專利名稱：發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于生化法乳酸及丙烯酸酯生產工藝，具體涉及一種發酵法乳酸生產中并行生產 丙烯酸酯的工藝。
背景技術：
1. 丙烯酸酯和丙烯酸的現狀-
丙烯酸酯和丙烯酸類系列單體是現代化學工業合成聚合物的一種重要單體。其本身在常 溫下是易燃、性質活潑和具揮發性的液體，因其a和e位置上有不飽和的雙鍵結構和分子中 羰基的存在，決定了其可經乳液聚合、溶液聚合等聚合方法及交聯方法生成成千上萬種各具 特色的穩定聚合物。主鏈的碳鏈和各種各樣的酯鍵為聚合物提供多種優良性能，如化學穩定 性、耐候性、耐久性、硬度、柔韌性、溶解性和混溶性等。使以丙烯酸酯和丙烯酸為基礎的 制成品在許多領域得到了廣泛應用。
丙烯酸酯主要用于合成涂料、膠粘劑、紡織、造紙、皮革和塑料助劑等。丙烯酸則主要 用于合成丙烯酸酯和聚丙烯酸，聚丙烯酸可用于衛生材料、洗滌劑、分散劑、絮凝劑和增稠 劑等。
迄今為止，市場上銷售及應用中的全部丙烯酸酯產品和占總數絕對量的丙烯酸產品，都 是采用石油基原料以針對性工藝合成而得，僅極少量丙烯酸采用丙烯腈原料發酵制得，且僅 少量用于食品添加劑和化妝品行業，但其安全性是得到廣泛認可的。糖質原料直接發酵制取 丙烯酸還只停留在理論研究階段。現行的丙烯酸產品生產工藝都存在原料價格昂貴、毒性較大、產物分離麻煩、有規模限 制且設備投資大，環境治理困難等缺點；即使相關專利報道的生物法工藝中涉及的丙烯腈和 丙烯酰胺也需要從其它原料制得，同樣價格昂貴，使得這條生物轉化路線不具備工業化價值； 糖質原料發酵制丙烯酸的設想仍處于理論階段。2. 淀粉糖細菌發酵法生產乳酸工藝技術 2. 1工藝原理以葡萄糖液為主要原料，輔以適量營養添加物，在較高溫度和厭氧環境下，接入優化馴 育的嗜熱同型乳酸發酵細菌，通過生物代謝使葡萄糖經EMP途徑降解為丙酮酸、丙酮酸在乳 酸脫氫酶的催化下還原為乳酸，整個轉化過程都由乳酸菌完成。同時以氫氧化轉為中和劑及 時消除發酵系統產生的乳酸，維持發酵環境酸度在較適宜水平，使由原料葡萄糖轉化乳酸的 過程能夠徹底，并將生成的乳酸形成以乳酸l丐為產品的積累。2.2精制乳酸工藝路線與生產方法，如圖1所示。2. 3生產方案簡述2.3. l連消將質量含量大于30%的葡萄糖液勻速泵入連消器中，使用低壓蒸汽，通過 流量控制使葡萄糖液在12(TC環境中保溫30分鐘后進入發酵罐。將注好葡萄糖液的發酵罐注 入部分無菌水調整葡萄糖的質量含量為18 20%，啟動熱交換盤管調整發酵罐溫度至51-53 'C，加稀乳酸或稀硫酸調PH值為6. 17-6.23，加入營養鹽，營養鹽的加入量為葡萄糖(干物 質)質量的1.375-1.95%;營養鹽由酵母浸粉和硫酸銨組成，酵母浸粉所占葡萄糖(干物質) 質量的0. 5-0. 75%，硫酸銨所占葡萄糖(干物質)質量的0.875-1. 2%;得發酵培養液，預備 接種。2.3.2發酵在調整好的發酵培養液中接入發酵培養液實際量(體積)1/8-1/4量的乳 酸菌種在51-53'C溫度和厭氧環境下進行發酵。發酵過程中依據PH值添加氫氧化鈣乳液，中 和生成的乳酸，使ra值穩定在6. 17-6.23,得乳酸鈣料液。
