KR20190063662A - Isolation method of lactic acid - Google Patents

Isolation method of lactic acid Download PDF

Info

Publication number
KR20190063662A
KR20190063662A KR1020170162608A KR20170162608A KR20190063662A KR 20190063662 A KR20190063662 A KR 20190063662A KR 1020170162608 A KR1020170162608 A KR 1020170162608A KR 20170162608 A KR20170162608 A KR 20170162608A KR 20190063662 A KR20190063662 A KR 20190063662A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lactic acid
lactate
alcohol
acid
salt
Prior art date
Application number
KR1020170162608A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이헌욱
서영종
최영헌
Original Assignee
롯데케미칼 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 롯데케미칼 주식회사 filed Critical 롯데케미칼 주식회사
Priority to KR1020170162608A priority Critical patent/KR20190063662A/en
Publication of KR20190063662A publication Critical patent/KR20190063662A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/02Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from salts of carboxylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/41Preparation of salts of carboxylic acids
    • C07C51/412Preparation of salts of carboxylic acids by conversion of the acids, their salts, esters or anhydrides with the same carboxylic acid part
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/42Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C51/43Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/42Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C51/43Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation
    • C07C51/44Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C59/00Compounds having carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms and containing any of the groups OH, O—metal, —CHO, keto, ether, groups, groups, or groups
    • C07C59/01Saturated compounds having only one carboxyl group and containing hydroxy or O-metal groups
    • C07C59/08Lactic acid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for separating lactic acid, capable of obtaining lactic acid with high purity, which comprises: a step (a) of recovering a lactic acid salt in a crystal; a step (b) of obtaining an alkyl lactic acid salt; a step (c) of hydrolyzing the alkyl lactic acid salt; and a step (d) of recovering lactic acid.

Description

락트산의 분리 방법{ISOLATION METHOD OF LACTIC ACID}{ISOLATION METHOD OF LACTIC ACID}

본 발명은 락트산염(lactate)을 포함하는 유기산염 용액에서 락트산(lactic acid)을 분리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating lactic acid from an organic acid salt solution containing a lactate.

락트산(lactic acid)은 식품, 의약, 화장품 등 여러 산업 분야에서 다양하게 이용되고 있으며, 최근에는 폴리락트산의 모노머로 활용되어 그 요구량이 크게 증가하고 있다.Lactic acid has been widely used in various industries such as foods, medicines, and cosmetics. Recently, it has been used as a monomer of polylactic acid, and its demand has been greatly increased.

락트산의 생산방법은 화학합성법과 탄수화물을 기질로 하는 생물학적 발효법으로 구분될 수 있다. 일반적으로 미생물 발효에 의한 락트산의 생산은 배양액에 알칼리성 물질, 예를 들면, 수산화칼슘 등을 첨가함으로써 미생물 발효에 최적인 pH를 유지하면서 수행된다. 락트산을 생산하기 위한 미생물 발효 시 목적물인 락트산 외에 불필요한 산성 물질인 유기산이 발생할 수 있다. 이러한 유기산들은 배양을 위해 첨가되는 알칼리성 물질에 의해 배양액 내에서 유기산염, 예를 들면, 락트산염(lactate), 석신산염(succinate), 아세트산염(acetate) 등으로 존재한다. 락트산을 플라스틱의 모노머로서 사용하기 위해서는 상기와 같은 유기산염의 제거가 필요하다. 이를 위하여 배양 종료 후, 산성 물질, 예를 들면, 황산 등을 첨가함으로써 유기산염을 유기산으로 전환시키는데, 이때 불필요한 유기산도 함께 전환될 수 있다. 따라서, 미생물 발효에 의하여 얻어진 락트산 발효액 내에는 락트산 외의 유기산과 그의 염, 단백질, 아미노산 등의 불순물이 포함되어 있어 락트산을 플라스틱의 모노머로서 사용하려는 경우, 이러한 불순물을 제거할 필요가 있다.The production method of lactic acid can be classified into chemical synthesis and biological fermentation using carbohydrate as a substrate. Generally, the production of lactic acid by microbial fermentation is carried out while maintaining an optimum pH for microbial fermentation by adding an alkaline substance, for example, calcium hydroxide, or the like to the culture liquid. In the fermentation of microorganisms for the production of lactic acid, an unnecessary acidic substance, organic acid, may occur in addition to lactic acid as a target. These organic acids are present in the culture medium by an alkaline substance added for cultivation, for example, as an organic acid salt, for example, lactate, succinate, acetate and the like. In order to use lactic acid as a monomer for plastics, it is necessary to remove the organic acid salt as described above. To this end, after the completion of the cultivation, the organic acid salt is converted into the organic acid by adding an acidic substance such as sulfuric acid. At this time, the unnecessary organic acid can also be converted. Therefore, lactic acid fermentation broth obtained by microbial fermentation contains impurities such as organic acids other than lactic acid and its salts, proteins and amino acids, and it is necessary to remove such impurities when lactic acid is used as a monomer for plastics.

락트산 생산과 관련하여, 대한민국 특허 제10-1198866호는 락트산 발효액으로부터 알킬 락트산염 및 락트산을 회수하는 방법에 관한 것으로, 락트산 또는 암모늄 락트산염(ammonium lactate)을 포함하는 원료액을 제조하여 원료액의 수분을 제거하고, 수분이 제거된 원료액에 알콜과 산 용액을 차례로 첨가함으로써 암모늄염을 침전시켜 제거한 후 상기 혼합액으로부터 에스테르화 반응을 통해 알킬 락트산염을 제조한 후 분리하는 단계를 통해 알킬 락트산염을 회수하는 방법, 및 상기 회수방법으로 회수된 알킬 락트산염을 가수분해하여 락트산을 회수하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 상기 특허의 방법은 원료액에 들어있는 암모늄 락트산염 이외의 다른 유기산염의 분리에 대한 내용을 제시하지 못하여, 다른 불순물이 존재할 경우 알킬 락트산염 및 락트산을 고순도로 분리하는 방법을 제시하고 못한다. 또한, PCT 공개공보 WO 제2015/152127호는 결정화를 통하여 락트산 결정을 회수하고, 결정화 공정에 투입된 모액은 증류를 통해 증기 측에서 회수한 락트산 용액으로 사용하는 공정을 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 락트산 회수를 위해 다단계 증류 공정이 필요하여 운전을 위한 다량의 에너지가 소비될 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 다단계 증류 공정에 의한 락트산 회수 시 락트산의 중합이 일어날 수 있고 이에 의해 생성된 올리고머(oligomer)로 인해 플라스틱 모노머 생산을 위한 고순도 락트산의 공급이 용이하지 않다.With regard to production of lactic acid, Korean Patent No. 10-1198866 relates to a method for recovering an alkyl lactate and lactic acid from a fermentation broth of lactic acid, comprising the steps of preparing a raw material liquid containing lactic acid or ammonium lactate, Removing the water and precipitating and removing the ammonium salt by sequentially adding alcohol and an acid solution to the raw material liquid from which the water has been removed, preparing an alkyllactate by esterification from the mixture, and separating the alkyllactate by separating the alkyllactate And recovering the lactic acid by hydrolyzing the alkyl lactate recovered by the recovering method. However, the method of the patent fails to disclose the separation of organic acid salts other than the ammonium lactate contained in the raw material liquid, and thus it is impossible to suggest a method of separating alkyl lactate and lactic acid with high purity in the presence of other impurities. In addition, PCT Laid-Open Publication No. 2015/152127 discloses a process for recovering lactic acid crystals through crystallization and using the mother liquor fed into the crystallization process as a lactic acid solution recovered on the vapor side through distillation. However, such a method requires a multistage distillation process for the recovery of lactic acid, so that not only a large amount of energy can be consumed for the operation but also the polymerization of lactic acid can take place during the recovery of lactic acid by the multistage distillation process, Due to the oligomer, it is not easy to supply high-purity lactic acid for the production of plastic monomers.

따라서, 플라스틱 모노머의 생산을 위한 락트산 생산 시, 발효액 내에 포함되어 있는 락트산염 외의 다른 유기산염을 효율적으로 제거하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, there is a need for a method for efficiently removing lactic acid salts other than the lactic acid salt contained in the fermentation broth when lactic acid is produced for the production of plastic monomers.

대한민국 특허 제10-1198866호 (2012.11.07)Korean Patent No. 10-1198866 (2012.11.07) WO 제2015/152127호 (2015.10.08)WO 2015152127 (Oct. 20, 2015)

본 발명의 목적은 락트산염을 포함하는 유기산염으로부터 락트산을 분리하여 락트산을 고수율로 회수하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for separating lactic acid from an organic acid salt containing lactic acid and recovering lactic acid with high yield.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은In order to solve the above problems,

(a) 락트산염(lactate)을 포함하는 유기산염 용액을 결정화하여 락트산염을 결정으로 회수하는 단계;(a) crystallizing an organic acid salt solution containing a lactate to recover a lactate as crystals;

(b) 수득된 락트산염 결정에 알콜을 투입하고 가열하여 에스테르화 반응시켜 알킬 락트산염을 수득하는 단계; (b) adding alcohol to the resulting lactate crystals and heating to obtain an esterification reaction to obtain an alkyl lactate;

(c) 상기 알킬 락트산염을 가수분해시키는 단계; 및(c) hydrolyzing the alkyl lactate salt; And

(d) 상기 가수분해 용액으로부터 용매를 제거하여 락트산을 회수하는 단계를 포함하는, 락트산의 분리 방법을 제공한다.(d) removing the solvent from the hydrolysis solution to recover the lactic acid.

본 발명에 따른 락트산의 분리 방법에 의하면, 플라스틱의 모노머로서 사용되는 락트산을 고순도로 수득할 수 있고, 다단계 증류가 필요하지 않아 공정의 단순화로 수율 및 생산성을 향상시킬 수 있다.According to the method of separating lactic acid according to the present invention, lactic acid used as a monomer for plastics can be obtained with high purity, and multistage distillation is not required, so that the yield and productivity can be improved by simplifying the process.

