BE1021481B1 - PROCESS FOR PURIFYING AQUEOUS LACTIC ACID SOLUTION FROM HIGH CARBON HYDRATE BY-PRODUCTS - Google Patents

PROCESS FOR PURIFYING AQUEOUS LACTIC ACID SOLUTION FROM HIGH CARBON HYDRATE BY-PRODUCTS Download PDF

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BE1021481B1
BE1021481B1 BE2012/0673A BE201200673A BE1021481B1 BE 1021481 B1 BE1021481 B1 BE 1021481B1 BE 2012/0673 A BE2012/0673 A BE 2012/0673A BE 201200673 A BE201200673 A BE 201200673A BE 1021481 B1 BE1021481 B1 BE 1021481B1
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Philippe Coszach
Jean-Christophe Bogaert
Jonathan Willocq
Gansberghe Martin Van
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Galactic S.A.
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Abstract

Procédé de purification d'une solution aqueuse d'acide lactique au départ de sous-produits à haute teneur en hydrates de carbone La présente invention se rapporte à un procédé de purification d'une solution aqueuse 10 d'acide lactique, obtenue par fermentation d'une source d'hydrate de carbone contenant une part de sucres non fermentescibles tels que des oligosaccharides (DPn). Figure 1. 2012/0673Process for the purification of an aqueous solution of lactic acid from high carbohydrate by-products The present invention relates to a process for the purification of an aqueous solution of lactic acid obtained by fermentation of lactic acid. 'a source of carbohydrate containing a part of non-fermentable sugars such as oligosaccharides (DPn). Figure 1. 2012/0673

Description

Procédé de purification d’une solution aqueuse d’acide lactique au départ de sous-produits à haute teneur en hydrates de carboneProcess for purifying an aqueous solution of lactic acid from high-carbohydrate by-products

Domaine de l’inventionField of the invention

La présente invention se rapporte à un procédé de purification d’une solution aqueuse d’acide lactique, obtenue par fermentation d’une source d’hydrates de carbone contenant une part de sucres non fermentescibles tels que des oligosaccharides (DPn).The present invention relates to a process for purifying an aqueous lactic acid solution, obtained by fermentation of a source of carbohydrates containing a portion of non-fermentable sugars such as oligosaccharides (DPn).

Etat de l’artState of the art

La conjoncture économique actuelle impose aux industriels la nécessité de sans cesse chercher à réduire leurs coûts de production et plus particulièrement ceux liés aux matières premières. L’acide lactique n’échappe pas à cette pression des marchés et l’utilisation de sous-produits ou de déchets de l’industrie est perçue comme une alternative.The current economic situation requires manufacturers to continually seek to reduce their production costs, especially those related to raw materials. Lactic acid is not immune to this market pressure and the use of by-products or waste from industry is seen as an alternative.

Actuellement, les matières premières utilisées dans la production d’acide lactique par fermentation sont des hydrates de carbone plutôt nobles et purs, tels que, par exemple, le saccharose ou certains sirops de glucose. L’inconvénient majeur de ces sources est évidemment leur coût élevé dû principalement à leur pureté.Currently, the raw materials used in the production of lactic acid by fermentation are rather noble and pure carbohydrates, such as, for example, sucrose or certain glucose syrups. The major disadvantage of these sources is obviously their high cost due mainly to their purity.

Il existe néanmoins d’autres sources d’hydrates de carbone de pureté moindre, disponibles en grandes quantités et à faibles coûts comme par exemple : - Les sous-produits issus de l’industrie amidonnière (blé, maïs, pomme de terre,...) - Les sous-produits issus de l’hydrolyse de la cellulose ; l’hémicellulose et la lignine. Ces derniers sont contenus dans la paille, le blé, le maïs, la bagasse, le bois, les rejets de l’industrie papetière, etc... - Les sous-produits issus de l’industrie sucrière tels que le saccharose, contenu dans la mélasse, le jus vert de canne et certains effluents.There are, however, other sources of carbohydrates of lesser purity, available in large quantities and at low costs, for example: - by-products from the starch industry (wheat, maize, potatoes, etc.); .) - By-products derived from the hydrolysis of cellulose; hemicellulose and lignin. These are contained in straw, wheat, maize, bagasse, wood, pulp, etc. - By-products of the sugar industry such as sucrose, contained in molasses, green cane juice and some effluents.

Le brevet EP0986532 décrit un procédé de purification de l’acide lactique obtenu par fermentation cependant, ces matières premières de moindre pureté contiennent des polysaccharides non-fermentés ou non-fermentescibles qui perturbent le bon déroulement des étapes de purification décrite. En particulier : - La déminéralisation (encrassement irréversible de résines d’échange ionique). - L’évaporation (encrassement des évaporateurs, perte de l’efficacité thermique du système et développement important de la coloration du produit traité). - La distillation (rendement faible et entrainement d’impuretés dans le produit final)Patent EP0986532 describes a process for purifying lactic acid obtained by fermentation, however, these raw materials of lesser purity contain unfermented or non-fermentable polysaccharides which disturb the smooth running of the purification steps described. In particular: - Demineralization (irreversible fouling of ion exchange resins). - Evaporation (fouling of evaporators, loss of the thermal efficiency of the system and significant development of the color of the treated product). - Distillation (low yield and entrainment of impurities in the final product)

Ce procédé ne permet donc pas de produire de façon économiquement rentable de l’acide lactique de grande pureté au départ de ces substrats.This process therefore does not make it possible to economically produce lactic acid of high purity from these substrates.

Le brevet EP1094054 décrit un procédé de séparation et de purification de l’acide lactique par électrodialyse avec une étape déminéralisation cationique, cependant ni la décationisation ni l’électrodialyse ne permettent d’éliminer les substances non-fermentés ou non-fermentescibles provenant de la fermentation.Patent EP1094054 describes a process for separating and purifying lactic acid by electrodialysis with a cationic demineralization step, however neither decationization nor electrodialysis can eliminate non-fermented or non-fermentable substances from fermentation .

Le brevet US5814498 décrit l’utilisation de filtration tangentielle, particulièrement de nanofiltration, couplée ou non à une étape de déminéralisation cationique afin d’éliminer les cations divalents du type calcium et magnésium. Les brevets CA2227398 et US5681728 décrivent également la production d’acide lactique par électrodialyse avec une possible nanofiltration permettant d’éliminer les cations divalents.Patent US5814498 describes the use of tangential filtration, particularly nanofiltration, coupled or not to a cationic demineralization step to remove divalent calcium and magnesium type cations. Patents CA2227398 and US5681728 also describe the production of lactic acid by electrodialysis with a possible nanofiltration to remove divalent cations.

En effet si ces ions ne sont pas éliminés, ils formeront des films métal hydroxyde qui obstrueront et colmateront irréversiblement les membranes de l’unité d’électrodialyse requise pour permettre l’extraction de l’acide lactique. Cependant ce procédé ne traite pas du problème de l’élimination des polysaccharides non-fermentés ou non fermentescibles.Indeed, if these ions are not removed, they will form hydroxide metal films that will irreversibly block and seal the membranes of the electrodialysis unit required to allow the extraction of lactic acid. However, this process does not deal with the problem of eliminating unfermented or non-fermentable polysaccharides.

Il existe donc un besoin de trouver un procédé de purification de l’acide lactique, obtenu à partir de sources d’hydrate de carbone, qui permette d’atteindre les grades attendus par le marché.There is therefore a need to find a process for purifying lactic acid, obtained from carbohydrate sources, which achieves the ranks expected by the market.

