[发明专利]分离乳酸的方法

说明书

本发明涉及乳酸的分离纯化领域，具体涉及一种分离乳酸的方法，该方法包括：(1)将乳酸发酵液依次经过固液分离、脱色和膜过滤，得到乳酸料液；(2)将所述乳酸料液进行连续离子交换，得到乳酸产品；(3)将所述乳酸产品进行浓缩，得到精制乳酸。本发明将固液分离、脱色、膜过滤、连续离子交换和浓缩进行有效结合，从乳酸发酵液中分离得到精制乳酸，尤其是采用特定的离子交换系统进行连续离子交换，分离得到的精制乳酸中乳酸的纯度高达98重量％，有效提高了乳酸的纯度和回收率。同时，本发明提供的分离乳酸的方法，简化工艺流程，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及乳酸的分离纯化领域，具体涉及一种分离乳酸的方法。

背景技术

近年来生物降解性材料的研究日渐活跃，其应用涉及食品包装、农用薄膜和医用材料等领域，尤其以医用生物降解材料的研究最为热点。在各种生物降解材料中聚乳酸(polylactide，简称PLA)有许多突出的优点：如生物相容性好、降解产物可参与人体的新陈代谢、毒性低、原料廉价等，因此可作为聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等通过石油原料获得的生产包装材料的替代品。此外，PLA还具有与聚苯乙烯相似的光泽度和加工性能，可广泛应用于药物缓释材料、人体组织材料、骨折固定材料以及水处理薄膜材料等领域。基于以上性能特点，PLA被认为是最具发展前景的生物可降解材料。

根据合成聚乳酸单体光学活性不同可分为下列几种：L-乳酸、D-乳酸、meso-丙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯，利用以上单体能合成聚合物：左旋聚乳酸(PLLA)、右旋聚乳酸(PDLA)、外消旋聚乳酸(PDLLA)、非旋光性聚乳酸(Meso-PLA)。PDLLA作为生物可降解材料应用在人体体内环境时收缩率达到50％以上，限制了其应用。PLLA和PDLA具有更为优异的机械性能和应用前景，此外人体只含有能代谢L-乳酸的酶，D-乳酸不能被人体吸收，世界卫生组织提倡使用L-乳酸作为食品添加剂和内服药品材料取代目前普遍使用的DL-乳酸。

乳酸的制取一般包括：通过石化路线获得组成为50/50的L-和D-型的混合物；通过生物发酵方式可获得全部为L-型的乳酸(即生物发酵法)或者通过化学合成法制备。目前，除日本外，世界上的L-乳酸生产全部采用微生物发酵法。合成PLLA和PDLA对单体的光学纯度要求较高，纯度低时无法结晶得到产品，单体的光学纯度必须在95％以上才可以结晶，因此制备高纯度乳酸成为发展聚乳酸材料的关键步骤。

CN109956859A公开一种从乳酸发酵液中分离提纯乳酸的方法，该方法包括：乳酸发酵液热处理，去除菌体等不溶性杂质；酸处理；浓缩；有机试剂沉淀；离心过滤；浓缩；脱色；硅胶层析柱；OSD柱；浓缩得产品。该方法得到乳酸产品，测得其纯度在93％以上，乳酸回收率在67％以上，制备过程中减少了主要成分的流失、节省了材料、减少了废液的排放，还缩短了处理时间。

因此，鉴于目前分离乳酸的工艺比较复杂，且乳酸纯度比较低的问题，亟需一种新的分离乳酸的方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中分离乳酸的工艺比较复杂且制得乳酸纯度比较低的问题，提供一种分离乳酸的方法，该方法制得的乳酸纯度较高且杂质含量较少，同时简化工艺流程，便于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提供一种分离乳酸的方法，该方法包括：

(1)将乳酸发酵液依次经过固液分离、脱色和膜过滤，得到乳酸料液；

(2)将所述乳酸料液进行连续离子交换，得到乳酸产品；

(3)将所述乳酸产品进行浓缩，得到精制乳酸。

优选地，所述乳酸发酵液通过使用乳酸发酵菌种进行发酵获得，其中，所述乳酸发酵菌种选自乳酸球菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌和根霉中的至少一种。

优选地，所述连续离子交换在离子交换系统中进行，所述离子交换系统包括：交换区、交换水洗区、再生区、再生水洗区和产品顶水区。