專利名稱：生物煉制生產乳酸乙酯及其共同產品的工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種生物煉制生產乳酸乙酯的工藝方法，屬于生物煉制生產乳酸乙酯的技術。
背景技術：
乳酸乙酯是一種重要的精細化工原料。傳統(tǒng)上可用作酒類添加劑、壓制藥片的潤滑劑、藥物中間體等。但乳酸乙酯最具潛力的用途在于利用其無毒、溶解性好、不易揮發(fā)、可生物降解、有果香氣味的特點，作為極具開發(fā)價值和應用前景的“綠色溶劑”，它可以取代目前在工業(yè)上廣泛使用的有毒溶劑，如鹵代類、醚類、氟氯碳類溶劑等，在人們對環(huán)境的要求越來越高的今天意義重大。乳酸銨一方面在制藥領域可直接作為治療皮膚病的藥物，以及作為動物飼料的添加劑；另一方面它也可以直接和乙醇反應合成綠色溶劑。磷酸銨類主要指磷酸一銨和磷酸二銨，二者物理性質和農化性質優(yōu)良，不僅可以作為肥料，同時，也是現(xiàn)代醫(yī)學、發(fā)酵工業(yè)、化學化工及食品工業(yè)的重要原料。乳酸是世界上公認的三大有機酸之一，它的用途極其廣泛。乳酸及其鹽類和衍生物可用于食品、醫(yī)藥、化工和印染等工業(yè)傳統(tǒng)的乳酸乙酯是以乳酸和乙醇為原料，以濃硫酸為催化劑，用苯或甲苯為帶水劑，催化酯化合成乳酸乙酯。該工藝主要存在以下問題副產物多，設備腐蝕嚴重，生產成本高。以碳酸鈣為中和劑是乳酸發(fā)酵的傳統(tǒng)工藝，該工藝技術成熟。但是，以碳酸鈣作為中和劑發(fā)酵液主要成分是粗乳酸鈣，粗乳酸鈣需經濃硫酸酸解得到粗乳酸和副產物硫酸鈣，硫酸鈣很難得到進一步利用，大量的硫酸鈣堆積會造成環(huán)境污染，因此開發(fā)生產乳酸、乳酸乙酯新工藝具有重要的意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種生物煉制生產乳酸乙酯的工藝方法，該工藝方法為綠色化工過程且產品和產率高。
為達到上述目的，本發(fā)明是通過下述技術方案加以實現(xiàn)的一種生物煉制生產乳酸乙酯的工藝方法，其特征在于包括以下過程1.以乳酸菌Lactobacillus delbrueckii subsp.lactis BME5-18M(簡寫為LB)為菌體發(fā)酵生成乳酸銨在溫度為35-38℃，向發(fā)酵液中加入氨水中和劑，控制發(fā)酵液的pH在5.5-6.5，以20-30ml/h的速度流加500ml濃度為500-700g/L的葡萄糖，發(fā)酵時間為80-90h，發(fā)酵生成乳酸銨，經分離可得到乳酸銨2.由乳酸銨轉化為磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉和乳酸向步驟1制得的乳酸銨溶液中，逐漸加入磷酸進行反應，控制反應液的pH值在3.88以下，反應生成含有(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸的溶液。經分離可得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4和乳酸。
3.乳酸和乙醇反應合成乳酸乙酯采用催化精餾由乳酸和乙醇反應合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹催化劑的填料填裝。催化劑為磁性超細國體超強酸SO42--ZrO2/Fe3O4，催化劑用量為乳酸質量的4-7％，并按醇酸摩爾比為2∶1-4∶1進料，回流比為2∶1-1∶1，乳酸進料量為0.5247-0.6482mol/h，乳酸乙酯一次循環(huán)收率達到52-57％。即可得到乳酸乙酯。
本發(fā)明同現(xiàn)有乳酸乙酯制備方法相比，其優(yōu)點在于工藝路線短、無環(huán)境污染、對設備無腐蝕、可連續(xù)化生產、乳酸乙酯產率高等。
具體實施例方式
實例1以LB菌為菌體，以氨水為中和劑發(fā)酵生成乳酸銨，控制發(fā)酵液的pH為5.5；溫度為36℃以20ml/h速度流加400ml濃度為600g/L葡萄糖，發(fā)酵時間為80h。
將0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸銨進行反應，當溶液的pH值在3.88以下時，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通過分離得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸備用。