도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 락트산의 분리를 이용한 락트산의 회수 장치에 대한 모식도이다.1 is a schematic diagram of a lactic acid recovery apparatus using separation of lactic acid according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the description. It should be understood, however, that the present invention is not intended to be limited to any particular embodiment, but is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 실시양태에 따른 락트산의 분리 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for separating lactic acid according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명은 결정화 공정을 통하여 배양액 내의 락트산염(lactate)을 결정으로 회수하고, 이후 에스테르화 반응 및 가수분해 반응을 통하여 고순도의 락트산을 수득하는 방법에 관한다. 이러한 방법은 락트산염을 포함하는 유기산염으로부터 결정화 과정을 통해 락트산염 만을 획득하는 공정과 수득된 락트산염 결정의 에스테르화 및 가수분해 반응을 이용한 락트산의 회수 공정으로 나눌 수 있다.The present invention relates to a method for recovering a lactate in a culture liquid through a crystallization process into crystals and then obtaining a lactic acid of high purity through an esterification reaction and a hydrolysis reaction. This method can be divided into a step of obtaining only lactate from the organic acid salt containing lactate through a crystallization process and a step of recovering lactic acid by esterification and hydrolysis reaction of the obtained lactate crystals.

구체적으로, 본 발명은 Specifically, the present invention provides

(a) 락트산염(lactate)을 포함하는 유기산염 용액을 결정화하여 락트산염을 결정으로 회수하는 단계;(a) crystallizing an organic acid salt solution containing a lactate to recover a lactate as crystals;

(b) 수득된 락트산염 결정에 알콜을 투입하고 가열하여 에스테르화 반응시켜 알킬 락트산염을 수득하는 단계; (b) adding alcohol to the resulting lactate crystals and heating to obtain an esterification reaction to obtain an alkyl lactate;

(c) 상기 알킬 락트산염을 가수분해시키는 단계; 및(c) hydrolyzing the alkyl lactate salt; And

(d) 상기 가수분해 용액으로부터 용매를 제거하여 락트산을 회수하는 단계를 포함하는, 락트산의 분리 방법을 제공한다.(d) removing the solvent from the hydrolysis solution to recover the lactic acid.

일 실시양태에 따르면, 본 발명의 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이, 결정화조(101), 에스테르화 반응조(102), 증류기(103), 가수분해 반응조(104) 및 증발기(105)를 포함하는 장치를 통하여 수행될 수 있다.According to one embodiment, the method of the present invention comprises the crystallization tank 101, the esterification reaction tank 102, the distillation column 103, the hydrolysis reaction tank 104, and the evaporator 105 as shown in Fig. 1 May be carried out through the apparatus including.

도 1에서 결정화조(101)는 공급액(feed)으로부터 락트산염 만을 분리하기 위한 것이며, 여기에 주입되는 공급액은 락트산염을 함유하는 유기산염 용액으로서, 배양에 의해 생성되거나 여러 화합물의 혼합으로 형성된 용액일 수 있다. 유기산염 용액 중의 락트산염의 함량은 공급액의 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%, 예를 들어, 1 내지 20중량%이고, 락트산염을 제외한 다른 유기산염은 락트산염의 중량을 기준으로 0.1 내지 20중량%, 예를 들어, 1 내지 10중량%일 수 있다.1, the crystallization tank 101 is for separating only lactate from a feed, and the feed liquid injected thereinto is an organic acid salt solution containing a lactate, which is a solution formed by culturing or formed by mixing various compounds Lt; / RTI > The content of the lactate in the organic acid salt solution is 0.1 to 30% by weight, for example 1 to 20% by weight, based on the weight of the feed liquid, and the other organic acid salt except the lactate is 0.1 to 20% , For example from 1 to 10% by weight.

일 실시양태에서, 상기 공급액 중의 유기산염은 칼슘염일 수 있다.In one embodiment, the organic acid salt in the feed may be a calcium salt.

일 실시양태에 따르면, 상기 공급액 중의 락트산염은 칼슘 락트산염(calcium lactate), 칼륨 락트산염(potassium lactate), 나트륨 락트산염(sodium lactate) 등의 형태로 존재할 수 있다.According to one embodiment, the lactate salt in the feed may be in the form of calcium lactate, potassium lactate, sodium lactate, and the like.

일 실시양태에 따르면, 결정화조(101)의 온도는 2 내지 25℃, 예를 들어 4 내지 20℃, 예를 들어 4 내지 10℃일 수 있다. 이러한 조건에 의하여 수득되는 락트산염 결정은 고순도로서 락트산염 외의 다른 유기산염이 포함되어 있지 않다. 결정화 반응을 통하여 수득되는 락트산염 결정은 에스테르화 반응조(102)로 투입되고 가열 조건에서 알콜을 첨가하여 락트산과 알콜의 에스테르화 반응을 거치게 된다. 일 실시양태에 따르면, 상기 에스테르화 반응에는 산이 추가로 투입된다. According to one embodiment, the temperature of the crystallization tank 101 may be between 2 and 25 占 폚, for example between 4 and 20 占 폚, for example between 4 and 10 占 폚. The lactate crystals obtained by these conditions have high purity and do not contain organic acid salts other than lactic acid salts. The lactate crystals obtained through the crystallization reaction are introduced into the esterification reaction tank 102, and alcohol is added under heating to undergo an esterification reaction of lactic acid and alcohol. According to one embodiment, an additional acid is added to the esterification reaction.

