CN102952831A

CN102952831A - 精制乳酸的制造方法

Info

Publication number: CN102952831A
Application number: CN2012102864644A
Authority: CN
Inventors: 冈宪一郎; 松尾俊明; 上川将行; 冈本成恭; 近藤健之
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2013-03-06
Also published as: EP2562263A1; US20130052703A1; JP2013043860A

Abstract

本发明的课题是精制乳酸的制造方法，目的在于提供将乳酸发酵液以低温浓缩的工艺。所述制造方法具有向含糖溶液中添加含钙的pH调节剂和微生物并使乳酸作为乳酸钙而生成的发酵工序；以及向含有乳酸钙的溶液中添加硫酸并将钙离子作为硫酸钙分离的精制工序；所述制造方法的特征在于，在添加硫酸的工序的前段，具有通过使含有乳酸钙的溶液透过反渗透膜来除去水分的反渗透膜浓缩工序（140）、将得到的乳酸钙的浓缩液冷却并使乳酸钙晶析而除去的晶析工序（150）、以及通过将除去乳酸钙后的溶液加热并透过反渗透膜来除去水分的反渗透膜浓缩工序（140）；将晶析工序（150）和其后续的反渗透膜浓缩工序（140）重复1次以上。

Description

精制乳酸的制造方法

【技术领域】

本发明涉及精制乳酸的制造方法。

【背景技术】

乳酸作为产业用聚合物的聚乳酸和各种乳酸生成物的制造原料使用。由于这些聚合物具有生物分解性，因此是极为有益的。

乳酸可通过糖类的发酵来制造。此时，作为原料用的糖类，不仅使用含有精制葡萄糖等的发酵培养基，而且大多使用含有半乳糖、果糖、木糖等各种戊糖的混合糖系列。混合糖系列可以通过例如纤维素的水解来获得。然而，与以往的葡萄糖系列相比，这些混合糖系列含有更多的木质素等杂质。

为了将发酵乳酸用作聚合物原料，需要除去杂质、浓缩的精制工序。在（专利文献1）记载的工序中，将以乳酸钙形式含有乳酸的乳酸发酵液加热，在约60℃～150℃的温度下利用蒸发器使水分蒸发而浓缩，添加硫酸，将钙离子以硫酸钙的形式分离之后，通过溶剂提取获得精制乳酸。然而，按照该方式，由于在乳酸发酵液的浓缩工序中，将发酵液加热至高温，因此存在着如下等问题：（1）加热所需的热量大，成本高；（2）由于杂质的热劣化而导致溶液的着色；（3）乳酸容易发生光学异构化，从而使光学纯度降低。而且还存在着这样一个问题，即，由于发酵液的温度过高，目前尚无适合该温度的反渗透膜，因此不能采用使用反渗透膜的浓缩法。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特表2003－511360号公报

【发明内容】

【发明所要解决的课题】

本发明的课题是在精制乳酸的制造方法中，提供以低温来浓缩乳酸发酵液的工艺。

【用于解决课题的手段】

本发明人等为了解决上述课题而进行了精心的研究，结果发现，当将以乳酸钙的形式含有乳酸的乳酸发酵液浓缩时，首先用反渗透膜将保持在适宜温度的发酵液浓缩，将得到的浓缩液冷却，由此使乳酸钙作为固体而晶析，将残留溶液再次加热，重复用反渗透膜再次浓缩的工艺，由此能够从发酵液中除去任意量的水分，将发酵液的加热控制在最小限度，从而能够实现减少杂质的热劣化和乳酸的光学异构化的乳酸精制工序，至此完成了本发明。

