的7％，在反应条件为：醇酸比(摩尔比)为3∶1，回流比为1.5∶1，乳酸进料量为0.5879/h时，乳酸乙酯一次循环收率为57％。
实例3：
以LB菌为菌体，以氨水为中和剂发酵生成乳酸铵，控制发酵液的pH为6.5；温度为35℃以30ml/h速度流加500ml浓度为500g/L葡萄糖，发酵时间为90h。
将0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸铵进行反应，当溶液的pH值在3.88以下时，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通过分离得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸备用。
采用催化精馏由乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯。催化精馏塔的填料分三段装填，精馏段和提馏段直接用θ网环填料装填；催化精馏段用包裹催化剂的填料填装。催化剂用量为乳酸质量的6％，在反应条件为：醇酸比(摩尔比)为4∶1，回流比为2∶1，乳酸进料量为0.6482/h时，乳酸乙酯一次循环收率为55％。
Claims (1)
1.一种由生物炼制生产乳酸乙酯及共同产品的工艺方法，其特征在于包括以下过程：
(1)以乳酸菌Lactobacillus delbrueckii subsp.lactis BME5-18M为菌体发酵生成乳酸铵：在温度为35-38℃，向发酵液中加入氨水中和剂，控制发酵液的pH在5.5-6.5，以20-30ml/h的速度流加500ml浓度为500-700g/L的葡萄糖，发酵时间为80-90h，发酵生成乳酸铵，经分离可得到乳酸铵；
(2)由乳酸铵转化为磷酸氢钠、磷酸二氢钠和乳酸：向步骤1制得的乳酸铵溶液中，逐渐加入磷酸进行反应，控制反应液的pH值在3.88以下，反应生成含有(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸的溶液，经分离可得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4和乳酸；
(3)乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯：采用催化精馏由乳酸和乙醇反应合成乳酸乙酯。催化精馏塔的填料分三段装填，精馏段和提馏段直接用θ网环填料装填；催化精馏段用包裹催化剂的填料填装。催化剂为磁性超细国体超强酸SO4 2--ZrO2/Fe3O4，催化剂用量为乳酸质量的4-7％，并按醇酸摩尔比为2∶1-4∶1进料，回流比为2∶1-1∶1，乳酸进料量为0.5247-0.6482mol/h，乳酸乙酯一次循环收率达到52-57％，即可得到乳酸乙酯。
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| CN102329897A (zh) * | 2011-10-09 | 2012-01-25 | 江西新瑞丰生化有限公司 | 生物发酵中pH值的调控方法 |
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |