專利名稱：：L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取l-乳酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種酸化結(jié)晶的方法，尤其涉及L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，屬于生物化工
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：目前L-乳酸生產(chǎn)技術(shù)均為鈣鹽法，鈣鹽法實(shí)為傳統(tǒng)的方法，可促進(jìn)發(fā)酵產(chǎn)物的生成并提高其轉(zhuǎn)化率。由L-乳酸鈣加硫酸還原為乳酸，同時(shí)生成硫酸鈣，再結(jié)晶除去硫酸鈣，留下L-乳酸。為一種常規(guī)的簡(jiǎn)便方法，鈣鹽法一直被延用。但是，在乳酸鈣溶液加硫酸酸化過(guò)程中，往往會(huì)因料液局部過(guò)酸而發(fā)生較強(qiáng)烈的氧化，從而使料液色澤加深，透光率降低，副產(chǎn)物增加，最終L-乳酸純度降低，削減L-乳酸的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。目前，乳酸生產(chǎn)都采用傳統(tǒng)的攪拌罐式酸解酸化，由于攪拌速度有限，料液混合處于滯留狀態(tài)，傳質(zhì)速率低，加入的硫酸不能瞬間擴(kuò)散，故會(huì)形成加酸中心局部過(guò)酸狀態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，不僅可以提高乳酸收率、還能提高L-乳酸中間產(chǎn)品的純度及縮短提取周期。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其特征在于包括以下工藝步驟——①首先將L-乳酸鈣溶液置于連續(xù)酸化罐中，開(kāi)啟循環(huán)泵，使流量達(dá)到3050m3/h，料液的流速為l2m/s;②將流體經(jīng)過(guò)噴射酸化器，使流體在噴嘴口的線速度增加至2050m/s;③噴射酸化器中形成負(fù)壓，硫酸溶液自動(dòng)流入噴射酸化器，在強(qiáng)大流速下進(jìn)行瞬間混合，控制硫酸溶液流量在0.30.5m3/h，使料液與硫酸溶液的體積比控制在100:1400:1;④用在線PH計(jì)檢測(cè)混合后料液的pH值，取樣進(jìn)行酸化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)；使料液溫度保持在8090°C;⑤最后將得到的酸化達(dá)到終點(diǎn)的料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶罐，在低轉(zhuǎn)速2040rpm下進(jìn)行硫酸鈣結(jié)晶的育晶，育晶24小時(shí)后轉(zhuǎn)入硫酸鈣分離。本發(fā)明的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)前述的L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其中，步驟①所述的L-乳酸鈣溶液是經(jīng)除菌凈化的乳酸鈣溶液，乳酸鈣的含量為160200g/L。前述的L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其中，步驟③中硫酸溶液的濃度為40%60%。。前述的L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其中，步驟③中以轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制硫酸溶液流量在0.30.5m3/h。前述的L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其中，步驟④中酸化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)采用BaCl2和草酸銨試劑進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明技術(shù)方案的突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在本發(fā)明利用較大循環(huán)量和噴射流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)酸解過(guò)程的快速完成；硫酸鈣結(jié)晶在結(jié)晶罐中進(jìn)行，提高提取收率。硫酸酸化與硫酸鈣結(jié)晶這兩個(gè)過(guò)程分別在不同設(shè)備中和不同狀態(tài)下進(jìn)行硫酸酸化在酸化系統(tǒng)中完成，而硫酸鈣結(jié)晶在結(jié)晶器中進(jìn)行。本發(fā)明采用擴(kuò)大料液硫酸比，增加輸料泵的流量等方法，減弱硫酸在酸化過(guò)程中對(duì)料液的氧化作用。酸化過(guò)程在強(qiáng)化湍流的酸化系統(tǒng)中進(jìn)行，由乳酸鈣溶液先進(jìn)入酸化罐，由輸料泵將料液以大流量送經(jīng)噴射酸化器，經(jīng)過(guò)喉管產(chǎn)生極大流速，形成較大真空將硫酸吸入；在噴射酸化器內(nèi)同時(shí)形成強(qiáng)大的湍流，經(jīng)撕拉和高強(qiáng)剪切作用，料液可在瞬間(約0.1秒)完成與硫酸的中和作用，料液的pH變化梯度很小、時(shí)間極短，硫酸對(duì)料液的氧化作用甚微；物料損失小、收得率較高。硫酸鈣結(jié)晶在結(jié)晶罐中進(jìn)行，其結(jié)晶工藝滿足了低轉(zhuǎn)速、低剪切、大混合量、保溫等工藝要求。具體實(shí)施例方式本發(fā)明L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法利用較大循環(huán)量和噴射流技術(shù)，使乳酸鈣料液在湍流情況下和硫酸按等當(dāng)量進(jìn)行混合，從而實(shí)現(xiàn)酸解過(guò)程。