另外，本发明还涉及乳酸精制工艺，该工艺通过将反渗透膜所致浓缩工艺中产生的废液（透过液）用其他的反渗透膜处理来回收废液中所含的乳酸钙，从而抑制乳酸的收率降低。

【发明的效果】

根据本发明，既能够降低在制造精制乳酸时消耗的能量和成本，同时又能够降低乳酸的热劣化和光学异构化。上述以外的课题、构成和效果，通过以下对实施方案的说明即可理解。

【附图说明】

图1为示出乳酸钙溶解度的曲线图。

图2为示出本发明中糖化工序的图。

图3为示出本发明中发酵工序及其后续浓缩工序的图。

图4为示出反渗透膜浓缩工序的一个实施方案的图。

图5为示出本发明中精制工序的图。

【符号说明】

10 原料破碎工序

20 糖化工序

30 固液分离工序、

110 乳酸发酵工序

120 固液分离工序

130 浓缩工序

140 反渗透膜浓缩工序

141a～141c 反渗透膜

150 晶析工序

210 利用硫酸的酸性化工序

220 固液分离工序

230 阳离子交换工序

240 固液分离工序

250 阴离子交换工序

260 加热浓缩工序

270 蒸馏精制工序

280 精加工工序

【具体实施方式】

本发明提供精制乳酸的制造方法。

精制乳酸的制造方法大致分类，可分为糖化工序、发酵工序和精制工序的3个工序。

糖化工序是将含有碳源、氮源、以及其他营养成分的糖化原料转变成适于乳酸发酵的糖的工序。作为糖化原料，可举出玉米淀粉、马铃薯淀粉等淀粉类；含有直链淀粉的生活垃圾等。如图2所示，在原料破碎工序10中用破碎机等将这些糖化原料破碎、进行细化。

在糖化工序20中，向被细化的糖化原料中投入作为消化酶之一的淀粉酶，并保持在约40℃～约60℃。由此，糖化原料被水解，转变成葡萄糖、麦芽糖、低聚糖等多糖类。淀粉酶在工业上可以作为米曲霉（Aspergillus oryzae）或枯草芽孢杆菌等微生物的产物而得到。

得到的含有多糖类的溶液中含有多糖类以外的杂质。对于该溶液，在固液分离工序30中，利用离心分离等进行固液分离以除去未被糖化的淀粉、直链淀粉等固态成分。另外，利用滗析器除去油膜之后，通过进行液相色谱处理，生成主要含有多糖类的溶液。

还可以使用蔗糖、甜菜糖、废糖蜜等糖蜜类作为原料来代替生成含有多糖类的溶液。

作为优选的乳酸发酵原料的例子，除了糖化工序中得到的含有多糖类的发酵培养基以外，还可举出在聚乳酸的制造过程中得到的含有乳酸材料的再循环体系、或者为了配制含有乳酸材料的溶液而进行水解的再循环聚乳酸（例如，由消费者回收的废弃物（post-consumerwaste）或者在制造过程中产生的废弃物）。

下面，对发酵工序进行说明。如图3所示，在乳酸发酵工序110中，将糖类作为原料，通过发酵，在溶液中生成乳酸或乳酸盐。此时，糖类的浓度通常为10～20重量％。在本说明书中，“发酵”是指利用微生物培养所致的代谢。发酵中使用细菌类、酵母等微生物。发酵乳酸液中含有游离酸或游离盐的任一种形态的2－羟基丙酸、以及游离酸或游离盐形态的乳酸低聚物。所谓“乳酸”和“游离乳酸”术语与本说明书中的含义相同，例如是指作为酸形态的2－羟基丙酸和乳酸低聚物。乳酸的盐形态是指乳酸盐，具体是指乳酸的钠盐或者钙盐等、以及乳酸低聚物的盐形态。

发酵是可以使用细菌类、菌类或者酵母等能够通过代谢生成乳酸的微生物来进行。这类微生物是公知的，通常使用乳杆菌属（Lactobacillus属）的细菌。关于菌类，使用根霉属的菌类。作为优选的酵母，使用酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）等酵母菌属的酵母。

发酵通常在适于所用的特定微生物的温度进行，关于细菌发酵，一般在约30℃～约60℃的温度范围内进行；关于酵母发酵，一般在约20℃～约45℃的温度范围内进行。关于菌类发酵，其温度范围较宽，但多数在约25℃～约50℃的范围内。

在乳酸发酵工序110中，伴随乳酸的生成而使pH降低，因此有时发生微生物的功能降低。为了防止这一点，一般添加作为pH调节剂的碱金属或者碱土类金属（钙）的氢氧化物、碳酸钙、石灰乳、氨水、或者氨气等，以保持中性。伴随pH调节剂的添加，pH调节剂的阳离子与离解的乳酸结合，生成乳酸盐。特别是在本发明中，向乳酸发酵溶液中添加含有钙的pH调节剂，具体是碳酸钙等钙盐、氢氧化钙等。

