一种以乳酸发酵液为原料制备乳酸酯的方法技术

本发明专利技术提供了一种以乳酸发酵液为原料制备乳酸酯的方法，包括如下步骤：(1)取含有乳酸钙的乳酸发酵液，去除菌体，加入硫酸与溶液中的钙离子形成硫酸钙沉淀后去除，得乳酸水溶液；(2)将所述乳酸水溶液与醇类溶剂混合，萃取分液，收集醇相；(3)所述醇相进行酯化反应，得到含有乳酸酯的溶液。本发明专利技术提供的方法以乳酸发酵液为原料，无需对乳酸发酵液进行复杂的后处理提纯工艺即可制备得到的乳酸酯，本发明专利技术提供的制备方法简单易行，并且可以减少酯化过程中的副反应，提高酯化率以及乳酸酯的纯度。提高酯化率以及乳酸酯的纯度。

【技术实现步骤摘要】
一种以乳酸发酵液为原料制备乳酸酯的方法


[0001]本专利技术属于化工产品生产
，涉及一种以乳酸发酵液为原料制备乳酸酯的方法。

技术介绍

[0002]乳酸酯多为无色挥发性液体，往往具有甜的果香气味，常用做调制朗姆酒、牛奶、奶油、葡萄酒、果酒等的食用香精和酒用香精，同时乳酸酯低毒且具有可生物降解性，是极具开发价值和应用前景的“绿色溶剂”，人们常常将其作树脂涂料、胶粘剂、油墨等产品的环保溶剂，制药工业中用作润滑剂、电子行业用作清洗剂，在工业中有着十分广泛的用途前景。
[0003]乳酸丁酯，化学名为alpha
‑
羟基丙酸丁酯，溶剂级乳酸丁酯还是优质的环保型高沸点溶剂，其独特的高纯度及低金属含量满足了半导体工业对高质量的要求，可作为一种安全的有机溶解剂用于感光材料的清洗。
[0004]乳酸戊酯，化学名为α
‑
羟基丙酸正戊酯，分子量160.21，分子式为CH3CH2CH2CH2CH2OCOCH(OH)CH3，是由乳酸和正戊醇在催化剂的作用下，经酯化反应得到的一种具有酒香气味的白色或淡黄色液体，不溶于水、溶于乙醇、乙醚、丙酮、酯类等大多数有机溶剂。目前乳酸正戊酯主要用作合成香料的主要原料以及硝化纤维素、醋酸纤维素等的溶剂。
[0005]乳酸己酯，化学名α
‑
羟基丙酸正己酯，分子量174.23，分子式为CH3CH2CH2CH2CH2CH2OCOCH(OH)CH3，是由乳酸和正己醇在催化剂的作用下，经酯化反应得到的一种具有香味的白色液体，不溶于水、溶于乙醇、乙醚、丙酮、酯类等大多数有机溶剂。
[0006]传统的制备乳酸酯的方法包括以浓硫酸为催化剂，使乳酸和醇直接酯化，该类方法需要以纯乳酸或纯度较高的工业乳酸为原料，例如目前常用的利用介孔分子筛Ti/W
‑
MCM
‑
41催化乳酸与正戊醇的酯化反应，合成乳酸正戊酯，酯化率达到94.4％；采用铈钨改性分子筛Ce
‑
W/HMS催化乳酸与正戊醇的酯化反应，合成乳酸正戊酯，酯化率达到90.85％。
[0007]若想利用乳酸发酵液制备乳酸酯，则需要对乳酸发酵液进行酸解、离交、脱色、减压浓缩、薄膜蒸发、分子蒸馏等传统处理，得到纯度较高的乳酸后再与醇进行酯化反应，工艺路线较长，且会产生大量废水废液，污染严重，若应用其他粗品乳酸直接酯化，会产生较多副产物且酯化得率低。
[0008]因此，希望开发一种工艺简单，酯化效率较高的由乳酸发酵液制备乳酸酯的方法。