일 실시양태에 따르면, 상기 알콜은 탄소수 2 내지 8의 알콜, 예를 들어, 부탄올, 펜탄올, 헥산올 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 상기 알콜의 투입량은 상기 락트산염 결정의 0.5 내지 20배의 몰 수, 예를 들어 1 내지 10배의 몰 수일 수 있다. 또한, 에스테르화 반응조(102)의 온도는 70 내지 150℃, 예를 들어 90 내지 130℃일 수 있고, 압력은 0.5 내지 5기압, 예를 들어 1 내지 3기압일 수 있다.According to one embodiment, the alcohol may be an alcohol having from 2 to 8 carbon atoms, such as butanol, pentanol, hexanol or a combination thereof. The amount of the alcohol to be added may be a molar number of 0.5 to 20 times, for example, 1 to 10 times, the molar amount of the lactic acid crystal. Further, the temperature of the esterification reaction tank 102 may be 70 to 150 ° C, for example, 90 to 130 ° C, and the pressure may be 0.5 to 5 atm, for example, 1 to 3 atm.

일 실시양태에 따르면, 에스테르화 반응조에 추가로 투입되는 상기 산은 황산, 염산, 질산 또는 이들의 조합일 수 있으며, 특별히 제한되지는 않는다.According to one embodiment, the acid additionally introduced into the esterification reaction tank may be sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, or a combination thereof, and is not particularly limited.

일 실시양태에 따르면, 에스테르화 반응을 통하여 증기로 발생되는 과잉분의 알콜 및 물은 공비(azeotropy)를 형성하지만, 상부의 응축기를 통하여 공비 조성의 증기는 냉각되어 분리되기 쉽도록 두 개의 층으로 분리될 수 있으며, 분리된 층 중에서 알콜이 포함되어 있는 층을 분별하여 반응조로 용이하게 환류시킬 수 있다.According to one embodiment, the excess of alcohol and water generated by the vapor through the esterification reaction forms an azeotropy, but the vapor of the azeotrope through the upper condenser is cooled to separate into two layers And the layer containing the alcohol in the separated layers can be separated and easily refluxed into the reaction tank.

일 실시양태에 따르면, 상기 에스테르화 반응조에서 산과 반응하여 생성된 염은 증류기(103)를 통하여 에스테르화 반응으로 생성된 알킬 락트산염(alkyl lactate)과 분리하여 제거할 수 있다. 증류기(103)는 50 내지 210℃, 예를 들어 70 내지 190℃의 온도에서 0.01 내지 3기압, 예를 들어 0.05 내지 1기압의 조건으로 운전될 수 있다.According to one embodiment, the salt generated by the reaction with the acid in the esterification reaction tank may be separated from the alkyl lactate produced by the esterification reaction through the distiller 103. The distiller 103 can be operated at a temperature of 50 to 210 ° C, for example, 70 to 190 ° C, under a pressure of 0.01 to 3 atm, for example, 0.05 to 1 atm.

일 실시양태에 따르면, 증류 단계를 거쳐 수득되는 알킬 락트산염은 가수분해 반응조(104)로 투입되어 물과 반응하여 락트산과 알콜로 수득될 수 있다. 상기 가수분해 반응조의 온도는 70 내지 150℃, 예를 들어 90 내지 130℃이고, 압력은 0.5 내지 5기압, 예를 들어 1 내지 3기압일 수 있다. 이 때, 증기로 발생되는 과잉분의 물과 알콜은 공비를 형성하지만, 공비 조성의 증기는 냉각되어 두 개의 층으로 분리될 수 있으며, 물은 반응조로 쉽게 회수되어 반응에 이용될 수 있다. According to one embodiment, the alkyl lactic acid salt obtained via the distillation step may be introduced into the hydrolysis reaction tank 104 and reacted with water to obtain lactic acid and alcohol. The temperature of the hydrolysis reactor may be 70-150 ° C., for example 90-130 ° C., and the pressure may be 0.5-5 atm, for example 1-3 atm. At this time, excess water and alcohol generated by the steam form an azeotropic mixture, but the vapor of the azeotropic composition can be cooled and separated into two layers, and water can be easily recovered to the reaction tank and used for the reaction.

