BRPI1003073A2

BRPI1003073A2 - lactic acid purification process for lactate synthesis

Info

Publication number: BRPI1003073A2
Application number: BRPI1003073-5A
Authority: BR
Inventors: Tunehiro Uono
Original assignee: Ecoplastico Ltda
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2013-01-01
Also published as: BRPI1003073A8

Abstract

PROCESSO DE PURIFICAçãO DO áCIDO LáCTICO PARA SìNTESE DO LACTATO, trata de um processo para sintetizar lactato com alto grau de pureza tanto química como óptica a partir da solução aquosa do ácido láctico fermentado que inclui vários componentes orgânicos e minerais.LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS This is a process for synthesizing high purity lactate both chemically and optically from the aqueous solution of fermented lactic acid that includes various organic and mineral components.

Description

"PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DO ÁCIDO LÁCTICO PARA SÍNTESE DO"LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR SYNTHESIS OF

LACTATO"LACTATO "

Descrição Breve:Brief Description:

Refere-se a Presente Invenção a um processo para sintetizar Iactato com alto grau de pureza tanto química como óptica a partir da solução aquosa do ácido láctico fermentado que inclui vários componentes orgânicos e inorgânicos. Campo de Aplicação:The present invention relates to a process for synthesizing high purity both chemical and optical lactate from the aqueous solution of fermented lactic acid which includes various organic and inorganic components. Application field:

O Iactato tem como pontos de aplicação a produção de polilactato, produção de Iactato e produção de ácido láctico. Embasamento:Iactate has as its application points the production of polylactate, production of lactate and production of lactic acid. Basement:

O ácido láctico serve de matéria-prima para o polilactato que é um polímero de origem vegetal. Por sua vez, o ácido láctico pode ser produzido por síntese química ou pelo método de fermentação.Lactic acid is the raw material for polylactate which is a polymer of plant origin. In turn, lactic acid may be produced by chemical synthesis or by the fermentation method.

Na síntese química se produz a lactonitrila, por meio da reação entre o cianeto e acetoaldeido, com posterior hidrólise para produzir o ácido láctico.In chemical synthesis lactonitrile is produced by the reaction between cyanide and acetoaldehyde, with subsequent hydrolysis to produce lactic acid.

No processo por fermentação, faz-se a hidrólise enzimática dos carboidratos de milho ou batatas pela amilase, para converter o amido em glicose, um monossacarídeo, que sob fonte adequada de nutrientes é fermentado com Iactobacilos para produzir o ácido láctico. Outra alternativa é a fermentação da sacarose, frutose e glicose da cana-de-açúcar diretamente com os lactobaoillus, lactococcus, streptococcus e fungos como o Rhízopus orizae.In the fermentation process, enzymatic hydrolysis of the corn or potato carbohydrates by the amylase is made to convert the starch to glucose, a monosaccharide, which under appropriate nutrient source is fermented with lactobacilli to produce lactic acid. Another alternative is the fermentation of sugarcane sucrose, fructose and glucose directly with lactobaoillus, lactococcus, streptococcus and fungi such as Rhízopus orizae.

O ácido láctico que apresenta enantiomerismo existe na forma L-ácido e D-ácido láctico, tal como a cadeia molecular abaixo ilustrada e/ ou demonstrada:Enantiomerism-containing lactic acid exists in the form of L-acid and D-lactic acid, such as the molecular chain shown below and / or shown:

25 O25 O

OTHE

I OH L-Lactic AcidI OH L-Lactic Acid

HOHO

OHOH

D-Lactie AeidD-Lactie Aeid

É de conhecimento dos técnicos no assunto, que ao sintetizar oIt is known to those skilled in the art that in synthesizing the

polilactato a partir do ácido iáctico com pureza óptica abaixo de 94%, o polilactato derivado não se cristaliza e as suas propriedades mecânicas e resistência térmica são baixas, além do que o polímero produzido tem baixo valor comercial. Assim sendo, a pureza óptica do ácido Iáctico é fator preponderante na sua produção quando se tem como objetivo a síntese do polilactato. Na síntese química acima citada, consegue-se apenas a mistura racêmica DL1 sendo que para se obter apenas o L ou o D-ácido Iáctico, faz-se a sua produção por meio do método de fermentação. Ao se converter os açúcares para ácido Iáctico por meio dapolylactate from lactic acid with optical purity below 94%, the derived polylactate does not crystallize and its mechanical properties and thermal resistance are low, in addition the polymer produced has low commercial value. Thus, the optical purity of lactic acid is a major factor in its production when aiming at polylactate synthesis. In the aforementioned chemical synthesis, only the racemic mixture DL1 is obtained, and in order to obtain only L or D-lactic acid, it is produced by the fermentation method. By converting sugars to lactic acid by

fermentação iáctica, o pH do meio cultural diminui com o avanço da fermentação. Quando o pH reduz para valores abaixo de 4, as bactérias tornam-se inativas e acabam morrendo. Para que a fermentação prossiga, o controle de pH do líquido fermentado é geralmente realizado por meio de componentes alcalinos tais como a amônia ou carbonato de cálcio. No finai, o ácido Iáctico estará presente no meio fermentado como sais de Iactato (lactato de cálcio, Iactato de amônio) na concentração de 5 a 20% p/p.fermentation, the pH of the culture medium decreases with the advancement of fermentation. When the pH drops below 4, the bacteria become inactive and eventually die. For fermentation to proceed, pH control of the fermented liquid is generally accomplished by alkaline components such as ammonia or calcium carbonate. In the end, lactic acid will be present in the fermented medium as salts of lactate (calcium lactate, ammonium lactate) at a concentration of 5 to 20% w / w.

vitaminas B como o extrato de levedura, componentes inorgânicos, tais como fosfatos de potássio, são adicionados ao meio fermentativo para o crescimento das bactérias lácticas. No crescimento das bactérias lácticas são produzidos, concomitante ao ácido Iáctico, outros ácidos inorgânicos tais como o ácido fórmico,B vitamins like yeast extract, inorganic components such as potassium phosphates, are added to the fermentative medium for the growth of lactic bacteria. In the growth of lactic bacteria are produced, along with lactic acid, other inorganic acids such as formic acid,

Por um lado, além dos açúcares, proteínas como a peptona, fonte de ácido maléico, ácido tartárico, ácido succínico, ácido fumárico. Em suma, o ácido láctico está presente no meio fermentativo como Iactato de cálcio ou Iactato de amônio juntamente com grande quantidade de impurezas. Portanto, torna-se necessário o processo de purificação para separação do ácido láctico, a fim de obter um ácido láctico com alto grau de pureza.On the one hand, in addition to sugars, proteins such as peptone, source of maleic acid, tartaric acid, succinic acid, fumaric acid. In short, lactic acid is present in the fermentative medium as calcium lactate or ammonium lactate along with large amount of impurities. Therefore, the purification process for lactic acid separation is required in order to obtain a high purity lactic acid.

O processo de purificação do ácido láctico não é tarefa simples, sendo necessárias instalações complexas, alto custo, grandes demandas de energia elétrica e térmica, além do tempo de processamento ser deveras longo. Estado da Arte:The process of lactic acid purification is not a simple task, requiring complex installations, high cost, high demands of electrical and thermal energy, and the processing time is very long. State of art:

Como método conhecido dos técnicos da área, o Iactato de cálcioAs a method known to those skilled in the art, Calcium Iactate

obtido na fermentação é separado por filtração, reagido com ácido sulfúrico concentrado produzindo o sulfato de cálcio para liberar o ácido láctico. Posterioimente1 o ácido láctico é purificado segundo diferentes métodos, tais como:obtained in the fermentation is separated by filtration, reacted with concentrated sulfuric acid producing calcium sulfate to release lactic acid. Afterwards1 lactic acid is purified by different methods such as:

I) Purificação por destilação de Boroda Τ. A., Polovko V. N., Chistayakova Ε. A., Pishch. Prom., 1966, pp. 35-38;I) Purification by Boroda distillation Τ. A., Polovko V. N., Chistayakova Ε. A., Pishch. Prom., 1966, pp. 35-38;

II) JP3862290 - método de obtenção de ácido láctico purificado por esterificação do Iactato de amônio com alcoóis de baixo peso molecular, de onde se recupera a amônia e o produto, éster de Iactato segue para a destilação com posterior hidrólise;II) JP3862290 - method of obtaining purified lactic acid by esterifying the ammonium lactate with low molecular weight alcohols, from which ammonia is recovered and the lactate ester product proceeds for distillation with subsequent hydrolysis;

III) JP3862290 e DE1957395 - método de purificação através de troca íônica, membrana bipolar com posterior destilação de Jacquement J. C., Rhone-Poulenc;III) JP3862290 and DE1957395 - Purification method by ion exchange, bipolar membrane with subsequent distillation of Jacquement J. C., Rhone-Poulenc;

IV) Método de purificação por exclusão de Ions através de membranas de ultrafiltração com posterior destilação;IV) Method of purification by exclusion of ions through ultrafiltration membranes with subsequent distillation;

V) JP2002128727 - método de purificação por arraste de vapor, aquecendo-se o ácido láctico fermentado e concentrado com adição de vapor;V) JP2002128727 - Steam drag purification method, heating the fermented and concentrated lactic acid with steam addition;

VI) JP2002540090 - método de purificação separação dos outros ácidos orgânicos destilando-se o ácido láctico concentrado com posterior cristalização do destilado.VI) JP2002540090 - purification method separation of other organic acids by distilling the concentrated lactic acid with further crystallization of the distillate.

Os complexos métodos de purificação do ácido láctico acima descritos são utilizados para alcançar as purezas, química e óptica, necessárias para a síntese do polilactato que requer alta pureza óptica (quiralidade) e para a demanda de remédios e afins, que exige alto grau de pureza química. Isto é, na existência de açúcar residual ou mesmo outros ácidos orgânicos, com o aquecimento ocorre a degradação das impurezas juntamente com a mudança de coloração, o que não satisfaz as características do grupo funcional do ácido láctico.The complex lactic acid purification methods described above are used to achieve the chemical and optical purity required for the synthesis of polylactate requiring high optical purity (chirality) and for the demand for high purity medicines and the like. chemistry. That is, in the presence of residual sugar or even other organic acids, with heating the degradation of the impurities along with the color change occurs, which does not satisfy the characteristics of the lactic acid functional group.

Por um lado, para sintetizar o polilactato a partir do ácido láctico sem ser por policondensação direta, sintetiza-se o dímero do ácido láctico, o lactato, que é um intermediário utilizado para realizar a polimerização. No entanto há diversos inconvenientes tais como o aumento da viscosidade do polímero durante o processo, necessidade de equipamento a vácuo de alta eficiência, aquisição de cor do polímero durante a polimerização, ou mesmo necessidade de demasiado tempo até que o polímero atinja massas molares elevadas. Dessa forma, geralmente produz-se lactato a partir da desidratação - condensação sob aquecimento a pressão reduzida do ácido láctico com alto grau de pureza química e óptica.On the one hand, to synthesize polylactate from lactic acid other than by direct polycondensation, the lactic acid dimer lactate is synthesized, which is an intermediate used to carry out polymerization. However, there are several drawbacks such as increased polymer viscosity during the process, need for high efficiency vacuum equipment, color acquisition of the polymer during polymerization, or even too much time until the polymer reaches high molar masses. Thus, lactate is generally produced from dehydration - condensation under reduced pressure heating of lactic acid with a high degree of chemical and optical purity.

A relação entre ácido láctico, oligômero láctico, lactato e polilactato e a relação de equilíbrio químico entre os componentes pode ser demonstrada na cadeia abaixo. Mn ~ 5000The relationship between lactic acid, lactic oligomer, lactate and polylactate and the chemical equilibrium relationship between the components can be demonstrated in the chain below. Mn ~ 5000

Simplificando, ο lactato surge com a reação intramolecular dos terminais do oligômero láctico, sendo, portanto um subproduto da polimerização do ácido láctico. Especificamente, destilando a água para fora do reator com aquecimento gradativo de 100-180°C do ácido láctico, simultâneo à redução de pressão de 760-1 OOtorr1 as moléculas do ácido láctico se condensam entre si e se tornam em oligômeros. Posteriormente, adiciona-se o catalisador e reduz-se a pressão de 100-1torr com aquecimento de 180-220°C, produzindo o lactato que é um dímero cíclico que surge com a condensação intramolecular dos terminais dos oligômeros lácticos.Simply put, lactate arises from the intramolecular reaction of the lactic oligomer terminals, and is therefore a by-product of lactic acid polymerization. Specifically, by distilling water out of the reactor by gradually heating 100-180 ° C of the lactic acid, simultaneously with the pressure reduction of 760-1 OOtorr1, the lactic acid molecules condense together and become oligomers. Subsequently, the catalyst is added and the pressure reduced by 100-1torr with 180-220 ° C heating, producing lactate which is a cyclic dimer that arises with intramolecular condensation of the lactic oligomer terminals.

De acordo com a relação de equilíbrio de anel entre o lactato e oligômero láctico, ocorre a despolimerização do oligômero láctico na medida em que se destila o lactato para fora do reator. Portanto, de acordo com a declaração da DE- 267826 aquece-se o ácido láctico até 200°C dentro de um reator a vácuo e produz- se o lactato pela destilação do seu refluxo dentro do reator. O lactato produzido inclui impurezas tais como ácido láctico, água, dímero do ácido láctico, que é purificado através de métodos tais como o de cristalização, recristalização, destilação. Uma vez conseguido o lactato de alto grau de pureza, a sua polimerização é simples. Pode-se produzir facilmente polilactato com massas molares maiores que 100 mil utilizando catalisadores organometálicos tal como o etil-hexanoato de estanho. Das desvantagens do estado da técnica:According to the ring equilibrium relationship between lactate and lactic oligomer, depolymerization of the lactic oligomer occurs as lactate is distilled out of the reactor. According to DE-267826, therefore, lactic acid is heated to 200 ° C within a vacuum reactor and lactate is produced by distillation of its reflux into the reactor. The lactate produced includes impurities such as lactic acid, water, lactic acid dimer, which is purified by methods such as crystallization, recrystallization, distillation. Once high purity lactate is achieved, its polymerization is simple. Polylactate with molar masses greater than 100,000 can be readily produced using organometallic catalysts such as tin ethylhexanoate. Of the disadvantages of the prior art:

> Item I - por se obter grande quantidade de sulfato de cálcio como subproduto.> Item I - because a large amount of calcium sulfate is obtained as a byproduct.

