[发明专利]发酵法乳酸生产中并行生产丙烯酸酯的工艺

说明书

技术领域

本发明属于生化法乳酸及丙烯酸酯生产工艺，具体涉及一种发酵法乳酸生产中并行生产丙烯酸酯的工艺。

背景技术

1.丙烯酸酯和丙烯酸的现状：

丙烯酸酯和丙烯酸类系列单体是现代化学工业合成聚合物的一种重要单体。其本身在常温下是易燃、性质活泼和具挥发性的液体，因其α和β位置上有不饱和的双键结构和分子中羰基的存在，决定了其可经乳液聚合、溶液聚合等聚合方法及交联方法生成成千上万种各具特色的稳定聚合物。主链的碳链和各种各样的酯键为聚合物提供多种优良性能，如化学稳定性、耐候性、耐久性、硬度、柔韧性、溶解性和混溶性等。使以丙烯酸酯和丙烯酸为基础的制成品在许多领域得到了广泛应用。

丙烯酸酯主要用于合成涂料、胶粘剂、纺织、造纸、皮革和塑料助剂等。丙烯酸则主要用于合成丙烯酸酯和聚丙烯酸，聚丙烯酸可用于卫生材料、洗涤剂、分散剂、絮凝剂和增稠剂等。

迄今为止，市场上销售及应用中的全部丙烯酸酯产品和占总数绝对量的丙烯酸产品，都是采用石油基原料以针对性工艺合成而得，仅极少量丙烯酸采用丙烯腈原料发酵制得，且仅少量用于食品添加剂和化妆品行业，但其安全性是得到广泛认可的。糖质原料直接发酵制取丙烯酸还只停留在理论研究阶段。

现行的丙烯酸产品生产工艺都存在原料价格昂贵、毒性较大、产物分离麻烦、有规模限制且设备投资大，环境治理困难等缺点；即使相关专利报道的生物法工艺中涉及的丙烯腈和丙烯酰胺也需要从其它原料制得，同样价格昂贵，使得这条生物转化路线不具备工业化价值；糖质原料发酵制丙烯酸的设想仍处于理论阶段。

2.淀粉糖细菌发酵法生产乳酸工艺技术

2.1工艺原理

以葡萄糖液为主要原料，辅以适量营养添加物，在较高温度和厌氧环境下，接入优化驯育的嗜热同型乳酸发酵细菌，通过生物代谢使葡萄糖经EMP途径降解为丙酮酸、丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下还原为乳酸，整个转化过程都由乳酸菌完成。同时以氢氧化钙为中和剂及时消除发酵系统产生的乳酸，维持发酵环境酸度在较适宜水平，使由原料葡萄糖转化乳酸的过程能够彻底，并将生成的乳酸形成以乳酸钙为产品的积累。

2.2精制乳酸工艺路线与生产方法，如图1所示。

2.3生产方案简述

2.3.1连消：将质量含量大于30％的葡萄糖液匀速泵入连消器中，使用低压蒸汽，通过流量控制使葡萄糖液在120℃环境中保温30分钟后进入发酵罐。将注好葡萄糖液的发酵罐注入部分无菌水调整葡萄糖的质量含量为18～20％，启动热交换盘管调整发酵罐温度至51-53℃，加稀乳酸或稀硫酸调PH值为6.17-6.23，加入营养盐，营养盐的加入量为葡萄糖(干物质)质量的1.375-1.95％；营养盐由酵母浸粉和硫酸铵组成，酵母浸粉所占葡萄糖(干物质)质量的0.5-0.75％，硫酸铵所占葡萄糖(干物质)质量的0.875-1.2％；得发酵培养液，预备接种。

2.3.2发酵：在调整好的发酵培养液中接入发酵培养液实际量(体积)1/8-1/4量的乳酸菌种在51-53℃温度和厌氧环境下进行发酵。发酵过程中依据PH值添加氢氧化钙乳液，中和生成的乳酸，使PH值稳定在6.17-6.23，得乳酸钙料液。

2.3.3成熟反应、沉降净化：将乳酸钙料液升温至90℃，加氢氧化钙调整料液PH值为11～12，加入乳酸钙料液质量0.1％的活性炭，加入乳酸钙料液质量0.6％的五水硫酸镁，搅拌20分钟，加入乳酸料液质量0.003％的聚丙烯酸钠(沉降剂，预先配制)，自然沉降2-3小时，得经絮凝沉降处理的发酵液。

2.3.4过滤：将经絮凝沉降处理的发酵液泵入板框压滤机进行过滤，滤饼(即滤渣)另行处理，透明的乳酸钙澄清液泵入清液贮罐，得沉降净化液。

2.3.5酸解、分离：将沉降净化液送入酸解罐，加入工业硫酸，工业硫酸加入的摩尔量为沉降净化液中乳酸钙摩尔量的0.5-0.52，控制酸解液在电导率最低时PH＝2.3-2.1(80℃时)，视完成酸解，连续泵入过滤机中将固相的硫酸钙和液相的乳酸分离开来。

2.3.6一次浓缩：将过滤机输出的乳酸清液(乳酸质量含量15～17％)以适当的速度(由蒸发器规格及工作状态确定)输入刮膜蒸发器中，在减压状态下加热浓缩，其压力在14-10KPa、加热温度为76-82℃，底部流出的乳酸浓缩液(乳酸质量含量35～40％)送入脱色罐。

2.3.7脱色、过滤：在脱色罐中加入料液质量0.3％的粉状活性炭，搅拌均匀，在80-85℃保温20-30分钟，过滤得清液，少量滤渣另行处理。