Brève description de l’inventionBrief description of the invention

La présente invention se rapporte à un procédé de purification d’une solution aqueuse d’acide lactique, obtenue par fermentation d’une source d’hydrate de carbone contenant une part de sucres non fermentescibles tels que des oligosaccharides (DPn), qui comprend les étapes suivantes : a. Une déminéralisation cationique avec élimination des cations multivalents susceptibles de former des sels insolubles b. Une filtration membranaire de la solution partiellement déminéralisée avec obtention d’un rétentat contenant l’essentielle partie des DPn et d’un perméat contenant l’essentielle partie de l’acide lactique. c. Une déminéralisation anionique du perméat afin d’éliminer les anions qui pourraient favoriser les réactions de condensation de l’acide lactique. d. Une concentration du perméat apte à réduire la polycondensation de l’acide lactique par utilisation de la technique de la couche mince. e. Une distillation de l’acide lactique apte à réduire sa polycondensation.The present invention relates to a method for purifying an aqueous lactic acid solution, obtained by fermentation of a carbohydrate source containing a portion of non-fermentable sugars such as oligosaccharides (DPn), which comprises the following steps: a. A cationic demineralization with removal of multivalent cations capable of forming insoluble salts b. Membrane filtration of the partially demineralized solution to obtain a retentate containing the essential portion of DPn and a permeate containing the essential portion of lactic acid. vs. Anionic demineralization of the permeate to remove anions that could favor lactic acid condensation reactions. d. A concentration of permeate capable of reducing the polycondensation of lactic acid by using the thin film technique. e. A distillation of lactic acid capable of reducing its polycondensation.

Description détaillée de l’invention L’invention concerne un procédé de purification d’une solution aqueuse d’acide lactique, obtenue par fermentation d’une source d’hydrate de carbone contenant une part de sucres non fermentescibles tels que des oligosaccharides (DPn).DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to a process for purifying an aqueous lactic acid solution obtained by fermentation of a carbohydrate source containing a portion of non-fermentable sugars such as oligosaccharides (DPn). .

De manière préférée, les substrats de départ pour la fermentation seront des substrats impurs issus de l’industrie de l’amidon, de la cellulose ou du saccharose. Ils peuvent également provenir d’un résidu du raffinage du sucre (canne ou betterave) comme la mélasse. Cependant, cette dernière contient du sucre, dont la teneur est variable, mais également des carbohydrates, des composés organiques (des acides carboxyliques, aliphatiques et oléfiniques), des protéines et des phénols.Preferably, the starting substrates for fermentation will be impure substrates from the starch, cellulose or sucrose industry. They can also come from a sugar refining residue (cane or beet) such as molasses. However, the latter contains sugar, the content of which is variable, but also carbohydrates, organic compounds (carboxylic, aliphatic and olefinic acids), proteins and phenols.

Pour toutes ces matières premières polymériques, il est évident que les sous-produits à faible coût résultent soit d’une hydrolyse inachevée, soit d’une purification partielle et donc de la présence plus marquée d’impuretés de tous genres mais surtout de molécules polysaccharidiques habituellement reprisent sous le vocable de DPn.For all these polymeric raw materials, it is obvious that the low-cost by-products result either from incomplete hydrolysis or from partial purification and therefore from the more marked presence of impurities of all kinds but especially polysaccharide molecules. usually reprint under the term of DPn.

Le procédé de l’invention (figure 1) comprend les étapes suivantes : a. Une déminéralisation cationique avec élimination des cations multivalents susceptibles de former des sels insolubles b. Une filtration membranaire de la solution partiellement déminéralisée avec obtention d’un rétentat contenant l’essentielle partie des DPn et d’un perméat contenant l’essentielle partie de l’acide lactique. c. Une déminéralisation anionique du perméat afin d’éliminer les anions qui pourraient favoriser les réactions de condensation de l’acide lactique. d. Une concentration du perméat apte à réduire la polycondensation de l’acide lactique par utilisation de la technique de la couche mince. e. Une distillation de l’acide lactique apte à réduire sa polycondensation. a. Déminéralisation cationiqueThe method of the invention (Figure 1) comprises the following steps: a. A cationic demineralization with removal of multivalent cations capable of forming insoluble salts b. Membrane filtration of the partially demineralized solution to obtain a retentate containing the essential portion of DPn and a permeate containing the essential portion of lactic acid. vs. Anionic demineralization of the permeate to remove anions that could favor lactic acid condensation reactions. d. A concentration of permeate capable of reducing the polycondensation of lactic acid by using the thin film technique. e. A distillation of lactic acid capable of reducing its polycondensation. at. Cationic demineralization

La solution d’acide lactique issue de la fermentation est fortement chargée en ions (teneurs pouvant aller jusqu’à 12000 ppm en cations et 22000 ppm en anions), elle est donc traitée par percolation sur une résine cationique de manière à éliminer les cations multivalents, principalement divalents, susceptibles de former des sels insolubles lors de . l’étape suivante de filtration membranaire. Il est possible de pousser cette décationisation jusqu’à l’élimination des espèces cationiques monovalentes (sodium, potassium, ammonium) ou de se cantonner à n’éliminer que les ions multivalents, ce choix étant laissé à la discrétion de l’utilisateur.The lactic acid solution resulting from the fermentation is strongly charged with ions (contents up to 12000 ppm in cations and 22000 ppm in anions), it is thus treated by percolation on a cationic resin so as to eliminate the multivalent cations , mainly divalent, capable of forming insoluble salts during. the next step of membrane filtration. It is possible to push this decationization until the elimination of monovalent cationic species (sodium, potassium, ammonium) or to be confined to eliminating only the multivalent ions, this choice being left to the discretion of the user.

Bien que ce ne soit pas sa vocation première dans le cadre de l’invention, la société Demanderesse a constaté que le traitement de décationisation est accompagné d’un effet de décoloration de la solution d’acide lactique.Although this is not its primary purpose in the context of the invention, the Applicant Company has found that the decationization treatment is accompanied by a bleaching effect of the lactic acid solution.

On entend par résine cationique, des résines échangeuses de cations macroporeuses ou non, cations fors ou faibles ; telles que, de manière non exhaustive, les produits commercialisés par Rhom & Hass sous les références «Amberlite 252 Na», « Amberlite 252 H », « Amberlite 252RF H », « IMAC HP1110 Na », « Amberlite SR IL Na », « IMAC C16P Na », « Amberlite 200C Na », etc...The term "cationic resin" means cation resins which are macroporous or non-cationic, cationic or weak; such as, but not limited to, products marketed by Rhom & Hass under the references Amberlite 252 Na, Amberlite 252 H, Amberlite 252RF H, IMAC HP1110 Na, Amberlite SR IL Na, IMAC C16P Na, Amberlite 200C Na, etc. .