일 실시양태에 따르면, 상기 가수분해 반응에 의하여 수득되는 락트산 용액은 증발기(105)로 투입된 후 용매가 증발 제거되어 플라스틱 모노머로서 사용되기에 적합한 상태의 락트산으로 회수될 수 있다. 증발기의 온도는 30 내지 130℃, 예를 들어 50 내지 100℃일 수 있고, 압력은 0.01 내지 3기압, 예를 들어 0.05 내지 1기압일 수 있다. According to one embodiment, the lactic acid solution obtained by the hydrolysis reaction may be recovered as lactic acid in a state suitable for being used as a plastic monomer after the solvent is evaporated and removed after being introduced into the evaporator 105. The temperature of the evaporator may be from 30 to 130 캜, for example from 50 to 100 캜, and the pressure may be from 0.01 to 3 atm, for example from 0.05 to 1 atm.

본 발명은 상기와 같은 공정을 단일 공정으로 진행함으로써 공정을 단순화할 수 있다.The present invention can simplify the process by proceeding to the single process.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

실시예 1: 결정화 공정 Example 1 Crystallization Process

칼슘 락트산염(calcium lactate) 242g, 칼슘 석신산염(calcium succinate) 10g 및 칼슘 아세트산염(calcium acetate) 1g을 포함하는 락트산염 배양액을 1L 이중 재킷(double jacket) 교반기(내열성 PYREX 보로실리케이트 글래스 소재)를 갖춘 결정화조(101)에 주입하였다. 상기 교반기를 300rpm으로 회전시켜 상기 배양액을 교반하였다.A lactic acid culture broth containing 242 g of calcium lactate, 10 g of calcium succinate and 1 g of calcium acetate was placed in a 1 L double jacket stirrer (heat resistant PYREX borosilicate glass material) And injected into the crystallization tank 101 equipped with The agitator was rotated at 300 rpm to agitate the culture solution.

상기 결정화조 내의 배양액을 40℃에서 30분 동안 예열하였다. 상기 결정화조 내부의 온도는 외부의 이중 자켓 내 용매(물 60%와 에틸렌 글리콜 40%의 혼합 용액)의 온도를 통하여 조절하였으며, 이 때 온도의 하강 속도는 3분당 1℃씩 온도를 내리는 것으로 하였다. 결정화 온도가 30℃, 25℃, 20℃, 15℃, 10℃, 4℃에 도달하면, 각각 약 30분 간 유지시킨 후 필터(공극 크기 5㎛)를 통하여 고체상의 입자와 액상을 분리하여 결정 입자를 수득하였다. The culture medium in the crystallization tank was preheated at 40 DEG C for 30 minutes. The temperature inside the crystallization tank was controlled through the temperature of the outer double jacket solvent (mixed solution of 60% water and 40% ethylene glycol), and the temperature was lowered by 1 ° C. per 3 minutes . When the crystallization temperature reached 30 ° C, 25 ° C, 20 ° C, 15 ° C, 10 ° C and 4 ° C, the mixture was kept for about 30 minutes each and then separated into solid phase particles and liquid phase through a filter (pore size 5 μm) Particles were obtained.

결정화 수율은 하기 수학식 1을 통해 산출하였으며, 각각의 결정화 온도에 따른 결정화 수율은 하기 표 1에 나타내었다.The crystallization yield was calculated by the following formula (1), and the crystallization yields according to the respective crystallization temperatures are shown in Table 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

결정화 수율(%) = (락트산염 결정 내 락트산염의 양)/(결정화조에 공급되는 공급액 중의 락트산염의 양) × 100Crystallization yield (%) = (Amount of lactate in lactate crystals) / (Amount of lactate in the feed liquid supplied to the crystallization tank) 占 100

결정화 온도Crystallization temperature 배양액Culture solution 4℃4 ℃ 10℃10 ℃ 15℃15 ℃ 20℃20 ℃ 25℃25 ℃ 30℃30 ℃ 칼슘 아세트산염 양(g)Amount of calcium acetate (g) 1One -- -- -- -- -- -- 칼슘 석신산염 양(g)Calcium succinate (g) 1010 -- -- -- -- -- -- 칼슘 락트산염 양(g)Amount of calcium lactate (g) 242242 206206 167167 135135 109109 8080 3636 결정화 수율(%)Crystallization yield (%) -- 85.185.1 6969 55.855.8 4545 3333 14.914.9

실시예 2: 에스테르화, 증류, 가수분해 및 증발 공정 Example 2 : Esterification, distillation, hydrolysis and evaporation processes

상기 실시예 1의 결정화 공정으로부터 수득된 락트산염 결정 24g에 n-부탄올 300mL 및 황산 1g을 첨가하여, 에스테르화 반응조(102)에서 110℃에서 20시간 동안 에스테르화 반응을 1기압에서 진행하였다. 에스테르화 반응 후, 반응액을 70℃, 0.05기압에서 증류시킨 후, 물 300mL를 추가하여 가수분해 반응조(104)에서 100℃로 18시간 동안 가수분해 반응을 1기압에서 진행하였다. 가수분해 반응 후, 수득된 용액을 50℃, 0.05기압 하에서 증발시켜 락트산을 회수하였다.300 ml of n-butanol and 1 g of sulfuric acid were added to 24 g of the lactate crystals obtained from the crystallization process of Example 1, and the esterification reaction was carried out at 110 ° C for 20 hours in the esterification reaction tank 102 at 1 atm. After the esterification reaction, the reaction mixture was distilled at 70 ° C and 0.05 atm, and 300 ml of water was added thereto. The hydrolysis reaction was carried out at 100 ° C for 18 hours at 1 atm in the hydrolysis reaction tank (104). After the hydrolysis reaction, the obtained solution was evaporated at 50 ° C under 0.05 atm to recover lactic acid.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서의 결정화 공정을 수행하지 않은 배양액을 원료로 하고, 상기 실시예 2에서의 결정화 공정 이후의 공정은 동일하게 수행하여 락트산을 회수하였다.The lactic acid was recovered by using the culture liquid in which the crystallization process in Example 1 was not carried out as a raw material and the process after the crystallization process in Example 2 was carried out in the same manner.