2.3.3成熟反應、沉降凈化將乳酸鈣料液升溫至90°C，加氫氧化鈣調整料液PH值為 11 12，加入乳酸鈣料液質量0. 1%的活性炭，加入乳酸鈣料液質量0.6%的五水硫酸鎂，攪 拌20分鐘，加入乳酸料液質量0.003%的聚丙烯酸鈉(沉降劑，預先配制)，自然沉降2-3小 時，得經絮凝沉降處理的發酵液。2.3.4過濾將經絮凝沉降處理的發酵液泵入板框壓濾機進行過濾，濾餅(即濾渣)另 行處理，透明的乳酸鈣澄清液泵入清液貯罐，得沉降凈化液。2.3.5酸解、分離將沉降凈化液送入酸解罐，加入工業硫酸，工業硫酸加入的摩爾量 為沉降凈化液中乳酸鈣摩爾量的0. 5-0. 52，控制酸解液在電導率最低時PH=2. 3-2. 1 (80'C時)， 視完成酸解，連續泵入過濾機中將固相的硫酸鈣和液相的乳酸分離開來。2. 3. 6 —次濃縮將過濾機輸出的乳酸清液(乳酸質量含量15 17% )以適當的速度(由 蒸發器規格及工作狀態確定)輸入刮膜蒸發器中，在減壓狀態下加熱濃縮，其壓力在 14-10KPa、加熱溫度為76-82°C，底部流出的乳酸濃縮液(乳酸質量含量35 40% )送入脫 色罐。2.3.7脫色、過濾在脫色罐中加入料液質量0. 3%的粉狀活性炭，攪拌均勻，在80-85 。C保溫20-30分鐘，過濾得清液，少量濾渣另行處理。2.3.8顆粒活性炭及陽、陰離子交換樹脂凈化將上述乳酸清液依次通過裝填GH-5顆粒 活性炭的交換柱、陽離子交換樹脂柱及陰離子交換樹脂柱，得無色澄清乳酸溶液，含量在 32-40%之間。各種交換柱的使用和再生遵照行業規范。2.3.9 二次濃縮將陰離子交換后的無色澄清乳酸溶液泵入刮膜蒸發中，在真空條件下 加熱濃縮至乳酸質量含量為99%以上，加熱溫度為82-95°C 。2.3.10短程分子蒸餾將濃縮至乳酸質量含量99%以上的乳酸溶液泵入短程分子蒸餾 器，在真空條件下加熱，加熱溫度為82-102°C，使分子蒸餾器分離出100%精制乳酸和乳酸 殘渣。精制乳酸勾兌(加蒸餾水)、包裝得商品精制乳酸，乳酸殘渣另行處理。2.3.11乳酸殘渣的處理將短程分子蒸餾收集的乳酸殘渣加純水稀釋至40%左右，加 入適量活性炭攪拌60分鐘后濾去活性炭(脫色)，將乳酸溶液泵入刮膜蒸發器在真空條件下 濃縮至80%，作為食品級乳酸銷售。現有的淀粉糖細菌發酵法生產乳酸工藝，還有如專利號00114432.4，發明名稱乳酸 的短程暨分子蒸餾精制工藝。現有的淀粉糖細菌發酵法生產乳酸工藝中沒有采用并行生產丙烯酸酯和高純丙烯酸及 高吸水性聚丙烯酸樹脂(SAP)的工藝。 發明內容本發明的目的在于提供一種成本低的發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝。 為了實現上述目的，本發明的技術方案是發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝， 其特征在于它包括如下步驟1) 連消將質量含量大于30%的葡萄糖液勻速泵入連消器中，使用低壓蒸汽，通過流 量控制使葡萄糖液在12(TC環境中保溫30分鐘后進入發酵罐；將注好葡萄糖液的發酵罐注入無菌水調整葡萄糖的質量含量為18 20%，啟動熱交換盤管調整發酵罐溫度至51-53°C，加 稀乳酸或稀硫酸調PH值為6. 17-6.23，加入營養鹽，營養鹽的加入量為葡萄糖(干物質)質 量的1.375-1.95%;營養鹽由酵母浸粉和硫酸銨組成，酵母浸粉所占葡萄糖(干物質)質量 的0.5-0. 