E1 ainda que o ácido láctico seja liberado com ácido sulfúrico precipitando o sulfatoE1 although lactic acid is released with sulfuric acid precipitating sulfate

de cálcio, íons de cálcio permanecem no meio do ácido láctico liberado. Apresenta a desvantagem da diminuição da pureza óptica e do rendimento do ácido láctico no momento da purificação por destilação devido aos íons de cálcio estimularem a condensação e a racemização do ácido láctico. Para evitar tal desvantagem, podem ser utilizados métodos de exclusão de íons através de nanofiltros, porém assim como descrito no JP2009142265, o filtro acaba retendo o próprio ácido láctico, fato que baixa o rendimento significativamente, ou mesmo, o uso de filtros caros como esses é inadequado para produção em larga escala.of calcium, calcium ions remain in the middle of the released lactic acid. It has the disadvantage of decreased optical purity and lactic acid yield at the time of distillation purification because calcium ions stimulate lactic acid condensation and racemization. In order to avoid such disadvantage, nanofilter ion exclusion methods can be used, but as described in JP2009142265, the filter ends up retaining lactic acid itself, which significantly lowers the yield or even the use of expensive filters such as these. It is unsuitable for large scale production.

> Item ll-o tempo de reação é muito longo devido à esterificação ser realizada em temperaturas relativamente baixas entre 100-130°C para evitar a racemização.> Item ll -The reaction time is too long due to esterification being performed at relatively low temperatures between 100-130 ° C to avoid racemization.

No JP2006510969 está claramente descrito que se necessita o tempo de mais de 28 horas para que ocorra 94% de esterificação e 18horas para 85% de esterificação do ácido láctico fermentado, cujas condições são para que não ocorra a racemização. E ainda, o processo de hídrólise do éster formado e de concentração do ácido láctico requer outras 50-70 horas, pelo mesmo ser realizado sob baixas temperaturas de 100-120°C pra evitar a racemização e coloração. O processo é economicamente desfavorável pelo alto custo de energia térmica total da qual necessita a esterificação.JP2006510969 clearly states that it takes more than 28 hours for 94% esterification and 18 hours for 85% esterification of fermented lactic acid, the conditions of which are to prevent racemization. In addition, the ester hydrolysis process and lactic acid concentration process requires another 50-70 hours, so it is carried out at low temperatures of 100-120 ° C to prevent racemization and staining. The process is economically unfavorable for the high cost of total thermal energy that esterification needs.

> Item Ili - existe a necessidade de regenerar a membrana bipolar ou resinas de troca iônica para manter o desempenho que representa alto custo. Existe também a desvantagem de custo de regeneração dos reagentes e do tratamento de resíduos. Outra desvantagem é o alto custo de energia elétrica utilizada pela membrana bipolar. A vida das resinas de troca iônica não é permanente, o que representa um alto custo.> Item Ili - There is a need to regenerate bipolar membrane or ion exchange resins to maintain costly performance. There is also the disadvantage of reagent regeneration cost and waste treatment. Another disadvantage is the high cost of electricity used by the bipolar membrane. The life of ion exchange resins is not permanent, which represents a high cost.

> Item IV - A ultrafiltração é possível em nível laboratorial, entretanto é um método de alto custo quando se trata de grandes quantidades. Assim como descrito anteriormente, além dos filtros para ultrafiltração serem muito caros, o rendimento não é considerado bom, pelo fato de não somente os lons, mas também o próprio ácido láctico ser eliminado pelo filtro. > Item V - a solução aquosa 10% do ácido láctico fermentado é uma vez concentrada até 95-99%. Posteriormente, faz-se destilação com arraste de vapor para se obter solução aquosa 5,5-14.7% de ácido láctico, o que necessita uma nova concentração. Portanto, este método, que necessita evaporar 70-180L de água para se obter 1L de ácido láctico, além da necessidade de grande quantidade de energia térmica, inviabiliza-se pelo seu elevado custo.> Item IV - Ultrafiltration is possible at the laboratory level, however it is a high cost method when dealing with large quantities. As described above, in addition to ultrafiltration filters being very expensive, the yield is not considered to be good because not only the lions but also the lactic acid itself is eliminated by the filter. > Item V - The 10% aqueous solution of the fermented lactic acid is once concentrated to 95-99%. Subsequently, steam distillation is carried out to give 5.5-14.7% aqueous lactic acid solution, which requires further concentration. Therefore, this method, which needs to evaporate 70-180L of water to obtain 1L of lactic acid, in addition to the need for a large amount of thermal energy, is impossible for its high cost.

> Item Vl - além da necessidade de 16h para a cristalização do ácido láctico destilado, o rendimento de aproximadamente 60% do ácido láctico bruto não é satisfatório.> Item V1 - In addition to the requirement of 16h for crystallization of distilled lactic acid, the yield of approximately 60% of crude lactic acid is not satisfactory.

Objetivo da Invenção:Purpose of the Invention:

Sintetizar Iactato com alto grau de pureza tanto química como óptica aSynthesize High purity Iactate both chemically and optically to

partir da solução aquosa do ácido láctico fermentado que inclui vários componentes orgânicos e inorgânicos.from the aqueous solution of fermented lactic acid which includes various organic and inorganic components.

O processo tem início com a realização da fermentação láctica sob controle de pH com amônia. O sulfato de amônio, resultado da purificação do ácido láctico e da síntese do lactato, não apresenta problema de desperdício pela possibilidade da venda / utilização como fertilizante. Por outro lado, outra vantagem do sulfato de amônio sobre o sulfato de oálcio reside no fato de que os cristais do primeiro são maiores, o que facilita a sua extração por meio de filtração. O método de fermentação láctica utiliza bactérias dos gêneros Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, ou fungos como Rhlzopus orizae, além da utilização de componentes orgânicos, como extrato de levedura e polipeptonas, e inorgânicos como fosfato de potássio. O controle para manter o pH da fermentação constante é feito pela amônia.The process begins with lactic fermentation under pH control with ammonia. Ammonium sulfate, the result of lactic acid purification and lactate synthesis, does not present a problem of waste due to the possibility of sale / use as a fertilizer. On the other hand, another advantage of ammonium sulphate over calcium sulphate lies in the fact that the crystals of the former are larger, which facilitates their extraction by filtration. The lactic fermentation method uses bacteria of the genera Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, or fungi such as Rhlzopus orizae, in addition to the use of organic components such as yeast extract and polypeptones, and inorganic as potassium phosphate. Control to keep fermentation pH constant is done by ammonia.

Os sólidos do material fermentado, como as bactérias, são extraídos com centrifuga 1000G - 2000G; a água do liquido é evaporada em aparelhos de concentração tal como o evaporador rotativo em temperaturas entre 100 - 140°C, concentrando o ácido láctico até aproximadamente 90%.The solids of fermented material, such as bacteria, are extracted with centrifuge 1000G - 2000G; The liquid water is evaporated in concentrating apparatus such as the rotary evaporator at temperatures between 100 - 140 ° C, concentrating the lactic acid to approximately 90%.

O ácido sulfúrico concentrado (0,5mol vezes a quantidade de amônia) é adicionado gradativamente ao líquido concentrado de ácido láctico fermentado. Neste momento existe uma mistura de componentes orgânicos, inorgânicos, ácido láctico livre e sulfato de amônio no liquido fermentado, sendo a sua preparação simples.Concentrated sulfuric acid (0.5 mol times the amount of ammonia) is gradually added to the concentrated fermented lactic acid liquid. At this time there is a mixture of organic, inorganic components, free lactic acid and ammonium sulfate in the fermented liquid, and their preparation is simple.

Em seguida, acrescenta-se acetona, de 50 a 200% do peso do ácido láctico concentrado. Por meio desta é realizado o salting out dos componentes orgânicos, inorgânicos e sulfato de amônio. A separação do sólido é realizada de modo simples por meio de centrifuga de 1000G a 2000G.Then acetone is added at 50 to 200% by weight of the concentrated lactic acid. The salting out of the organic, inorganic and ammonium sulfate components is carried out through this. Separation of the solid is performed simply by centrifugation from 1000G to 2000G.

Dai lava-se a parte sólida, separada na centrifuga, com acetona pelo fato da mesma conter em torno de 20% de ácido láctico isolado por filtração. O líquido filtrado é uma mistura que inclui o ácido láctico de (E7) e principalmente acetona. O rendimento do ácido láctico aumenta consideravelmente por essa ação. A acetona presa no sulfato de amônio é recuperada por secagem a quente. A acetona da mistura acetona + ácido láctioo é destilada sob aquecimento a 80°C com redução de pressão. A recuperação de 95% da acetona e sua reciclagem é possível pelo fato da mesma nâo reagir com ácido láctico. Após a destilação da acetona não resta cristal algum da parte sólida no interior do reator.The solid, separated in the centrifuge, is then washed with acetone because it contains about 20% lactic acid isolated by filtration. Filtered liquid is a mixture that includes lactic acid from (E7) and mainly acetone. The yield of lactic acid increases considerably by this action. Acetone trapped in ammonium sulfate is recovered by hot drying. The acetone of the acetone + lactic acid mixture is distilled under heating at 80 ° C with pressure reduction. The 95% recovery of acetone and its recycling is possible because it does not react with lactic acid. After acetone distillation, no solid crystal remains inside the reactor.

Após a extração da acetona é efetuada a destilação simples do ácido láctico com aquecimento 130-180°C e redução de pressão em torno de 100-1torr. Setenta a oitenta e cinco por cento do ácido láctico inicial é destilado desta forma. O rendimento aumenta ao hidrolisar o resíduo do reator; separada a parte sólida não hidrolisada através da filtraçâo, e adicionar a parte hidrolisada do ácido láctico à destilação seguinte do ácido láctico.After acetone extraction, the lactic acid is distilled by heating 130-180 ° C and reducing pressure around 100-1torr. Seventy to eighty-five percent of the initial lactic acid is distilled in this way. Yield increases by hydrolyzing reactor residue; Separate the unhydrolyzed solid part by filtration, and add the hydrolyzed lactic acid part to the next distillation of the lactic acid.

Posteriormente, o ácido iáctico é transferido para outro reator a vácuo com condensador acoplado e condensado sob temperatura de 100 a 150°C e pressão de 500 a 100torr. Quando da massa molar média atingir valores entre 500 e 3000, adiciona-se 0,1 a 1% de catalisador como o etil hexanoato estanoso. Mantendo a pressão entre 100 a Itorr e a temperatura entre 150 a 200°C o líquido em refluxo no interior do condensador transforma-se de ácido láctico para lactato, que finalmente é destilado. Considerações:Subsequently, the lactic acid is transferred to another condenser-coupled vacuum reactor and condensed at a temperature of 100 to 150 ° C and a pressure of 500 to 100torr. When the average molar mass reaches between 500 and 3000, 0.1 to 1% catalyst such as stannous ethyl hexanoate is added. Keeping the pressure at 100 to Itorr and the temperature at 150 to 200 ° C the refluxing liquid inside the condenser turns from lactic acid to lactate, which is finally distilled. Considerations:

> O processo inventado difere dos métodos listados no estado da técnica, nos pontos específicos dos saíting out dos componentes orgânicos e inorgânicos através da acetona. Com isso é possível prevenir o declínio da pureza óptica no momento da destilação do ácido láctico, aproveitando-se do comportamento salting out da acetona para eliminar efetivamente os íons, componentes orgânicos e inorgânicos. Também é possível reciclar mais de 90-95% da acetona utilizada, pela sua purificação por destiiação ser extremamente fácil e também por não reagir com os ions, e componentes orgânicos e inorgânicos utilizados na fermentação;> The invented process differs from the methods listed in the state of the art in the specific points of outlets of organic and inorganic components through acetone. This can prevent the decline in optical purity at the time of lactic acid distillation by taking advantage of acetone's salting out behavior to effectively eliminate ions, organic and inorganic components. It is also possible to recycle more than 90-95% of the acetone used, because its distillation purification is extremely easy and also by not reacting with the ions, and organic and inorganic components used in fermentation;

> Gera como subproduto o sulfato de amônio que pode ser utilizado como fertilizante, evitando o problema de reprocessamento, como é o caso do sulfato de> Generates ammonium sulfate as a byproduct that can be used as a fertilizer, avoiding the reprocessing problem, as is the case of

cálcio do item I do estado da técnica;item I calcium of the state of the art;

> O tempo necessário para a purificação do ácido láctico é da ordem de 4h, não necessitando de tempos longos de reação como a lenta esterificação do processo do item II, sendo que a purificação da acetona é mais fácil que o álcool que gera reações secundárias;> The time required for lactic acid purification is around 4h, not requiring long reaction times such as the slow esterification of the process in item II, and acetone purification is easier than alcohol that generates secondary reactions;

> Não necessita de grandes quantidades de energia elétrica tampouco utiliza-se de materiais de alto custo como as resinas de troca iônica e reagentes para sua recuperação como no método do item III;> It does not require large amounts of electricity nor does it use high cost materials such as ion exchange resins and reagents for their recovery as in the method of item III;

> Não é necessário utilizar materiais consumiveis caros como membranas de ultrafiltraçâo como no método do item IV;> It is not necessary to use expensive consumables as ultrafiltration membranes as in the method of item IV;

> Não há necessidade de reconcentrar o ácido láctico como no método do item 5;> No need to reconcentrate the lactic acid as in the method of item 5;

> Em comparação a acetona, que tem calor latente de evaporação de cerca de 25% do da água, a energia térmica necessária para sua destiiação é comparativamente pequena, sendo portanto um processo de baixo custo em termos> Compared to acetone, which has latent heat of evaporation of about 25% of that of water, the thermal energy required for its distillation is comparatively small and is therefore a low cost process in terms of

energéticos;energy drinks;

> Não é necessário tempo de cristalização como as 16h do método do item VI, tampouco resfriamento e instalações especiais, sendo, portanto um método simples e extremamente eficiente de purificação do ácido láctico.> Crystallization time is not required as 16 hours of the method of item VI, nor cooling and special installations, being therefore a simple and extremely efficient method of purification of the lactic acid.