La solution d’acide lactique obtenue à l’issue de ce traitement est généralement caractérisée par une concentration située entre 50 et 200 g/1 et une charge cationique totale inférieure à 50 ppm alors que la charge totale en cations multivalents est inférieure à 10 ppm voire à 5 ppm. Sa coloration est inférieure à 2000 Hazen et peut même être inférieure à 250 Hazen. b. Filtration membranaire (nanofiltration-)The lactic acid solution obtained at the end of this treatment is generally characterized by a concentration of between 50 and 200 g / l and a total cationic charge of less than 50 ppm while the total charge with multivalent cations is less than 10 ppm. even at 5 ppm. Its coloration is less than 2000 Hazen and may even be less than 250 Hazen. b. Membrane filtration (nanofiltration-)

La solution d’acide lactique partiellement déminéralisée est ensuite traitée par filtration membranaire, en particulier par nanofiltration. La pression de travail se situe entre 1 MPa et 3 MPa.The partially demineralized lactic acid solution is then treated by membrane filtration, in particular by nanofiltration. The working pressure is between 1 MPa and 3 MPa.

La porosité de la membrane, parfois exprimée en terme de seuil de rétention, ainsi que le design des modules et carters de filtration, sont judicieusement choisis en fonction, d’une part de la taille des molécules à éliminer (disaccharides, trisaccharides, polysaccharides, molécules colorantes, protéines, colloïdes,...), d’autre part en fonction de la taille des molécules dont l’élimination doit être évitée (acide lactique), et enfin en fonction des paramètres opératoires (température, pH, pressions) et des objectifs de débit transmembranaires. Dans la présente invention, les porosités se situent entre 100 et 1000 Dalton, préférentiellement entre 100 et 800 et plus préférentiellement entre 100 et 400 Dalton.The porosity of the membrane, sometimes expressed in terms of the retention threshold, as well as the design of the filtration modules and housings, are judiciously chosen according to, on the one hand, the size of the molecules to be removed (disaccharides, trisaccharides, polysaccharides, coloring molecules, proteins, colloids, ...), on the other hand depending on the size of the molecules whose elimination must be avoided (lactic acid), and finally depending on the operating parameters (temperature, pH, pressures) and transmembrane flow objectives. In the present invention, the porosities are between 100 and 1000 Dalton, preferably between 100 and 800 and more preferably between 100 and 400 Dalton.

On peut citer, de manière non exhaustive, les membranes commercialisées par OSMONICS DESAL sous les références « DL4040F », « DL8040F », « DL1SF », « DL2540F », « DL2540C », « DL2540F », etc...Non-limiting mention may be made of the membranes marketed by OSMONICS DESAL under the references "DL4040F", "DL8040F", "DL1SF", "DL2540F", "DL2540C", "DL2540F", etc.

Dans le cadre de la présente invention, le procédé de nanofiltration peut être conduit soit de manière continue, soit de manière discontinue (batch). Durant le traitement, les molécules qui passent au travers de la membrane constituent une fraction appelée « perméat » contenant toute ou l’essentielle partie de l’acide lactique contenu dans la solution partiellement déminéralisée de départ ; alors que les molécules rejetées par la membrane se concentrent dans une fraction généralement appelée « rétentat », qui est recyclé vers le bac d’alimentation. Les macromolécules telles que les polysaccharides, les colorants, etc... sont ainsi progressivement concentrées dans un volume de rétentat de plus en plus réduit (la nature des impuretés, via le colmatage des membranes et l’augmentation de la viscosité du rétentat, viennent en fixer les limites). Cette concentration est contrôlée par le facteur de concentration volumique (FCV) qui se définit comme le rapport du volume initial sur le volume de rétentat (FCV moyen) ou du débit d’alimentation sur le débit de rétentat (FCV instantané).In the context of the present invention, the nanofiltration process can be conducted either continuously or discontinuously (batch). During the treatment, the molecules that pass through the membrane constitute a fraction called "permeate" containing all or the essential part of the lactic acid contained in the partially demineralized starting solution; while the molecules released by the membrane concentrate in a fraction generally called "retentate", which is recycled to the feed tray. Macromolecules such as polysaccharides, dyes, etc. are thus progressively concentrated in a smaller and smaller volume of retentate (the nature of the impurities, via the clogging of the membranes and the increase in the viscosity of the retentate, come set the limits). This concentration is controlled by the volume concentration factor (VCF) which is defined as the ratio of the initial volume to the retentate volume (average FCV) or the feed rate to the retentate flow rate (instantaneous FCV).

Le perméat récolté est caractérisé par une concentration en acide lactique comprise entre 50 et 185 g/1 et une coloration située entre 5 et 250 Hazen. La demanderesse a également observé une légère diminution de la teneur en certains anions de type sulfates et la teneur en polysaccharide de plus de 3 unités glucose est inférieure à 0,5 g/1.The collected permeate is characterized by a lactic acid concentration of between 50 and 185 g / l and a coloration of between 5 and 250 Hazen. The Applicant has also observed a slight decrease in the content of certain sulphate anions and the polysaccharide content of more than 3 glucose units is less than 0.5 g / l.

En l’absence de l’étape de déminéralisation cationique qui élimine les ions divalents (en particulier le calcium), le facteur de concentration, induit par la nanofiltration, engendrerait la formation de composés insolubles (en particulier le sulfate de calcium, par combinaison des ions calcium avec les ions sulfates provenant de l’étape d’acidification du jus de fermentation), qui viendraient colmater et obstruer les membranes. Ces colmatages d’ordinaires peu réversibles, nécessitent, dès lors, des lavages fréquents et coûteux des membranes ainsi que leur remplacement anticipé.In the absence of the cationic demineralization step which eliminates the divalent ions (in particular calcium), the concentration factor, induced by nanofiltration, would give rise to the formation of insoluble compounds (in particular calcium sulphate, by combination of calcium ions with sulfate ions from the acidification stage of the fermentation juice), which would clog and clog the membranes. These clogging of ordinary little reversible, require, therefore, frequent and expensive washing of the membranes and their anticipated replacement.

Afin d’améliorer le rendement de récupération de l’acide lactique lors de l’opération en diminuant sa teneur dans le rétentat, une diafiltration (dilution du rétentat à l’eau) peut éventuellement être réalisée en fin de concentration. La membrane de diafiltration peut être, bien que cela ne soit pas obligatoire dans le cadre de l’invention, de même nature que celle utilisée pour la nanofiltration. Cette étape peut être conduite de manière continue ou discontinue, éventuellement au sein même des modules de nanofiltration lorsque celle-ci est conduite de manière discontinue ou durant les étapes non-productives de son cycle (étape d’attente lors des séquences de rinçage/nettoyage des membranes). Le facteur de concentration est fonction de la concentration et de la nature des impuretés présentes, de la concentration en acide lactique présente dans le rétentat et de la possibilité d’éventuellement recycler le perméat obtenu. Ce facteur peut varier de 0,5 à 10 bien qu’une valeur comprise entre 1 et 5 soit généralement d’application (un facteur de 2 correspond à 2 volumes d’eau pour 1 volume de rétentat issu de la nanofiltration). c. Déminéralisation anioniqueIn order to improve the efficiency of recovery of the lactic acid during the operation by decreasing its content in the retentate, diafiltration (dilution of the retentate with water) may optionally be carried out at the end of concentration. The diafiltration membrane may be, although it is not mandatory in the context of the invention, of the same nature as that used for nanofiltration. This step can be carried out continuously or discontinuously, possibly even within nanofiltration modules when it is conducted discontinuously or during the non-productive steps of its cycle (waiting step during rinsing / cleaning sequences). membranes). The concentration factor is a function of the concentration and the nature of the impurities present, the concentration of lactic acid present in the retentate and the possibility of optionally recycling the permeate obtained. This factor can vary from 0.5 to 10 although a value between 1 and 5 is generally applicable (a factor of 2 corresponds to 2 volumes of water for 1 volume of retentate resulting from nanofiltration). vs. Anionic demineralization

Le perméat issu de l’étape de nanofiltration est traité sur résine anionique afin d’éliminer toute trace d’anions, tels que principalement les chlorures et les sulfates, anions perturbateurs lors des étapes suivantes de concentration et distillation.The permeate resulting from the nanofiltration step is treated with anionic resin in order to remove all traces of anions, such as mainly chlorides and sulphates, disruptive anions during the following stages of concentration and distillation.

