CS276959B6 - Sp3sob výroby kyseliny mliečnej - Google Patents

Abstract

Představuje bezodpadová technológiu využívajúcu esterifikáciu uskutočňovanú prefukovaním tenkej vrstvy technického medziproduktu parami metanolu.Kyselina mliečna sa připravuje z kvasnej zápary vznikajúcej kvašením z ťažkej šťávy, roztokov glukózy alebo melasy. Kvasná zápara sa počas kvasenia neutralizuje čpavkovou vodou, alebo hydroxidom draselným, potom sa zahusti, rozloží kyselinou sírovou na síran amonný, alebo draselný a kyselinu mliečnu. Kyselina mliečna sa egalizuje metanolom v pomere 1 : 1. Potom sa zohreje, dekantuje, odstředí a následné sa podrobí esterifikácii. Vznikajúci esterifikačný produkt sa dalej rektifikáciou rozdělí na metanol a metyllaktát, ktorý sa hydrolyzuje vodou. Vznikajúca kyselina mliečna sa zahustí na potřebná koncentráciu.

Description

Sposob výroby kyseliny mliečnej

Ohlasů techniky

Vynález se týká spósobu výroby kyseliny mliečnej s vysokou čistotou produktu bezodpadovou technológiou a s vysokým výtažkom.

Doterajší stav techniky

Kyselina mliečna sa vyrába fermentačnou technológiou z róznych sacharidických látok ako je glukóza a sacharóza. Ako vstupné suroviny sa preto možu používat například škrob, melasa, surový cukor, tažká štava, vycukornená melasa a podobné. Vzhíadom na kvalitu kvasných alebo vykvasených zápar, ktoré sa z nich následné připravujú je však faktické používanie týchto látok obmedzené.

Výhodnéjšie je vychádzat z poměrně čistéj suroviny, avšak ani v tomto případe sa rozložením vykvasenej zápary nezíská produkt o dostatočne vysokej čistotě a aj pri použití čistých substrátov ostává v kyselině mliečnej značnéjšie množstvo balastných látok z přidaných živin, neprekvaseného cukru, ktoré je třeba následné odstránit.

Na izoláciu kyseliny mliečnej z vykvasenej zápary, kde sa nachádza vo forme vápenatej soli, sa doteraz používá spósob kryštalizácie mliečnanu vápenatého. Vykvasená zápara sa zohrieva pri teplote okolo 80 °C za súčasného pridávania vápenného mlieka na vyčírenie. Vyčírená a zahuštěná zápara sa podrobí kryštalizácii a afinácii mliečnanu vápenatého, ktorý je poměrně dobré rozpustný v studenej vodě v pomere 1 : 20, čo zapříčiňuje nízké kryštalizačné a afinačné výtažky. Celkový výtažok kvasný a izolačný pri tomto spósobe nepřesahuje 30 %, čo bolo podnetom hladania iných izolačných spóšobov.

Jednotlivé dielčie výtažky pri výrobě potravinárskej kyseliny mliečnej z melasy kryštalizáciou mliečnanu vápenatého sa možu rozdělit následovně:

kvasný výtažok ........................ 78 až 90 % (zistený) výtažok pri číření, filtrácii a zahustovaní ................................... 90 % (odhad) kryštalizačný výtažok .................. 61 % (zistený) afinačný výtažok ....................... 79 % (zistený) výtažok pri rozklade ................... 95 % (odhad) výtažok pri zahustovaní a filtrácii .... 95 % (odhad) plnenie a manipulácia pri expedici! .... 98 % (odhad) celkový výtažok spolu ............. 30 %

Výtažok pri kryštalizácii a afinácii spolu pod 50 %.