Resumo das vantagens da Invenção:Summary of Advantages of the Invention:

> Mais de 70-85% de ácido láctico purificado é obtido pelo salting ouí do ácido láctioo fermentado através da aoetona, cujo controle de pH da fermentação foi feito pela amônia, e destilado posteriormente. Deste ácido láctico purificado obtém-se Iactato com pureza óptica maior que 99% ee.> More than 70-85% of purified lactic acid is obtained by salting oui of the lactic acid fermented through aoetone, whose fermentation pH control was made by ammonia, and distilled later. From this purified lactic acid is obtained lactate with optical purity greater than 99% ee.

> O Iactato obtido apresenta grande estabilidade em termos de qualidade, que com uma simples purificação com alcoóis de baixo peso molecular, consegue-se polilactato com massas molares médias maiores que 250 mil.> The obtained lactate has great stability in terms of quality, which with a simple purification with low molecular weight alcohols, it is possible to obtain polylactate with average molar masses greater than 250 thousand.

> O método de purificação produz somente sulfato de amônio que é um fertilizante, como subproduto.> The purification method produces only ammonium sulfate which is a fertilizer as a byproduct.

> Os fons, componentes orgânicos e inorgânicos, responsáveis pela racemizaçâo no momento da destilaçâo simples do ácido láctico, sâo extraídos por salting out com adição de acetona apenas, com posterior centrifugação. Mais de 95% da acetona pode ser recuperada com eficiência por nâo ocorrer reações adversas da mesma;> Fons, organic and inorganic components responsible for racemization at the time of simple lactic acid distillation, are extracted by salting out with the addition of acetone only, with subsequent centrifugation. More than 95% of acetone can be effectively recovered because no adverse reactions occur;

> Da descrição acima o ácido láctico é destilado facilmente, e a partir deste obtém-se Iactato com pureza óptica extremamente alta, sem produzir subprodutos tais como sulfato de cálcio, que apresenta problemas de reprocessamento; tampouco se necessita de longo tempo de reação como a esterificação; nem de instalações complexas de destilaçâo; e sem passar por métodos de filtração de alto custo como membranas de troca iônica, membranas bipolares.From the above description lactic acid is easily distilled, and from this extremely high purity optical lactate is obtained, without producing by-products such as calcium sulfate, which presents reprocessing problems; Nor does a long reaction time such as esterification be required; nor complex distillation facilities; and without undergoing high cost filtration methods such as ion exchange membranes, bipolar membranes.

> Pode-se produzir Iactato de alta qualidade e com grande eficiência a partir do ácido láctico fermentado, o que reduz consideravelmente o custo de produção do polilactato. Em geral o custo de produção do polilactato e mais alto do que o das poliolefinas, que é um dos grandes motivos que vem interferindo na difusão dos polímeros derivados de matérias primas vegetais. A invenção será melhor descrita por meio das figuras abaixo que> High-quality, highly efficient lactate can be produced from fermented lactic acid, which considerably reduces the cost of polylactate production. In general, the production cost of polylactate is higher than that of polyolefins, which is one of the major reasons that has interfered with the diffusion of polymers derived from plant raw materials. The invention will be further described by means of the figures below which

representam:represent:

Figura 1: Fiuxograma do processo inventado Figura 2: Esquema da aparelhagem de destilação da acetona Figura 3: Esquema da aparelhagem de destilação do ácido láctico Figura 4: Esquema da aparelhagem de destilação do Iactato Figura 5: Esquema da aparelhagem de destilação do Iactato Da Invenção:Figure 1: Flowchart of the invented process Figure 2: Acetone distillation apparatus scheme Figure 3: Lactic acid distillation apparatus scheme Figure 4: Iactate distillation apparatus scheme Figure 5: Invention Iactate distillation apparatus scheme :

O processo tem inicio em uma primeira etapa (E1) com a realização da fermentação láctica sob controle de pH com amônia. O método de fermentação láctica utiliza bactérias dos gêneros Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, ou fungos como Rhizopus orizae, além da utilização de componentes orgânicos, como extrato de levedura e polipeptonas, e minerais como fosfato de potássio. O controle para manter o pH da fermentação constante é feito pela amônia. Em uma segunda etapa (E2) os sólidos do material fermentado, como as bactérias, são extraídos com centrífuga 1000G - 2000G; a água do líquido é evaporada em aparelhos de concentração tal como o evaporador rotativo em temperaturas entre 100 - 140°C, concentrando (E3) o ácido láctico até aproximadamente 90%. Em uma quarta etapa (E4) o ácido sulfúrico concentrado, 0,5mol vezes a quantidade de amônia, é adicionado gradativamente ao líquido concentrado de ácido láctico fermentado. Neste momento existe uma mistura de componentes orgânicos, minerais, ácido láctico livre e sulfato de amônio no líquido fermentado. Em uma quinta etapa (E5) acrescenta-se acetona, de 50 a 200% do peso do ácido láctico concentrado. Por meio desta é realizado o salting out dos componentes orgânicos, minerais e sulfato de amônio. Na sexta etapa (E6) a separação do sólido é realizada de modo simples por meio de centrifuga de 1000G a 2000G. Em uma sétima etapa (E7) lava-se com acetona a parte sólida que foi separada ria centrifuga, pelo fato da mesma conter em torno de 20% de ácido láctico isolado por filtraçâo. O liquido filtrado é uma mistura que inclui ácido láctico de (E7) e principalmente acetona. O rendimento do ácido láctico aumenta consideravelmente por essa ação. A acetona presa no sulfato de amônio é recuperada pela secagem a quente. Em uma sexta etapa (E6) a acetona da mistura acetona + ácido láctico é destilada sob aquecimento a 80°C com redução de pressão. A recuperação de 95% da acetona e sua reciclagem é possível pelo fato da mesma não reagir com ácido láctico. Após a destilação da acetona não há resíduos cristalinos da parte sólida no interior do reator. Em uma nona etapa (E9) após a extração da acetona é efetuada a destilação simples do ácido láctico com aquecimento 130-180°C e redução de pressão em torno de 100-1torr. Desse modo setenta a oitenta e cinco por cento do ácido láctico inicial é destilado. O rendimento aumenta ao hidrolisar o resíduo do reator e redestilá-lo. Em uma décima etapa (E10) o ácido láctico é transferido para outro reator a vácuo com condensador acoplado e condensado sob temperatura de 100 a 150°C e pressão de 500 a 100torr. Quando da massa molar média atingir valores entre 500 e 3000, adiciona-se 0,1 a 1% de catalisador como o etil hexanoato estanoso. Mantendo a pressão entre 100 a Itorr e a temperatura entre 150 a 200°C o liquido em refluxo no interior do condensador transforma-se de ácido láctico para lactato, que finalmente na décima primeira etapa (E11) é destilado.The process starts in a first stage (E1) with the lactic fermentation under pH control with ammonia. The lactic fermentation method uses bacteria of the genera Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, or fungi such as Rhizopus orizae, in addition to the use of organic components such as yeast extract and polypeptones, and minerals such as potassium phosphate. Control to keep fermentation pH constant is done by ammonia. In a second step (E2) solids from fermented material, such as bacteria, are extracted with centrifuge 1000G - 2000G; The liquid water is evaporated in concentration apparatus such as the rotary evaporator at temperatures between 100 - 140 ° C, concentrating (E3) the lactic acid to approximately 90%. In a fourth step (E4) concentrated sulfuric acid, 0.5mol times the amount of ammonia, is gradually added to the concentrated fermented lactic acid liquid. At this time there is a mixture of organic components, minerals, free lactic acid and ammonium sulfate in the fermented liquid. In a fifth step (E5) acetone is added, from 50 to 200% by weight of the concentrated lactic acid. This is the salting out of the organic, mineral and ammonium sulfate components. In the sixth step (E6) the solid is separated by simple centrifugation from 1000G to 2000G. In a seventh step (E7) the solid part which was separated in the centrifuge was washed with acetone because it contains about 20% lactic acid isolated by filtration. Filtered liquid is a mixture that includes lactic acid from (E7) and mainly acetone. The yield of lactic acid increases considerably by this action. Acetone trapped in ammonium sulfate is recovered by hot drying. In a sixth step (E6) the acetone of the acetone + lactic acid mixture is distilled under heating at 80 ° C with pressure reduction. 95% recovery of acetone and its recycling is possible because it does not react with lactic acid. After acetone distillation there are no crystalline residues of the solid part inside the reactor. In a ninth step (E9) after acetone extraction, lactic acid is simply distilled with 130-180 ° C heating and pressure reduction around 100-1torr. Thus seventy to eighty-five percent of the initial lactic acid is distilled. Yield increases by hydrolyzing the reactor residue and redistilling it. In a tenth step (E10) the lactic acid is transferred to another condenser-coupled vacuum reactor and condensed at a temperature of 100 to 150 ° C and a pressure of 500 to 100torr. When the average molar mass reaches between 500 and 3000, 0.1 to 1% catalyst such as stannous ethyl hexanoate is added. Keeping the pressure at 100 to Itorr and the temperature at 150 to 200 ° C the refluxing liquid inside the condenser turns from lactic acid to lactate, which finally in the eleventh step (E11) is distilled.