On entend par résine anionique, des résines échangeuses d’anions fortes ou faibles, telles que, de manière non exhaustive, les produits commercialisés par Rhom & Hass sous les références «Amberlite IRA67 », «IMAC HP661 », «DUOLITE A561 », A568, etc...The term "anionic resin" means strong or weak anion exchange resins, such as, in a non-exhaustive manner, the products marketed by Rhom & Hass under the references "Amberlite IRA67", "IMAC HP661", "DUOLITE A561", A568, etc.

La solution d’acide lactique obtenue se caractérise par une concentration située entre 50 et 185 g/1 et une teneur totale en anions inférieure à 10 ppm voire à 5 ppm. La coloration peut être inférieure à 40 voire 20 Hazen.The lactic acid solution obtained is characterized by a concentration of between 50 and 185 g / l and a total anion content of less than 10 ppm or even 5 ppm. The coloration may be less than 40 or even 20 Hazen.

Le cas échéant, et bien que cela ne soit pas indispensable pour la bonne exécution de l’invention mais que cela puisse être requis par souci de constance dans la production, l’acide peut être à nouveau traité par percolation sur des résines d’échange ionique cationiques et anioniques. Cette étape permettra d’éliminer les traces d’ions résiduels pouvant provenir entre autre des réactifs chimiques (hydroxyde de sodium ; acide chlorhydrique ou sulfurique...) utilisés lors de cycles de régénération des dites résines. La/les résine(s) peut/peuvent être, bien que ce ne soit pas obligatoire dans le cadre de l’invention, de même nature que celle(s) utilisée(s) pour les déminéralisations précédentes. d. Concentration et post-concentrationIf necessary, and although this is not essential for the proper performance of the invention but it may be required for consistency in production, the acid can be treated again by percolation on exchange resins cationic and anionic ions. This step will eliminate traces of residual ions that may come from among other chemical reagents (sodium hydroxide, hydrochloric or sulfuric acid ...) used during regeneration cycles of said resins. The resin (s) may / may be, although it is not mandatory in the context of the invention, of the same nature as that (s) used (s) for the previous demineralizations. d. Concentration and post-concentration

La solution d’acide lactique issue du traitement sur résines est ensuite concentrée en deux étapes.The lactic acid solution from the resin treatment is then concentrated in two stages.

La première étape consiste en la concentration rapide et à basse température de la solution d’acide lactique, jusqu’à atteindre une concentration comprise entre 50 et 95%, préférentiellement entre 70 et 95%. Une approche préférée de l’invention envisage la conduite de cette évaporation sous pression réduite, maintenue entre 0,005 MPa et 0,05 MPa, afin d’assurer une température d’ébullition de la solution aussi basse que possible.The first step consists of the rapid and low-temperature concentration of the lactic acid solution, until a concentration of between 50 and 95% is reached, preferably between 70 and 95%. A preferred approach of the invention envisages conducting this evaporation under reduced pressure, maintained between 0.005 MPa and 0.05 MPa, in order to ensure a boiling temperature of the solution as low as possible.

Cette étape de l’invention est réalisée par toute technique connue de l’homme de l’art comme, par exemple, l’évaporation en film ruisselant, simple ou multiples effets, associée ou non à des systèmes de recompression mécanique ou thermique des vapeurs.This step of the invention is carried out by any technique known to those skilled in the art such as, for example, evaporation in trickling film, single or multiple effects, associated or not with mechanical recompression systems or thermal vapor .

La deuxième étape consiste en la post-concentration de la solution d’acide lactique effiuant de l’étape de concentration jusqu’à une teneur suffisante pour en permettre la distillation. L’opération peut avantageusement être réalisée, avec un temps de séjour minimal et à une température aussi basse que possible, dans un appareil à couche mince et plus particulièrement à film mince mécaniquement agité (thin-film) ou à l’aide d’un évaporateur à court trajet (short path). La pression est comprise entre 0,001 et 0,05 MPa, préférentiellement entre 0,005 et 0,03 MPa et plus préférentiellement entre 0,005 et 0,015 MPa. La température de la paroi chauffante du corps de l’évaporateur est ajustée de manière, essentiellement, à supporter la vaporisation de l’eau libre contenue dans la solution à concentrer sans pour autant surchauffer cette dernière, elle est comprise entre 50 et 200°C et plus préférentiellement entre 80 et 150°C. e. DistillationThe second step consists in the post-concentration of the lactic acid solution effiuting from the concentration stage to a content sufficient to allow distillation. The operation can advantageously be carried out with a minimum residence time and at a temperature as low as possible, in a thin-film apparatus and more particularly mechanically stirred thin film (thin-film) or using a short path evaporator. The pressure is between 0.001 and 0.05 MPa, preferably between 0.005 and 0.03 MPa and more preferably between 0.005 and 0.015 MPa. The temperature of the heating wall of the body of the evaporator is adjusted so as essentially to support the vaporization of the free water contained in the solution to be concentrated without overheating the latter, it is between 50 and 200 ° C. and more preferably between 80 and 150 ° C. e. Distillation

La solution d’acide lactique concentrée est soumise à une distillation conduite dans un réacteur maximisant la surface de vaporisation par rapport au volume de liquide, c’est-à-dire par un réacteur exploitant les propriétés de la couche mince.The concentrated lactic acid solution is subjected to a distillation carried out in a reactor that maximizes the vaporization surface relative to the volume of liquid, that is to say by a reactor that exploits the properties of the thin layer.

Une approche préférée de l’invention consiste à utiliser pour la distillation de l’acide lactique, un évaporateur à film mince mécaniquement agité, à l’extérieur duquel l’acide lactique purifié est condensé (thin-film) ou un évaporateur à court trajet muni d’un condenseur interne (short pass). La température de la paroi est maintenue entre 50 et 180°C, préférentiellement entre 80 et 160°C, plus préférentiellement entre 110 et 160°C. La pression est comprise entre 10"7et 0,01 MPa absolus, préférentiellement entre 10'5 et 2.10‘5 MPa absolus, plus préférentiellement entre 10"4 et 2.10'3 MPa.A preferred approach of the invention is to use, for the distillation of lactic acid, a mechanically stirred thin-film evaporator, outside of which purified lactic acid is condensed (thin-film) or a short-path evaporator. equipped with an internal condenser (short pass). The temperature of the wall is maintained between 50 and 180 ° C, preferably between 80 and 160 ° C, more preferably between 110 and 160 ° C. The pressure is between 10 "7 and 0.01 MPa absolute, preferably between 10'5 and 2.10'5 MPa absolute, more preferably between 10" 4 and 2.10'3 MPa.