乳酸鈣料液與硫酸比例較大而且是在湍流情況下進(jìn)行，物料與硫酸在瞬間接觸而完成酸化反應(yīng)，物質(zhì)(乳酸)不會(huì)因局部過(guò)酸而被氧化。大的循環(huán)流量和噴射流混合，酸解液色素增加少，形成的雜質(zhì)少，不但可減少中間產(chǎn)品的損失，而且也保證中間產(chǎn)品的純度。料液在噴嘴中以及高速度噴出，形成較高的真空，吸帶硫酸進(jìn)入。由于兩者存在其速度差，故使料液對(duì)硫酸具有撕拉作用，從而提高其混合速度，使料液在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到酸化。實(shí)施例一選取發(fā)酵液26L，乳酸含量16.5%，殘?zhí)?.1%，經(jīng)除菌凈化后得清液31.2L,乳酸含量13.68%，透光率72%;將經(jīng)除菌凈化的乳酸鈣溶液(乳酸鈣含量為200g/L)置于連續(xù)酸化罐中，開(kāi)啟循環(huán)泵，使泵的流量達(dá)到35m3/h，揚(yáng)程達(dá)到35m，管道中料液的流速為2m/s;將得到的流體經(jīng)過(guò)噴射酸化器，使流體在噴嘴口的線速度擴(kuò)大到原來(lái)的25倍，即50m/s;噴射酸化器中形成負(fù)壓，打開(kāi)硫酸閥門(mén)，4.67公斤50%硫酸溶液自動(dòng)流入噴射酸化器，在強(qiáng)大流速下進(jìn)行瞬間混合，以轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制硫酸溶液流量保持在0.5mVh，使料液與硫酸溶液的比例控制在100:1;用在線PH計(jì)檢測(cè)混合后料液的pH值，取樣進(jìn)行酸化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)，以BaCl2和草酸銨試劑檢測(cè)，終點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)為不能出現(xiàn)大量反應(yīng)物。由于酸化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故控制其溫升，使其料液溫度保持在9(TC，反應(yīng)過(guò)程約40分鐘；最后將得到的酸化達(dá)到終點(diǎn)的料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶罐，在低轉(zhuǎn)速20rpm下進(jìn)行硫酸鈣結(jié)晶的育晶過(guò)程，育晶4小時(shí)后轉(zhuǎn)入硫酸鈣分離和洗滌，得清液32.76L，乳酸含量13.05°/。，透光率63%，硫酸鈣含量0.22%，收得率為99.6%。實(shí)施例二選取發(fā)酵液27L，乳酸含量16.6%，殘?zhí)?.08%，經(jīng)除菌后得清液32L，乳酸含量13.93%，透光率71%;將經(jīng)除菌凈化的乳酸鈣溶液(乳酸鈣含量為160g/L)置于連續(xù)酸化罐中，開(kāi)啟循環(huán)泵，使泵的流量達(dá)到52mVh，揚(yáng)程達(dá)到30m，管道中料液的流速為lm/s;將得到的流體經(jīng)過(guò)噴射酸化器，使流體在噴嘴口的線速度擴(kuò)大到原來(lái)的20倍，即20m/s;噴射酸化器中形成負(fù)壓，打開(kāi)硫酸閥門(mén)，4.88公斤40%硫酸溶液自動(dòng)流入噴射酸化器，在強(qiáng)大流速下進(jìn)行瞬間混合，以轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制硫酸溶液流量保持在0.3m3/h，使料液與硫酸溶液的比例控制在400:1;用在線PH計(jì)檢測(cè)混合后料液的pH值，取樣進(jìn)行酸化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)，以BaCl2和草酸銨試劑檢測(cè)，終點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)為不能出現(xiàn)大量反應(yīng)物。由于酸化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故控制其溫升，使其料液溫度保持在8(TC，反應(yīng)過(guò)程約30分鐘；最后將得到的酸化達(dá)到終點(diǎn)的料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶罐，在低轉(zhuǎn)速40rpm下進(jìn)行硫酸鈣結(jié)晶的育晶過(guò)程，育晶2小時(shí)后轉(zhuǎn)入硫酸鈣分離和洗滌，得清液33L，乳酸含量13.35°/。，透光率41°/。，硫酸鈣含量0.36°/。，收得率為99.5%。實(shí)施例三選取發(fā)酵液30L,乳酸含量16.9%，殘?zhí)?.12%，經(jīng)除菌后得清液34L，乳酸含量14.02%，透光率73%;將經(jīng)除菌凈化的乳酸鈣溶液(乳酸鈣含量為180g/L)置于連續(xù)酸化罐中，開(kāi)啟循環(huán)泵，使泵的流量達(dá)到50mVh，揚(yáng)程達(dá)到28m，管道中料液的流速為1.5m/s;將得到的流體經(jīng)過(guò)噴射酸化器，使流體在噴嘴口的線速度擴(kuò)大到原來(lái)的22倍，即33m/s;噴射酸化器中形成負(fù)壓，打開(kāi)硫酸閥門(mén)，5.12公斤60%硫酸溶液自動(dòng)流入噴射酸化器，在強(qiáng)大流速下進(jìn)行瞬間混合，以轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制硫酸溶液流量保持在0.4m3/h，使料液與硫酸溶液的比例控制在300:1;用在線PH計(jì)檢測(cè)混合后料液的pH值同時(shí)PH值，取樣進(jìn)行酸化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)，以BaCl2和草酸銨試劑檢測(cè)，終點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)為不能出現(xiàn)大量反應(yīng)物。