JP2003284580A - Method and apparatus for producing lactate ester - Google Patents
Method and apparatus for producing lactate esterInfo
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低コストで乳酸エステルを製造できる方法お
よび装置を提供する。
【解決手段】 乳酸発酵したあと濃縮されて得られた乳
酸アンモニウム溶液に、反応器１において、アルコール
を添加し加熱することによって、乳酸エステルを得るエ
ステル化工程と、この工程で生成したアンモニアとアル
コールと水とを含む反応蒸気を中間冷却器４で冷却し、
アルコールと水の一部を液化させる中間冷却工程と、こ
の工程で液化したアルコールおよび水を含む分離液と、
アンモニア、アルコールおよび水を含む分離ガスとを気
液分離器５で分離する気液分離工程と、この工程で得ら
れた分離ガスを主冷却器６で冷却することによって液化
し、アンモニア水とアルコールとを得る主冷却工程とを
有する乳酸エステルの製造方法。
(57) [Problem] To provide a method and an apparatus capable of producing lactic acid ester at low cost. SOLUTION: In a reactor 1, an alcohol is added to an ammonium lactate solution obtained by concentrating after lactic acid fermentation, and the mixture is heated to obtain a lactate ester, and ammonia and alcohol produced in this step are obtained. The reaction steam containing water and water is cooled by the intercooler 4,
Intermediate cooling step of liquefying a part of alcohol and water, and a separated liquid containing alcohol and water liquefied in this step,
A gas-liquid separation step in which a separation gas containing ammonia, alcohol and water is separated by a gas-liquid separator 5; and the separation gas obtained in this step is cooled by a main cooler 6 to be liquefied, whereby ammonia water and alcohol And a main cooling step for obtaining a lactate ester.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、乳酸エステルを製
造する方法および装置に関し、特に低コストで乳酸エス
テルを製造することができる製造方法および装置に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for producing a lactate ester, and more particularly to a method and an apparatus for producing a lactate ester at low cost.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、乳酸は、醸造、漬物等の食品添加
物のほか、医薬、農薬、化粧品、繊維仕上げ剤、塗料、
溶剤、生分解性プラスチックなどの原料として使用され
ている。また乳酸の誘導体である乳酸ブチルなどの乳酸
エステルは、溶剤、洗浄剤として用いられている。乳酸
エステルの製造方法としては、乳酸発酵により得られた
乳酸をアルコールでエステル化する方法が広く用いられ
ている。特開平６−３１１８８６号公報には、原料を乳
酸発酵させ、この際、生成する乳酸の中和剤としてアン
モニアを用い、得られた乳酸アンモニウム溶液にアルコ
ールを添加して加熱し、反応後期に鉱酸を加え反応をさ
らに進行させ、アンモニアを回収するとともに乳酸エス
テルを回収する方法が開示されている。Conventionally, lactic acid has been used in addition to food additives such as brewing and pickles, as well as pharmaceuticals, agricultural chemicals, cosmetics, fiber finishing agents, paints,
Used as a raw material for solvents and biodegradable plastics. Lactic acid esters such as butyl lactate, which is a derivative of lactic acid, are used as solvents and cleaning agents. As a method for producing a lactic acid ester, a method of esterifying lactic acid obtained by lactic acid fermentation with alcohol is widely used. In JP-A-6-31886, a raw material is lactic acid-fermented, ammonia is used as a neutralizing agent for lactic acid produced, and alcohol is added to the obtained ammonium lactate solution to heat the mixture, which is used in the latter stage of the reaction. A method is disclosed in which an acid is added to further advance the reaction to recover ammonia and lactate ester.
【０００３】図３に示すように、この公報に記載された
方法では、アンモニア水を中和剤として添加しつつ乳酸
発酵を行うことによって得られた乳酸アンモニウム溶液
と、ブタノールとを反応器３１に入れ、オイルバス３２
を用いて１５０〜１６０℃で加熱する。反応器３１から
の反応蒸気を蒸留器３３を経て冷却器３４に導き、ブタ
ノールと水を液化させ、経路Ｌ３１を通して二相分離器
３５に導く。二相分離器３５では、ブタノールと水が分
離し、上相側のブタノールが経路Ｌ３２を通して反応器
３１に戻され、下相側の水が経路Ｌ３３を通して排出さ
れる。反応蒸気中のアンモニアは、冷却器３４を通過
し、経路Ｌ３４を通して回収される。As shown in FIG. 3, in the method described in this publication, an ammonium lactate solution obtained by carrying out lactic acid fermentation while adding aqueous ammonia as a neutralizing agent and butanol are placed in a reactor 31. Put, oil bath 32
And heat at 150-160 ° C. The reaction vapor from the reactor 31 is led to a cooler 34 via a distiller 33 to liquefy butanol and water and lead to a two-phase separator 35 through a path L31. In the two-phase separator 35, butanol and water are separated, butanol on the upper phase side is returned to the reactor 31 through the path L32, and water on the lower phase side is discharged through the path L33. Ammonia in the reaction vapor passes through the cooler 34 and is recovered through the path L34.
【０００４】回収されたアンモニアは、コスト低減のた
め、乳酸発酵の際の中和剤として再利用するのが好まし
い。アンモニアは、ガス状のまま中和剤として使用する
と供給量調節が難しくなるため、水に溶解させた状態と
するのが好ましい。回収されたアンモニアガスを水に溶
解させるには、コンプレッサなどで昇圧し、アンモニア
スクラバーなどを用いて水に接触させる操作が必要とな
る。The recovered ammonia is preferably reused as a neutralizing agent during lactic acid fermentation in order to reduce costs. If ammonia is used as a neutralizing agent in a gaseous state, it becomes difficult to control the supply amount, and therefore it is preferable that ammonia is dissolved in water. In order to dissolve the recovered ammonia gas in water, it is necessary to pressurize it with a compressor or the like and bring it into contact with water using an ammonia scrubber or the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造方法では、アンモニアを水に溶解させるため、コン
プレッサやスクラバーなどの大がかりな装置が必要とな
り、設備コストが高騰する問題があった。本発明は、上
記事情に鑑みてなされたもので、低コストで乳酸エステ
ルを製造できる方法および装置を提供することを目的と
する。However, in the conventional manufacturing method, since ammonia is dissolved in water, a large-scale device such as a compressor or a scrubber is required, which causes a problem of increase in equipment cost. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of producing a lactate ester at low cost.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の乳酸エステルの
製造方法は、原料を乳酸発酵させるとともに、生成した
乳酸をアンモニアで中和して乳酸アンモニウム溶液を得
る乳酸発酵工程と、乳酸発酵工程で得られた乳酸アンモ
ニウム溶液にアルコールを添加し加熱することによっ
て、乳酸アンモニウムをエステル化させて乳酸エステル
を含む反応液を得るエステル化工程と、エステル化工程
で生成したアンモニアとアルコールと水とを含む反応蒸
気を冷却し、アルコールと水の一部を液化させる中間冷
却工程と、中間冷却工程で液化したアルコールおよび水
を含む分離液と、アンモニア、アルコールおよび水を含
む分離ガスとを分離する気液分離工程と、気液分離工程
で得られた分離ガスを冷却することによって液化し、ア
ンモニアと水を冷却することにより得られたアンモニア
水とアルコールとを得る主冷却工程とを有することを特
徴とする。中間冷却工程における冷却温度は、反応蒸気
中のアンモニアの大部分が気相中に留まり、かつ分離ガ
ス中のアンモニアの大部分が主冷却工程で水に溶解する
温度とするのが好ましい。中間冷却工程における冷却温
度は、反応蒸気の露点より１〜１０℃低い温度に設定す
ることができる。中間冷却工程における冷却温度は、常
圧条件において８０〜１２０℃に設定することができ
る。本発明の製造方法では、アルコールとして、炭素数
が４以上であるものを用い、気液分離工程で得られた分
離液中のアルコールと水とを分離する分離液側分液工程
を行い、得られたアルコールをエステル化工程に供給す
ることができる。本発明の製造方法では、主冷却工程で
得られたアンモニア水とアルコールとを分離する分離ガ
ス側分液工程を行い、得られたアンモニア水を、乳酸発
酵工程における中和剤として使用することができる。本
発明の製造方法では、エステル化工程で得られた反応液
を加熱することによって、反応液中に不純物として含ま
れるアンモニアとアルコールと水とを反応蒸気として放
出させる精製工程と、精製工程で放出された反応蒸気を
冷却し、アルコールと水の一部を液化させる第２中間冷
却工程と、第２中間冷却工程で液化したアルコールおよ
び水を含む分離液と、アンモニア、アルコールおよび水
を含む分離ガスとを分離する第２気液分離工程と、第２
気液分離工程で得られた分離ガスを冷却することによっ
て液化し、アンモニア水とアルコールとを得る第２主冷
却工程とを有する方法を採用することもできる。Means for Solving the Problems The method for producing a lactate ester of the present invention comprises a lactic acid fermentation step in which a raw material is lactic acid fermented, and the produced lactic acid is neutralized with ammonia to obtain an ammonium lactate solution. Including an esterification step of esterifying ammonium lactate to obtain a reaction solution containing a lactate ester by adding alcohol to the obtained ammonium lactate solution and heating, and ammonia, alcohol and water produced in the esterification step A gas-liquid that separates the intermediate cooling step of cooling the reaction vapor and liquefying part of the alcohol and water, the separated liquid containing alcohol and water liquefied in the intermediate cooling step, and the separated gas containing ammonia, alcohol, and water. The separation process and the separation gas obtained in the gas-liquid separation process are liquefied by cooling, and ammonia and water are cooled. And having a main cooling step of obtaining the aqueous ammonia and alcohol obtained by Rukoto. The cooling temperature in the intermediate cooling step is preferably a temperature at which most of the ammonia in the reaction vapor remains in the gas phase and most of the ammonia in the separated gas dissolves in water in the main cooling step. The cooling temperature in the intermediate cooling step can be set to a temperature 1 to 10 ° C. lower than the dew point of the reaction vapor. The cooling temperature in the intermediate cooling step can be set to 80 to 120 ° C under normal pressure conditions. In the production method of the present invention, an alcohol having a carbon number of 4 or more is used as the alcohol, and a separation liquid side liquid separation step of separating alcohol and water in the separation liquid obtained in the gas-liquid separation step is performed to obtain The alcohol obtained can be fed to the esterification process. In the production method of the present invention, the separation gas side liquid separation step of separating the ammonia water and alcohol obtained in the main cooling step is performed, and the obtained ammonia water can be used as a neutralizing agent in the lactic acid fermentation step. it can. In the production method of the present invention, the reaction solution obtained in the esterification step is heated to release ammonia and alcohol and water contained as impurities in the reaction solution as reaction vapors, and a purification step. A second intermediate cooling step of cooling the generated reaction vapor and liquefying part of the alcohol and water, a separation liquid containing alcohol and water liquefied in the second intermediate cooling step, and a separation gas containing ammonia, alcohol and water A second gas-liquid separation step of separating the
It is also possible to employ a method having a second main cooling step of liquefying the separated gas obtained in the gas-liquid separation step to liquefy it to obtain ammonia water and alcohol.