用微生物使发酵原料发酵，通过添加含钙的pH调节剂，获得含乳酸钙的乳酸发酵液。通常情况下，由于上述乳酸发酵液中含有被称为杂质的乳酸钙以外的化合物，在固液分离工序120中，采用离心分离等方法进行固液分离，以除去固体成分。作为杂质的一例，可举出细胞碎片、残留碳水化物、营养成分等。除去这些杂质后的精制乳酸中含有的、可允许的杂质浓度，根据精制乳酸的商业用途和乳酸浓度而不同。发酵液中的乳酸钙浓度取决于制造方法，在分批方式的情况下，糖类以几乎100％的收率转变为乳酸钙；在连续方式（连续抽出发酵液，并连续供给糖类）的情况下，设为效率良好的3～6重量％的浓度。

其次，在浓缩工序130中，将除去杂质后的乳酸发酵液浓缩。浓缩工序130在添加硫酸的精制工序之前进行。通过将乳酸发酵液浓缩，能够使精制时的乳酸收率增加，同时，能够减少后段的精制工序中的被处理液量，从而能够降低精制工序全体中的处理能量成本。

一般地，浓缩工序130可以采用蒸发、浸透蒸发、或者能够将上述乳酸材料选择性地分离的其他方法来进行，在采用这些方法的情况下，为了使水分从溶液中直接蒸发，必须将乳酸发酵液保持在高温。该情况下，存在着如下等问题：水分的除去需要很多能量，以及，乳酸的光学纯度降低，对聚合物用途有不利影响。在本发明中，将通过使含有乳酸钙的溶液透过反渗透膜来除去水分的反渗透膜浓缩工序140与根据需要的晶析工序150合并使用。反渗透膜的形状，可以是平膜、中空丝等，无论其是什么形状均可。

当乳酸材料的浓度提高时，就达到乳酸钙的溶解度，于是乳酸钙就会从溶液中析出。在反渗透膜浓缩工序140中，如果引起乳酸钙的析出，则在反渗透膜的膜表面上发生孔堵塞（附生污垢：fouling），从而难以进行反渗透操作。因此，在本发明的方法中，优选将上述溶液浓缩至达到乳酸钙的溶解限度，但不超过其溶解限度。

图1中示出本发明人等实际测量的乳酸钙在各种温度下的溶解度。据此可以看出，只要是在约40℃的温度，就能够确保溶解度约15重量％。

市售的多数反渗透膜的优选耐用温度约为45℃以下。在本发明中，在能使乳酸发酵液结束发酵时的温度约40℃下，利用反渗透膜除去水分，从而将乳酸发酵液浓缩。

接着，当将浓缩后的乳酸发酵液冷却至比乳酸钙溶解度低的温度时，作为一例，冷却至20℃时，由于20℃的乳酸钙的溶解度约为5重量％，因此，与40℃的溶解度约15重量％之差部分的约10重量％部分的乳酸钙就会析出。在晶析工序150中，将其作为固体分离除去。

作为将晶析的乳酸钙从溶液中分离的方法，可以采用公知的方法。例如，可以使用转鼓式减压过滤器、离心分离器等。

在约20℃晶析后的乳酸钙溶液的浓度约为5重量％，通过将其再次加热至约40℃，使得乳酸钙的浓度低于该温度的乳酸钙溶解度，因此，如上所述，可以在反渗透膜浓缩工序140中，再次用反渗透膜进行浓缩。

然后，可以根据需要，设置浓缩工序130：就是将溶液再次冷却，如图3所示，通过重复进行晶析工序150和反渗透膜浓缩工序140，既能够回避所谓在反渗透膜的膜面上发生孔堵塞的问题，又能够从乳酸钙溶液中除去水分，从而能够将乳酸钙作为固体来分离。当将反渗透膜对乳酸钙的阻止率假定为100％时，在约40℃进行利用反渗透膜的浓缩、然后冷却至约20℃进行晶析、再加热至约40℃再次进行反渗透膜浓缩，在这3段构成中，可以将乳酸发酵液中所含的约91％水分除去，在后段的精制工序中，减少在加热浓缩工序和蒸馏精制工序涉及的水分量，这样就能降低乳酸制造工艺整体的能量成本。予以说明，乳酸钙的阻止率是指将反渗透膜前后的液体中的乳酸钙浓度分别作为a、b，则阻止率χ由下述式定义：