Mais especificamente, a forma de realização do processo, na etapa (E1) em um tanque isotérmico mantido a 53°C foi montado um frasco de 3 bocas com capacidade de 4L, abastecido com uma composição de meio fermentativo de 400g de sacarose, 20g de extrato de levedura, okara de 40g de soja, 2g de citrato de amônio dibásico, 2g de fosfato de potássio dibásico, 2g de acetato de sódio, 2g de sulfato de magnésio heptahidratado, 0.2g de sulfato de manganês (II) pentahidratado e água destilada até o volume de 4L. Ao mesmo tempo foi inoculado no meio fermentativo 100 ml de líquido pré-fermentado com Bacillus coagulans ATCC7050. Procede a fermentação em melo aeróbio, com agitação de 50rpm, mantendo o pH em 6.0 com amônia a 28%p/p. O experimento terminou em 17 a 24h após o inicio da fermentação ao estabilizar o valor do pH. O açúcar residual da pós-fermentaçâo foi medido com o método fenol sulfúrico que foi de 1.0%, donde se conclui que 99.0% dos açúcares foram convertidos em ácido. Segundo análise de composição em cromatografia iônica 96,3% dos ácidos orgânicos são ácidos lácticos.More specifically, the embodiment of the process in step (E1) in an isothermal tank maintained at 53 ° C was mounted a 4L 3-necked flask, supplied with a 400g sucrose fermentative medium composition, 20g of yeast extract, soybean 40g okara, 2g dibasic ammonium citrate, 2g dibasic potassium phosphate, 2g sodium acetate, 2g magnesium sulfate heptahydrate, 0.2g manganese (II) sulfate pentahydrate and distilled water up to 4L volume. At the same time, 100 ml of Bacillus coagulans ATCC7050 pre-fermented liquid was inoculated into the fermentative medium. Fermentes in aerobic melo with 50rpm stirring, maintaining pH at 6.0 with 28% w / w ammonia. The experiment ended 17 to 24h after the start of fermentation by stabilizing the pH value. Post-fermentation residual sugar was measured with the 1.0% phenol sulfuric method, which concludes that 99.0% of the sugars were converted to acid. According to composition analysis in ion chromatography 96.3% of organic acids are lactic acids.

Na segunda etapa (E2) o liquido fermentado foi distribuído em tubos de centrifugação de 50 ml e centrifugados no aparelho de centrifugação (1700Gx20min) a fim de separar os sólidos. Após a separação sólido-líquido a parte líquida foi concentrada (E3) em evaporador rotatório com controlador de vácuo, a IOO0C e 150torr. Dessa forma, 4.2 I do liquido foi concentrado até 500g, com concentração do ácido láctico de 80%.In the second step (E2) the fermented liquid was distributed into 50 ml centrifuge tubes and centrifuged in the centrifuge (1700Gx20min) to separate the solids. After solid-liquid separation the liquid part was concentrated (E3) in a vacuum controlled rotary evaporator at 100 ° C and 150 ° C. Thus, 4.2 I of the liquid was concentrated to 500g, with lactic acid concentration of 80%.

Na quarta etapa (E4) o ácido láctico foi liberado acrescentando 0.5 mol de ácido sulfúrico concentrado em relação a quantidade molar de ácido láctico do líquido concentrado. A injeção de ácido sulfúrico libera grande quantidade de calor por isso o mesmo é adicionado aos poucos, e resfriado até a temperatura ambiente. Posteriormente 500g de acetona, quantidade igual ao ácido láctico, é adicionada com agitação. Dessa forma foi feito o salting out (E5) do sulfato de amônio, proteínas derivadas do meio de fermentação e os minerais.In the fourth step (E4) the lactic acid was released by adding 0.5 mol of concentrated sulfuric acid to the molar amount of lactic acid of the concentrated liquid. Injection of sulfuric acid releases large amounts of heat so it is added gradually and cooled to room temperature. Subsequently 500g of acetone, equal to lactic acid, is added with stirring. This way, salting out (E5) of ammonium sulfate, proteins derived from the fermentation medium and minerals were made.

Na sexta etapa (E6) o líquido concentrado do ácido láctico fermentado e livre de sulfato de amônio, proteínas e minerais por salting out é distribuído em tubos de centrifugaçâo de 50ml e centrifugados na centrífuga (1700Gx20min) para separação sólido-líquido.In the sixth stage (E6) the concentrated liquid of the fermented ammonium sulfate-free lactic acid, proteins and minerals by salting out is distributed in 50ml centrifuge tubes and centrifuged in the centrifuge (1700Gx20min) for solid-liquid separation.

Na sétima etapa (E7) a parte sólida (220g de material seco) foi novamente lavada com acetona (80g a 160g), e o sólido e liquido separados por filtração. A parte líquida foi misturada ao líquido resultante de (E5). Neste momento ocorre o salting out de pequena quantidade de sólido que é separada novamente na centrífuga (1700Gx20min).In the seventh step (E7) the solid part (220g of dry material) was again washed with acetone (80g to 160g), and the solid and liquid separated by filtration. The liquid part was mixed with the resulting liquid from (E5). At this time the small amount of solid is salted out and separated again in the centrifuge (1700Gx20min).

Na oitava etapa (E8) a mistura acetona+líquido concentrado do ácido láctico fermentado foi colocada num frasco(1) de três bocas com um condensador(4) acoplado como da Figura 2 para a destilação da acetona. A temperatura do banho de óleo(3) foi fixada em 80°C e a destilação da acetona foi realizada com redução de pressão de 750torr até 1torr.In the eighth step (E8) the acetone + concentrated fermented lactic acid liquid mixture was placed in a three-necked flask (1) with a condenser (4) coupled as in Figure 2 for acetone distillation. The temperature of the oil bath (3) was set at 80 ° C and acetone distillation was performed with pressure reduction from 750torr to 1torr.