【０００７】本発明の乳酸エステルの製造装置は、乳酸
発酵で生成した乳酸をアンモニアで中和して得られた乳
酸アンモニウム溶液に、アルコールを添加し加熱するこ
とによって、乳酸アンモニウムをエステル化させて乳酸
エステルを得るエステル化反応器と、エステル化反応器
で生成したアンモニアとアルコールと水とを含む反応蒸
気を冷却し、アルコールと水の一部を液化させる中間冷
却器と、中間冷却器で液化したアルコールおよび水を含
む分離液と、アンモニア、アルコールおよび水を含む分
離ガスとを分離する気液分離器と、気液分離器で得られ
た分離ガスを冷却することによって液化し、アンモニア
水とアルコールとを得る主冷却器とを有することを特徴
とする。The lactate production apparatus of the present invention is a method for esterifying ammonium lactate by adding alcohol to an ammonium lactate solution obtained by neutralizing lactic acid produced by lactic acid fermentation with ammonia and heating the solution. Liquefaction by an esterification reactor for obtaining a lactate ester, an intercooler for cooling the reaction vapor containing ammonia, alcohol, and water produced in the esterification reactor to liquefy a part of the alcohol and water, and an intercooler The separated liquid containing the alcohol and water, and a gas-liquid separator that separates the separated gas containing ammonia, alcohol, and water, and the separated gas obtained in the gas-liquid separator is liquefied by cooling to form ammonia water. And a main cooler for obtaining alcohol.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の乳酸エステルの製造方法
では、分解により糖を生成するものであれば、原料とし
て用いることができる。この原料としては、バイオマス
材料由来のものを用いることができる。バイオマス材料
とは、生物に由来する材料をいい、木質系材料（木材な
ど）、古紙、農産廃棄物（稲わらなど）、果実殻（ヤシ
殻など）、澱粉系材料（トウモロコシ、ジャガイモな
ど）、糖質材料（サトウキビ絞り汁など）を例示するこ
とができる。バイオマス材料としては、木質系材料、古
紙、農産廃棄物、果実殻などの繊維系バイオマス材料
（繊維状組織を含むバイオマス材料）を用いることがで
きる。バイオマス材料は、廃棄物（産業廃棄物、都市ゴ
ミ、農産廃棄物）に由来するものを、単独または２種以
上を混合して用いることができる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the method for producing a lactate ester of the present invention, any material that produces sugar by decomposition can be used as a raw material. As this raw material, a material derived from a biomass material can be used. Biomass material refers to materials derived from living organisms, such as wood-based materials (wood, etc.), waste paper, agricultural waste (rice straw, etc.), fruit shells (coconut shells, etc.), starch-based materials (corn, potatoes, etc.), Examples thereof include sugar materials (sugar cane juice, etc.). As the biomass material, a fibrous biomass material (biomass material containing fibrous tissue) such as wood-based material, used paper, agricultural waste, and fruit shell can be used. As the biomass material, one derived from waste (industrial waste, municipal waste, agricultural waste) can be used alone or in combination of two or more kinds.
【０００９】以下、本発明の乳酸エステルの製造方法の
第１の実施形態を説明する。
（１）加水分解工程
この工程では、原料を加水分解し、糖を含む分解物を得
る。例えばジャガイモ由来の澱粉系材料を原料として用
いる場合には、グルコースを含む分解物が得られる。加
水分解の方法としては、濃酸加水分解法、希酸加水分解
法、水蒸気爆砕法、酵素法を挙げることができる。The first embodiment of the method for producing a lactate ester of the present invention will be described below. (1) Hydrolysis step In this step, the raw material is hydrolyzed to obtain a decomposition product containing sugar. For example, when a starch-based material derived from potato is used as a raw material, a decomposition product containing glucose is obtained. Examples of the hydrolysis method include concentrated acid hydrolysis method, dilute acid hydrolysis method, steam explosion method, and enzyme method.
【００１０】濃酸加水分解法は、原料を濃酸で処理する
方法である。濃酸としては、硫酸、塩酸、フッ化水素酸
を挙げることができ、なかでも特に、硫酸を用いるのが
好ましい。濃酸の濃度は２０〜８０質量％とするのが好
ましい。濃酸加水分解法の具体例としては、次の方法を
挙げることができる。まず、原料を６０〜８０質量％の
硫酸溶液と混合する。この際、温度は４０℃以下とする
のが好ましい。次いで、混合物を、硫酸濃度が２０〜４
０質量％となるように希釈し、好ましくは８０〜１００
℃に加熱する。混合物から固形分を分離することによっ
て、５炭糖や６炭糖を含む液状の分解物を得ることがで
きる。硫酸は、擬似移動相を用いて分解物から除去する
ことができる。濃酸加水分解法は、繊維系バイオマス材
料の加水分解に用いるのが好ましい。The concentrated acid hydrolysis method is a method of treating a raw material with concentrated acid. Examples of the concentrated acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid. Among them, sulfuric acid is preferably used. The concentration of concentrated acid is preferably 20 to 80% by mass. The following method can be mentioned as a specific example of the concentrated acid hydrolysis method. First, the raw material is mixed with a 60 to 80 mass% sulfuric acid solution. At this time, the temperature is preferably 40 ° C. or lower. Then, the mixture is mixed with sulfuric acid at a concentration of 20-4.
Dilute to 0% by mass, preferably 80-100
Heat to ℃. By separating the solid content from the mixture, a liquid decomposition product containing pentose and hexose can be obtained. Sulfuric acid can be removed from the degradation products using a simulated mobile phase. The concentrated acid hydrolysis method is preferably used for hydrolysis of the fiber-based biomass material.
【００１１】希酸加水分解法は、原料を希酸で処理する
方法である。希酸としては、硫酸、塩酸、フッ化水素酸
を挙げることができ、なかでも特に、硫酸を用いるのが
好ましい。希酸の濃度は０．５〜２質量％とするのが好
ましい。希酸加水分解法の具体例しては次の方法を挙げ
ることができる。まず、原料を０．５〜１質量％の硫酸
溶液と混合する。この際、温度は２００〜３００℃にす
ることが好ましい。次いで、混合物を硫酸濃度が１〜２
質量％となるように希釈し、好ましくは２３０〜２５０
℃に加熱する。混合物から固形分を分離することによっ
て、５炭糖や６炭糖を含む液状の分解物を得ることがで
きる。硫酸は、炭酸カルシウムの添加により硫酸カルシ
ウムとして析出させることによって、分解物から取り除
くことができる。希酸加水分解法は、繊維系バイオマス
材料の加水分解に用いるのが好ましい。The dilute acid hydrolysis method is a method of treating a raw material with a dilute acid. Examples of the dilute acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid. Among them, sulfuric acid is preferably used. The concentration of the dilute acid is preferably 0.5 to 2% by mass. The following method may be mentioned as a specific example of the dilute acid hydrolysis method. First, the raw material is mixed with a 0.5 to 1 mass% sulfuric acid solution. At this time, the temperature is preferably 200 to 300 ° C. Then, the mixture is mixed with sulfuric acid at a concentration of 1-2.
It is diluted so as to be mass%, preferably 230 to 250
Heat to ℃. By separating the solid content from the mixture, a liquid decomposition product containing pentose and hexose can be obtained. Sulfuric acid can be removed from the decomposition products by precipitating it as calcium sulfate by adding calcium carbonate. The dilute acid hydrolysis method is preferably used for hydrolysis of the fiber-based biomass material.
【００１２】水蒸気爆砕法は、原料を爆砕する方法であ
る。水蒸気爆砕法の具体例としては次の方法を挙げるこ
とができる。原料に水蒸気を注入することによって、こ
の原料を２３０〜２４０℃、３０〜４０気圧の条件で爆
砕する。得られた爆砕物から固形分を分離することによ
って、５炭糖や６炭糖を含む液状の分解物を得ることが
できる。The steam explosion method is a method of exploding raw materials. The following method can be mentioned as a specific example of the steam explosion method. By injecting steam into the raw material, the raw material is exploded under the conditions of 230 to 240 ° C. and 30 to 40 atm. By separating the solid content from the obtained blast product, a liquid decomposition product containing pentose and hexose can be obtained.
【００１３】酵素法は、原料を酵素で分解する方法であ
る。酵素としては、αアミラーゼ、セルラーゼを使用で
きる。澱粉系材料をα−アミラーゼで分解する方法の具
体例としては次の方法を挙げることができる。まず、原
料である澱粉系材料とα−アミラーゼを水に分散させ
て、ジェットクッカーを用いて、１０５℃〜１１０℃の
条件で４〜８ｋｇ／ｃｍ2Ｇの水蒸気と混合する。α−
アミラーゼとしては、耐熱性の優れたもの（例えばバチ
ルス・リケニフォルミス（B. licheniformis）のα−ア
ミラーゼ）が好ましい。この混合物を上記温度および圧
力条件で滞留管内に５〜１０分間おいた後、反応槽に入
れ、大気圧下で９５℃程度の条件で９０分〜１２０分間
滞留させ、分解物を得る。酵素法は、澱粉系材料の加水
分解に用いるのが好ましいThe enzyme method is a method of decomposing a raw material with an enzyme. As the enzyme, α-amylase or cellulase can be used. The following method can be mentioned as a specific example of the method of decomposing a starch material with α-amylase. First, the raw material starch-based material and α-amylase are dispersed in water and mixed with 4 to 8 kg / cm 2 G of steam under the conditions of 105 ° C. to 110 ° C. using a jet cooker. α-
As the amylase, those having excellent heat resistance (for example, α-amylase of Bacillus licheniformis) are preferable. This mixture is left in the retention tube under the above-mentioned temperature and pressure conditions for 5 to 10 minutes, then placed in a reaction tank and retained under atmospheric pressure at about 95 ° C. for 90 to 120 minutes to obtain a decomposed product. The enzymatic method is preferably used for the hydrolysis of starch-based materials
【００１４】（２）乳酸発酵工程
この工程では、得られた分解物を、乳酸発酵微生物を用
いて乳酸発酵させる。この乳酸発酵微生物としては、細
菌、酵母、カビが使用可能である。細菌としては、ラク
トバチルス（Lactobacillus）属、ストレプトコッカス
（Streptococcus）属、バチルス（Bacillus）属、ロイ
コノストック（Leuconostoc）属、ペディオコッカス（P
ediococcus）属のものを例示できる。酵母としては、サ
ッカロミセス（Saccharomyces）属、クルーベルマイセ
ス（Kluyveromyces）属のものを例示できる。カビとし
ては、リゾプス（Rhyzopus）属、アスペルギルス（Aspe
rgillus）属のものを例示できる。この乳酸発酵微生物
としては、特に、ホモ乳酸発酵能を有する微生物を使用
するのが好ましい。(2) Lactic Acid Fermentation Step In this step, the obtained decomposed product is lactic acid fermented by using a lactic acid fermenting microorganism. Bacteria, yeasts, and molds can be used as the lactic acid-fermenting microorganisms. Bacteria include Lactobacillus genus, Streptococcus genus, Bacillus genus, Leuconostoc genus, Pediococcus (P
ediococcus) genus can be illustrated. Examples of yeast include those of the genus Saccharomyces and the genus Kluyveromyces. Molds include Rhyzopus and Aspegillus.
rgillus) genus can be illustrated. As this lactic acid fermenting microorganism, it is particularly preferable to use a microorganism having a homolactic acid fermenting ability.