Une alternative (figure 2) au procédé de l’invention décrit par les étapes « a » à « e » consiste à éliminer, totalement ou partiellement, l’étape « a » de déminéralisation cationique. Dans ce cadre, la solution d’acide lactique issue de la fermentation est directement traitée par nanofiltration (étape b) et le perméat récolté suivra ensuite les étapes « c » à « e ». Néanmoins, étant donné que la nanofiltration induit un facteur de concentration au niveau du rétentat et que les cations divalents sont toujours présents, la membrane va rapidement se colmater suite à la précipitation des sels (sulfate de calcium en particulier). Afin d’éviter cette précipitation, il convient de provoquer la cristallisation en dehors du module de nanofiltration. Pour ce faire, sachant que le sulfate de calcium présente une courbe de solubilité inversée par rapport à la température, le rétentat sortant du module de nanofiltration est réchauffé de manière à en diminuer sa concentration de saturation en sulfate de calcium, ce qui a pour conséquence de provoquer sa cristallisation dans le bac de maturation. Le sulfate de calcium est alors éliminé par filtration ou toute autre technique de séparation solide/liquide connue de l’homme de l’art (décantation, centrifugation,...).An alternative (FIG. 2) to the process of the invention described by the steps "a" to "e" consists in eliminating, totally or partially, the "a" step of cationic demineralization. In this context, the lactic acid solution resulting from the fermentation is directly treated by nanofiltration (step b) and the collected permeate will then follow the steps "c" to "e". Nevertheless, since the nanofiltration induces a concentration factor in the retentate and the divalent cations are still present, the membrane will quickly become clogged following the precipitation of the salts (calcium sulfate in particular). In order to avoid this precipitation, it is necessary to cause crystallization outside the nanofiltration module. To do this, knowing that the calcium sulphate has an inverted solubility curve with respect to the temperature, the retentate leaving the nanofiltration module is warmed so as to reduce its calcium sulphate saturation concentration, which has the consequence that to cause crystallization in the maturation tray. The calcium sulfate is then removed by filtration or any other solid / liquid separation technique known to those skilled in the art (decantation, centrifugation, etc.).

La solution ainsi débarrassée de son contenu en sulfate de calcium insoluble est ensuite refroidie suffisamment ce qui augmente la capacité de dissolution de ce sel et prévient la cristallisation (due à la concentration) du sulfate de calcium encore contenu sous forme dissoute lors d’un nouveau passage dans le module de nanofiltration. La porosité de la membrane de filtration sera judicieusement choisie en fonction de la taille des cristaux à éliminer mais également des débits à traiter et pourra être inférieure à 20 pm voire à 10 pm. De même, les températures de chauffe et de refroidissement seront optimisées afin de garantir un bilan enthalpique cohérent tout en tenant compte de l’influence des impuretés présentes dans les flux à traiter. D’autres détails et particularités de l’invention, donnés ci-après à titre d’exemples non-limitatifs, ressortent de la description comme quelques formes possibles de sa réalisation.The solution thus freed of its insoluble calcium sulphate content is then cooled sufficiently which increases the dissolution capacity of this salt and prevents the crystallization (due to the concentration) of the calcium sulphate still contained in dissolved form in a new passage in the nanofiltration module. The porosity of the filtration membrane will be judiciously chosen according to the size of the crystals to be removed but also the flow rates to be treated and may be less than 20 pm or even 10 pm. Similarly, the heating and cooling temperatures will be optimized in order to guarantee a coherent enthalpy balance while taking into account the influence of the impurities present in the streams to be treated. Other details and particularities of the invention, given hereinafter by way of non-limiting examples, emerge from the description as some possible forms of its implementation.

Exemple 1Example 1

Une solution d’acide lactique, obtenue par fermentation au départ d’un dextrose contenant 2% en poids de polysaccharides de DPn (n > 3), est chaulée et filtrée de sorte à en extraire les micro-organismes avant d’être acidifié avec de l’acide sulfurique jusqu’à un pH de 2 et à une température de 72-75°C. Le slurry ainsi obtenu est ensuite filtré de sorte à extraire d’une part un gâteau composé essentiellement de sulfate de calcium et d’autre part, un filtrat. La composition du filtrat est reprise dans le tableau 1.A lactic acid solution obtained by fermentation from a dextrose containing 2% by weight of polysaccharides DPn (n> 3), is limed and filtered so as to extract the microorganisms before being acidified with sulfuric acid to a pH of 2 and a temperature of 72-75 ° C. The slurry thus obtained is then filtered so as to extract, on the one hand, a cake consisting essentially of calcium sulphate and, on the other hand, a filtrate. The composition of the filtrate is shown in Table 1.

Tableau 1 : composition de la solution d’acide lactique après filtrationTable 1: composition of the lactic acid solution after filtration

(*) Teneur en DPn (n>3) ; Teneur en Glucose (3,6 gr/1) et Maltose (3,4 gr/1) restant constante a. Déminéralisation cationique(*) DPn content (n> 3); Content of Glucose (3.6 gr / 1) and Maltose (3.4 gr / 1) remaining constant a. Cationic demineralization

Le filtrat obtenu ci-dessus est alimenté à raison de 3 BV/h sur une colonne contenant 1 BV de résine macroporeuse cationique «Rhom & Hass Amberlite 252 Na», préalablement dépolluée par passage de soude sous forme d’une solution à 4%, ainsi que par passage d’acide chlorhydrique sous forme d’une solution à 7% pour neutraliser la solution précédente. La résine est également préalablement conditionnée sous forme H+ par passage de 2 BV d’une solution d’acide chlorhydrique à 10%.The filtrate obtained above is fed at the rate of 3 BV / h on a column containing 1 BV of cationic macroporous resin "Rhom & Hass Amberlite 252 Na, previously cleansed by passing sodium hydroxide in the form of a 4% solution, as well as by passing hydrochloric acid in the form of a 7% solution to neutralize the previous solution. The resin is also preconditioned in H + form by passing 2 BV of a 10% hydrochloric acid solution.

La composition de la solution d’acide lactique après déminéralisation est reprise dans le tableau 2.The composition of the lactic acid solution after demineralization is shown in Table 2.

Tableau 2 : composition de la solution d’acide lactique après déminéralisation cationiqueTable 2: Composition of the lactic acid solution after cationic demineralization

(*) Teneur en DPn (n>3) ; Teneur en Glucose (3,6 gr/1) et Maltose (3,4 gr/1) restant constante(*) DPn content (n> 3); Content of Glucose (3.6 gr / 1) and Maltose (3.4 gr / 1) remaining constant

Afin de démontrer l’importance de l’invention lors du traitement de ce type de matière première, le jus issu de la déminéralisation cationique a été scindé en deux fractions. La première (A) suivra la succession des étapes de purification suivantes : nanofiltration, déminéralisation anionique, concentration et distillation. La seconde fraction (B) par contre ne sera pas traitée en nanofiltration et suivra donc les étapes suivantes : déminéralisation anionique, concentration et distillation. b. Filtration membranaire (nanofiltration)In order to demonstrate the importance of the invention during the treatment of this type of raw material, the juice resulting from the cationic demineralization has been split into two fractions. The first (A) will follow the succession of the following purification steps: nanofiltration, anionic demineralization, concentration and distillation. The second fraction (B) will not be treated in nanofiltration and will therefore follow the following steps: anionic demineralization, concentration and distillation. b. Membrane filtration (nanofiltration)

La fraction A est traitée par nanofiltration dans une unité de type « SEPA CF Membrane Cell » commercialisée par la société OSMONICS S.A. Cette unité est dotée d’une membrane « DESAL DL 1 SF » d’une surface de 0,027 m2 et d’une porosité comprise entre 100 et 300 Dalton. La solution d’acide lactique est traitée à température ambiante et à une pression fixée à 3 MPa. Les compositions du perméat et du rétentat obtenus après nanofiltration de la fraction A sont repris dans le tableau 3.Fraction A is treated by nanofiltration in a unit of the "SEPA CF Membrane Cell" type sold by the company OSMONICS SA This unit is provided with a "DESAL DL 1 SF" membrane with an area of 0.027 m2 and a porosity between 100 and 300 Dalton. The lactic acid solution is treated at ambient temperature and at a pressure set at 3 MPa. The permeate and retentate compositions obtained after nanofiltration of fraction A are shown in Table 3.