采用催化精餾由乳酸和乙醇反應合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹催化劑的填料填裝。催化劑用量為乳酸質量的5％，在反應條件為醇酸比(摩爾比)為2∶1，回流比為2∶1，乳酸進料量為0.5247/h時，乳酸乙酯一次循環(huán)收率為52％。
實例2以LB菌為菌體，以氨水為中和劑發(fā)酵生成乳酸銨，控制發(fā)酵液的pH為6.0；溫度為37℃以25ml/h速度流加450ml濃度為700g/L葡萄糖，發(fā)酵時間為85h。
將0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸銨進行反應，當溶液的pH值在3.88以下時，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通過分離得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸備用。
采用催化精餾由乳酸和乙醇反應合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹磁性超細固體超強酸為催化劑的填料填裝。催化劑用量為乳酸質量的7％，在反應條件為醇酸比(摩爾比)為3∶1，回流比為1.5∶1，乳酸進料量為0.5879/h時，乳酸乙酯一次循環(huán)收率為57％。
實例3以LB菌為菌體，以氨水為中和劑發(fā)酵生成乳酸銨，控制發(fā)酵液的pH為6.5；溫度為35℃以30ml/h速度流加500ml濃度為500g/L葡萄糖，發(fā)酵時間為90h。
將0.1mol.L-1的磷酸和0.1mol.L-1乳酸銨進行反應，當溶液的pH值在3.88以下時，生成(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸，然后通過分離得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸備用。
采用催化精餾由乳酸和乙醇反應合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹催化劑的填料填裝。催化劑用量為乳酸質量的6％，在反應條件為醇酸比(摩爾比)為4∶1，回流比為2∶1，乳酸進料量為0.6482/h時，乳酸乙酯一次循環(huán)收率為55％。
權利要求
1.一種由生物煉制生產乳酸乙酯及共同產品的工藝方法，其特征在于包括以下過程(1)以乳酸菌Lactobacillus delbrueckii subsp.lactis BME5-18M為菌體發(fā)酵生成乳酸銨在溫度為35-38℃，向發(fā)酵液中加入氨水中和劑，控制發(fā)酵液的pH在5.5-6.5，以20-30ml/h的速度流加500ml濃度為500-700g/L的葡萄糖，發(fā)酵時間為80-90h，發(fā)酵生成乳酸銨，經分離可得到乳酸銨；(2)由乳酸銨轉化為磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉和乳酸向步驟1制得的乳酸銨溶液中，逐漸加入磷酸進行反應，控制反應液的pH值在3.88以下，反應生成含有(NH4)2HPO4、NH4H2PO4以及乳酸的溶液，經分離可得到(NH4)2HPO4、NH4H2PO4和乳酸；(3)乳酸和乙醇反應合成乳酸乙酯采用催化精餾由乳酸和乙醇反應合成乳酸乙酯。催化精餾塔的填料分三段裝填，精餾段和提餾段直接用θ網環(huán)填料裝填；催化精餾段用包裹催化劑的填料填裝。催化劑為磁性超細國體超強酸SO42--ZrO2/Fe3O4，催化劑用量為乳酸質量的4-7％，并按醇酸摩爾比為2∶1-4∶1進料，回流比為2∶1-1∶1，乳酸進料量為0.5247-0.6482mol/h，乳酸乙酯一次循環(huán)收率達到52-57％，即可得到乳酸乙酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用生物煉制生產乳酸乙酯及共同產品的工藝方法。該方法首先以乳酸菌為菌體發(fā)酵生成乳酸銨，發(fā)酵條件為以乳酸菌為菌體，以氨水為中和劑，發(fā)酵pH是5.5－6.5，溫度為35－38℃；乳酸銨再和磷酸反應，將乳酸銨轉化為磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉和乳酸，要使反應只生成(NH
文檔編號C07C69/00GK1740331SQ20051001514
公開日2006年3月1日 申請日期2005年9月21日 優(yōu)先權日2005年9月21日
發(fā)明者趙學明, 高靜 申請人:天津大學