Na nona etapa (E9) após destilar a acetona, foi montada a aparelhagem da Figura 3 a fim de realizar a destilação simples do ácido láctico. A temperatura do banho de óleo (3) foi aumentada até 145°C reduzindo novamente a pressão até 1 torr e o ácido láctico foi destilado e coletado no frasco (4). A quantidade de ácido láctico destilado varia de acordo com a temperatura de destilação, e é de 70% em relação ao ácido láctico inicial á temperatura de 145°C e 85% à 180°C. O ácido láctico destilado é um líquido de coloração amarelo escuro. Na décima etapa (E10) o ácido láctico destilado foi colocado no reatorIn the ninth step (E9) after distilling acetone, the apparatus of Figure 3 was assembled in order to perform simple lactic acid distillation. The temperature of the oil bath (3) was increased to 145 ° C by reducing the pressure again to 1 torr and the lactic acid was distilled and collected in the flask (4). The amount of distilled lactic acid varies according to the distillation temperature, and is 70% relative to the initial lactic acid at 145 ° C and 85% at 180 ° C. Distilled lactic acid is a dark yellow colored liquid. In the tenth step (E10) distilled lactic acid was placed in the reactor

(1) da Figura 4 juntamente com 0.03%p/p de Monobutiltin Oxide e feita a sua condensação polimérica. Isto é, o reator com um agitador magnético (2) foi mergulhado em banho de óleo (3). Foi acoplado ao reator um condensador (4) enrolado com fita de aquecimento (8) de forma que a extremidade superior esteja numa temperatura abaixo de 90°C. Sob esta configuração, o banho de óleo foi aquecido lentamente dentro de uma faixa de 150 a 200°C, e ao mesmo tempo, a pressão reduzida gradativamente de IOOtorr até Itorr num período de 2 a 3h. Nesta fase as moléculas do ácido láctioo se esterificam entre si, aumentando a sua massa molar até que forma-se o oligômero. Dentro do reator (1) ocorre o refluxo dos componentes de baixa pressão de vapor como o ácido láctico, e os de pressão de vapor altos como a água transpõe o condensador que são coletados em condensador de gases (6) resfriado.(1) of Figure 4 together with 0.03% w / w Monobutiltin Oxide and made its polymeric condensation. That is, the reactor with a magnetic stirrer (2) was dipped in an oil bath (3). A capacitor (4) wrapped with heating tape (8) has been coupled to the reactor so that the upper end is at a temperature below 90 ° C. Under this configuration, the oil bath was slowly heated within a range of 150 to 200 ° C, and at the same time, the pressure gradually reduced from 100torr to Itorr over a period of 2 to 3h. At this stage the lactic acid molecules esterify with each other, increasing their molar mass until the oligomer forms. Inside the reactor (1) the low vapor pressure components such as lactic acid are refluxed, and the high vapor pressure components like water transpose the condenser which is collected in cooled gas condenser (6).

Dessa forma é desenvolvida a oligomerização no interior do reator, produzindo o oligômero láctico. No momento que a massa molar média atingir valores entre 2000 e 3000 o condensador é retirado para acoplar o frasco coletor de Iactato (4), como mostra a Figura 5, e sob pressão reduzida de Itorr o Iactato é então destilado, etapa (E11). Não há necessidade de resfriar o frasco coletor do lactato. O não resfriamento possibilita que a água destilada juntamente com o Iactato evapore novamente e seja coletada no condensador de gases.In this way the oligomerization inside the reactor is developed, producing the lactic oligomer. When the average molar mass reaches values between 2000 and 3000, the condenser is removed to couple the Iactate collecting flask (4), as shown in Figure 5, and under reduced Itorr pressure, the Iactate is then distilled, step (E11). . There is no need to cool the lactate collection bottle. Non-cooling allows distilled water together with the Iactate to evaporate again and collect in the gas condenser.

O lactato obtido foi polimerizado após sua purificação, realizada através da lavagem com álcool de baixo peso molecular, filtrado e seco. Posteriormente foi polimerizado a 140°C juntamente com 0.05%p/p de eti! hexanoato estanoso. O polilactato obtido apresentou massa molar média Mw de 255000, e Mw/Mn de 1.45. A massa molar média foi determinada através de GPC com padrão de poliestireno. Ao medir as suas propriedades térmicas em DSC, chegou-se aos valores de 176°C para ponto de fusão, 108°C para temperatura de cristalização de 58°C para temperatura de transição vítrea.The lactate obtained was polymerized after its purification, performed by washing with low molecular weight alcohol, filtered and dried. It was subsequently polymerized at 140 ° C along with 0.05% w / w of ethyl ether. stannous hexanoate. The polylactate obtained had an average molar mass Mw of 255000, and Mw / Mn of 1.45. The average molar mass was determined by polystyrene standard GPC. By measuring its thermal properties in DSC, it was reached 176 ° C for melting point, 108 ° C for crystallization temperature of 58 ° C for glass transition temperature.

Três por cento do lactato bruto obtido em (H) foi dissolvido em acetona para medir a pureza óptica em cromatografia gasosa. Foi utilizada coluna quiral Chrompaok CP cyclodextrin-P-236M-19,50m X 0.25mm. Conforme a Figura 5 do oromatograma obtido. (3) é o pico do solvente que é acetona, (1) é o mesoiactato e (2) é o L-lactato. A partir do oromatograma conclui-se que a pureza óptica é de 99%ee. Pode-se verificar a existência do mesoiactato porém não do D-lactato, ácido láctico e nem tampouco do dímero do ácido láctico.Three percent of the crude lactate obtained from (H) was dissolved in acetone to measure optical purity in gas chromatography. Chrompaok CP cyclodextrin-P-236M-19.50m X 0.25mm chiral column was used. According to Figure 5 of the obtained oromatogram. (3) is the peak of the solvent which is acetone, (1) is mesoiactate and (2) is L-lactate. From the oromatogram it is concluded that the optical purity is 99% ee. It is possible to verify the existence of mesoiactate but not of D-lactate, lactic acid or lactic acid dimer.

Portanto, consegue-se o alto rendimento de 70 a 85% de ácido láctico altamente puro de forma eficiente, apenas destilando o ácido láctico livre de ions, componentes orgânicos e minerais, obtido do salting out com acetona do ácido láctico fermentado concentrado. Obteve-se o Iactato com alto grau de pureza óptica de mais de 99%ee a partir da polimerlzação deste ácido láctico, com o Monobutyltin Oxide como catalisador e, posteriormente processou-se a despolimerização e destilaçáo.Therefore, the high yield of 70 to 85% of highly pure lactic acid is efficiently achieved by only distilling the ion-free lactic acid, organic and mineral components obtained from acetone salting out of concentrated fermented lactic acid. High optical purity Iactate of over 99% ee was obtained from the polymerization of this lactic acid with Monobutyltin Oxide as a catalyst and then depolymerization and distillation were processed.