Skutočnost, že najnižší výtažok sa dosahuje pri kryštalizácii a afinácii pod 50 %, bolo popudom pre hladanie schodnejších ciest izolácie a čistenia kyseliny mliečnej z vykvasených zápar, ako například extrakcie, destilácie vodnou parou, esterifikácie a podobné, ktoré by nahradili stratovú kryštalizáciu. Extrakcia za použitia etyléteru a etylacetátu sa ukázali nevýhodné v tom, že extrakcia nie je selektívna a pri extrakcii popři kyselině mliečnej prechádzajú aj iné látky. Extrakcia etyléterom má nevýhodu aj z bezpečnostného hladiska.

Jednorázová destilácia vodnou parou technickej kyseliny mliečnej sa taktiež ukázala ako nevhodná pre jej izoláciu. Tento sposob nie je efektívny ani pri destilácii surověj kyseliny mliečnej vyrobenéj z glukózy. Dává poměrně málo kvalitnú kyselinu a vela kyseliny mliečnej sa behom destilácie rozloží. Pri jednorázovej destilácii vodnou parou aj za vákua može kyselina mliečna tvořit kyseliny laktylmliečne, ktoré vodnou parou nedestilujú a ostávájú na dne destilačného kotlá. Toto je hlavnou příčinou nízkých výťažkov pri jednorázovej destilácii.

Podobné ani jednorázová esterifikácia technickej kyseliny mliečnej metanolem (Z. Ostrovský, A. Šepitka), ani kontinuálna esterifikácia kyseliny mliečnej metanolom v kolóne s výplňou (V. Hummel) nedali uspokojivé výsledky, nakolko balastné látky zanášajú esterifikačný kotlík a esterifikačnú kolonu s výplňou.

Nedostatky popísáných spósobov do značnéj miery odstraňuje esterifikácia kyseliny mliečnej metanolom z filmu (čsl. patent č. 104 398).

Pri tejto technologii je potřebné dodržať zásadu, že rýchlosť stekania kyseliny mliečnej po sietkách musí byť v hraniciach rýchlosti esterifikácie, pričom technológia má viaceré přednosti:

1. Případné balastné látky sieťky nezanášajú, ale postupné stekajú na dno esterifikačnej kolony.

2. Esterifikácia sa može vykonávat kontinuálně.

3. Sklonom sieťok ako aj ich počtom sa dá vhodné regulovat rýchlost toku a dobu toku roztoku kyseliny mliečnej po sietkách a tým aj dokonalý přestup parami metanolu, čo zaručuje vysoký výťažok na jednej sieťke nad 80 %.

4. Pri použití nadměrného množstva pár metanolu reakcia esterifikácie, ktorá je reakciou druhého poriadku, stává sa reakciou prvého poriadku, pričom rýchlost reakcie je už závislá iba od koncentrácie · kyseliny mliečnej. Kedže koncentrácia kyseliny mliečnej počas jej přechodu cez reakčnú zónu sa mění od počiatočnej ku koncentrácii nulovej, vládne v reakčnej zóně určitá středná konštantná rýchlost esterifikácie, ktorej možno prispósobiť rýchlost toku.

5. Velká reakčná plocha, ktorú poskytujú sieťky, umožňuje rýchle odparovanie vznikájúcich reakčných produktov, čo porušuje reakčnú rovnováhu, a tak napomáhá číalšej tvorbě žiadaného produktu .

6. Pri izolácii esterifikációu technickej kyseliny mliečnej metanolom z filmu možno získat vysoko nad 80 % výťažok, čo doterajšie spósoby izolácie neumožňovali.

Podstata vynálezu

Podstata spósobu výroby kyseliny mliečnej a jej solí z kvasné j zápary pripravenej z ťažkej šťávy, melasy, glukózy alebo surového cukru bezodpadovou technológiou využívajúcou esterifikáciu z filmu parami metanolu spočívá v tom, že sa najprv kvasná zápara počas kvasenia neutralizuje čpavkovou vodou, alebo hydroxidom draselným, potom sa zahustí, rozloží kyselinou sírovou na síran amonný, alebo draselný a kyselinu mliečnu, ktorá sa egalizuje metanolom v pomere 1 : 1. Potom sa zohreje, dekantuje, odstředí a následné podrobí esterifikácii z filmu. Vznikájúci esterifikačný produkt sa dalej rektifikáciou rozdělí na metanol a metyllaktát, ktorý sa hydrolyzuje vodou. Vznikájúca kyselina mliečna sa zahustí na potrebnú koncentráciu.