결정화 공정 유무에 따른 에스테르화 반응 원료 중의 유기산염의 양을 아래 표 2에, 후속 에스테르화 반응 및 증류 공정 후에 수득된 알킬 락트산염의 양을 표 3에, 후속 가수분해 반응 및 증발 공정 후에 수득된 유기산의 양을 표 4에 나타냈다.The amount of the organic acid salt in the esterification reaction raw material according to the presence or absence of the crystallization process is shown in Table 2 below and the amount of the alkyllactate obtained after the subsequent esterification reaction and the distillation process is shown in Table 3 and the amount of the organic acid obtained after the subsequent hydrolysis and evaporation The amounts are shown in Table 4.

상기 유기산의 양은 액체 크로마토그래피(Dionex사 UHPLC 3000)-굴절률 검출기를 이용하여 정량하였다. 이와 함께 반응액 중의 알킬 락트산염 및 유기 에스테르 화합물의 분석은 가스 크로마토그래피(Agilent사 7890A)-불꽃 이온화 검출기를 통하여 정량 분석을 수행하였다.The amount of the organic acid was quantified by liquid chromatography (Dionex UHPLC 3000) - refractive index detector. In addition, the analysis of the alkyl lactate and the organic ester compound in the reaction solution was carried out by gas chromatography (Agilent 7890A) - flame ionization detector.

에스테르화 반응 원료 중의 유기산염의 양The amount of the organic acid salt in the esterification reaction raw material   에스테르화 반응 원료Esterification reaction raw material   실시예2
(결정화 공정 ○)
Example 2
(Crystallization step O)
비교예1
(결정화 공정 ×)
Comparative Example 1
(Crystallization step x)
락트산염(g)Lactate (g) 2424 2424 아세트산염(g)Acetate (g) -- 0.230.23 석신산염(g)The succinic acid salt (g) -- 2.32.3 반응 수율(%)Reaction yield (%) --

에스테르화 반응 및 증류 공정 후의 알킬 락트산염의 양Amount of alkyllactate after esterification and distillation 에스테르화 반응Esterification reaction 증류distillation 실시예2Example 2 비교예1Comparative Example 1 실시예2Example 2 비교예1Comparative Example 1 부틸 락트산염(g)Butyl lactate (g) 29.729.7 29.729.7 28.8128.81 28.8128.81 부틸 아세트산염(g)Butyl acetate (g) -- 0.450.45 -- -- 부틸 석신산염(g)Butyl succinate (g) -- 3.393.39 -- 3.293.29 반응 수율(%)Reaction yield (%) 9494 9797

가수분해 반응 및 증발 공정 후의 유기산의 양Amount of organic acid after hydrolysis and evaporation process 가수분해 반응Hydrolysis reaction 증발evaporation   실시예2Example 2 비교예1Comparative Example 1 실시예2Example 2 비교예1Comparative Example 1 락트산(g)Lactic acid (g) 17.75 17.75 17.75 17.75 17.44 17.44 17.44 17.44 아세트산(g)Acetic acid (g) -- -- -- -- 석신산(g)Succinic acid (g) -- 2.30 2.30 -- 2.25 2.25 반응 수율(%)Reaction yield (%) 100100 9898

표 3 및 4에 나타낸 바와 같이, 결정화 공정을 거친 실시예 2로부터의 락트산의 순도가 결정화 공정을 거치지 않은 비교예 1로부터의 락트산의 순도에 비해 높은 것으로 확인되었다. 이는 결정화 공정을 거친 실시예 2로부터의 생성물은 가수분해 반응 및 증발 공정 이후 아세트산 및 석신산을 포함하지 않는 반면, 결정화 공정을 거치지 않은 비교예 1로부터의 생성물은 에스테르화 공정 후에 아세트산염 및 석신산염을 포함하고, 가수분해 공정 후에 석신산을 포함하는 것으로부터 확인할 수 있다. As shown in Tables 3 and 4, it was confirmed that the purity of lactic acid from Example 2 after the crystallization process was higher than the purity of lactic acid from Comparative Example 1 which had not undergone the crystallization process. This is because the product from Example 2 after the crystallization process does not contain acetic acid and succinic acid after the hydrolysis and evaporation process, while the product from Comparative Example 1 which has not undergone the crystallization process is the acetate and succinate And can be identified from the inclusion of succinic acid after the hydrolysis process.