【００１５】これによって、原料中の糖（６炭糖、５炭
糖など）は分解され、乳酸が生成する。式（ｉ）は、ホ
モ乳酸発酵による６炭糖分解反応を示し、式（ii）は、
ホモ乳酸発酵による５炭糖分解反応を示す。
Ｃ6Ｈ12Ｏ6 → ２ＣＨ3ＣＨ(ＯＨ)ＣＯＯＨ ・・・ (i)
３Ｃ5Ｈ10Ｏ5 → ５ＣＨ3ＣＨ(ＯＨ)ＣＯＯＨ ・・・ (ii)
なお、この工程では、ヘテロ乳酸発酵を行う乳酸発酵微
生物を使用することもできる。As a result, sugars in the raw material (hexasaccharide, pentasaccharide, etc.) are decomposed to produce lactic acid. Formula (i) shows a 6-carbon sugar decomposition reaction by homolactic acid fermentation, and Formula (ii) is
5 shows a 5-carbon sugar decomposition reaction by homolactic acid fermentation. C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CH (OH) COOH ・ ・ ・ (i) 3C 5 H 10 O 5 → 5CH 3 CH (OH) COOH ・ ・ ・ (ii) In this step, heterolactic acid fermentation is performed. It is also possible to use the lactic acid-fermenting microorganisms which are used.
【００１６】乳酸発酵時には、乳酸の生成により発酵液
のｐＨが低下するため、アンモニア等の塩基を用いて発
酵液を中和する。アンモニアは、水溶液の状態（アンモ
ニア水）で使用し、発酵液のｐＨを中性領域（好ましく
はｐＨ６〜８）に保つように供給するのが好ましい。こ
れによって、乳酸がアンモニアと反応し、乳酸アンモニ
ウムが生成し、乳酸アンモニウムを含む発酵液（乳酸ア
ンモニウム溶液）が得られる。発酵液は、遠心分離、膜
分離などによって菌体を分離するのが好ましい。During lactic acid fermentation, the pH of the fermentation liquor is lowered by the production of lactic acid, so the fermentation liquor is neutralized with a base such as ammonia. Ammonia is preferably used in the state of an aqueous solution (ammonia water) and supplied so that the pH of the fermentation liquor is maintained in a neutral region (preferably pH 6 to 8). As a result, lactic acid reacts with ammonia to produce ammonium lactate, and a fermentation liquor containing ammonium lactate (ammonium lactate solution) is obtained. The fermentation broth is preferably separated from the bacterial cells by centrifugation, membrane separation or the like.
【００１７】（３）エステル化工程
この工程では、乳酸発酵工程で得られた乳酸アンモニウ
ムをエステル化する。エステル化により生成する反応蒸
気中のアンモニア濃度を調整するため、エステル化に先
だって、溶液中の乳酸アンモニウムを濃縮するのが好ま
しい。濃縮された溶液中の乳酸アンモニウム濃度は、７
０〜８５質量％とするのが好ましい。乳酸アンモニウム
を濃縮する手段としては、多重効用管や、薄膜蒸留器を
挙げることができる。濃縮にあたっては、乳酸のラセミ
化を避けるため、加熱温度を１３０℃未満にするのが好
ましい。(3) Esterification step In this step, the ammonium lactate obtained in the lactic acid fermentation step is esterified. In order to adjust the ammonia concentration in the reaction vapor produced by esterification, it is preferable to concentrate ammonium lactate in the solution prior to esterification. The concentration of ammonium lactate in the concentrated solution is 7
It is preferably from 0 to 85% by mass. Examples of means for concentrating ammonium lactate include a multi-effect tube and a thin film distiller. In the concentration, the heating temperature is preferably lower than 130 ° C. in order to avoid racemization of lactic acid.
【００１８】図１は、本実施形態の製造方法を実施可能
な製造装置を示すもので、この製造装置は、乳酸アンモ
ニウムをエステル化させるエステル化反応器１と、反応
器１で生成した反応蒸気を冷却する中間冷却器４と、中
間冷却器４を経た反応蒸気の液成分（分離液）とガス成
分（分離ガス）とを分離する気液分離器５と、分離ガス
を冷却し液化する主冷却器６と、分離液を冷却する分離
液冷却器７と、分離液中のアルコールと水とを分離する
分離液側分液器８と、主冷却器６で得られたアンモニア
水とアルコールとを分離する分離ガス側分液器９とを備
えている。FIG. 1 shows a manufacturing apparatus capable of carrying out the manufacturing method of this embodiment. This manufacturing apparatus comprises an esterification reactor 1 for esterifying ammonium lactate and a reaction vapor produced in the reactor 1. An intercooler 4 for cooling the gas, a gas-liquid separator 5 for separating a liquid component (separated liquid) and a gas component (separated gas) of the reaction vapor that has passed through the intercooler 4, and a main for cooling and liquefying the separated gas Cooler 6, separated liquid cooler 7 for cooling the separated liquid, separated liquid side separator 8 for separating alcohol and water in the separated liquid, and ammonia water and alcohol obtained in main cooler 6. And a separation gas side separator 9 for separating the gas.
【００１９】図１に示すように、乳酸アンモニウム溶液
である発酵液を、経路Ｌ１を通してエステル化反応器１
に供給するとともに、反応器１にアルコールを添加し、
これらを加熱する。アルコールとしては、炭素数が４以
上であるものを用いるのが好ましい。特に、炭素数が４
であるもの（Ｃ４アルコール）または炭素数が５である
もの（Ｃ５アルコール）を用いるのが好ましい。炭素数
が４未満であるアルコールを用いる場合には、このアル
コールが水に混和しやすいため、後述する分液工程にお
いて水とアルコールとを分離するのが難しくなる。一
方、炭素数が５を越えるアルコールを用いる場合には、
生成する乳酸エステルが高沸点となるため、乳酸エステ
ルを蒸留などにより精製するのが難しくなる。As shown in FIG. 1, the fermentation liquor, which is an ammonium lactate solution, is passed through the route L1 to the esterification reactor 1
Is added to the reactor 1, alcohol is added to the reactor 1,
These are heated. As the alcohol, it is preferable to use one having 4 or more carbon atoms. Especially, carbon number is 4
(C4 alcohol) or those having 5 carbon atoms (C5 alcohol) are preferably used. When an alcohol having a carbon number of less than 4 is used, this alcohol is easily miscible with water, which makes it difficult to separate water and alcohol in the liquid separation step described below. On the other hand, when using an alcohol having more than 5 carbon atoms,
Since the produced lactic acid ester has a high boiling point, it is difficult to purify the lactic acid ester by distillation or the like.
【００２０】Ｃ４またはＣ５アルコールとしては、ｎ−
ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチル
アルコール、ｎ−アミルアルコール、ｓｅｃ−アミルア
ルコール、ｔ−アミルアルコール、イソアミルアルコー
ル、ｓｅｃ−アミルアルコール、活性アミルアルコー
ル、ジエチルカルビノール、ｔ−ブチルカルビノールを
例示できる。The C4 or C5 alcohol includes n-
Butyl alcohol, isobutyl alcohol, t-butyl alcohol, n-amyl alcohol, sec-amyl alcohol, t-amyl alcohol, isoamyl alcohol, sec-amyl alcohol, active amyl alcohol, diethylcarbinol, t-butylcarbinol can be exemplified. .
【００２１】アルコールの添加量は、溶液（発酵液）中
の乳酸アンモニウムに対して１〜１０倍（好ましくは
１．５〜４倍）（モル基準）とするのが好適である。ア
ルコールの添加量は、アルコールを乳酸アンモニウム溶
液に添加して得られる混合物中の水とアルコールの比率
が、水：アルコール＝１：１〜１：１０００（重量基
準）となるように設定するのが好ましい。The amount of alcohol added is preferably 1 to 10 times (preferably 1.5 to 4 times) (mole basis) the ammonium lactate in the solution (fermentation solution). The amount of alcohol added is set so that the ratio of water to alcohol in the mixture obtained by adding the alcohol to the ammonium lactate solution is water: alcohol = 1: 1 to 1: 1000 (weight basis). preferable.
【００２２】反応器１における加熱温度は、１００〜１
７０℃（好ましくは１２０〜１５０℃）とするのが好適
である。この加熱によって、発酵液中の乳酸アンモニウ
ムはエステル化し、乳酸エステルが生成する。例えばア
ルコールとしてブチルアルコールを用いる場合には、乳
酸アンモニウムがブチルアルコールによってエステル化
され、乳酸ブチルが生成する。The heating temperature in the reactor 1 is 100 to 1
The temperature is preferably 70 ° C. (preferably 120 to 150 ° C.). By this heating, ammonium lactate in the fermentation liquor is esterified to produce lactate ester. For example, when butyl alcohol is used as the alcohol, ammonium lactate is esterified with butyl alcohol to produce butyl lactate.
【００２３】生成した乳酸エステルを含む反応液は、経
路Ｌ２を通して回収される。乳酸アンモニウムのエステ
ル化に伴って生成するアンモニアは、アルコールおよび
水（水蒸気）とともに気相中に放出され、反応蒸気とし
て蒸留器２に導入される。蒸留器２では、アルコールと
水の一部が液化して反応器１に戻される。The reaction liquid containing the produced lactic acid ester is recovered through the route L2. Ammonia produced by the esterification of ammonium lactate is released into the gas phase together with alcohol and water (steam), and is introduced into the distiller 2 as a reaction vapor. In the distiller 2, part of the alcohol and water is liquefied and returned to the reactor 1.
【００２４】本実施形態では、乳酸アンモニウム溶液を
連続的に反応器１に供給し、かつ乳酸エステルを含む反
応液を連続的に反応器１から取り出す連続式プロセスを
採用することが好ましい。なお本発明では、回分式プロ
セスを採用することもできる。In the present embodiment, it is preferable to employ a continuous process in which the ammonium lactate solution is continuously supplied to the reactor 1 and the reaction liquid containing the lactate ester is continuously taken out from the reactor 1. In the present invention, a batch process can also be adopted.
【００２５】（４）中間冷却工程
蒸留器２を経た反応蒸気は、凝縮器３を経て、経路Ｌ３
を通して中間冷却器４に導入され、ここで冷却される。
中間冷却器４での冷却温度は、反応蒸気中のアンモニア
の大部分（好ましくは９０質量％以上）が気相中に留ま
り、かつ気液分離器５で得られる分離ガス中のアンモニ
アの大部分（好ましくは９０質量％以上）が主冷却器６
（主冷却工程）で水に溶解するように設定するのが好ま
しい。例えば、この冷却温度は、分離液中のアンモニア
濃度が３質量％以下となり、かつ分離ガス中のアンモニ
ア濃度が３０質量％以下となるように設定するのが好ま
しい。(4) Intermediate Cooling Step The reaction vapor passing through the distiller 2 passes through the condenser 3 and the path L3.
