[发明专利]甲醇酯化耦合真空蒸馏法乳酸提取纯化生产方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵法乳酸生产领域，具体涉及一种甲醇酯化耦合真空蒸馏法乳酸提取纯化生产方法。

背景技术

乳酸是目前世界上公认的三大有机酸之一，广泛应用于食品、医药、化工、电镀、材料等诸多领域。发酵法乳酸生产中乳酸提取及纯化的工艺大多采用粉状活性炭和颗粒活性炭脱色、离子交换或者有机膜过滤的方法，单纯采用物理蒸馏的方法，得到的产品乳酸中还含有发酵未彻底的微量的还原糖以及含氮物质等杂质，致使乳酸产品在较高温度（180—200℃）下使用所含杂质降解，乳酸产品颜色变黄，从而影响其它产品的应用。而且上述提取及纯化的方法工艺步骤较长，多次脱色及综合收率不高，其产品的气味也不能满足香精香料行业的要求。 

发明内容

本发明的目的是要提供一种甲醇酯化耦合真空蒸馏法乳酸提取纯化生产方法，用以解决现存的微量还原糖以及气味的问题，提高收率，确保乳酸产品满足医药等特殊行业的需求。

本发明的目的是这样实现的：一种甲醇酯化耦合真空蒸馏法乳酸提取纯化生产方法，

1）酸解和过滤：发酵法生产乳酸过程中的发酵成熟的乳酸钙溶液，通过沉降净化与板框过滤后，进入酸解工段，加硫酸至复分解平衡，维持温度在 70—80 ℃、pH在1.8—2.3，将料液中硫酸钙以片状结晶为主的酸解液，经带式真空过滤机过滤，使固相的硫酸钙渣和液相的乳酸分离，得到稀乳酸溶液，其中乳酸质量含量为15-20%；

2）一次浓缩：将步骤1）得到的乳酸稀液，输入到第一级刮膜蒸器中，在减压状态下加热浓缩，其压力维持在5—10 KPa，对应加热温度60—75℃，得到质量含量为30—40%的乳酸浓缩液，输入到脱色罐中，在脱色罐中加入料液量0.3—0.6%的粉状活性炭，维持温度在75—80℃、持续搅拌时间不低于20分钟，再经板框过滤机滤除因乳酸含量升高析出的硫酸钙及添加的活性炭，得到乳酸质量含量在30—40%的乳酸清液；

3）二次浓缩：将步骤2）得到的乳酸清液输入到第二级刮膜蒸发器中，在减压状态下继续加热浓缩，其压力在5KPa—10 KPa，加热温度60—90℃，得到质量含量为80—99%的乳酸浓缩液；

4）酯化并分馏游离水：与二次浓缩对接，将步骤3）得到的乳酸浓缩液输入酯化釜中，在分馏装置冷凝器通水冷却状态下，从酯化釜底部通入无水甲醇与二次浓缩乳酸浓液混合，搅拌均匀后，加入酯化催化剂，开启酯化釜加热装置，维持酯化釜料温在70—80℃，泵入无水甲醇在酯化釜上的塔顶回流，控制酯化塔顶温度64—65℃，前期，开启再沸器回流到酯化釜的阀门，维持3—4小时后，关闭再沸器到酯化釜的阀门，继续酯化并回收多余甲醇及分馏收集酯化系统中的游离水，至酯化釜料液温度上升至101—105℃时结束酯化；

5）由酯化料液蒸馏乳酸甲酯：将上述完成酯化的料液经装有滤层的罐式过滤器泵入蒸馏釜中，输料完毕，启动蒸馏系统真空泵，开通蒸馏系统冷凝器冷却水冷凝馏出物并进行收集，当料液温度降到50-70℃时，开启蒸馏釜加热装置进行加热，维持系统压力在21—10Kpa，蒸馏釜料液温度升高至120—130℃时停止加热，蒸馏在1-3小时内完成，蒸馏收集液中主要含有乳酸甲酯与游离乳酸；

6) 水解并蒸馏回收甲醇：将蒸馏收集液泵入水解釜中，加入蒸馏收集液质量80—100%量的纯水，开启循环泵混合均匀，开启水解釜加热装置开始加热，至塔顶温度达到64℃时，开启甲醇回流泵，调节甲醇在水解罐塔顶回流量，维持水解釜塔顶温度在64—65℃，水解釜内料液温度上升至101—105℃时结束；

7）浓缩：将水解料液泵入多效降膜蒸发器中，加热浓缩，将料液乳酸质量浓度浓缩至99%以上；

8) 双级短程真空蒸馏：将浓缩至乳酸质量含量为99%以上的乳酸溶液，控制一定流量，持续输入前级短程蒸馏器中加热蒸馏，加热的温度为75—85℃，系统压力为50—200Pa，得到乳酸质量含量为100%的热稳定乳酸（馏出物）；未蒸发物在进入接受罐同时，控制适当流量，持续输入后级短程蒸发器继续加热蒸馏，调节加热温度在95—126℃、维持系统压力在50—200Pa，又可得到占前级短程蒸发器进入总乳酸量25—35%的馏出物。 

步骤4）中无水甲醇加入量与乳酸质量的比为1.5－2:1。

乳酸酯化是采用硫酸或对甲苯磺酸作为酯化催化剂，加入量为乳酸质量0.5—2%。

步骤8）中的双级短程真空蒸馏，其蒸馏装置由加热面积成倍数的两台短程蒸发器串联安装组成，加热面积大的做前级、小的做后级。