技术实现思路

[0009]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种以乳酸发酵液为原料制备乳酸酯的方法。本专利技术提供的方法以乳酸发酵液为原料，无需对乳酸发酵液进行复杂的后处理提纯工艺，只需要进行酸解等简单处理，即可用于制备得到的乳酸酯。本专利技术提供的制备方法简单易行，并且可以减少酯化过程中的副反应，提高酯化率以及乳酸酯的纯度。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种以乳酸发酵液为原料制备乳酸酯的方法，所述方法包括如下步骤：
[0012](1)取含有乳酸钙的乳酸发酵液，去除菌体，加入硫酸与溶液中的钙离子形成硫酸钙沉淀后去除，得乳酸水溶液；
[0013](2)将所述乳酸水溶液与醇类溶剂混合，萃取分液，收集醇相；
[0014](3)所述醇相进行酯化反应，得到含有乳酸酯的溶液。
[0015]本专利技术提供的制备方法以乳酸发酵液为原料，现有的发酵生产乳酸工艺所得的发酵液中，产物一般是以乳酸钙的形式存在。本专利技术仅需要对含有乳酸钙的乳酸发酵液进行去除菌体、酸解去除钙离子等简单处理，同时配合本专利技术选用的醇类溶剂进行萃取，即可进行后续的酯化反应制备乳酸酯。本专利技术采用的醇类溶剂既可以作为乳酸的萃取剂，将乳酸萃取到醇相中的同时使糖等杂质留在水相中，又可以作为反应原料进行后续的酯化反应，得到乳酸酯溶液。本专利技术提供的制备方法简单易行，可以省略对于乳酸发酵液进行的脱色、蒸馏等步骤，并且得到的乳酸酯酯化效率高，纯度高。
[0016]在一些实施方式中，步骤(1)所述去除菌体采用过滤方式，具体可以采用工业领域常用的过滤装置。
[0017]在一些实施方式中，步骤(1)所述加入硫酸的目的是对乳酸钙进行酸解，即在酸性条件下使硫酸根离子与溶液中的钙离子形成硫酸钙沉淀，然后通过过滤等常规方式去除。上述过程优选在pH值为1.0
‑
3.0的条件下进行。
[0018]在一些实施方式中，步骤(1)将硫酸钙沉淀去除后，可以将溶液通过离子交换层析，进一步将除残留的硫酸根离子和钙离子彻底去除，得到乳酸水溶液。
[0019]在一些实施方式中，步骤(2)中的醇类溶剂选用四碳醇、五碳醇和六碳醇；所述四碳醇具体可以选用正丁醇或其同分异构体(如2
‑
丁醇、2
‑
甲基
‑1‑
丙醇等)；所述五碳醇具体可以选用正戊醇或其同分异构体(如2
‑
戊醇、3
‑
戊醇、2
‑
甲基
‑1‑
丁醇、2
‑
甲基
‑2‑
丁醇、3
‑
甲基
‑2‑
丁醇、3
‑
甲基
‑1‑
丁醇、2，2
‑
二甲基
‑1‑
丙醇等)；所述六碳醇具体可以选用正己醇或其同分异构体(如2
‑
己醇、3
‑
己醇、2
‑
甲基
‑1‑
戊醇、2
‑
甲基
‑2‑
戊醇、3
‑
甲基
‑2‑
戊醇、3
‑
甲基
‑1‑
戊醇、2，2
‑
二甲基
‑1‑
戊醇、环己醇等)。四碳醇、五碳醇和六碳醇既可以以较高的效率将乳酸萃取到醇相中，又不与水互溶便于进行分液操作；其它低碳醇(如乙醇)或高碳醇(如辛醇)都难以达到与上述醇类溶剂类似的萃取效率高、操作简便的效果。
[0020]在一些实施方式中，步骤(2)中，所述乳酸水溶液中乳酸的质量与所述醇类溶剂的质量之比不大于0.4：1，优选为(0.1
‑
0.3)：1。本专利技术通过大量实践发现，将乳酸与醇类溶剂的质量比控制在上述范围内，可以实现最佳的乳酸萃取效率和醇类溶剂利用率，从而实现最佳的乳酸酯酯化效率。
[0021]在一些实施方式中，步骤(2)可以通过浓缩控制所述乳酸水溶液中乳酸含量为20
‑
80wt％，例如25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、60wt％、70wt％等，优选为20
‑
50wt％。
[0022]在一些实施方式中，步骤(2)中所述乳酸水溶液与醇类溶剂的质量比为(1～2)：1，可以确保萃取充分、有机溶剂用量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以乳酸发酵液为原料制备乳酸酯的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)取含有乳酸钙的乳酸发酵液，去除菌体，加入硫酸与溶液中的钙离子形成硫酸钙沉淀后去除，得乳酸水溶液；(2)将所述乳酸水溶液与醇类溶剂混合，萃取分液，收集醇相；(3)所述醇相进行酯化反应，得到含有乳酸酯的溶液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)将硫酸钙沉淀去除后，将溶液通过离子交换层析去除残留的硫酸根离子和钙离子，得乳酸水溶液。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述醇类溶剂选自四碳醇、五碳醇和六碳醇。4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述乳酸水溶液中乳酸的质量与所述醇类溶剂的质量之比不大于0.4：1，优选为(0.1
‑
0.3)：1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，与醇类溶剂混合前，通过浓缩控制所述乳酸水溶液中乳酸含量为20
‑
80wt％，优选为20
...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘声龙，王舒，陈晓，周邦运，胡富贵，
申请(专利权)人：安徽丰原发酵技术工程研究有限公司，
类型：发明
国别省市：