χ＝1-b/a。

即，乳酸钙的阻止率100％是指在透过反渗透膜的主要含有水的液体中完全不含乳酸钙。

通过晶析工序150和反渗透膜浓缩工序140的重复来除去水分的方法，一般适用于不仅含有乳酸钙，而且还含有可通过晶析分离的固体物质作为溶质的水溶液。如果将初期的水溶液的质量作为M［kg］,将溶质的浓度作为100c［重量％］，将温度T1中溶质的溶解度作为100a［重量％］，将温度T2中溶质的溶解度作为100b［重量％］（此处假定a＜b），则该水溶液中所含的溶质为Mc［kg］，水为M（1－c）［kg］。假定反渗透膜的阻止率为100％，则用反渗透膜浓缩至温度T2时的溶解度界限的溶液中所含的溶质变为Mc［kg］，水变为Mc（1/b－1）［kg］。进而，如果使得到的溶液的温度变成温度T1，则有相当于溶解度之差部分100（b－a）［重量％］的溶质晶析出来。在将晶析出来的溶质分离后所获溶液中所含的水由Mc（1/b－1）［kg］和溶质在温度T1时的溶解度界限决定，因此，成为Mc（1/b－1）/（1/a－1）［kg］。如果使晶析后的溶液再次变为温度T2，并用反渗透膜将溶液浓缩至温度T2时的溶解度界限，则浓缩了的溶液中所含的溶质成为Mc（1/b－1）/（1/a－1）［kg］，水成为Mc（1/b－1）²/（1/a－1）［kg］。

一般来说，在进行1段的反渗透膜浓缩后，将晶析与反渗透膜浓缩的组合配置n段（其中，n≧0）配置的情况下，在浓缩了的溶液中所含的最终水分量成为Mc（1/b－1）^n＋1/（1/a－1）［kg］。由于初期水溶液的水分量为M（1－c）［kg］，因此，水分除去率R_n可以由下式

R_{n} = 1 - \frac{{(1 / b - 1)}^{n + 1}}{{(1 / a - 1)}^{n}} \cdot \frac{c}{1 - c}

表示。上述的例子中，由于c＝0.05、a＝0.05、b＝0.15、n＝1，因此，R₁＝0.911。

上述的例子中，虽然假定阻止率χ＝1，但实际上在用反渗透膜处理时，在透过液中观察到微量的乳酸钙，一般情况下χ＜1。因此，将多个反渗透膜串联配置，通过将某个反渗透膜的透过液再次用另一个反渗透膜过滤并回收透过液中的乳酸钙，可以防止由于使用反渗透膜而导致的乳酸收率降低。一般而言，阻止率χ为处理液的乳酸钙浓度和温度的函数，如果假定χ＝χ₀（一定值，χ₀＜1），则在用n段反渗透膜串联配置的装置将初期浓度C₀的乳酸钙溶液过滤的情况下，最终的废液中的乳酸钙浓度C_n为

C_n＝C₀(1-χ₀)ⁿ。

作为一例，如图4所示，在按3段的反渗透膜141a～141c串联配置的构成设置反渗透膜浓缩工序140的情况下，与只有反渗透膜1段的情况相比，可将最终的透过液中所含的乳酸钙浓度降低至1/100。

如上所述，乳酸发酵工序通常在20℃～60℃左右的温度下进行。该温度范围与本发明中浓缩工序的温度30℃～60℃类似。因此，根据本发明的方法，不需要将作为浓缩工序前段的乳酸发酵工序中得到的乳酸发酵液加热或者冷却，可以直接将其转移至浓缩工序，从而可以使浓缩中涉及的能量降低或者使其变成没有。另一方面，一般进行的采用蒸发法的浓缩，需要60℃～150℃的高温，为了加温，需要高的能量成本。