Through the intercooler 4 and is cooled there.
The cooling temperature in the intercooler 4 is such that most of the ammonia in the reaction vapor (preferably 90% by mass or more) remains in the gas phase, and most of the ammonia in the separated gas obtained in the gas-liquid separator 5 is used. (Preferably 90% by mass or more) is the main cooler 6
It is preferable to set so as to dissolve in water in the (main cooling step). For example, this cooling temperature is preferably set such that the ammonia concentration in the separated liquid is 3% by mass or less and the ammonia concentration in the separated gas is 30% by mass or less.
【００２６】この冷却温度は、反応蒸気の露点より１〜
１０℃低い温度（好ましくは露点より１〜５℃低い温
度）に設定するのが好ましい。この冷却温度は、具体的
には、常圧条件において８０〜１２０℃（好ましくは８
６〜１１２℃）とするのが好ましい。また圧力１ｋｇ／
ｃｍ2Ｇの条件では１００〜１４０℃が好ましい。また
圧力２ｋｇ／ｃｍ2Ｇの条件では１１０〜１５５℃が好
ましい。The cooling temperature is 1 to the dew point of the reaction vapor.
It is preferable to set the temperature 10 ° C. lower (preferably 1 to 5 ° C. lower than the dew point). Specifically, the cooling temperature is 80 to 120 ° C. (preferably 8 ° C.) under normal pressure conditions.
6 to 112 ° C.) is preferable. Also pressure 1kg /
It is preferably 100 to 140 ° C. under the condition of cm 2 G. Further, under the condition of pressure of 2 kg / cm 2 G, 110 to 155 ° C. is preferable.
【００２７】冷却温度が上記範囲を下回る場合には、気
液分離器５で分離される分離ガス中のアルコールおよび
水の量が少なくなり、アンモニアがこれらアルコールお
よび水に十分に溶解しなくなり、分液器９からの排出ガ
ス中にアンモニアが混入するおそれがある。また、アン
モニアが水に溶解する量が多くなり、気液分離器５で分
離される分離液中へのアンモニア混入量が多くなる。一
方、冷却温度がこの範囲を越える場合には、分離ガスを
主冷却器６で冷却する際に、アンモニアが水に溶解しに
くくなるため、アンモニアを十分に水に溶解させるため
に必要な温度が低くなることから、冷却に要するエネル
ギーコストが上昇する。また、気液分離器５において分
離液として分離されるアルコールと水の量が少なくな
り、これらアルコールおよび水を再利用することによる
コスト削減効果が小さくなる。When the cooling temperature is lower than the above range, the amount of alcohol and water in the separated gas separated by the gas-liquid separator 5 becomes small, and ammonia is not sufficiently dissolved in these alcohol and water, and Ammonia may be mixed in the exhaust gas from the liquid container 9. Further, the amount of ammonia dissolved in water increases, and the amount of ammonia mixed in the separated liquid separated by the gas-liquid separator 5 increases. On the other hand, if the cooling temperature exceeds this range, it becomes difficult for ammonia to dissolve in water when the separated gas is cooled by the main cooler 6, so that the temperature required for sufficiently dissolving ammonia in water is Since it becomes low, the energy cost required for cooling rises. Further, the amount of alcohol and water separated as the separated liquid in the gas-liquid separator 5 is reduced, and the cost reduction effect by reusing these alcohol and water is reduced.
【００２８】中間冷却器４では、反応蒸気中のアルコー
ルの一部と水の一部が液化する。一方、アンモニアの大
部分は水に溶解せず、気相中に留まる。In the intercooler 4, part of the alcohol and part of the water in the reaction vapor are liquefied. On the other hand, most of the ammonia does not dissolve in water and stays in the gas phase.
【００２９】（５）気液分離工程
中間冷却器４で液化したアルコールと水を含む反応蒸気
は、気液分離器５に導入される。気液分離器５では、液
化したアルコールおよび水を含む液成分（分離液）と、
アンモニア、アルコールおよび水を含むガス成分（分離
ガス）とが分離される。中間冷却工程においてアンモニ
アの大部分が気相中に留まるため、分離液は、アンモニ
ア濃度が低いものとなる。(5) Gas-Liquid Separation Step The reaction vapor containing alcohol and water liquefied in the intercooler 4 is introduced into the gas-liquid separator 5. In the gas-liquid separator 5, a liquid component (separated liquid) containing liquefied alcohol and water,
A gas component (separated gas) containing ammonia, alcohol and water is separated. In the intermediate cooling step, most of the ammonia remains in the gas phase, so the separated liquid has a low ammonia concentration.
【００３０】（６）主冷却工程
気液分離器５で得られた分離ガスは、経路Ｌ４を通して
主冷却器６に導入され、ここで冷却される。主冷却器６
での冷却温度は、分離ガス中のアルコールおよび水の大
部分が凝縮（液化）し、かつアンモニアの大部分が水に
溶解する温度とされる。この冷却温度は、５〜５０℃と
することができる。冷却温度がこの範囲を下回る場合に
は、冷却に要するエネルギーコストが高くなるため好ま
しくない。冷却温度がこの範囲を越えると、アンモニア
が十分に水に溶解せず、分液器９からの排出ガス中にア
ンモニアが混入するおそれがある。(6) Main Cooling Step The separated gas obtained in the gas-liquid separator 5 is introduced into the main cooler 6 through the path L4 and cooled there. Main cooler 6
The cooling temperature is set to a temperature at which most of alcohol and water in the separated gas are condensed (liquefied) and most of ammonia is dissolved in water. The cooling temperature can be 5 to 50 ° C. If the cooling temperature is lower than this range, the energy cost required for cooling becomes high, which is not preferable. If the cooling temperature exceeds this range, ammonia may not be sufficiently dissolved in water, and ammonia may be mixed in the exhaust gas from the separator 9.
【００３１】主冷却器６では、分離ガス中のアルコール
および水の大部分が凝縮（液化）するとともに、この凝
縮水にアンモニアの大部分が溶解する。このため、アン
モニア水とアルコールとが、いずれも液の状態で得られ
ることになる。In the main cooler 6, most of the alcohol and water in the separated gas are condensed (liquefied), and most of the ammonia is dissolved in this condensed water. Therefore, both the ammonia water and the alcohol can be obtained in a liquid state.
【００３２】（７）分離液側分液工程
気液分離器５で得られた分離液は、経路Ｌ５を通して分
離液冷却器７に導入され、ここで冷却される。分離液冷
却器７での冷却温度は、分離液中のアルコールと水とが
混和せず、２相に分離する温度とされる。この冷却温度
は、４０〜８０℃とするのが好ましい。冷却温度がこの
範囲を下回る場合には、冷却に要するエネルギーコスト
が高くなるため好ましくない。冷却温度がこの範囲を越
えると、分液器８において、分離液中のアルコールと水
とが十分に分離できなくなり、分離されたアルコールお
よび水の純度が低くなる。(7) Separation Liquid Side Separation Step The separation liquid obtained in the gas-liquid separator 5 is introduced into the separation liquid cooler 7 through the path L5 and is cooled there. The cooling temperature in the separated liquid cooler 7 is set to a temperature at which alcohol and water in the separated liquid do not mix with each other and separate into two phases. The cooling temperature is preferably 40 to 80 ° C. If the cooling temperature is lower than this range, the energy cost required for cooling becomes high, which is not preferable. When the cooling temperature exceeds this range, alcohol and water in the separated liquid cannot be sufficiently separated in the liquid separator 8, and the purity of the separated alcohol and water becomes low.
【００３３】分離液冷却器７を経た分離液は、経路Ｌ６
を通して分離液側分液器８に導入され、上相側のアルコ
ールと下相側の水とに分離する。中間冷却工程において
アンモニアの大部分が気相中に留まるため、この分液工
程で分離されるアルコールおよび水は、アンモニア濃度
が低いものとなる。例えばアルコール中のアンモニア濃
度は１質量％以下となり、水中のアンモニア濃度は３質
量％以下となる。The separated liquid passed through the separated liquid cooler 7 is passed through the path L6.
Is introduced into the separation liquid side liquid separator 8 to separate into upper phase side alcohol and lower phase side water. Since most of the ammonia remains in the gas phase in the intermediate cooling step, the alcohol and water separated in this liquid separation step have a low ammonia concentration. For example, the ammonia concentration in alcohol is 1% by mass or less, and the ammonia concentration in water is 3% by mass or less.
【００３４】また、このアルコールおよび水は、中間冷
却器４での冷却で得られた分離液をさらに分離液冷却器
７で冷却して得られたものであるため、互いに混和しに
くく、分液器８で十分に分離される。このため、水の混
入量が少ないアルコールが得られる。例えばアルコール
中の水の濃度は、１０ｍｏｌ％以下となる。Further, since the alcohol and water are obtained by further cooling the separated liquid obtained by cooling in the intercooler 4 in the separated liquid cooler 7, it is difficult to mix them with each other and the liquid separation is performed. It is sufficiently separated in the vessel 8. Therefore, alcohol containing a small amount of water can be obtained. For example, the concentration of water in alcohol is 10 mol% or less.
【００３５】上相側のアルコールは、アンモニア濃度が
低いため、経路Ｌ７を通して反応器１に戻し、エステル
化反応に用いられるアルコールとして再利用することが
できる。これによって、アルコール使用量を削減し、低
コスト化を図ることができる。下相側の水は、経路Ｌ８
を通して系外に導出される。この水は、アンモニア濃度
が低いため、乳酸発酵工程において培地調製用の水とし
て再利用することができる。Since the alcohol on the upper phase side has a low ammonia concentration, it can be returned to the reactor 1 through the route L7 and reused as the alcohol used for the esterification reaction. As a result, the amount of alcohol used can be reduced and the cost can be reduced. Water on the lower phase side is route L8
Through the system. Since this water has a low ammonia concentration, it can be reused as water for medium preparation in the lactic acid fermentation step.
【００３６】（８）分離ガス側分液工程
主冷却器６で得られたアルコールとアンモニア水は、分
離ガス側分液器９に導入され、それぞれ上相側および下
相側に分離する。上相側のアルコールは、経路Ｌ９を通
して系外に導出される。アルコールのアンモニア濃度
は、例えば１５質量％未満となる。下相側のアンモニア
水は、経路１０を通して系外に導出される。アンモニア
水のアンモニア濃度は、例えば１５〜３０質量％とな
る。このアンモニア水は、そのまま乳酸発酵工程におけ
る中和剤として再利用することができる。これによっ
て、アンモニア使用量を削減し、低コスト化を図ること
ができる。(8) Separation Gas Side Separation Step The alcohol and ammonia water obtained in the main cooler 6 are introduced into the separation gas side separator 9 and separated into the upper phase side and the lower phase side, respectively. The alcohol on the upper phase side is led out of the system through the route L9. The ammonia concentration of alcohol is, for example, less than 15% by mass. The ammonia water on the lower phase side is led out of the system through the path 10. The ammonia concentration of the ammonia water is, for example, 15 to 30 mass%. This ammonia water can be reused as it is as a neutralizing agent in the lactic acid fermentation process. As a result, the amount of ammonia used can be reduced and the cost can be reduced.
