L-乳酸的提纯精制

L-乳酸是以葡萄糖或蔗糖为原料，经过微生物发酵，然后再将发酵液提纯精制得到的一种有机酸，为无色、澄清粘性液体，水溶液显酸性。L-乳酸可与水、乙醇或乙醚任意混合，在氯仿中不溶。因其左旋的特征，具有很好的生物相融性，能与哺乳动物相融，可直接参与人体代谢、无任何副作用，被广泛应用于食品、医药、化妆品、烟草等行业领域。L-乳酸还可用来生产生物降解塑料聚乳酸和绿色环保溶剂L-乳酸甲酯、L-乳酸乙酯等，用途广泛。本文将介绍其提纯精制方法。

现有工艺

首先发酵液用石灰乳调pH值到10-11，加热到80-95℃；再加絮凝剂对菌体进行絮凝；絮凝液泵入板框过滤去除菌体，得到乳酸钙粗品溶液和湿菌体渣；然后乳酸钙粗品溶液直接或者经过浓缩后和浓硫酸混合进行复分解反应，得到硫酸钙和乳酸的混合物；酸解产物通过真空带式过滤机分离出固体硫酸钙渣，得到了粗品乳酸溶液。此时得到的粗品乳酸溶液含有从发酵过程带来的以及提取生成的很多杂质，如单糖、低聚糖、杂酸、色素、可溶解的各种有机物和盐类等等。

然后将得到的粗L-乳酸溶液先进行阳离子交换，去除其中的Ca2+、Mg2+等阳离子；然后通过纳滤膜过滤，去除大部分的色素、糖以及蛋白质等大分子物质，得到颜色较浅的L-乳酸溶液；再经过碳柱脱色、阴离子交换、二次阳离子交换和二次阴离子交换，得到纯净的L-乳酸稀溶液，浓度12-15％(w/v)；之后将L-乳酸稀溶液酸浓缩、短程蒸馏得到100％(w/w)的L-乳酸，可直接去生产聚乳酸，或者加纯水稀释到80％-90％，作为聚乳酸生产原料或食品级L-乳酸产品销售。

这种方法中的酸解液经过阳离子柱交换后，酸解液中的硫酸含量达到1.5％-2.2％(w/v)，硫酸浓度很高，对后工序纳滤膜过滤膜材质的选择和使用寿命带来很大的影响，增加了膜的选择难度以及投资和运行成本。经纳滤膜过滤后的粗L-乳酸的色素仍然比较高(平均色度600-1200Hazen)，碳柱脱色的负荷很大，水和液碱的消耗高，碱性废水产生量很大，后续处理压力较大。

优化工艺

为解决上述技术问题，专利 CN111269107B 公开了一种提纯精制L‑乳酸的方法。

通过分离去除发酵液中的菌体，得到菌体渣作为饲料原料；酸解过滤清液活性炭脱色后进入第一离子交换柱经阳、阴离子交换得到一次离交液，一次离交液经纳滤膜过滤再预浓缩，之后依次经阳、阴离子交换后得到二次离交液；二次离交液再采用活性炭脱色柱脱色，之后浓缩处理得到L‑乳酸含量为80‑90％的乳酸浓缩液；乳酸浓缩液再经短程蒸馏纯化，得到高纯食品级乳酸或去生产聚乳酸。本发明提供的L‑乳酸提纯精制方法提高了L‑乳酸的成品质量，最终得到的L‑乳酸质量好、收率高，尤其符合作为PLA原料的L‑乳酸质量要求。