另外，由于几乎不需要将发酵后的乳酸发酵液加热/冷却，因此不用向乳酸发酵液施加不需要的加热过程，因此，能够减少由加热过程引起的乳酸的光学异构化。

乳酸分子具有手性，存在L型、D型的光学异构体。根据不同的工业用途，乳酸的光学纯度是重要的。作为一例，对于食品用途，需要L型的光学纯度在95％以上。在利用微生物的发酵中，主要产生L型和D型中的任一种光学异构体。例如，德氏乳杆菌（Lactobacillusdelbrueckii）几乎只产生D－乳酸，干酪乳杆菌（Lactobacilluscasei）几乎只产生L－乳酸。予以说明，95％的光学纯度是指所含有的乳酸或者乳酸盐中，95％为2种光学异构体（L型、D型）中的任一方。

乳酸的光学纯度对聚乳酸的特性有影响。例如，上述聚合物的结晶化能受该聚合物的光学纯度的影响。具体地说，聚合物的结晶化度对聚乳酸树脂向纤维、无纺布、薄膜及其最终制品的二次加工均有影响。

因此，乳酸的光学纯度根据不同用途是重要的，由于在利用加热的浓缩或蒸馏的工序中不实施加热过程，因此能够抑制光学异构化，从而能够回避乳酸不适用特定化学用途的可能性。

精制工序中，如图5所示，首先，将浓缩工序后的溶液酸性化（利用硫酸的酸性化工序210），以乳酸钙的形式将溶液中所含的乳酸从解离形态即盐形态转变为非解离的酸形态。将乳酸盐转变成游离乳酸的方法之一是向含有乳酸钙的溶液中添加硫酸等强无机酸。通过添加硫酸，生成了硫酸钙的同时生成了游离乳酸。因为硫酸钙几乎不溶解于水中，因此，能够通过结晶化而容易地分离除去。

在硫酸钙的固液分离工序220中，作为结晶化和过滤的方法，可以采用公知的方法。例如，可以使用转鼓式减压过滤器、离心分离器等。

除去固体的硫酸钙后，在脱盐工序中除去溶液中所含的杂质离子。脱盐工序可以采用离子交换法、蒸馏、溶剂提取等各种各样的方法来进行。下面，以离子交换法的情况作为例子进行说明。

将分离除去了硫酸钙的溶液中残留的钙离子和发酵原料中作为杂质含有的钠、钾、镁等金属阳离子通过阳离子交换工序230除去。根据需要，在阳离子交换的前段，也可以加进一个利用活性炭吸附微粒子的工序。在阳离子交换工序230中，使上述乳酸溶液中的金属阳离子与离子交换树脂接触，通过用氢离子置换来除去。作为优选的阳离子交换树脂的例子，可举出三菱化学株式会社制的迪阿翁离子交换树脂【ダイヤイオン】（商品名）。阳离子交换的结果，在固液分离工序240中通过沉降分离等进行固液分离，将作为固形物析出的金属离子从溶液中除去。

除去了金属离子的溶液中所含的、作为发酵过程副产物的乳酸以外的硫酸离子和有机酸阴离子，可以通过阴离子交换工序250来除去。对于硫酸离子和有机酸阴离子，通过使硫酸离子和有机酸阴离子与经过羟基离子置换的阴离子交换树脂接触来将其除去。作为优选的阴离子交换树脂的例子，可举出上述的迪阿翁离子交换树脂。离子交换塔优选将阳离子、阴离子合并，按照2座～5座左右设置。经过本脱盐工序，可以将溶液中的杂质离子浓度降低至50meq/L。

其次，在加热浓缩工序260中，将除去了杂质离子的溶液加热浓缩，除去水分。加热浓缩可以采用减压、离心薄膜化等方法。加热浓缩工序260的温度优选为约60℃～约150℃，压力优选为4kPa～10kPa左右。通过加热浓缩工序260，获得80重量％的乳酸溶液。