【００３７】本実施形態の製造方法では、主冷却工程に
先だって、反応蒸気を冷却しアルコールと水の一部を液
化させる中間冷却工程と、この工程を経た反応蒸気を、
アルコールおよび水を含む分離液と、アンモニア、アル
コールおよび水を含む分離ガスとに分離する気液分離工
程とを行うので、以下に示す効果を得ることができる。
１）反応蒸気中のアンモニアを、アルコールおよび水と
ともに、分離ガスとして、分離液（アルコールと水）か
ら分離することができる。よって、主冷却器６において
分離ガスを冷却することによって、アンモニアを水およ
びアルコールに溶解させた状態で得ることができる。従
って、アンモニア回収にあたってアンモニアを水に溶解
させる設備（アンモニアスクラバーやコンプレッサ）が
不要となり、設備コストを低く抑えることができる。ま
たこのアンモニア水を、そのまま乳酸発酵時の中和剤と
して再利用することができるため、乳酸発酵工程におけ
るアンモニア使用量を削減し、アンモニアに要するコス
トを低減することができる。
２）気液分離工程において、反応蒸気中のアルコールと
水の一部を、低アンモニア濃度の分離液として分離する
ことができるため、これらアルコールおよび水を再利用
することができる。よって、さらなる低コスト化を図る
ことができる。
３）中間冷却器４で反応蒸気を冷却し、得られた分離液
を分離液冷却器７でさらに冷却する、すなわち反応蒸気
を２段階で冷却することによって、分離液中のアルコー
ルと水を、分液器８で２相に分離しやすくすることがで
きる。従って、分液器８において、水の混入量が少ない
アルコール、例えば水の濃度が１０ｍｏｌ％以下である
アルコールを得ることができる。この高純度アルコール
を反応器１に戻すことによって、反応器１におけるエス
テル化反応を効率化することができる。
４）反応蒸気中のアンモニアを、ガス成分（分離ガス）
として分離するので、分離ガス側分液工程（分液器９）
において、高濃度のアンモニアを含むアンモニア水を得
ることができる。例えばアンモニア濃度が１５〜３０質
量％であるアンモニア水を得ることができる。このた
め、これを乳酸発酵工程における中和剤として再利用す
る際に、少量のアンモニア水でｐＨ調整が可能となるこ
とから、その取り扱いが容易となる。In the manufacturing method of the present embodiment, an intermediate cooling step of cooling the reaction vapor to liquefy a part of alcohol and water prior to the main cooling step, and a reaction vapor that has passed through this step are
Since the gas-liquid separation step of separating the separated liquid containing alcohol and water and the separated gas containing ammonia, alcohol and water is performed, the following effects can be obtained. 1) Ammonia in the reaction vapor can be separated from the separation liquid (alcohol and water) as a separation gas together with alcohol and water. Therefore, by cooling the separated gas in the main cooler 6, ammonia can be obtained in a state of being dissolved in water and alcohol. Therefore, a facility for dissolving ammonia in water (ammonia scrubber or compressor) is not required for ammonia recovery, and the facility cost can be kept low. Further, since this ammonia water can be reused as it is as a neutralizing agent during lactic acid fermentation, the amount of ammonia used in the lactic acid fermentation step can be reduced, and the cost required for ammonia can be reduced. 2) In the gas-liquid separation step, a part of the alcohol and water in the reaction vapor can be separated as a separated liquid having a low ammonia concentration, so that the alcohol and water can be reused. Therefore, further cost reduction can be achieved. 3) Cooling the reaction vapor in the intercooler 4 and further cooling the obtained separated liquid in the separated liquid cooler 7, that is, by cooling the reaction vapor in two stages, the alcohol and water in the separated liquid are The liquid separator 8 can facilitate separation into two phases. Therefore, in the liquid separator 8, an alcohol having a small amount of water mixed therein, for example, an alcohol having a water concentration of 10 mol% or less can be obtained. By returning this high-purity alcohol to the reactor 1, the esterification reaction in the reactor 1 can be made efficient. 4) Ammonia in the reaction vapor is converted into a gas component (separated gas).
Since it is separated as, the separation gas side liquid separation step (separator 9)
In, it is possible to obtain aqueous ammonia containing a high concentration of ammonia. For example, ammonia water having an ammonia concentration of 15 to 30 mass% can be obtained. Therefore, when it is reused as a neutralizing agent in the lactic acid fermentation step, it is possible to adjust the pH with a small amount of ammonia water, which facilitates its handling.
【００３８】次に、本発明の製造方法の第２の実施形態
を説明する。図２に示す製造装置は、本実施形態の製造
方法を実施可能な製造装置を示すもので、複数の反応ユ
ニットＵ１〜Ｕｎを備えている。第１反応ユニットＵ１
は、反応器１と、中間冷却器４と、気液分離器５と、主
冷却器６と、分離液冷却器７と、分離液側分液器８と、
分離ガス側分液器９とを備えている。第２反応ユニット
Ｕ２は、精製反応器１１と、第２中間冷却器１４と、第
２気液分離器１５と、第２主冷却器１６と、第２分離液
冷却器１７と、第２分離液側分液器１８と、第２分離ガ
ス側分液器１９とを備えている。最終反応ユニットＵｎ
は、反応ユニットＵ１〜Ｕｎのうち最終段に相当するも
ので、第（ｎ−１）精製反応器２１と、第ｎ中間冷却器
２４と、第ｎ気液分離器２５と、第ｎ主冷却器２６と、
第ｎ分離液冷却器２７を備えている。反応ユニットＵ１
〜Ｕｎの数（ｎ）は、第１反応ユニットＵ１に供給され
る乳酸アンモニウム溶液の成分濃度や、要求される製品
の純度などに応じて定められる。Next, a second embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described. The manufacturing apparatus shown in FIG. 2 is a manufacturing apparatus capable of carrying out the manufacturing method of the present embodiment, and includes a plurality of reaction units U1 to Un. First reaction unit U1
Is a reactor 1, an intercooler 4, a gas-liquid separator 5, a main cooler 6, a separated liquid cooler 7, a separated liquid side separator 8,
The separation gas side separator 9 is provided. The second reaction unit U2 includes a purification reactor 11, a second intermediate cooler 14, a second gas-liquid separator 15, a second main cooler 16, a second separated liquid cooler 17, and a second separation. The liquid-side separator 18 and the second separated gas-side separator 19 are provided. Final reaction unit Un
Corresponds to the final stage of the reaction units U1 to Un, and includes the (n-1) th purification reactor 21, the nth intermediate cooler 24, the nth gas-liquid separator 25, and the nth main cooling. Vessel 26,
An nth separated liquid cooler 27 is provided. Reaction unit U1
The number (n) of ~ Un is determined according to the component concentration of the ammonium lactate solution supplied to the first reaction unit U1, the required purity of the product, and the like.
【００３９】（１）第１反応ユニットＵ１における操作
本実施形態の製造方法では、第１の実施形態の製造方法
と同様の加水分解工程、乳酸発酵工程を経て得られた乳
酸アンモニウム溶液とアルコールを、エステル化反応器
１内で加熱し、乳酸アンモニウムをエステル化する（エ
ステル化工程）。乳酸エステルを含む反応液は、経路Ｌ
２、冷却器２０、経路Ｌ１１を経て第２反応ユニットＵ
２に供給される。(1) Operation in the first reaction unit U1 In the production method of this embodiment, the ammonium lactate solution and alcohol obtained through the same hydrolysis step and lactic acid fermentation step as in the production method of the first embodiment are used. , Heating in the esterification reactor 1 to esterify ammonium lactate (esterification step). The reaction liquid containing the lactate is route L
2, the cooler 20, and the second reaction unit U via the path L11
2 is supplied.
【００４０】反応器１からの反応蒸気は、熱交換器１０
で冷却された後、中間冷却器４でさらに冷却される。中
間冷却器４での冷却温度は、第１の実施形態の方法と同
様に、反応蒸気中のアンモニアの大部分が気相中に留ま
り、かつ分離ガス中のアンモニアの大部分が主冷却器６
（主冷却工程）で水に溶解する温度とするのが好まし
い。この冷却温度は、例えば反応蒸気の露点より１〜１
０℃低い温度（好ましくは露点より１〜５℃低い温
度）、具体的には常圧条件において８０〜１２０℃（好
ましくは８６〜１１２℃）とするのが好ましい。中間冷
却器４では、反応蒸気中のアルコールの一部と水の一部
が液化する一方、アンモニアの大部分は水に溶解せず、
気相中に留まる（中間冷却工程）。The reaction vapor from the reactor 1 is transferred to the heat exchanger 10
And then further cooled in the intercooler 4. As in the method of the first embodiment, the cooling temperature in the intercooler 4 is such that most of the ammonia in the reaction vapor remains in the gas phase and most of the ammonia in the separated gas is in the main cooler 6.
It is preferable that the temperature is such that it is dissolved in water in the (main cooling step). This cooling temperature is, for example, 1 to 1 from the dew point of the reaction vapor.
The temperature is preferably 0 ° C. lower (preferably 1 to 5 ° C. lower than the dew point), specifically 80 to 120 ° C. (preferably 86 to 112 ° C.) under normal pressure conditions. In the intercooler 4, a part of the alcohol and a part of the water in the reaction vapor are liquefied, while most of the ammonia is not dissolved in the water,
Stay in the gas phase (intermediate cooling step).
【００４１】中間冷却器４で液化したアルコールと水を
含む反応蒸気は、気液分離器５に導入され、アルコール
および水を含む分離液と、アンモニア、アルコールおよ
び水を含む分離ガスとに分離される（気液分離工程）。The reaction vapor containing alcohol and water liquefied in the intercooler 4 is introduced into the gas-liquid separator 5 and separated into a separation liquid containing alcohol and water and a separation gas containing ammonia, alcohol and water. (Gas-liquid separation step).
【００４２】気液分離器５で得られた分離ガスは、主冷
却器６で冷却される。冷却温度は、５〜５０℃とするの
が好ましい。これによって、アルコールおよび水の大部
分が凝縮（液化）するとともに、この凝縮水にアンモニ
アの大部分が溶解する（主冷却工程）。The separated gas obtained in the gas-liquid separator 5 is cooled in the main cooler 6. The cooling temperature is preferably 5 to 50 ° C. As a result, most of the alcohol and water are condensed (liquefied), and most of the ammonia is dissolved in this condensed water (main cooling step).