75%，硫酸銨所占葡萄糖(干物質)質量的0.875-1.2%;得發酵培養液；2) 發酵:在調整好的發酵培養液中接入發酵培養液體積量1/8-1/4量的乳酸菌種在51-53 'C溫度和厭氧環境下進行發酵；發酵過程中依據PH值添加氫氧化鈣乳液，中和生成的乳酸， 使PH值穩定在6. 17-6. 23，得乳酸鈣料液；3) 成熟反應、沉降凈化將乳酸鈣料液升溫至9(TC，加氫氧化轉調整料液PH值為11 12，加入乳酸鈣料液質量0. 1%的活性炭，加入乳酸鈣料液質量0. 6%的五水硫酸鎂，攪拌20
分鐘，加入乳酸料液質量0.003%的聚丙烯酸鈉，自然沉降2-3小時，得經絮凝沉降處理的發 酵液；4) 過濾將經絮凝沉降處理的發酵液泵入板框壓濾機進行過濾，濾餅另行處理，透明 的乳酸鈣澄清液泵入清液貯罐，得沉降凈化液；5) 酸解、分離將沉降凈化液送入酸解罐，加入工業硫酸，工業硫酸加入的摩爾量為 沉降凈化液中乳酸鈣摩爾量的0. 5-0. 52，控制酸解液在電導率最低時PH=2. 3-2. 1(8(TC時)， 視完成酸解，連續泵入過濾機中將固相的硫酸鈣和液相的乳酸分離開來；6) —次濃縮將過濾機輸出質量含量為15 17%的乳酸清液輸入刮膜蒸發器中，在減 壓狀態下加熱濃縮，其壓力為14-10KPa、加熱溫度為在76-82°C，底部流出質量含量為35 40%的乳酸濃縮液送入脫色罐；7) 脫色、過濾在脫色罐中加入料液質量0.3%的粉狀活性炭，攪拌均勻，在80-85°C 保溫20-30分鐘，過濾得清液；8) 顆粒活性炭及陽、陰離子交換樹脂凈化將上述乳酸清液依次通過裝填顆粒活性炭 的交換柱、陽離子交換樹脂柱及陰離子交換樹脂柱，得無色澄清乳酸溶液，含量在32-40% 之間；9) 二次濃縮將陰離子交換后的無色澄清乳酸溶液泵入刮膜蒸發中，在真空條件下加 熱濃縮至乳酸質量含量為99%以上，加熱溫度為82-95°C;10) 短程分子蒸餾將濃縮至乳酸質量含量99%以上的乳酸溶液泵入短程分子蒸餾器， 在真空條件下加熱，加熱溫度為82-102°C，使分子蒸餾器分離出100%精制乳酸和乳酸殘渣；11) 脫水乳酸殘渣泵入脫水反應器中，在脫水反應器中，先加入脫水催化劑甲磺酸，脫水催化劑甲磺酸的加入量為乳酸殘渣質量0.2%;在10-21KPa減壓蒸發，加熱濃縮到乳酸 質量含量以乳酸計在118-125%，加熱溫度在145-150°C， 3-6小時完成脫水，得顏色較深的 低聚乳酸；12) 酯化將完成脫水的低聚乳酸壓入間歇式酯化裝置的酯化罐或連續酯化裝置的配料 罐，在酯化罐或配料罐中加入低聚乳酸乳酸進料質量0.3-0. 5%的酯化催化劑對甲苯磺酸，在 間歇式酯化裝置中通無水醇(甲醇、乙醇或丁醇)或在連續酯化裝置中通入熱無水醇(甲醇、 乙醇或丁醇)蒸汽使在118-154。C和常壓下酯化，無水醇的加入量為與低聚乳酸乳酸質量的 比為l: 1-2，在2-5小時完成酯化，蒸餾得乳酸酯，質量含量不低于95%;13) 在脫水反應器中，先加入有效容積四分之一容量的催化劑多磷酸，微波加熱至微沸， 保持10-20分鐘，停止加熱，自然冷卻至室溫，加入乳酸酯和阻聚劑，乳酸酯和阻聚劑加入 量為脫水反應器有效容積剩余容量；阻聚劑的加入量為乳酸酯質量的0.2-0.7°/。，阻聚劑為對 苯二酚單甲醚；微波加熱，在140-35(TC開始進行和完成脫水反應，分餾去除水分，接收生 成的丙烯酸酯，含量大于99.5%，總收率大于93%。本發明在現有淀粉糖細菌發酵法生產乳酸工藝的基礎上，采用短程分子蒸餾后乳酸殘渣 脫水，醇溶獲得乳酸酯既能降低精制乳酸綜合成本，又顯著降低了獲得乳酸酯的原料費用， 進而降低了丙烯酸酯的生產成本,替代了傳統工藝中以石油基原料生產丙烯酸再獲得丙烯酸 酯的方法。