Tableau 3 : composition du perméat et du rétentat après nanofiltration de la fraction A n Glucose : 1,1 g/1 ; Maltose : 0 g/1TABLE 3 Composition of the permeate and the retentate after nanofiltration of the fraction A n Glucose: 1.1 g / l; Maltose: 0 g / 1

Durant l’essai le débit moyen du perméat à travers la membrane a été déterminé à 13,65 1/h.m2 et fluctue entre 26,15 et 2,65 1/h.m2. On peut observer dans le tableau ci-dessus que le maltose et tous les DPn se retrouvent dans le rétentat. c. Déminéralisation anioniqueDuring the test the average permeate flow through the membrane was determined at 13.65 l / hrm 2 and fluctuated between 26.15 and 2.65 l / hrm 2. It can be seen in the table above that maltose and all DPn are found in the retentate. vs. Anionic demineralization

La fraction B, non nanofïltrée, et le perméat issu de la nanofiltration de la fraction A sont déminéralisés par percolation sur résine anionique à raison de 3BV/h sur le dessus d’une colonne contenant 1BV de résine anionique faible commercialisée par Applexion sous la référence « XA 945 ». Cette résine étant préalablement conditionnée sous forme basique par percolation de 2BV de soude caustique à 5% de concentration. Les compositions des solutions déminéralisées sont reprises dans le tableau 4.The fraction B, non-nanofiltered, and the permeate resulting from the nanofiltration of the fraction A are demineralized by percolation on anionic resin at the rate of 3BV / h on the top of a column containing 1BV of weak anionic resin marketed by Applexion under the reference "XA 945". This resin is previously packaged in basic form by percolation of 2BV caustic soda at 5% concentration. The compositions of demineralized solutions are shown in Table 4.

Tableau 4 : composition des solutions A et B d’acide lactique après déminéralisation anioniqueTable 4: Composition of solutions A and B of lactic acid after anionic demineralization

(*)Teneur en DPn(n>3)(*) Content in DPn (n> 3)

On observe dans le tableau ci-dessus que la solution B (non nanofiltrée) contient encore une concentration élevée en DPn. d. Concentration et post-concentrationIt is observed in the table above that solution B (non-nanofiltered) still contains a high concentration of DPn. d. Concentration and post-concentration

Les solutions A et B d’acide lactique sont ensuite concentrées dans un évaporateur à film ruisselant en inox présentant une surface d’évaporation de 0,1 m2. La solution concentrée d’acide lactique est extraite au même débit que le débit d’alimentation du système (3,5 1/h) afin d’y maintenir un niveau constant. Le chauffage de la paroi est assuré par une circulation d’huile caloporteuse dans une double enveloppe. Les conditions de pression et de température sont respectivement de 0,01 MPa et 100°C. Les résultats sont repris dans le tableau 5.Solutions A and B of lactic acid are then concentrated in a stainless steel film evaporator having an evaporation surface of 0.1 m 2. The concentrated lactic acid solution is extracted at the same rate as the system feed rate (3.5 l / h) in order to maintain a constant level. The heating of the wall is ensured by a circulation of heat-transfer oil in a double envelope. The pressure and temperature conditions are respectively 0.01 MPa and 100 ° C. The results are shown in Table 5.

Tableau 5 : composition des solutions A et B d’acide lactique après concentration dans un évaporateur à film ruisselantTable 5: Composition of solutions A and B of lactic acid after concentration in a dripping film evaporator

On peut observer après concentration une forte coloration de la solution B (non nanofiltrée).After concentration, a strong coloration of solution B (non-nanofiltered) can be observed.

Les deux solutions subissent ensuite une post-concentration dans un évaporateur en verre borosilicate à film mince mécaniquement agité d’une surface de chauffage de 0,06 * m . La température de cet évaporateur est ajustée par circulation d’huile caloporteuse dans une double enveloppe, il dispose également d’un condenseur interne (short path) refroidi par circulation d’eau. Durant l’essai, l’ensemble est maintenu sous une pression de 0,01 MPa, une température de parois de 110°C, une température de condenseur de 15°C, une vitesse de rotation de 600 rpm (rotations par minute) et un débit d’alimentation de 11/h.Both solutions are then post-concentrated in a mechanically stirred thin-film borosilicate glass evaporator with a heating area of 0.06 μm. The temperature of this evaporator is adjusted by circulating heat transfer oil in a double jacket, it also has an internal condenser (short path) cooled by circulation of water. During the test, the assembly is maintained under a pressure of 0.01 MPa, a wall temperature of 110 ° C., a condenser temperature of 15 ° C., a rotational speed of 600 rpm (rotations per minute) and a feed rate of 11 / h.

Les résultats sont repris dans le tableau 6.The results are shown in Table 6.

Tableau 6 : composition des solutions A et B d’acide lactique après postconcentration dans un évaporateur à couche mince mécaniquement agitéTable 6: Composition of solutions A and B of lactic acid after postconcentration in a mechanically stirred thin-film evaporator

A l’issue de ces essais de post-concentration, nous avons constaté avec la solution B, un encrassement important de l’évaporateur suite à la haute viscosité de la solution issue de l’étape précédente de concentration. e. DistillationAfter these post-concentration tests, we found with solution B, a significant fouling of the evaporator following the high viscosity of the solution from the previous concentration step. e. Distillation

Les deux solutions d’acide lactique concentrées, A et B, obtenues sont ensuite distillées dans la même unité que celle décrite pour la post-concentration. La pression a été portée à 10'3 MPa et la température à 140°C. La coloration du distillât obtenu pour chacune des solutions, sera considérée comme représentative de la pureté chimique de la solution finale d’acide lactique. Les résultats sont repris dans le tableau 7.The two concentrated lactic acid solutions, A and B, are then distilled in the same unit as that described for the post-concentration. The pressure was raised to 10'3 MPa and the temperature to 140 ° C. The coloring of the distillate obtained for each of the solutions will be considered as representative of the chemical purity of the final lactic acid solution. The results are shown in Table 7.

Tableau 7 : composition des solutions A et B d’acide lactique après distillation dans un évaporateur à couche mince mécaniquement agitéTable 7: Composition of solutions A and B of lactic acid after distillation in a mechanically stirred thin-film evaporator

Pour la solution d’acide lactique B, la distillation a dû être arrêtée avant son terme suite au colmatage de l’unité (blocage du rotor).For the lactic acid solution B, the distillation had to be stopped before completion due to clogging of the unit (blocking of the rotor).

Cet exemple prouve donc la nécessité de passer par une étape de nanofiltration lors de l’utilisation de matières premières contenant des DPn.This example proves the need to go through a nanofiltration step when using raw materials containing DPn.