【００４３】気液分離器５で得られた分離液は、分離液
冷却器７で、好ましくは４０〜８０℃に冷却されて分液
器８に導入され、上相側のアルコールと下相側の水とに
分離する。上相側のアルコールは、経路Ｌ７を通して反
応器１に戻され、下相側の水は経路Ｌ８を通して系外に
導出される（分離液側分液工程）。The separated liquid obtained in the gas-liquid separator 5 is cooled to 40 to 80 ° C. in the separated liquid cooler 7 and introduced into the liquid separator 8, where the alcohol on the upper phase side and the lower phase side. Separate with water. The alcohol on the upper phase side is returned to the reactor 1 through the path L7, and the water on the lower phase side is led out of the system through the path L8 (separation liquid side liquid separation step).
【００４４】主冷却器６で得られたアルコールとアンモ
ニア水は、分液器９に導入され、上相側および下相側に
分離する。上相側のアルコールは、経路Ｌ９を通して系
外に導出され、下相側のアンモニア水は、経路１０を通
して系外に導出される（分離ガス側分液工程）。The alcohol and ammonia water obtained in the main cooler 6 are introduced into the separator 9 and separated into the upper phase side and the lower phase side. The alcohol on the upper phase side is led out of the system through the route L9, and the ammonia water on the lower phase side is led out of the system through the route 10 (separated gas side liquid separation step).
【００４５】（２）第２反応ユニットＵ２における操作
第１反応ユニットＵ１から導出された反応液は、経路Ｌ
１１を通して精製反応器１１に導入され、加熱される。
加熱温度は、１００〜１７０℃（好ましくは１２０〜１
５０℃）とするのが好適である。反応液中に不純物とし
て含まれるアンモニア、アルコール、水（水蒸気）は、
反応蒸気として気相中に放出される。これによって、反
応液中の乳酸エステルの純度が高められる。この反応液
は、経路Ｌ１２を通して次の反応ユニットに供給される
（精製工程）。(2) Operation in the second reaction unit U2 The reaction liquid derived from the first reaction unit U1 is fed through the route L
It is introduced into the purification reactor 11 through 11 and heated.
The heating temperature is 100 to 170 ° C (preferably 120 to 1).
50 ° C.) is preferable. Ammonia, alcohol, and water (steam) contained as impurities in the reaction solution are
It is released as a reaction vapor into the gas phase. As a result, the purity of the lactate ester in the reaction solution is increased. This reaction liquid is supplied to the next reaction unit through the route L12 (purification step).
【００４６】反応蒸気は、蒸留器１２、凝縮器１３を経
て第２中間冷却器１４に導入され、ここで冷却される。
中間冷却器１４での冷却温度は、第１反応ユニットＵ１
の場合と同様に、反応蒸気中のアンモニアの大部分が気
相中に留まり、かつ分離ガス中のアンモニアの大部分が
主冷却器１６（主冷却工程）で水に溶解する温度とする
のが好ましい。この冷却温度は、例えば反応蒸気の露点
より１〜１０℃低い温度（好ましくは露点より１〜５℃
低い温度）、具体的には常圧条件において８０〜１２０
℃（好ましくは８６〜１１２℃）とするのが好ましい。
中間冷却器１４では、反応蒸気中のアルコールの一部と
水の一部が液化する一方、アンモニアの大部分は水に溶
解せず、気相中に留まる（第２中間冷却工程）。The reaction vapor is introduced into the second intercooler 14 via the distiller 12 and the condenser 13, and is cooled there.
The cooling temperature in the intercooler 14 is the first reaction unit U1.
As in the case of 1, the temperature at which most of the ammonia in the reaction vapor remains in the gas phase and the most of the ammonia in the separated gas dissolves in water in the main cooler 16 (main cooling process) is used. preferable. This cooling temperature is, for example, 1 to 10 ° C lower than the dew point of the reaction vapor (preferably 1 to 5 ° C from the dew point).
Low temperature), specifically 80 to 120 under normal pressure conditions
C. (preferably 86 to 112.degree. C.) is preferable.
In the intercooler 14, part of the alcohol and part of the water in the reaction vapor are liquefied, while most of the ammonia is not dissolved in water and remains in the gas phase (second intercooling step).
【００４７】中間冷却器１４で液化したアルコールと水
を含む反応蒸気は、第２気液分離器１５に導入され、ア
ルコールおよび水を含む分離液と、アンモニア、アルコ
ールおよび水を含む分離ガスとに分離される（第２気液
分離工程）。The reaction vapor containing alcohol and water liquefied in the intercooler 14 is introduced into the second gas-liquid separator 15 and separated into a separation liquid containing alcohol and water and a separation gas containing ammonia, alcohol and water. It is separated (second gas-liquid separation step).
【００４８】気液分離器１５で得られた分離ガスは、第
２主冷却器１６で冷却される。冷却温度は、５〜５０℃
とするのが好ましい。これによって、アルコールおよび
水の大部分が凝縮（液化）するとともに、この凝縮水に
アンモニアの大部分が溶解する（第２主冷却工程）。The separated gas obtained in the gas-liquid separator 15 is cooled in the second main cooler 16. Cooling temperature is 5 to 50 ° C
Is preferred. As a result, most of the alcohol and water are condensed (liquefied), and most of the ammonia is dissolved in this condensed water (second main cooling step).
【００４９】気液分離器１５で得られた分離液は、第２
分離液冷却器１７で好ましくは４０〜８０℃に冷却され
て第２分離液側分液器１８に導入され、上相側のアルコ
ールと下相側の水とに分離する。上相側のアルコール
は、経路Ｌ１３を通して反応器１１に戻される。第１反
応ユニットＵ１において反応器１に戻されるアルコール
量が少ない場合、または分液器１８で得られた上相側の
アルコール中のアンモニア濃度が高い場合には、分液器
１８で得られたアルコールを、経路Ｌ１４、Ｌ７を通し
て、第１反応ユニットＵ１の反応器１に返送してもよ
い。分液器１８で得られた下相側の水は経路Ｌ１５を通
して系外に導出される（第２分離液側分液工程）。The separated liquid obtained in the gas-liquid separator 15 is the second liquid.
It is preferably cooled to 40 to 80 ° C. in the separated liquid cooler 17, introduced into the second separated liquid side separator 18, and separated into upper phase alcohol and lower phase water. The alcohol on the upper phase side is returned to the reactor 11 through the path L13. If the amount of alcohol returned to the reactor 1 in the first reaction unit U1 is small, or if the ammonia concentration in the alcohol on the upper phase side obtained in the liquid separator 18 is high, it is obtained in the liquid separator 18. The alcohol may be returned to the reactor 1 of the first reaction unit U1 via the paths L14 and L7. The water on the lower phase side obtained in the liquid separator 18 is led out of the system through the path L15 (second liquid separation side liquid separation step).
【００５０】主冷却器１６で得られたアルコールとアン
モニア水は、第２分離ガス側分液器１９に導入され、そ
れぞれ上相側および下相側に分離する。上相側のアルコ
ールは、経路Ｌ１６を通して系外に導出され、下相側の
アンモニア水は、経路１７を通して系外に導出される
（第２分離ガス側分液工程）。The alcohol and the ammonia water obtained in the main cooler 16 are introduced into the second separation gas side liquid separator 19 and separated into the upper phase side and the lower phase side, respectively. The alcohol on the upper phase side is led out of the system through the path L16, and the ammonia water on the lower phase side is led out of the system through the path 17 (second separation gas side liquid separation step).
【００５１】（３）最終反応ユニットＵｎにおける操作
最終反応ユニットＵｎに供給された反応液は、経路Ｌ２
１を通して第（ｎ−１）精製反応器２１に導入され、加
熱される。加熱温度は、１００〜１７０℃（好ましくは
１２０〜１５０℃）とするのが好適である。反応液中の
アンモニア、アルコール、水（水蒸気）は、反応蒸気と
して気相中に放出される。これによって、反応液中の乳
酸エステルの純度がさらに高められる。この反応液は、
経路Ｌ２２を通して回収される（第（ｎ−１）精製工
程）。(3) Operation in Final Reaction Unit Un The reaction liquid supplied to the final reaction unit Un is route L2.
1 is introduced into the (n-1) th purification reactor 21 and heated. The heating temperature is preferably 100 to 170 ° C (preferably 120 to 150 ° C). Ammonia, alcohol, and water (steam) in the reaction solution are released into the gas phase as reaction vapor. This further increases the purity of the lactate ester in the reaction solution. This reaction solution is
It is recovered through the route L22 ((n-1) th purification step).
【００５２】反応蒸気は、蒸留器２２、凝縮器２３を経
て第ｎ中間冷却器２４に導入され、ここで冷却される。
中間冷却器２４での冷却温度は、第１反応ユニットＵ１
の場合と同様に、分離液中にアンモニアがほとんど混入
せず、しかも分離ガス中のアンモニアが主冷却器２６で
十分に水またはアルコールに溶解できる温度とする。こ
の冷却温度は、例えば反応蒸気の露点より１〜１０℃低
い温度（好ましくは露点より１〜５℃低い温度）、具体
的には常圧条件において８０〜１２０℃（好ましくは８
６〜１１２℃）とするのが好ましい。中間冷却器２４で
は、反応蒸気中のアルコールの一部と水の一部が液化す
る一方、アンモニアの大部分は水に溶解せず、気相中に
留まる（第ｎ中間冷却工程）。The reaction vapor is introduced into the nth intercooler 24 via the distiller 22 and the condenser 23, and is cooled there.
The cooling temperature in the intercooler 24 is the first reaction unit U1.
As in the case of (1), the temperature is set to a temperature at which ammonia is hardly mixed in the separated liquid and the ammonia in the separated gas can be sufficiently dissolved in water or alcohol in the main cooler 26. The cooling temperature is, for example, 1 to 10 ° C. lower than the dew point of the reaction vapor (preferably 1 to 5 ° C. lower than the dew point), specifically 80 to 120 ° C. (preferably 8 ° C. under normal pressure conditions).
6 to 112 ° C.) is preferable. In the intercooler 24, part of the alcohol and part of the water in the reaction vapor are liquefied, while most of the ammonia is not dissolved in water and remains in the gas phase (nth intercooling step).
【００５３】中間冷却器２４で液化したアルコールと水
を含む反応蒸気は、第ｎ気液分離器２５に導入され、液
化したアルコールと水とを含む分離液と、分離ガスとが
分離される（第ｎ気液分離工程）。The reaction vapor containing alcohol and water liquefied in the intercooler 24 is introduced into the nth gas-liquid separator 25, and the separation liquid containing the liquefied alcohol and water is separated from the separation gas ( Nth gas-liquid separation step).
【００５４】気液分離器２５で得られた分離ガスは、主
冷却器２６で冷却される。冷却温度は、５〜５０℃とす
るのが好ましい。これによって、分離ガスは凝縮（液
化）する。分離ガスは大部分がアルコールであるため、
凝縮したアルコールが経路２３を通して回収される（第
ｎ主冷却工程）。The separated gas obtained in the gas-liquid separator 25 is cooled in the main cooler 26. The cooling temperature is preferably 5 to 50 ° C. As a result, the separated gas is condensed (liquefied). Since most of the separation gas is alcohol,
The condensed alcohol is recovered through the path 23 (nth main cooling step).