加热浓缩后，利用蒸馏精制工序270进一步除去有机物系的杂质。蒸馏可以采用蒸馏塔等公知的方法。当使用蒸馏塔时，蒸馏温度优选为60℃～130℃，蒸馏压力优选为500Pa～2000Pa左右。蒸馏塔可以使用多个，通常使用1～5座左右。通过蒸馏精制工序270，获得90重量％的乳酸溶液。本发明中，通过利用反渗透膜的浓缩，使乳酸浓度达到例如约37重量％左右，因此，在采用加热的浓缩和蒸馏中的水分除去量为不采用反渗透膜浓缩情况的约9％，从而能够实现节能。

在蒸馏精制工序270中由于需要高温处理，因此，蒸馏时的加热过程会引起微量光学异构体的生成。另外，伴随着溶液中所含杂质的热劣化，往往会使溶液的颜色变深。与此不同，作为精加工工序280，可以采用以下的方法。即，使用超滤膜来除去生成的光学异构体。例如，通过依次透过1～2μm孔径、和0.2～0.5μm孔径的超滤膜，能够获得99％以上的光学纯度。对于杂质的热劣化，为了减少着色，可以根据需要，使用活性炭或离子交换树脂等追加的分离工序。按照使用目的，也可以根据需要，使用蒸馏、液相色谱等进行进一步的精制、浓缩。

图2～5中示出优选方法的一例。该方法中，首先，将淀粉等糖化原料在原料破碎工序10中破碎，添加淀粉酶，在糖化工序20中糖化，将未反应的淀粉在固液分离工序30中除去。接着，在乳酸发酵工序110中，一边向得到的含糖溶液中添加乳酸菌和作为pH调节剂的氢氧化钙，一边通过发酵获得作为乳酸钙而含有乳酸的乳酸发酵液。将乳酸发酵液中所含的固态成分在固液分离工序120中分离，在浓缩工序130中除去水分。在浓缩工序130中，最初在反渗透膜浓缩工序140中除去水分，将得到的浓缩溶液冷却，在晶析工序150中将乳酸钙作为固体分离。加热溶液部分，再在反渗透膜浓缩工序140中浓缩。在浓缩工序130中，根据需要，重复进行晶析工序150和反渗透膜浓缩工序140。在反渗透膜浓缩工序140中，反渗透膜的阻止率低，当乳酸钙渗漏出到透过液中时，将反渗透膜浓缩工序140用多段反渗透膜141a～141c构成，通过将反渗透膜141a的透过液用设置在下游的反渗透膜141b、141c再次过滤，可以减少经过反渗透膜浓缩工序140的废液中的乳酸钙量，从而能够抑制收率降低。将得到的乳酸钙的浓缩溶液在利用硫酸的酸性化工序210中，使钙离子以硫酸钙的形式晶析，在固液分离工序220中分离。其次，使上述酸性化溶液通过阳离子交换工序230，将钠、镁等来自发酵原料的金属离子和不能通过析出来除去的钙离子作为金属盐，在固液分离工序240中除去。进而，在阴离子交换工序250中，将杂质带来的有机酸离子除去，经过加热浓缩工序260或利用蒸馏塔的蒸馏精制工序270，获得90重量％的精制乳酸溶液。将得到的精制乳酸溶液中所含的光学异构体利用精加工工序280除去，可以获得光学纯度在99.5％以上的精制乳酸溶液。

【实施例】

（实施例1）

以葡萄糖水溶液作为原料，与乳杆菌属的细菌一起投入到发酵槽中，使发酵。向上述发酵槽中添加作为pH调节剂（中和剂）的氢氧化钙，将pH值保持在6.2～6.8。发酵温度设定在52℃，使发酵72小时。

得到的乳酸发酵液中的乳酸浓度，在作为乳酸钙浓度计测时，为5重量％。

将上述乳酸发酵液用反渗透膜（GE Water制Duratherm HWS RO HR）除去水分。关于此处的保持温度，被处理液的温度为30℃～60℃，优选为40℃～50℃。在本实施例中，保持在与发酵温度相同的40℃。其结果，将乳酸发酵液浓缩至在约40℃作为乳酸钙饱和浓度的15重量％。此时，反渗透膜（GE Water制Duratherm HWS RO HR)在40℃的乳酸钙的阻止率为90％左右，因此，通过将透过液用另一个反渗透膜过滤、浓缩，可以将废液中的乳酸钙浓度降低至原液的1％。其结果，可以除去乳酸发酵液中的72％水分。接着，将浓缩液冷却至20℃，当使乳酸钙作为固体晶析时，获得相对于浓缩工序前的乳酸发酵液的重量比为相当10％的固体。如果将晶析后的含有乳酸钙的溶液再次加热至40℃，再次用反渗透膜浓缩，则有相对于浓缩工序前的乳酸发酵液的重量比为19％的水分被除去，通过一连串的浓缩工序，可以从乳酸发酵液中除去约91％的水分。