또한, 비교예 1의 경우, 락트산에 대해서는 동일한 수율로 에스테르화 반응 및 가수분해 반응이 진행되지만, 증류를 통한 정제 시 락트산에 비해 비점이 높은 석신산이 제거되지 않음을 확인할 수 있다. 이러한 점에서 락트산의 순도를 높이기 위해서는 결정화를 통한 유기산염의 제거가 필요하다는 것을 알 수 있다.In the case of Comparative Example 1, esterification reaction and hydrolysis reaction proceeded with the same yield for lactic acid, but it can be confirmed that succinic acid having a boiling point higher than lactic acid is not removed during purification through distillation. In this respect, it can be seen that the removal of the organic acid salt through crystallization is necessary to increase the purity of lactic acid.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 락트산염을 함유하는 유기산염 용액으로부터 결정화 공정을 통해 락트산염을 선택적으로 회수할 수 있다. 즉, 결정화 공정을 통해 락트산염을 제외한 다른 유기산염은 액상 상태를 유지한 채 목적으로 하는 락트산염만을 선택적으로 결정화하여 고순도의 락트산염 결정을 수득할 수 있다. 이러한 락트산염 결정은 에스테르화 반응 및 증류 단계를 거쳐 고순도의 알킬 락트산염(alkyl lactate)으로 수득될 수 있고, 가수분해 단계와 증발 단계를 거침으로써 최종적으로 플라스틱의 모노머로서 활용이 가능한 고순도의 락트산을 회수할 수 있다.As described above, according to the present invention, the lactate can be selectively recovered from the organic acid salt solution containing the lactate through the crystallization process. That is, through the crystallization process, other organic acid salts other than lactic acid can selectively crystallize only the objective lactate while keeping the liquid state, and thus, lactate crystals of high purity can be obtained. These lactic acid crystals can be obtained as a high purity alkyl lactate through an esterification reaction and a distillation step. After the hydrolysis step and the evaporation step, ultrapure lactic acid, which can finally be used as a monomer for plastics, Can be recovered.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. something to do. It is therefore intended that the scope of the invention be defined by the claims appended hereto and their equivalents.

Claims (12)

(a) 락트산염(lactate)을 포함하는 유기산염 용액을 결정화하여 락트산염을 결정으로 회수하는 단계;
(b) 수득된 락트산염 결정에 알콜을 투입하고 가열하여 에스테르화 반응시켜 알킬 락트산염을 수득하는 단계;
(c) 상기 알킬 락트산염을 가수분해시키는 단계; 및
(d) 상기 가수분해 용액으로부터 용매를 제거하여 락트산을 회수하는 단계를 포함하는, 락트산의 분리 방법.
(a) crystallizing an organic acid salt solution containing a lactate to recover a lactate as crystals;
(b) adding alcohol to the resulting lactate crystals and heating to obtain an esterification reaction to obtain an alkyl lactate;
(c) hydrolyzing the alkyl lactate salt; And
(d) removing the solvent from the hydrolysis solution to recover the lactic acid.
제1항에 있어서, 상기 유기산염이 락트산염 외 아세트산염, 석신산염 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 더 포함하는 것인, 락트산의 분리 방법.The method of separating lactic acid according to claim 1, wherein the organic acid salt further comprises a lactate selected from an acetate, a succinate and a combination thereof. 제2항에 있어서, 상기 유기산염이 칼슘염인 것인, 락트산의 분리 방법.The method for separating lactic acid according to claim 2, wherein the organic acid salt is a calcium salt. 제1항에 있어서, 상기 유기산염 용액의 결정화가 2 내지 25℃에서 수행되는 것인, 락트산의 분리 방법.The method of separating lactic acid according to claim 1, wherein the crystallization of the organic acid salt solution is carried out at 2 to 25 캜. 제1항에 있어서, 상기 알콜이 탄소수 2 내지 8의 알콜인 것인, 락트산의 분리 방법.The method of separating lactic acid according to claim 1, wherein the alcohol is an alcohol having 2 to 8 carbon atoms. 제5항에 있어서, 상기 알콜이 부탄올, 펜탄올, 헥산올 또는 이들의 조합인 것인, 락트산의 분리 방법.6. The method of separating lactic acid according to claim 5, wherein the alcohol is butanol, pentanol, hexanol or a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 알콜의 투입량이 상기 락트산염 결정의 0.5 내지 20배의 몰 수인 것인, 락트산의 분리방법.The method of separating lactic acid according to claim 1, wherein the amount of the alcohol is 0.5 to 20 times the molar amount of the lactic acid crystal. 제1항에 있어서, 상기 에스테르화 반응에 황산, 염산, 질산 또는 이들의 조합인 산이 추가로 투입되는 것인, 락트산의 분리 방법.The method of separating lactic acid according to claim 1, wherein an acid which is sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or a combination thereof is further added to the esterification reaction. 제1항에 있어서, 상기 에스테르화 반응이 70 내지 150℃의 온도 및 0.5 내지 5기압의 압력에서 수행되는 것인, 락트산의 분리 방법.The process according to claim 1, wherein the esterification reaction is carried out at a temperature of 70 to 150 캜 and a pressure of 0.5 to 5 atm. 제1항에 있어서, 상기 가수분해 이전에 50 내지 210℃의 온도 및 0.01 내지 3기압의 압력에서 락트산염을 증류하는 단계를 더 포함하는 것인, 락트산의 분리 방법.The method of claim 1, further comprising distilling lactate at a temperature of from 50 to 210 < 0 > C and a pressure of from 0.01 to 3 atmospheres prior to hydrolysis. 제1항에 있어서, 상기 가수분해가 70 내지 150℃의 온도 및 0.5 내지 5기압의 압력에서 수행되는 것인, 락트산의 분리 방법.The process according to claim 1, wherein the hydrolysis is carried out at a temperature of 70 to 150 캜 and a pressure of 0.5 to 5 atm. 제1항에 있어서, 상기 용매 제거는 30 내지 130℃의 온도 및 0.01 내지 3기압의 압력에서 용매를 증발시켜 수행되는 것인, 락트산의 분리 방법.The method of separating lactic acid according to claim 1, wherein the solvent removal is carried out by evaporating the solvent at a temperature of 30 to 130 DEG C and a pressure of 0.01 to 3 atm.
KR1020170162608A 2017-11-30 2017-11-30 Isolation method of lactic acid KR20190063662A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170162608A KR20190063662A (en) 2017-11-30 2017-11-30 Isolation method of lactic acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170162608A KR20190063662A (en) 2017-11-30 2017-11-30 Isolation method of lactic acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190063662A true KR20190063662A (en) 2019-06-10