【００５５】気液分離器２５で得られた分離液は、大部
分がアルコールであるため、そのまま第ｎ分離液冷却器
２７を経て、経路Ｌ２４を通して反応器２１に戻され
る。この最終反応ユニットＵｎよりも前段に位置する反
応ユニットにおいて反応器に戻されるアルコール量が少
ない場合、または気液分離器２５で得られた分離液（ア
ルコール）中のアンモニア濃度が高い場合には、このア
ルコールを、この前段反応ユニットの反応器に返送して
もよい。図示例では、分離液を経路Ｌ２５、Ｌ１３を通
して第２反応ユニットＵ２の反応器１１に戻すことがで
きる。Since most of the separated liquid obtained in the gas-liquid separator 25 is alcohol, it passes through the n-th separated liquid cooler 27 and is returned to the reactor 21 through the path L24. When the amount of alcohol returned to the reactor is small in the reaction unit located before the final reaction unit Un, or when the ammonia concentration in the separated liquid (alcohol) obtained in the gas-liquid separator 25 is high, The alcohol may be returned to the reactor of the pre-reaction unit. In the illustrated example, the separated liquid can be returned to the reactor 11 of the second reaction unit U2 through the paths L25 and L13.
【００５６】本実施形態の製造方法では、第２反応ユニ
ットＵ２以降の反応ユニットにおいて、エステル化工程
で得られた反応液を加熱することによって、反応液中に
不純物として含まれるアンモニアとアルコールと水とを
反応蒸気として放出させる精製工程を行うので、純度の
高い乳酸エステルを得ることができる。In the production method of this embodiment, the reaction liquid obtained in the esterification step is heated in the reaction units subsequent to the second reaction unit U2, whereby ammonia, alcohol and water contained as impurities in the reaction liquid are added. Since a purification step of releasing and is released as a reaction vapor, a highly pure lactic acid ester can be obtained.
【００５７】[0057]
【実施例】（試験例１〜９）図１に示す製造装置を用い
て、次に示すようにして乳酸エステルの製造を行った。
澱粉系材料であるトウモロコシ澱粉を、αアミラーゼと
ともに水に分散させた後、この混合物を、１０５℃にな
るまで水蒸気を注入して加熱した。混合物から固形分を
分離することによって、液状の分解物を得た（加水分解
工程）。この分解物を、滅菌処理した後、乳酸発酵微生
物（ラクトバチルス・カゼイ（Lactobacillus case
i））を接種して乳酸発酵させ、発酵液を得た。乳酸発
酵時には、アンモニア水を中和剤として用いて発酵液の
ｐＨを７．０に維持した（乳酸発酵工程）。発酵液は、
１１質量％の乳酸アンモニウムを含むものとなった。発
酵液を、菌体分離後、濃縮し、８５質量％の乳酸アンモ
ニウム溶液（濃縮液）とした。EXAMPLES (Test Examples 1 to 9) Using the production apparatus shown in FIG. 1, lactic acid ester was produced as follows.
Corn starch, which is a starch-based material, was dispersed in water together with α-amylase, and this mixture was heated by injecting steam until the temperature reached 105 ° C. A liquid decomposition product was obtained by separating solids from the mixture (hydrolysis step). After sterilizing this decomposition product, lactic acid-fermenting microorganisms (Lactobacillus case
i)) was inoculated and lactic acid fermented to obtain a fermented liquid. During the lactic acid fermentation, the pH of the fermentation liquor was maintained at 7.0 using ammonia water as a neutralizing agent (lactic acid fermentation step). The fermentation broth is
It contained 11% by mass of ammonium lactate. The fermented liquor was separated after microbial cells and concentrated to obtain an 85% by mass ammonium lactate solution (concentrated liquid).
【００５８】濃縮液５００ｍｌとｎ−ブチルアルコール
（以下、ブタノールという）２９０ｇを反応器１内で加
熱し、乳酸アンモニウムをエステル化した。加熱温度は
１５０℃とし、加熱時間は５０時間とした。乳酸エステ
ルを含む反応液は、経路Ｌ２を通して回収した（エステ
ル化工程）。500 ml of the concentrated solution and 290 g of n-butyl alcohol (hereinafter referred to as butanol) were heated in the reactor 1 to esterify ammonium lactate. The heating temperature was 150 ° C. and the heating time was 50 hours. The reaction liquid containing the lactate ester was recovered through the route L2 (esterification step).
【００５９】反応器１からの反応蒸気を中間冷却器４に
導入し、常圧条件で冷却した。冷却温度は表１に示すと
おりとした（中間冷却工程）。中間冷却器４を経た反応
蒸気を気液分離器５に導入し、液成分（分離液）とガス
成分（分離ガス）とに分離した（気液分離工程）。The reaction vapor from the reactor 1 was introduced into the intercooler 4 and cooled under normal pressure conditions. The cooling temperature was as shown in Table 1 (intermediate cooling step). The reaction vapor passed through the intercooler 4 was introduced into the gas-liquid separator 5 and separated into a liquid component (separation liquid) and a gas component (separation gas) (gas-liquid separation step).
【００６０】気液分離器５で得られた分離液を、分離液
冷却器７で５０℃に冷却した後、分液器８に導入し、上
相側のブタノールと下相側の水とに分離させ、上相側の
ブタノールを反応器１に戻し、下相側の水を系外に導出
した（分離液側分液工程）。The separated liquid obtained in the gas-liquid separator 5 is cooled to 50 ° C. in the separated liquid cooler 7 and then introduced into the separator 8 to separate butanol on the upper phase side and water on the lower phase side. After separation, butanol on the upper phase side was returned to the reactor 1, and water on the lower phase side was led out of the system (separation liquid side liquid separation step).
【００６１】気液分離器５で得られた分離ガスを、主冷
却器６に導入し冷却した。冷却温度は、１０℃とした
（主冷却工程）。主冷却器６で得られたブタノールとア
ンモニア水を、分液器９に導入し、上相側および下相側
に分離させ、上相側のブタノールおよび下相側のアンモ
ニア水を系外に導出した（分離ガス側分液工程）。The separated gas obtained in the gas-liquid separator 5 was introduced into the main cooler 6 and cooled. The cooling temperature was 10 ° C. (main cooling step). The butanol and ammonia water obtained in the main cooler 6 are introduced into the separator 9 to separate them into the upper phase side and the lower phase side, and the upper phase butanol and the lower phase ammonia water are led out of the system. Was performed (separation gas side liquid separation step).
【００６２】分離液側分液器８で得られたブタノールと
水のアンモニア濃度を表１に示す。分離ガス側分液器９
で得られたブタノールおよびアンモニア水のアンモニア
濃度を表１に併せて示す。Table 1 shows the ammonia concentrations of butanol and water obtained in the separated liquid side separator 8. Separating gas side separator 9
Table 1 also shows the ammonia concentrations of butanol and ammonia water obtained in Step 1.
【００６３】[0063]
【表１】 [Table 1]
【００６４】表１より、中間冷却器４における冷却温度
を８６℃とする試験例５では、アンモニアを含む排出ガ
スが発生せず、しかも低アンモニア濃度のブタノールお
よび水を回収することができたことがわかる。From Table 1, in Test Example 5 in which the cooling temperature in the intercooler 4 was 86 ° C., exhaust gas containing ammonia was not generated, and butanol and water having a low ammonia concentration could be recovered. I understand.
【００６５】（試験例１０〜１７）試験例１〜９と同様
にして、原料の加水分解および乳酸発酵を行い、得られ
た発酵液を、菌体分離後、濃縮し、７４質量％の乳酸ア
ンモニウム溶液（濃縮液）を得た。濃縮液１０００ｍｌ
とブタノール７０００ｇの混合物を反応器１内で加熱
し、乳酸アンモニウムをエステル化した。加熱温度は１
５０℃とした。反応器１中の混合物の反応最終段階での
反応蒸気（水分濃度０．５質量％）を、中間冷却器４に
導入し、常圧条件で冷却した。冷却温度は表２に示すと
おりとした（中間冷却工程）。中間冷却器４を経た反応
蒸気を気液分離器５に導入し、液成分（分離液）とガス
成分（分離ガス）とに分離した（気液分離工程）。気液
分離器５で得られた分離液は、大部分がブタノールであ
ったため、分離液冷却器７で７０℃に冷却した後、その
まま反応器１に戻した。(Test Examples 10 to 17) Hydrolysis of raw materials and lactic acid fermentation were carried out in the same manner as in Test Examples 1 to 9, and the obtained fermentation broth was separated after microbial cells and concentrated to give 74% by mass of lactic acid. An ammonium solution (concentrated liquid) was obtained. 1000 ml of concentrated liquid
And 7000 g of butanol were heated in the reactor 1 to esterify ammonium lactate. Heating temperature is 1
It was set to 50 ° C. The reaction vapor (water content 0.5% by mass) at the final stage of the reaction of the mixture in the reactor 1 was introduced into the intercooler 4 and cooled under normal pressure conditions. The cooling temperature was as shown in Table 2 (intermediate cooling step). The reaction vapor passed through the intercooler 4 was introduced into the gas-liquid separator 5 and separated into a liquid component (separation liquid) and a gas component (separation gas) (gas-liquid separation step). Since most of the separated liquid obtained in the gas-liquid separator 5 was butanol, it was cooled to 70 ° C. in the separated liquid cooler 7 and then returned to the reactor 1 as it was.
【００６６】気液分離器５で得られた分離ガスを、主冷
却器６に導入し冷却した。冷却温度は、１０℃とした
（主冷却工程）。主冷却器６で得られたブタノールとア
ンモニア水を、分液器９に導入し、上相側のブタノー
ル、および下相側のアンモニア水を系外に導出した（分
離ガス側分液工程）。The separated gas obtained in the gas-liquid separator 5 was introduced into the main cooler 6 and cooled. The cooling temperature was 10 ° C. (main cooling step). The butanol and ammonia water obtained in the main cooler 6 were introduced into the separator 9, and the butanol on the upper phase side and the ammonia water on the lower phase side were led out of the system (separation gas side liquid separation step).
【００６７】分離液側分液器８で得られたブタノールの
アンモニア濃度を表２に示す。分離ガス側分液器９で得
られたブタノールおよびアンモニア水のアンモニア濃度
を表２に併せて示す。Table 2 shows the ammonia concentration of butanol obtained in the separated liquid side separator 8. Table 2 also shows the ammonia concentrations of butanol and ammonia water obtained in the separation gas side separator 9.
【００６８】[0068]
【表２】 [Table 2]
【００６９】表２より、中間冷却器４における冷却温度
を１１０〜１１４℃とする試験例１４〜１６、特に試験
例１５では、アンモニアを含む排出ガスが発生せず、し
かも低アンモニア濃度のブタノールを回収することがで
きたことがわかる。From Table 2, in Test Examples 14 to 16 in which the cooling temperature in the intercooler 4 is set to 110 to 114 ° C., particularly Test Example 15, exhaust gas containing ammonia is not generated, and butanol having a low ammonia concentration is used. It turns out that it was possible to recover.