圖1是現有淀粉糖細菌發酵法生產乳酸工藝路線圖 圖2是本發明的工藝路線圖具體實施方式
為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不 僅僅局限于下面的實施例。實施例l:
發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝，它包括如下步驟1) 連消將質量含量為31%的葡萄糖液勻速泵入連消器中，使用低壓蒸汽，通過流量 控制使葡萄糖液在12(TC環境中保溫30分鐘后進入發酵罐；將注好葡萄糖液的發酵罐注入無菌水調整葡萄糖的質量含量為18%，啟動熱交換盤管調整發酵罐溫度至5rc，加稀乳酸調 PH值為6. 17，加入營養鹽，營養鹽的加入量為葡萄糖(干物質)質量的1.375%;營養鹽由 酵母浸粉和硫酸銨組成，酵母浸粉所占葡萄糖(干物質)質量的0. 5%，硫酸銨所占葡萄糖(干 物質)質量的0.875%;得發酵培養液；2) 發酵在調整好的發酵培養液中接入發酵培養液體積量1/8量的乳酸菌種在51'C溫 度和厭氧環境下進行發酵；發酵過程中依據PH值添加氫氧化鈣乳液，中和生成的乳酸，使 ra值穩定在6. 17,得乳酸鈣料液；3) 成熟反應、沉降凈化將乳酸鈣料液升溫至9(TC，加氫氧化鈣調整料液PH值為11， 加入乳酸鈣料液質量0. 1%的活性炭，加入乳酸鈣料液質量0. 6%的五水硫酸鎂，攪拌20分鐘， 加入乳酸料液質量0.003°/。的聚丙烯酸鈉，自然沉降2小時，得經絮凝沉降處理的發酵液；4) 過濾將經絮凝沉降處理的發酵液泵入板框壓濾機進行過濾，濾餅另行處理，透明 的乳酸鈣澄清液泵入清液貯罐，得沉降凈化液；5) 酸解、分離將沉降凈化液送入酸解罐，加入工業硫酸，工業硫酸加入的摩爾量為沉降凈化液中乳酸鈣摩爾量的0.5，控制酸解液在電導率最低時ra^.3 (8(TC時)，視完成酸 解,連續泵入過濾機中將固相的硫酸鈣和液相的乳酸分離開來；6) —次濃縮將過濾機輸出質量含量為15%的乳酸清液輸入刮膜蒸發器中，在減壓狀態下加熱濃縮，其壓力為14KPa、加熱溫度為在76'C，底部流出質量含量為35%的乳酸濃縮 液送入脫色罐；7) 脫色、過濾在脫色罐中加入料液質量0.3%的粉狀活性炭，攪拌均勻，在80'C保溫20分鐘，過濾得清液；8) 顆粒活性炭及陽、陰離子交換樹脂凈化將上述乳酸清液依次通過裝填顆粒活性炭 的交換柱、陽離子交換樹脂柱及陰離子交換樹脂柱，得無色澄清乳酸溶液，含量在32%之間；9) 二次濃縮將陰離子交換后的無色澄清乳酸溶液泵入刮膜蒸發中，在真空條件下加熱濃縮至乳酸質量含量為99. 1%，加熱溫度為82'C;10) 短程分子蒸餾將濃縮至乳酸質量含量99. 1%的乳酸溶液泵入短程分子蒸餾器，在真空條件下加熱，加熱溫度為82'C，使分子蒸餾器分離出100%精制乳酸和乳酸殘渣；11) 脫水乳酸殘渣泵入脫水反應器中，在脫水反應器中，先加入脫水催化劑甲磺酸，脫水催化劑甲磺酸的加入量為乳酸殘渣質量0.2%;在10KPa減壓蒸發，加熱濃縮到乳酸質量 含量以乳酸計在118%，加熱溫度在145'C， 3小時完成脫水，得顏色較深的低聚乳酸；12) 酯化將完成脫水的低聚乳酸壓入間歇式酯化裝置的酯化罐，在酯化罐中加入低聚 乳酸乳酸進料質量0. 