Oromatograma do IactatoIromatate Oromatogram

aVfrloq.ttP) _aVfrloq.ttP) _

W % 1 \ D □ IW% 1 \ D □ I

2.5 5.0 7.5 10.0 min2.5 5.0 7.5 10.0 min

Claims

1. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS", characterized in that in a first step (E1) lactic fermentation is carried out under pH control with ammonia; In a second step (E2) the solids of the fermented material, such as bacteria, are extracted with centrifuge 1000G - 2000G; in step (E3) the liquid water is evaporated in concentration apparatus such as the rotary evaporator at temperatures between 100 - 140 ° C, concentrating the lactic acid to approximately 90%; in a fourth step (E4) concentrated sulfuric acid, 0.5 mol times the amount of ammonia, is gradually added to the concentrated fermented lactic acid liquid; in a fifth step (E5) acetone is added at 50 to 200% by weight of the concentrated lactic acid; In a seventh step (E7) the solid part, separated in step (E6) in the centrifuge, is washed with acetone because it contains about 20% lactic acid isolated by filtration; in an eighth step (E8) the acetone of the acetone + lactic acid mixture is distilled under heating at 80 ° C with pressure reduction; In a ninth step (E9) after acetone extraction, the lactic acid is simply distilled with 130-180 ° C heating and pressure reduction around 100-1torr; in the tenth step (E10) the lactic acid is transferred to another vacuum reactor with condenser coupled and condensed at a temperature of 100 to 150 ° C and a pressure of 500 to 100torr; in the eleventh step (E11) the lactate is distilled.

2. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 1, characterized in that in lactic fermentation it uses bacteria of the genera Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, or fungi such as Rhizopus orfzae, organic components such as yeast extract and polypeptones, and minerals such as potassium phosphate.

3. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 3, characterized in that in the third step (E3) there is a mixture of organic components, minerals, free lactic acid and ammonium sulfate in the fermented liquid.

4. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 1, characterized in that the fifth step (E5) is salted out of the organic, mineral and ammonium sulphate components.

"LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 4, characterized in that the separation of the solid is carried out simply by centrifugation from 1000G to 2000G.

6. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 8, characterized in that in the eighth step (E8) the filtered liquid is a mixture comprising the lactic acid of (E5) and (E7) and mainly acetone.

"LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 6, characterized in that the acetone trapped in the ammonium sulfate is recovered by hot drying.

"LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 1, characterized in that in the ninth step (E9) seventy to eighty-five percent of the initial lactic acid is distilled in this way.

"LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 8, characterized in that the yield increases by hydrolyzing the reactor residue; distilling it later.

10. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 1, characterized in that in the tenth step (E10) when the average molar mass reaches between 500 and 3000, 0.1 to 1% is added. of catalyst such as stannous ethyl hexanoate.

11. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 10, characterized in that maintaining the pressure between 100 to Itorr and the temperature between 150 and 200 ° C the refluxing liquid inside the condenser transforms. lactic acid to lactate.

12. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 1, characterized in that in an isothermal tank maintained at 53 ° C in step (E1) a 4-necked 3L flask has been fitted; filling with a fermentation broth composition of 400g sucrose, 20g yeast extract, 40g okara soybean, 2g dibasic ammonium citrate, 2g dibasic potassium phosphate, 2g sodium acetate, 2g sodium sulfate magnesium heptahydrate, 0.2g manganese (II) sulfate pentahydrate and distilled water to 4L voiume; At the same time, 100 ml of Bacillus coagulans ATCC7050 pre-fermented liquid was inoculated into the fermentative broth; fermentation in aerobic medium, with stirring of 50rpm, keeping the pH at 6.0 with 28% w / w ammonia.

13. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 12, characterized in that the experiment ends 17-24h after the start of fermentation by stabilizing the pH value.

14. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 3, characterized in that the post-fermentation residual sugar was measured by the sulphuric phenol method which was .1%, which concludes that 99.0 % of sugars were converted to acid.

15. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 14, characterized in that by ion chromatographic composition analysis 96.3% of the organic acids are lactic acids.

16. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTAT SYNTHESIS" according to Claim 1, characterized in that in step (E2) the fermented liquid was distributed in 50 ml centrifuge tubes and centrifuged in the centrifuge (1700Gx20min). in order to separate the solids; after solid-liquid separation the liquid part was concentrated in a vacuum controlled rotary evaporator at 100 ° C and 150torr.

17. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 6, characterized in that 4.2 I of the liquid was concentrated to 500g with a lactic acid concentration of 80%.

18. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 1, characterized in that in step (E4) the lactic acid was released by adding 0.5 mol of concentrated sulfuric acid to the molar amount of lactic acid of the lactic acid. concentrated liquid; thereafter 500g of acetone, equal to lactic acid, is added with stirring.

19. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 18, characterized in that the injection of sulfuric acid releases a large amount of heat so that it is gradually added and cooled to room temperature.

20. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 8, characterized in that the ammonium sulphate, proteins derived from the fermentation medium and minerals have been salted out.

21. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 6, characterized in that in the sixth step (E6) concentrated ammonium sulphate-fermented lactic acid, protein and inorganic components by salting out have been distributed in 50 ml centrifuge tubes and centrifuged in the centrifuge (1700Gx20min) for solid-liquid separation.

22. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 7, characterized in that in the seventh step (E7) the solid part - 220g of dry material - was again washed with acetone (80g to 160g), and the solid and liquid separated by filtration.

23. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 22, characterized in that the liquid part has been mixed with the resulting liquid of (E7).

24. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 22, characterized in that a small amount of solid is salted out and separated again in the centrifuge (1700Gx20min).

25. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 8, characterized in that in the eighth step (E8) the acetone + concentrated fermented lactic acid mixture was placed in a three-necked flask with a condenser. Couples for acetone distillation.

"LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 25, characterized in that the oil bath temperature was set at 80 ° C and the acetone distillation was performed with a pressure reduction of 750 t up to 1torr.

27. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 1, characterized in that in the ninth step (E9) after acetone distillation, the apparatus has been assembled for simple lactic acid distillation.

"LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 27, characterized in that the temperature of the oil bath (3) has been increased to 145 ° C by further reducing the pressure to 1 torr and the lactic acid was distilled and collected in the flask (4).

29. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 27, characterized in that the amount of distilled lactic acid changes according to the distillation temperature, and is 70% relative to the initial lactic acid at temperature of 145 ° C and 85% at 180 ° C.

"LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 27, characterized in that the distilled lactic acid is a dark yellow colored liquid.

31. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to Claim 10, characterized in that in the tenth step (E10) distilled lactic acid was placed in the reactor (1) together with 0.03% w / w Monobutiltin. Oxide and make its polymer condensation; the reactor with a magnetic stirrer (2) was dipped in an oil bath (3); a capacitor (4) wrapped with heating tape (8) was coupled to the reactor so that the upper end is below 90 ° C; Under this configuration, the oil bath was slowly heated within a range of 150 to 200 ° C, and at the same time, the pressure gradually reduced from 100torr to Itorr over a period of 2 to 3h.

32. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 31, characterized in that at this stage the lactic acid molecules esterify with each other, increasing their molar mass until the oligomer is formed.

33. "LACTIC ACID PURIFICATION PROCESS FOR LACTATE SYNTHESIS" according to claim 31, characterized in that within the reactor (1) reflux of low vapor pressure components such as lactic acid and those of high steam as water transposes the condenser which is collected in cooled gas condenser (6).