由于酸化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故控制其溫升，使其料液溫度保持在85'C，該反應(yīng)過(guò)程約45分鐘；最后將得到的酸化達(dá)到終點(diǎn)的料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶罐，在低轉(zhuǎn)速30rpm下進(jìn)行硫酸鈣結(jié)晶的育晶過(guò)程，育晶3小時(shí)后轉(zhuǎn)入硫酸鈣分離和洗滌，得清液35L,乳酸含量13.51%，透光率50%，硫酸鈣含量0.35%,收得率為99.2%?？梢悦黠@表明，本發(fā)明采用了較大的混合比和在高強(qiáng)的湍流下混合，料液的pH變化梯度很小、時(shí)間極短，硫酸對(duì)料液的氧化作用甚微，故酸化操作比原現(xiàn)有工藝色素形成減少，得率提高，酸解液的透光率由原來(lái)的40%左右提高到60%以上，故而大大提高L-乳酸中間產(chǎn)品的純度；由于副產(chǎn)物生成量減少，加上硫酸鈣易于分離，夾帶產(chǎn)品少，酸解過(guò)程收得率大，現(xiàn)有技術(shù)酸解收得率小于98.5%，而本發(fā)明可高于99.5%，其經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。硫酸鈣結(jié)晶粗大、均勻，酸解液中硫酸鈣的溶解度明顯降低，硫酸鈣含量由原來(lái)的0.35%減少到0.26%,從而降低后續(xù)工藝——離子交換的負(fù)荷；還顯著提高了酸解速度，由原來(lái)單批操作周期8小時(shí)縮短為4小時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的效果主要體現(xiàn)在:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。8權(quán)利要求1.L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其特征在于包括以下工藝步驟——①首先將L-乳酸鈣溶液置于連續(xù)酸化罐中，開(kāi)啟循環(huán)泵，使流量達(dá)到30～50m3/h，料液的流速為1～2m/s；②將流體經(jīng)過(guò)噴射酸化器，使流體在噴嘴口的線速度增加至20～50m/s；③噴射酸化器中形成負(fù)壓，硫酸溶液自動(dòng)流入噴射酸化器，在強(qiáng)大流速下進(jìn)行瞬間混合，控制硫酸溶液流量在0.3～0.5m3/h，使料液與硫酸溶液的體積比控制在100∶1～400∶1；④用在線PH計(jì)檢測(cè)混合后料液的pH值，取樣進(jìn)行酸化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)；使料液溫度保持在80～90℃；⑤最后將得到的酸化達(dá)到終點(diǎn)的料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶罐，在低轉(zhuǎn)速20～40rpm下進(jìn)行硫酸鈣結(jié)晶的育晶，育晶2～4小時(shí)后轉(zhuǎn)入硫酸鈣分離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其特征在于步驟①所述的L-乳酸鈣溶液是經(jīng)除菌凈化的乳酸鈣溶液，乳酸鈣的含量為160200g/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其特征在于步驟③中硫酸溶液的濃度為40%60%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法,其特征在于步驟(D中以轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制硫酸溶液流量在0.30.5mVh。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L-乳酸鈣連續(xù)酸化、結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其特征在于步驟④中酸化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)采用BaCl2和草酸銨試劑進(jìn)行檢全文摘要本發(fā)明涉及L-乳酸鈣連續(xù)酸化結(jié)晶制取L-乳酸的方法，其工藝將L-乳酸鈣溶液置于連續(xù)酸化罐中，開(kāi)循環(huán)泵使流量達(dá)到30～50m³/h，料液的流速為1～2m/s；將流體經(jīng)過(guò)噴射酸化器使流體線速度增加至20～50m/s；噴射酸化器中形成負(fù)壓，硫酸溶液自動(dòng)流入，在強(qiáng)大流速下進(jìn)行瞬間混合，控制硫酸溶液流量在0.3～0.5m³/h，使料液與硫酸溶液的體積比控制在100∶1～400∶1；用在線PH計(jì)檢測(cè)混合后料液的pH值，取樣進(jìn)行酸化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)；最后將得到的酸化達(dá)到終點(diǎn)的料液轉(zhuǎn)入結(jié)晶罐，在低轉(zhuǎn)速下進(jìn)行硫酸鈣結(jié)晶的育晶，育晶3小時(shí)后轉(zhuǎn)入硫酸鈣分離。本發(fā)明技術(shù)方案不僅可以提高乳酸收率、而且還能提高L-乳酸中間產(chǎn)品的純度及縮短提取周期。文檔編號(hào)C07C59/00GK101306992SQ20071002232公開(kāi)日2008年11月19日申請(qǐng)日期2007年5月14日優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日發(fā)明者沈京富,蔡德齡申請(qǐng)人:張家港三源生物工程有限公司