3-0. 5%的酯化催化劑對甲苯磺酸，在間歇式酯化裝置中通無水甲醇使在 118-144'C和常壓下酯化，無水甲醇的加入量為與低聚乳酸質量的比為1: 1，在2小時完成， 蒸餾得乳酸甲酯，質量含量為97%;13) 在脫水反應器中，先加入有效容積四分之一容量的催化劑多磷酸，微波加熱至微沸， 保持10分鐘，停止加熱，自然冷卻至室溫，加入上述乳酸甲酯和阻聚劑，乳酸甲酯和阻聚 劑加入量為脫水反應器有效容積剩余容量；阻聚劑的加入量為乳酸甲酯質量的0.2%，阻聚劑 為對苯二酚單甲醚；微波加熱，在140-32(TC開始進行和完成脫水反應，分餾去除水分，接 收生成的丙烯酸酯，含量為99.6%，總收率大于93%。實施例2:如圖2所示，發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝，它包括如下步驟-1)連消將質量含量為40%的葡萄糖液勻速泵入連消器中，使用低壓蒸汽，通過流量 控制使葡萄糖液在120'C環境中保溫30分鐘后進入發酵罐；將注好葡萄糖液的發酵罐注入無 菌水調整葡萄糖的質量含量為19%，啟動熱交換盤管調整發酵罐溫度至52°C，加稀硫酸調 PH值為6.2，加入營養鹽，營養鹽的加入量為葡萄糖(干物質)質量的1.6%;營養鹽由酵母 浸粉和硫酸銨組成，酵母浸粉所占葡萄糖(干物質)質量的0.6%,硫酸銨所占葡萄糖(干 物質)質量的1.0%;得發酵培養液；2) 發酵在調整好的發酵培養液中接入發酵培養液體積量1/6量的乳酸菌種在52'C溫 度和厭氧環境下進行發酵；發酵過程中依據PH值添加氫氧化鈣乳液，中和生成的乳酸，使 PH值穩定在6.2，得乳酸鈣料液；3) 成熟反應、沉降凈化將乳酸鈣料液升溫至90°C,加氫氧化鈣調整料液ra值為11. 5， 加入乳酸鈣料液質量0. 1%的活性炭，加入乳酸鈣料液質量0. 6%的五水硫酸鎂，攪拌20分鐘， 加入乳酸料液質量0.003%的聚丙烯酸鈉，自然沉降2.5小時，得經絮凝沉降處理的發酵液；4) 過濾將經絮凝沉降處理的發酵液泵入板框壓濾機進行過濾，濾餅另行處理，透明 的乳酸鈣澄清液泵入清液貯罐，得沉降凈化液；5) 酸解、分離將沉降凈化液送入酸解罐，加入工業硫酸，工業硫酸加入的摩爾量為 沉降凈化液中乳酸鈣摩爾量的0. 51，控制酸解液在電導率最低時PH=2. 2(80'C時)，視完成酸 解,連續泵入過濾機中將固相的硫酸鈣和液相的乳酸分離開來；6) —次濃縮將過濾機輸出質量含量為16%的乳酸清液輸入刮膜蒸發器中，在減壓狀 態下加熱濃縮，其壓力為12KPa、加熱溫度為在79。C，底部流出質量含量為38%的乳酸濃縮 液送入脫色罐；7) 脫色、過濾在脫色罐中加入料液質量0.3%的粉狀活性炭，攪拌均勻，在82'C保溫 25分鐘，過濾得清液；8) 顆粒活性炭及陽、陰離子交換樹脂凈化將上述乳酸清液依次通過裝填顆粒活性炭 的交換柱、陽離子交換樹脂柱及陰離子交換樹脂柱，得無色澄清乳酸溶液，含量在38%之間；9) 二次濃縮將陰離子交換后的無色澄清乳酸溶液泵入刮膜蒸發中，在真空條件下加熱濃縮至乳酸質量含量為99. 