【００７０】[0070]
【発明の効果】本発明の製造方法では、主冷却工程に先
だって、反応蒸気を冷却しアルコールと水の一部を液化
させる中間冷却工程と、この工程を経た反応蒸気を、ア
ルコールおよび水を含む分離液と、アンモニア、アルコ
ールおよび水を含む分離ガスとに分離する気液分離工程
とを行うので、反応蒸気中のアンモニアを、アルコール
および水とともに、分離ガスとして、分離液（アルコー
ルと水）から分離することができる。よって、主冷却工
程において分離ガスを冷却することによって、アンモニ
アを水およびアルコールに溶解させた状態で得ることが
できる。従って、アンモニア回収にあたってアンモニア
を水に溶解させる設備（アンモニアスクラバーやコンプ
レッサ）が不要となり、設備コストを低く抑えることが
できる。またこのアンモニア水を、そのまま乳酸発酵時
の中和剤として再利用することができるため、乳酸発酵
工程におけるアンモニア使用量を削減し、コストを低減
することができる。また、気液分離工程において、反応
蒸気中のアルコールと水の一部を、低アンモニア濃度の
分離液として分離することができるため、これらアルコ
ールおよび水を再利用することができる。よって、さら
なる低コスト化を図ることができる。In the production method of the present invention, prior to the main cooling step, an intermediate cooling step of cooling the reaction vapor and liquefying part of alcohol and water, and the reaction vapor that has passed through this step include alcohol and water. Since the gas-liquid separation step of separating the separated liquid and the separated gas containing ammonia, alcohol and water is performed, the ammonia in the reaction vapor is separated from the separated liquid (alcohol and water) as the separated gas together with the alcohol and water. Can be separated. Therefore, by cooling the separated gas in the main cooling step, ammonia can be obtained in a state of being dissolved in water and alcohol. Therefore, a facility for dissolving ammonia in water (ammonia scrubber or compressor) is not required for ammonia recovery, and the facility cost can be kept low. Further, since this ammonia water can be reused as it is as a neutralizing agent during lactic acid fermentation, the amount of ammonia used in the lactic acid fermentation step can be reduced and the cost can be reduced. Further, in the gas-liquid separation step, part of the alcohol and water in the reaction vapor can be separated as a low-ammonia concentration separation liquid, so that the alcohol and water can be reused. Therefore, further cost reduction can be achieved.
【図１】 本発明の乳酸エステルの製造方法の第１の実
施形態を実施可能な製造装置を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a manufacturing apparatus capable of carrying out a first embodiment of a method for manufacturing a lactate ester of the present invention.
【図２】 本発明の乳酸エステルの製造方法の第２の実
施形態を実施可能な製造装置を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a manufacturing apparatus capable of carrying out the second embodiment of the method for manufacturing a lactate ester of the present invention.
【図３】 従来の乳酸エステルの製造方法の一例を実施
可能な製造装置を示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a manufacturing apparatus capable of carrying out an example of a conventional method for manufacturing a lactate ester.
１・・・エステル化反応器、４・・・中間冷却器、５・・・気液
分離器、６・・・主冷却器、８・・・分離液側分液器、９・・・
分離ガス側分液器、１１、２１・・・精製反応器、１４・・・
第２中間冷却器、１５・・・第２気液分離器、１６・・・第２
主冷却器、１８・・・第２分離液側分液器、１９・・・第２分
離ガス側分液器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Esterification reactor, 4 ... Intermediate cooler, 5 ... Gas-liquid separator, 6 ... Main cooler, 8 ... Separation liquid side separator, 9 ...
Separating gas side separator, 11, 21 ... Purification reactor, 14 ...
2nd intercooler, 15 ... 2nd gas-liquid separator, 16 ... 2nd
Main cooler, 18 ... Second separation liquid side separator, 19 ... Second separation gas side separator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 刑部 謙一 神奈川県横浜市西区みなとみらい２−３− １ 日揮株式会社内 (72)発明者 小原 仁実 滋賀県大津市月輪１丁目８−１ 株式会社 島津製作所内 Ｆターム(参考） 4B029 AA02 BB02 CC01 DA04 DF02 DG08 DG10 4B064 AD64 CA02 CC08 CC09 CD01 CD06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kenichi Sakabe 2-3-3 Minatomirai, Nishi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa 1 Inside JGC Corporation (72) Inventor Hitomi Ohara 1-8-1 Tsukiwa, Otsu City, Shiga Co., Ltd. Shimadzu factory F term (reference) 4B029 AA02 BB02 CC01 DA04 DF02 DG08 DG10 4B064 AD64 CA02 CC08 CC09 CD01 CD06
Claims (8)
た乳酸をアンモニアで中和して乳酸アンモニウム溶液を
得る乳酸発酵工程と、 乳酸発酵工程で得られた乳酸アンモニウム溶液にアルコ
ールを添加し加熱することによって、乳酸アンモニウム
をエステル化させて乳酸エステルを含む反応液を得るエ
ステル化工程と、 エステル化工程で生成したアンモニアとアルコールと水
とを含む反応蒸気を冷却し、アルコールと水の一部を液
化させる中間冷却工程と、 中間冷却工程で液化したアルコールおよび水を含む分離
液と、アンモニア、アルコールおよび水を含む分離ガス
とを分離する気液分離工程と、 気液分離工程で得られた分離ガスを冷却することによっ
て液化し、アンモニアと水を冷却することにより得られ
たアンモニア水とアルコールとを得る主冷却工程とを有
することを特徴とする乳酸エステルの製造方法。1. A lactic acid fermentation process in which a raw material is fermented with lactic acid and the produced lactic acid is neutralized with ammonia to obtain an ammonium lactate solution, and alcohol is added to the ammonium lactate solution obtained in the lactic acid fermentation process and heated. To esterify ammonium lactate to obtain a reaction liquid containing a lactate ester, and to cool the reaction vapor containing ammonia, alcohol and water generated in the esterification process to liquefy part of the alcohol and water. The intercooling step to perform, a gas-liquid separation step for separating the separated liquid containing alcohol and water liquefied in the intermediate cooling step, and a separation gas containing ammonia, alcohol, and water, and the separation gas obtained in the gas-liquid separation step Liquefied by cooling the water, and ammonia water and alcohol obtained by cooling the ammonia and water Method for producing a lactic acid ester and having a main cooling step of obtaining a.
蒸気中のアンモニアの大部分が気相中に留まり、かつ分
離ガス中のアンモニアの大部分が主冷却工程で水に溶解
する温度とすることを特徴とする請求項１記載の乳酸エ
ステルの製造方法。2. The cooling temperature in the intermediate cooling step is a temperature at which most of the ammonia in the reaction vapor remains in the gas phase and most of the ammonia in the separated gas dissolves in water in the main cooling step. The method for producing a lactate ester according to claim 1, wherein
蒸気の露点より１〜１０℃低い温度に設定することを特
徴とする請求項１または２記載の乳酸エステルの製造方
法。3. The method for producing a lactate ester according to claim 1, wherein the cooling temperature in the intermediate cooling step is set to a temperature which is 1 to 10 ° C. lower than the dew point of the reaction vapor.
条件において８０〜１２０℃に設定することを特徴とす
る請求項１〜３のうちいずれか１項記載の乳酸エステル
の製造方法。4. The method for producing a lactic acid ester according to claim 1, wherein the cooling temperature in the intermediate cooling step is set to 80 to 120 ° C. under normal pressure conditions.
るものを用い、気液分離工程で得られた分離液中のアル
コールと水とを分離する分離液側分液工程を行い、得ら
れたアルコールをエステル化工程に供給することを特徴
とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の乳酸エス
テルの製造方法。5. An alcohol having a carbon number of 4 or more is used as an alcohol, and a separation liquid side liquid separation step of separating alcohol and water in the separation liquid obtained in the gas-liquid separation step is performed to obtain the alcohol. The method for producing a lactic acid ester according to claim 1, wherein alcohol is supplied to the esterification step.
ルコールとを分離する分離ガス側分液工程を行い、得ら
れたアンモニア水を、乳酸発酵工程における中和剤とし
て使用することを特徴とする請求項５記載の乳酸エステ
ルの製造方法。6. A separation gas side liquid separation step of separating the ammonia water and alcohol obtained in the main cooling step, and the obtained ammonia water is used as a neutralizing agent in the lactic acid fermentation step. The method for producing a lactate ester according to claim 5.
することによって、反応液中に不純物として含まれるア
ンモニアとアルコールと水とを反応蒸気として放出させ
る精製工程と、 精製工程で放出された反応蒸気を冷却し、アルコールと
水の一部を液化させる第２中間冷却工程と、 第２中間冷却工程で液化したアルコールおよび水を含む
分離液と、アンモニア、アルコールおよび水を含む分離
ガスとを分離する第２気液分離工程と、 第２気液分離工程で得られた分離ガスを冷却することに
よって液化し、アンモニア水とアルコールとを得る第２
主冷却工程とを有することを特徴とする請求項１〜６の
うちいずれか１項記載の乳酸エステルの製造方法。7. A purification step in which ammonia, alcohol, and water contained as impurities in the reaction solution are released as reaction vapors by heating the reaction solution obtained in the esterification step, and the purification step released. A second intermediate cooling step of cooling the reaction vapor and liquefying part of the alcohol and water, a separated liquid containing alcohol and water liquefied in the second intermediate cooling step, and a separated gas containing ammonia, alcohol and water. A second gas-liquid separation step of separating and a second gas-liquid separation step in which the separation gas obtained in the second gas-liquid separation step is liquefied to obtain ammonia water and alcohol.
It has a main cooling process, The manufacturing method of the lactic acid ester in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
中和して得られた乳酸アンモニウム溶液に、アルコール
を添加し加熱することによって、乳酸アンモニウムをエ
ステル化させて乳酸エステルを得るエステル化反応器
と、 エステル化反応器で生成したアンモニアとアルコールと
水とを含む反応蒸気を冷却し、アルコールと水の一部を
液化させる中間冷却器と、 中間冷却器で液化したアルコールおよび水を含む分離液
と、アンモニア、アルコールおよび水を含む分離ガスと
を分離する気液分離器と、 気液分離器で得られた分離ガスを冷却することによって
液化し、アンモニア水とアルコールとを得る主冷却器と
を有することを特徴とする乳酸エステルの製造装置。8. An esterification reactor for obtaining ammonium lactate by esterifying ammonium lactate by adding alcohol to an ammonium lactate solution obtained by neutralizing lactic acid produced by lactic acid fermentation with ammonia and heating. And an intercooler that cools the reaction vapor containing ammonia, alcohol, and water generated in the esterification reactor to liquefy part of the alcohol and water, and a separated liquid containing alcohol and water liquefied in the intercooler And a gas-liquid separator for separating the separated gas containing ammonia, alcohol and water, and a main cooler for liquefying the separated gas obtained by the gas-liquid separator to liquefy it to obtain ammonia water and alcohol. An apparatus for producing a lactate ester, comprising:
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