Family

ID=66848096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170162608A KR20190063662A (en) 2017-11-30 2017-11-30 Isolation method of lactic acid

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190063662A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220043676A (en) 2020-09-29 2022-04-05 한국화학연구원 An Esterification Method of Metal Organic Acid Salt and Carbon dioxide Conversion System Using the Same
US11607674B2 (en) 2019-11-19 2023-03-21 Korea Research Institute Of Chemical Technology Heterogeneous catalyst complex for carbon dioxide conversion

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101198866B1 (en) 2010-12-02 2012-11-07 한국화학연구원 Recovery method of highly pure lactic acid and alkyl lactate
WO2015152127A1 (en) 2014-03-31 2015-10-08 東レ株式会社 Lactic acid manufacturing method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101198866B1 (en) 2010-12-02 2012-11-07 한국화학연구원 Recovery method of highly pure lactic acid and alkyl lactate
WO2015152127A1 (en) 2014-03-31 2015-10-08 東レ株式会社 Lactic acid manufacturing method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11607674B2 (en) 2019-11-19 2023-03-21 Korea Research Institute Of Chemical Technology Heterogeneous catalyst complex for carbon dioxide conversion
KR20220043676A (en) 2020-09-29 2022-04-05 한국화학연구원 An Esterification Method of Metal Organic Acid Salt and Carbon dioxide Conversion System Using the Same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU757587B2 (en) Lactic acid processing; methods; arrangements; and, products
WO1993000440A1 (en) Recovery of lactate esters and lactic acid from fermentation broth
EP2969092B1 (en) Process and apparatus for purification of a stream containing a cyclic ester of an alpha-hydroxycarboxylic acid
JP5680085B2 (en) Process for preparing pure alkyl esters from alkali metal salts of carboxylic acids
JPH06311886A (en) Production of lactic acid and lactic ester
EP2958886B1 (en) Process for the preparation of succinic acid ester
JP2002530362A (en) Method for producing ester
WO1998051657A1 (en) Processes for producing citrate esters
KR20190063662A (en) Isolation method of lactic acid
KR20230153971A (en) Method for Effective Production and Purification of Anhydrosugar Alcohols
EP2958885B1 (en) Process for the preparation of succinic acid ester
CN105612257B (en) Cadaverine purification using high boiling point solvents
TW201538477A (en) A process for preparing succinate ester
CN107325015A (en) A kind of method that hydroxyacetonitrile serialization prepares glycine
CN106905139B (en) Process for extracting high-purity adipic acid
TW201610164A (en) A process for preparing succinic acid and succinate ester
US5512666A (en) Process for making alkyl polyglycosides
KR20190062878A (en) Isolation and purification method of lactic acid
US20100267970A1 (en) Process for the production of cyclic diesters of alpha-hydroxyacids
CN114621107A (en) Method for recycling product from dapoxetine hydrochloride mother liquor
JPS63165365A (en) Production of caprolactam
US10221120B2 (en) Separation of organic acids from mixtures containing ammonium salts of organic acids
KR101397555B1 (en) Methods for manufacturing lactic acid and lactide from ammonium lactate
JPS63190862A (en) Recovery of n-vinylformamide
CN110606802A (en) Method for recovering tartaric acid from calcium tartrate by using interfacial reaction