6% ，加熱溫度為88°C;10) 短程分子蒸餾將濃縮至乳酸質量含量99.6%的乳酸溶液泵入短程分子蒸餾器，在 真空條件下加熱，加熱溫度為9(TC，使分子蒸餾器分離出100%精制乳酸和乳酸殘渣；11) 脫水乳酸殘渣泵入脫水反應器中，在脫水反應器中，先加入脫水催化劑甲磺酸，脫水催化劑甲磺酸的加入量為乳酸殘渣質量0.2%;在15KPa減壓蒸發，加熱濃縮到乳酸質量 含量以乳酸計在120%,加熱溫度在148。C, 4小時完成脫水，得顏色較深的低聚乳酸；12) 酯化將完成脫水的低聚乳酸壓入連續酯化裝置的配料罐，在配料罐中加入低聚乳 酸進料質量0.3-0. 5%的酯化催化劑對甲苯磺酸，在連續酯化裝置中通入熱無水乙醇使在 140-154'C和常壓下酯化，無水乙醇的加入量為與低聚乳酸質量的比為1: 1.5，在3小時完 成，蒸餾得乳酸乙酯，質量含量為96.8%;13) 在脫水反應器中，先加入有效容積四分之一容量的催化劑多磷酸，微波加熱至微沸， 保持15分鐘，停止加熱，自然冷卻至室溫，加入上述乳酸乙酯和阻聚劑，乳酸酯和阻聚劑 加入量為脫水反應器有效容積剩余容量；阻聚劑的加入量為乳酸乙酯質量的0.5%，阻聚劑為 對苯二酚單甲醚；微波加熱，在140-33(TC開始進行和完成脫水反應，分餾去除水分，接收 生成的丙烯酸酯，含量為99.7%，總收率大于93%。實施例3:發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝，它包括如下步驟1)連消將質量含量為50%的葡萄糖液勻速泵入連消器中，使用低壓蒸汽，通過流量控制使葡萄糖液在12(TC環境中保溫30分鐘后進入發酵罐；將注好葡萄糖液的發酵罐注入無 菌水調整葡萄糖的質量含量為20%,啟動熱交換盤管調整發酵罐溫度至53°C，加稀稀硫酸 調PH值為6.23，加入營養鹽，營養鹽的加入量為葡萄糖(干物質)質量的1.95%;營養鹽 由酵母浸粉和硫酸銨組成，酵母浸粉所占葡萄糖(干物質)質量的0.75%,硫酸銨所占葡萄 糖(干物質)質量的1.2%;得發酵培養液；2) 發酵在調整好的發酵培養液中接入發酵培養液體積量1/4量的乳酸菌種(如鼠 李糖乳桿菌)在53'C溫度和厭氧環境下進行發酵；發酵過程中依據PH值添加氫氧化鈣乳液， 中和生成的乳酸，使PH值穩定在6.23，得乳酸鈣料液；3) 成熟反應、沉降凈化將乳酸鈣料液升溫至9(TC，加氫氧化鈣調整料液PH值為12， 加入乳酸鈣料液質量0. 1%的活性炭，加入乳酸鈣料液質量0. 6%的五水硫酸鎂，攪拌20分鐘， 加入乳酸料液質量0.003%的聚丙烯酸鈉，自然沉降3小時，得經絮凝沉降處理的發酵液；4) 過濾將經絮凝沉降處理的發酵液泵入板框壓濾機進行過濾，濾餅另行處理，透明 的乳酸鈣澄清液泵入清液貯罐，得沉降凈化液；5) 酸解、分離將沉降凈化液送入酸解罐，加入工業硫酸，工業硫酸加入的摩爾量為沉降凈化液中乳酸鈣摩爾量的0. 52，控制酸解液在電導率最低時PH=2. 