Exemple 2Example 2

Le rétentat issu de la nanofiltration de la solution A de l’exemple 1 subit une étape de diafiltration. Cette étape va permettre la récupération dans le perméat de l’acide lactique encore contenu dans le rétentat. Ce perméat pourra alors être recyclé dans le procédé. La diafiltration est effectuée dans la même cellule de nanofiltration, ainsi qu’avec les mêmes paramètres de pression et de température que décrits dans l’exemple 1. La membrane utilisée est la même que celle utilisée précédemment pour la nanofiltration de la solution A. 2,3 litres d’eau déminéralisée sont ajoutés à 1 litre de rétentat. Cette solution est alors passée à travers la membrane jusqu’à obtenir un FCV de 2,3.The retentate resulting from the nanofiltration of solution A of Example 1 undergoes a diafiltration step. This step will allow the recovery in the permeate of the lactic acid still contained in the retentate. This permeate can then be recycled in the process. The diafiltration is carried out in the same nanofiltration cell, and with the same pressure and temperature parameters as described in Example 1. The membrane used is the same as that used previously for the nanofiltration of the solution A. 2 3 liters of demineralized water are added to 1 liter of retentate. This solution is then passed through the membrane until an FCV of 2.3 is obtained.

La composition du rétentat est reprise dans le tableau 8.The composition of the retentate is shown in Table 8.

Tableau 8 : composition du perméat et du rétentat après diafiltrationTable 8: composition of permeate and retentate after diafiltration

Exemple 3Example 3

Une solution d’acide lactique, obtenue par fermentation au départ d’un dextrose contenant 2% en poids de polysaccharides de DPn (n > 3), est chaulée et filtrée de sorte à en extraire les micro-organismes avant d’être acidifié avec de l’acide sulfurique jusqu’à un pH de 2 et à une température de 72-75°C. Le slurry ainsi obtenu est ensuite filtré de sorte à extraire d’une part un gâteau composé essentiellement de sulfate de calcium et d’autre part, un filtrat. La composition du filtrat est reprise dans le tableau 9.A lactic acid solution obtained by fermentation from a dextrose containing 2% by weight of polysaccharides DPn (n> 3), is limed and filtered so as to extract the microorganisms before being acidified with sulfuric acid to a pH of 2 and a temperature of 72-75 ° C. The slurry thus obtained is then filtered so as to extract, on the one hand, a cake consisting essentially of calcium sulphate and, on the other hand, a filtrate. The composition of the filtrate is shown in Table 9.

Tableau 9 : composition de la solution d’acide lactique après filtrationTable 9: Composition of the lactic acid solution after filtration

(*) Teneur en DPn (n>3) ; Teneur en Glucose (3,6 gr/l) et Maltose (3,4 gr/1) restant constante A ce stade, la solution d’acide lactique est saturée en sel d’acide lactique (CaSC>4 : gypse). Contrairement à l’exemple 1, l’étape de déminéralisation cationique est éliminée et substituée par une précipitation progressive et contrôlée de ce sel (gypse) durant l’étape de nanofiltration. a. Filtration membranaire (nanofiltration) avec précipitation progressive du gypse 20 litres de solution sont traitées, jusqu’à obtenir un FCV de 20, dans la même cellule de nanofiltration et les mêmes conditions que dans l’exemple 1.(*) DPn content (n> 3); Content of Glucose (3.6 gr / l) and Maltose (3.4 gr / 1) remaining constant At this stage, the lactic acid solution is saturated with lactic acid salt (CaSC> 4: gypsum). In contrast to Example 1, the cationic demineralisation step is removed and substituted by a gradual and controlled precipitation of this salt (gypsum) during the nanofiltration step. at. Membrane filtration (nanofiltration) with progressive precipitation of the gypsum 20 liters of solution are treated, until a FCV of 20, in the same nanofiltration cell and the same conditions as in Example 1.

Afin d’éviter le colmatage des membranes, la solution entrante d’acide lactique est préalablement désaturée par refroidissement. C’est-à-dire aussi que le FCV instantané dans les membranes est limité pour rester en dessous de la limite de solubilité. La solution entre ensuite dans la cellule de nanofiltration, le rétentat sortant est porté au-dessus de la limite de solubilité par chauffage. Le delta de température, entre le produit chaud et froid, est de 20°C environ. Ce phénomène de refroidissements et de chauffages successifs va favoriser la précipitation du gypse dans le rétentat qui retourne dans le bac de maturation. S’ensuit alors une filtration du produit chaud, étape qui permet rélimination du gypse précipité. Le filtre de protection commence à retenir le gypse au bout de 12 litres de perméat traités, soit un FCV de 2,5.In order to avoid clogging of the membranes, the incoming solution of lactic acid is desaturated beforehand by cooling. That is, the instant FCV in the membranes is limited to stay below the solubility limit. The solution then enters the nanofiltration cell, the outgoing retentate is raised above the solubility limit by heating. The delta temperature, between the hot and cold product, is about 20 ° C. This phenomenon of successive cooling and heating will promote the precipitation of the gypsum in the retentate which returns to the maturation tank. Then follows a filtration of the hot product, which allows the elimination of precipitated gypsum. The protective filter begins to retain the gypsum after 12 liters of treated permeate, ie an FCV of 2.5.

Le débit moyen du perméat à travers la membrane est de 10,3 1/h.m2. La composition du perméat est reprise dans le tableau 10.The average permeate flow rate through the membrane is 10.3 l / h.m2. The permeate composition is shown in Table 10.

Tableau 10 composition du perméat après nanofîltration avec précipitation du gypseTable 10 permeate composition after nanofiltration with precipitation of gypsum

(*)Teneur en DPn(n>3)(*) Content in DPn (n> 3)

On peut donc observer une diminution de la coloration d’un pourcentage de 99% ainsi qu’une réduction de la concentration en cations calcium et en anions sulfates respectivement de 97,8% et 78%. b. Déminéralisation anioniqueIt is therefore possible to observe a decrease in the percentage of 99% staining and a reduction of the concentration of calcium cations and sulfate anions respectively by 97.8% and 78%. b. Anionic demineralization

Le perméat issu de la nanofiltration est déminéralisé par percolation sur résine anionique dans les mêmes conditions que celles décrites dans l’exemple 1. La composition de la solution déminéralisée est reprise dans le tableau 11.The permeate resulting from the nanofiltration is demineralized by percolation on anionic resin under the same conditions as those described in Example 1. The composition of the demineralized solution is shown in Table 11.

Tableau 11 : composition de la solution d’acide lactique après déminéralisation anioniqueTable 11: Composition of the lactic acid solution after anionic demineralization

(*)Teneur en DPn(n>3) c. Concentration et post-concentration(*) DPn content (n> 3) c. Concentration and post-concentration

La solution d’acide lactique est ensuite concentrée dans un évaporateur à film ruisselant dans les mêmes conditions que celles décrites dans l’exemple 1. Les résultats sont repris dans le tableau 12.The lactic acid solution is then concentrated in a trickle film evaporator under the same conditions as those described in Example 1. The results are shown in Table 12.

Tableau 12 : composition de la solution d’acide lactique après concentration dans un évaporateur à film ruisselantTable 12: Composition of the lactic acid solution after concentration in a dripping film evaporator

La solution subit ensuite une post-concentration dans un évaporateur en verre borosilicate à film mince mécaniquement agité dans les mêmes conditions que celles décrites dans l’exemple 1.The solution is then post-concentrated in a thin-film borosilicate glass evaporator mechanically stirred under the same conditions as those described in Example 1.