向得到的浓缩液中加入98％硫酸溶液，使溶液中的钙离子作为硫酸钙而结晶。硫酸钙的结晶通过离心分离而分离出来。42℃的硫酸钙的溶解度为3g/L，可以将溶解度以上的硫酸钙作为固体分离。

将分离了硫酸钙固体的酸性化乳酸溶液进行阳离子交换处理后，利用离心分离将金属盐除去。接着，通过在阴离子交换塔后进行离心分离，将硫酸盐、有机酸盐除去。通过这样的离子交换工序，可以将残留的钙离子和来自发酵原料的钠、钾、镁等阳离子；发酵时生成的作为杂质的硫酸根离子、有机酸根离子减少至50meq/L。

将离子交换处理后的溶液在100℃、10kPa加热浓缩，获得80重量％的乳酸溶液。

将浓缩了的乳酸溶液在130℃、1kPa下蒸馏，在除去杂质的同时，获得90重量％的乳酸溶液。

通过使得到的90重量％乳酸溶液依次透过2μm孔径、0.5μm孔径的超滤膜，获得99.5％的光学纯度。

予以说明，本发明不限定于上述的实施方案，也包含各种变化例。例如，对于实施方案构成的一部分，存在进行其他构成的追加、削除和置换的可能。

具体来说，例如，省略图3的从浓缩工序130至晶析工序150，仅由反渗透膜浓缩工序140构成，在该反渗透膜浓缩工序140中，如图4所示，设置多段反渗透膜141a～141c，通过使从上段的反渗透膜透过的溶液再次从下段的反渗透膜透过，能够增加乳酸钙的回收量。

Claims

1.精制乳酸的制造方法，具有向含糖的溶液中添加含钙的pH调节剂和微生物并使乳酸作为乳酸钙来生成的发酵工序；以及向含有乳酸钙的溶液中添加硫酸并将钙离子作为硫酸钙分离的精制工序；

在添加硫酸的工序的前段，设置多段利用反渗透膜使含有乳酸钙的溶液浓缩的装置，通过使从上段的反渗透膜透过的溶液从下段的反渗透膜再次透过，从而增加乳酸钙的回收量。

2.上述精制乳酸的制造方法，具有向含糖的溶液中添加含钙的pH调节剂和微生物并使乳酸作为乳酸钙来生成的发酵工序；以及向含有乳酸钙的溶液中添加硫酸并将钙离子作为硫酸钙分离的精制工序；

在添加硫酸的工序的前段，具有通过使含有乳酸钙的溶液透过反渗透膜来除去水分的反渗透膜浓缩工序、将得到的乳酸钙的浓缩液冷却以使乳酸钙晶析而除去的晶析工序、以及通过将除去乳酸钙后的溶液加热并透过反渗透膜来除去水分的反渗透膜浓缩工序，将上述晶析工序和之后续的上述反渗透膜浓缩工序重复1次以上。

3.权利要求2所述的精制乳酸的制造方法，其中，在反渗透膜浓缩工序中，设置多段利用反渗透膜使含有乳酸钙的溶液浓缩的装置，通过使从上段的反渗透膜透过的溶液再次透过下段的反渗透膜，从而增加乳酸钙的回收量。

4.权利要求1所述的精制乳酸的制造方法，其中，透过反渗透膜的含有乳酸钙的溶液的温度为30℃～60℃。

5.权利要求2所述的精制乳酸的制造方法，其中，透过反渗透膜的含有乳酸钙的溶液的温度为30℃～60℃。

6.权利要求3所述的精制乳酸的制造方法，其中，透过反渗透膜的含有乳酸钙的溶液的温度为30℃～60℃。