1 (8CTC時)，視完成酸 解，連續泵入過濾機中將固相的硫酸鈣和液相的乳酸分離開來；6) —次濃縮將過濾機輸出質量含量為17%的乳酸清液輸入刮膜蒸發器中，在減壓狀態下加熱濃縮，其壓力為10KPa、加熱溫度為在82'C，底部流出質量含量為40%的乳酸濃縮 液送入脫色罐；7) 脫色、過濾在脫色罐中加入料液質量0.3%的粉狀活性炭，攪拌均勻，在85'C保溫30分鐘，過濾得清液；8) 顆粒活性炭及陽、陰離子交換樹脂凈化將上述乳酸清液依次通過裝填顆粒活性炭 的交換柱、陽離子交換樹脂柱及陰離子交換樹脂柱，得無色澄清乳酸溶液，含量在40%之間；9) 二次濃縮將陰離子交換后的無色澄清乳酸溶液泵入刮膜蒸發中，在真空條件下加熱濃縮至乳酸質量含量為99.9%，加熱溫度為95'C;10) 短程分子蒸餾將濃縮至乳酸質量含量99.9%的乳酸溶液泵入短程分子蒸餾器，在 真空條件下加熱，加熱溫度為102'C,使分子蒸餾器分離出100%精制乳酸和乳酸殘渣；11) 脫水乳酸殘渣泵入脫水反應器中，在脫水反應器中，先加入脫水催化劑甲磺酸，脫水催化劑甲磺酸的加入量為乳酸殘渣質量0.2%;在10KPa減壓蒸發，加熱濃縮到乳酸質量 含量以乳酸計在125%，加熱溫度在15(TC， 6小時完成脫水，得顏色較深的低聚乳酸；12) 酯化將完成脫水的低聚乳酸壓入間歇式酯化裝置的酯化罐，在酯化罐中加入低聚乳酸進料質量0. 5%的酯化催化劑對甲苯磺酸，在間歇式酯化裝置中通無水丁醇使在118-154 'C和常壓下酯化，無水丁醇的加入量為與低聚乳酸質量的比為1: 2，在5小時完成，蒸餾 酯化得乳酸酯，質量含量不低于95%;13) 在脫水反應器中，先加入有效容積四分之一容量的催化劑多磷酸，微波加熱至微沸， 保持20分鐘，停止加熱，自然冷卻至室溫，加入上述乳酸酯和阻聚劑，乳酸酯和阻聚劑加 入量為脫水反應器有效容積剩余容量；阻聚劑的加入量為乳酸酯質量的0. 7%，阻聚劑為對苯 二酚單甲醚；微波加熱，在140-350。C開始進行和完成脫水反應，分餾去除水分，接收生成 的丙烯酸酯，含量為99.6%，總收率大于93%。
權利要求
1.發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝，其特征在于它包括如下步驟1)連消將質量含量大于30％的葡萄糖液勻速泵入連消器中，使用低壓蒸汽，通過流量控制使葡萄糖液在120℃環境中保溫30分鐘后進入發酵罐；將注好葡萄糖液的發酵罐注入無菌水調整葡萄糖的質量含量為18～20％，啟動熱交換盤管調整發酵罐溫度至51-53℃，加稀乳酸或稀硫酸調PH值為6.17-6.23，加入營養鹽，營養鹽由酵母浸粉和硫酸銨組成，酵母浸粉所占葡萄糖質量的0.5-0.75％，硫酸銨所占葡萄糖質量的0.875-1.2％；得發酵培養液；2)發酵在調整好的發酵培養液中接入發酵培養液體積量1/8-1/4量的乳酸菌種在51-53℃溫度和厭氧環境下進行發酵；發酵過程中依據PH值添加氫氧化鈣乳液，中和生成的乳酸，使PH值穩定在6.17-6.23，得乳酸鈣料液；3)成熟反應、沉降凈化將乳酸鈣料液升溫至90℃，加氫氧化鈣調整料液PH值為11～12，加入乳酸鈣料液質量0.1％的活性炭，加入乳酸鈣料液質量0.6％的五水硫酸鎂，攪拌20分鐘，加入乳酸料液質量0.003％的聚丙烯酸鈉，自然沉降2-3小時，得經絮凝沉降處理的發酵液；4)過濾將經絮凝沉降處理的發酵液泵入板框壓濾機進行過濾，濾餅另行處理，透明的乳酸鈣澄清液泵入清液貯罐，得沉降凈化液；5)酸解、分離將沉降凈化液送入酸解罐，加入工業硫酸，工業硫酸加入的摩爾量為沉降凈化液中乳酸鈣摩爾量的0.5-0.52，控制酸解液在電導率最低時PH＝2.3-2.1，視完成酸解，連續泵入過濾機中將固相的硫酸鈣和液相的乳酸分離開來；6)一次濃縮將過濾機輸