Spósobom podlá vynálezu získá sa kyselina mliečna o čistotě 100, vhodná pre farmaceutické, chemické, plastické, potravinářské, technické a iné účely.

Technológia výroby je prakticky bezodpadová, metanol a voda recirkulujú a všetky produkty a medziprodukty sú v tekutom stave a sú využitelné; síran amonný ako hnojivo.

Příklad uskutočnenia vynálezu

Příklad

Vykvasená zápara sa připravila z ťažkej šťávy. Kvasenie prebiehalo pri 50 °C za použitia Lactobacillus delbrúckii. Vznikájúca kyselina mliečna sa neutralizovala čpavkovou vodou na pH 6,0 až 6,5. Po vykvasení a zahuštění vykvasenej zápary sa táto rozložila kyselinou sírovou na kyselinu mliečnu a síran amonný. Takto vzniknutá technická kyselina mliečna o koncentrácii 50 až 60 % sa egalizovala metanolom v poměru 1:1. Po odstránení vypadnutého síranu amonného egalizačná zmes sa kontinuálně esterifikovala metanolom z filmu, tvoriaceho sa na kónických sieťkach v kolóne prefukováním parami metanolu. Metanol sa od esterifikačnej zmesi oddělil v rektifikačnej kolóne a viedol znovu na egalizáciu a esterifikáciu z filmu. Spotřeba metanolu sa prejavila iba vo forme strát, například pod 0,1 %. Po hydrolýze metylestěru kyseliny mliečnej sa kyselina mliečna zahustila a kondenzáty zo zahusťovania sa použili na riedenie ťažkej šťávy na sládků záparu. Tento sposob je uvedený na schéme 1.

Kedže všetky produkty a medziprodukty boli v tekutom stave, mnoho tepelnej energie sa móže rekuperovať. Prevádzkové teploty sa pohybujú okolo 100 °C, takže aj disipácia tepelnej energie je minimálna.

Hydrolýzou esterifikačnej zmesi sa získá kyselina mliečna vhodná na účely farmaceutické, chemické, plastické, potravinářské, koželužně a iné.

Zariadenie z filmu móže pracovať aj v iných prípadoch, najma tam, kde ide o chemickú alebo fyzikálnu interakciu, ako je esterifikácia, destilácia vodnou parou, dezodorizácia, hydrogenácia, absorpcia, neutralizácia a podobné, čo sa móže uplatniť pri riešení ekologických problémov.

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROK Y

   Spósob výroby kyseliny mliečnej z kvasnej zápary pripravenej z ťažkej šťávy, alebo roztokov glukózy, připadne melasy, bezodpadovou technológiou využívajúcou esterifikáciu uskutočňovanú prefukovaním tenkej vrstvy technického medziproduktu parami metanolu a následnú hydrolýzu, vyznačený tým, že sa najprv kvasná zápara počas kvasenia neutralizuje čpavkovou vodou, alebo hydroxidem draselným, potom sa zahustí, rozloží kyselinou sírovou na síran amonný, alebo draselný a kyselinu mliečnu, ktorá sa egalizuje metanolom v pomere 1 : .1, zohreje, dekantuje, odstředí a následné podrobí esterifikácii, vznikajúci esterifikačný produkt sa dalej rektifikáciou rozdělí na metanol a metyllaktát, ktorý sa hydrolyzuje vodou a vznikájúca kyselina mliečna sa zahustí na potrebnú koncentráciu.

   Konec dokumentu