Les résultats sont repris dans le tableau 13.The results are shown in Table 13.

Tableau 13 : composition de la solution d’acide lactique après post-concentration dans un évaporateur à couche minceTable 13: Composition of the lactic acid solution after post-concentration in a thin-film evaporator

d. Distillationd. Distillation

La solution d’acide lactique concentrée obtenue est ensuite distillée dans la même unité que celle décrite pour la post-concentration et dans les conditions de l’exemple 1. La coloration du distillât obtenu sera considérée comme représentative de la pureté chimique de la solution finale d’acide lactique. Les résultats sont repris dans le tableau 14.The concentrated lactic acid solution obtained is then distilled in the same unit as that described for the post-concentration and under the conditions of Example 1. The coloration of the distillate obtained will be considered as representative of the chemical purity of the final solution. lactic acid. The results are shown in Table 14.

Tableau 14 : composition des solutions A et B d’acide lactique après distillation dans un évaporateur à couche minceTable 14: Composition of Solutions A and B of Lactic Acid After Distillation in a Thin Film Evaporator

Cet exemple prouve donc que l’étape de nanofiltration avec précipitation progressive du gypse est une alternative efficace du procédé de l’invention. En effet, l’étape de distillation est facilitée et le produit final correspond aux spécifications attendues.This example thus proves that the nanofiltration step with progressive precipitation of the gypsum is an effective alternative of the process of the invention. Indeed, the distillation step is facilitated and the final product corresponds to the expected specifications.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé de purification d’une solution aqueuse d’acide lactique, obtenue par fermentation d’une source d’hydrate de carbone contenant une part de sucres non fermentescibles tels que des oligosaccharides (DPn), caractérisé en ce qu’il comprend : a. Une déminéralisation cationique avec élimination des cations multivalents susceptibles de former des sels insolubles b. Une filtration membranaire de la solution partiellement déminéralisée avec obtention d’un rétentat contenant l’essentielle partie des DPn et d’un perméat contenant l’essentielle partie de l’acide lactique. c. Une déminéralisation anionique du perméat afin d’éliminer les anions qui pourraient favoriser les réactions de condensation de l’acide lactique. d. Une concentration du perméat apte à réduire la polycondensation de l’acide lactique par utilisation de la technique de la couche mince. e. Une distillation de l’acide lactique apte à réduire sa polycondensation.1. A method for purifying an aqueous lactic acid solution, obtained by fermentation of a carbohydrate source containing a portion of non-fermentable sugars such as oligosaccharides (DPn), characterized in that it comprises: at. A cationic demineralization with removal of multivalent cations capable of forming insoluble salts b. Membrane filtration of the partially demineralized solution to obtain a retentate containing the essential portion of DPn and a permeate containing the essential portion of lactic acid. vs. Anionic demineralization of the permeate to remove anions that could favor lactic acid condensation reactions. d. A concentration of permeate capable of reducing the polycondensation of lactic acid by using the thin film technique. e. A distillation of lactic acid capable of reducing its polycondensation. 2. Procédé de purification suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la source d’hydrate de carbone contenant des DPn est issu l’hydrolyse totale ou partielle de produits ou sous-produits de l’industrie amidonnière, sucrière ou de la cellulose.2. Purification process according to claim 1 characterized in that the source of carbohydrate containing DPn is derived total or partial hydrolysis of products or by-products of the starch industry, sugar or cellulose. 3. Procédé de purification suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la déminéralisation cationique est effectuée à l’aide d’une ou plusieurs résine(s) échangeuse(s) de cations, macroporeuse(s) ou non, de type cations forts ou faibles.3. purification process according to claims 1 and 2 characterized in that the cationic demineralization is carried out using one or more resin (s) cation exchange (s), macroporous (s) or not, cation type strong or weak. 4. Procédé de purification suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l’étape de filtration membranaire est une nanofiltration, continue ou discontinue, seule ou couplée à une diafiltration continue ou discontinue.4. Purification process according to claims 1 and 2 characterized in that the membrane filtration step is continuous or discontinuous nanofiltration, alone or coupled to a continuous or discontinuous diafiltration. 5. Procédé de purification suivant la revendication 4 caractérisé en ce que la nanofiltration requiert une porosité membranaire se situant entre 100 et 1000 Dalton, préférentiellement entre 100 et 800 Dalton et plus préférentiellement entre 100 et 400 Dalton.5. Purification process according to claim 4 characterized in that the nanofiltration requires a membrane porosity ranging between 100 and 1000 Dalton, preferably between 100 and 800 Dalton and more preferably between 100 and 400 Dalton. 6. Procédé de purification suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la déminéralisation anionique est effectuée à l’aide d’une ou plusieurs résine(s) échangeuse(s) d’anions de type anions forts ou faibles.6. Purification process according to claims 1 and 2 characterized in that the anionic demineralization is carried out using one or more anion exchange resin (s) strong or weak anions. 7. Procédé de purification suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la distillation est réalisée par toute technique connue de l’homme de l’art applicable à l’acide lactique telle que, de manière non limitative, un évaporateur couche mince mécaniquement agité.7. purification process according to claims 1 and 2 characterized in that the distillation is carried out by any technique known to those skilled in the art applicable to lactic acid such as, but not limited to, a thin film evaporator mechanically stirred. 8. Procédé de purification d’une solution aqueuse d’acide lactique, obtenue par fermentation d’une source d’hydrate de carbone contenant une part de sucres non fermentescibles tels que des oligosaccharides (DPn) et neutralisée par un oxyde ou un hydroxyde de calcium puis acidifiée à l’acide sulfurique, caractérisé en ce qu’il comprend : a. Une filtration membranaire de la solution partiellement déminéralisée avec obtention d’un rétentat contenant l’essentielle partie des DPn et d’un perméat contenant l’essentielle partie de l’acide lactique. b. Une élimination par précipitation progressive et contrôlée du sulfate de calcium présent dans le rétentat afin d’éviter le colmatage des membranes. c. Une déminéralisation anionique du perméat afin d’éliminer les anions qui pourraient favoriser les réactions de condensation. d. Une concentration du perméat apte à réduire la polycondensation de l’acide lactique par utilisation de la technique de la couche mince. e. Une distillation de l’acide lactique.8. A process for purifying an aqueous lactic acid solution, obtained by fermentation of a carbohydrate source containing a portion of non-fermentable sugars such as oligosaccharides (DPn) and neutralized with an oxide or a hydroxide of calcium and then acidified with sulfuric acid, characterized in that it comprises: a. Membrane filtration of the partially demineralized solution to obtain a retentate containing the essential portion of DPn and a permeate containing the essential portion of lactic acid. b. Elimination by gradual and controlled precipitation of calcium sulfate present in the retentate to prevent clogging of the membranes. vs. Anionic demineralization of the permeate to remove anions that could favor condensation reactions. d. A concentration of permeate capable of reducing the polycondensation of lactic acid by using the thin film technique. e. A distillation of lactic acid. 9. Procédé suivant la revendication 8 caractérisé en ce que l’élimination par précipitation progressive et contrôlée est assurée par chauffages et refroidissements successifs de la solution afin de confiner la cristallisation et l’extraction des cristaux en dehors du module de filtration.9. The method of claim 8 characterized in that the elimination by gradual and controlled precipitation is provided by successive heating and cooling of the solution to confine the crystallization and extraction of the crystals outside the filtration module.
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