出質量含量為15～17％的乳酸清液輸入刮膜蒸發器中，在減壓狀態下加熱濃縮，其壓力為14-10KPa、加熱溫度為在76-82℃，底部流出質量含量為35～40％的乳酸濃縮液送入脫色罐；7)脫色、過濾在脫色罐中加入料液質量0.3％的粉狀活性炭，攪拌均勻，在80-85℃保溫20-30分鐘，過濾得清液；8)顆粒活性炭及陽、陰離子交換樹脂凈化將上述乳酸清液依次通過裝填顆粒活性炭的交換柱、陽離子交換樹脂柱及陰離子交換樹脂柱，得無色澄清乳酸溶液，含量在32-40％之間；9)二次濃縮將陰離子交換后的無色澄清乳酸溶液泵入刮膜蒸發中，在真空條件下加熱濃縮至乳酸質量含量為99％以上，加熱溫度為82-95℃；10)短程分子蒸餾將濃縮至乳酸質量含量99％以上的乳酸溶液泵入短程分子蒸餾器，在真空條件下加熱，加熱溫度為82-102℃，使分子蒸餾器分離出100％精制乳酸和乳酸殘渣；11)脫水乳酸殘渣泵入脫水反應器中，在脫水反應器中，先加入脫水催化劑甲磺酸，脫水催化劑甲磺酸的加入量為乳酸殘渣質量0.2％；在10-21KPa減壓蒸發，加熱濃縮到乳酸質量含量以乳酸計在118-125％，加熱溫度在145-150℃，3-6小時完成脫水，得顏色較深的低聚乳酸；12)酯化將完成脫水的低聚乳酸壓入間歇式酯化裝置的酯化罐或連續酯化裝置的配料罐，在酯化罐或配料罐中加入低聚乳酸進料質量0.3-0.5％的酯化催化劑對甲苯磺酸，在間歇式酯化裝置中通無水醇或在連續酯化裝置中通入熱無水醇蒸汽使在118-154℃和常壓下酯化，無水醇的加入量為與低聚乳酸質量的比為1∶1-2，在2-5小時完成，蒸餾得乳酸酯，質量含量不低于95％；13)在脫水反應器中，先加入有效容積四分之一容量的催化劑多磷酸，微波加熱至微沸，保持10-20分鐘，停止加熱，自然冷卻至室溫，加入乳酸酯和阻聚劑，乳酸酯和阻聚劑加入量為脫水反應器有效容積剩余容量；阻聚劑的加入量為乳酸酯質量的0.2-0.7％，阻聚劑為對苯二酚單甲醚；微波加熱，在140-350℃開始進行脫水反應，分餾去除水分，接收生成的丙烯酸酯。
2.根據權利要求1所述的發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝，其特征在于-所述的無水醇為無水甲醇、無水乙醇或無水丁醇。
全文摘要
本發明屬于生化法乳酸及丙烯酸酯生產工藝。發酵法乳酸生產中并行生產丙烯酸酯的工藝，其特征在于它包括如下步驟1)連消；2)發酵；3)成熟反應、沉降凈化；4)過濾；5)酸解、分離；6)一次濃縮；7)脫色、過濾；8)顆粒活性炭及陽、陰離子交換樹脂凈化；9)二次濃縮；10)短程分子蒸餾使分子蒸餾器分離出100％精制乳酸和乳酸殘渣；11)脫水；12)酯化蒸餾得乳酸酯；13)在脫水反應器中，先加入有效容積四分之一容量的催化劑多磷酸，加入乳酸酯和阻聚劑，阻聚劑為對苯二酚單甲醚；微波加熱，在140-350℃開始進行脫水反應，分餾去除水分，接收生成的丙烯酸酯，含量大于99.5％，總收率大于93％。本發明在發酵法乳酸生產中能并行生產丙烯酸酯，具有成本低的特點。
文檔編號C12P7/56GK101130795SQ20071005284
公開日2008年2月27日 申請日期2007年7月26日 優先權日2007年7月26日
發明者徐仁義, 杜宏偉, 梁廷德, 焦繼革, 謝劍宏 申請人:武漢三江航天固德生物科技有限公司