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JP2008141981A - Method for producing lactic acid - Google Patents

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JP2008141981A
JP2008141981A JP2006330630A JP2006330630A JP2008141981A JP 2008141981 A JP2008141981 A JP 2008141981A JP 2006330630 A JP2006330630 A JP 2006330630A JP 2006330630 A JP2006330630 A JP 2006330630A JP 2008141981 A JP2008141981 A JP 2008141981A
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lactic acid
reverse osmosis
osmosis membrane
treatment
permeate
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JP2006330630A
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Japanese (ja)
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Masanori Toto
雅典 東都
Jiro Ishiguro
次郎 石黒
Koji Takahashi
幸司 高橋
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CCY KK
Original Assignee
CCY KK
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Abstract

【課題】粗製乳酸を、電気エネルギー消費量や薬品使用量を極小化し、排水処理も不要であるような新規な手法によって精製する。
【解決手段】粗製乳酸をpH3以下に調整して膜1で逆浸透膜処理することにより糖類を濃縮側C1に移行させて分離除去し、この透過液P1をpH8〜10に調整して膜2で逆浸透膜処理することにより、主として低濃度アンモニア水からなる透過液P2と乳酸アンモニウムを主体とする濃縮液C2を得る。この濃縮液C2からアンモニアを除去して乳酸に精製する。膜1,2には架橋ポリアミド系複合膜を用いることが好適である。
【選択図】図2
Crude lactic acid is purified by a novel method that minimizes the amount of electric energy consumed and the amount of chemicals used and does not require wastewater treatment.
The crude lactic acid is adjusted to a pH of 3 or less and subjected to a reverse osmosis membrane treatment with a membrane 1 to transfer saccharides to the concentrating side C1 for separation and removal, and this permeate P1 is adjusted to a pH of 8 to 10 to make a membrane 2 By carrying out reverse osmosis membrane treatment, a permeate P2 mainly composed of low-concentration aqueous ammonia and a concentrate C2 mainly composed of ammonium lactate are obtained. Ammonia is removed from the concentrated solution C2 to purify to lactic acid. It is preferable to use a cross-linked polyamide composite film for the films 1 and 2.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、乳酸の製造方法に関し、より詳しくは、米または澱粉質を含む農産物を原料として発酵により得た粗製乳酸を精製して乳酸を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing lactic acid, and more particularly, to a method for producing lactic acid by purifying crude lactic acid obtained by fermentation using an agricultural product containing rice or starch as a raw material.

従来から米などの澱粉質と糖質とを含む農産物を原料として発酵により乳酸の製造を行っている。乳酸は、食品添加物、薬品の原料などに用いられると共に、現在普及しつつある生分解性プラスチックであるポリ乳酸の原料にもなる。   Conventionally, lactic acid is produced by fermentation using agricultural products containing starch and sugar such as rice as raw materials. Lactic acid is used as a food additive, a raw material for chemicals, and the like, and is also used as a raw material for polylactic acid, which is a biodegradable plastic that is now widely used.

このような乳酸発酵工程を主体にした製造方法は、大別すると、乳酸カルシウムから乳酸に精製する方法と、乳酸発酵によって得られたアンモニア型の粗製乳酸から乳酸に精製する方法とがある。   The manufacturing method mainly including such a lactic acid fermentation process is roughly classified into a method of purifying calcium lactate into lactic acid and a method of purifying lactic acid from ammonia-type crude lactic acid obtained by lactic acid fermentation.

前者は、一般的に糖類原料を用いて乳酸発酵を経て得られた粗製乳酸を、カルシウム塩を用いて沈殿させて乳酸カルシウムとして回収し、その後、酸たとえば硫酸と反応させて乳酸に精製する方法であり、古くから乳酸製造に用いられてきた方法であるが、乳酸に生成する際に硫酸で反応分離するために大量の硫酸カルシウムの廃棄物が発生するなどの欠点があった。   The former is a method in which crude lactic acid generally obtained through lactic acid fermentation using a saccharide raw material is precipitated using calcium salt and recovered as calcium lactate, and then reacted with an acid such as sulfuric acid to be purified to lactic acid. However, this method has been used for producing lactic acid for a long time, but has a drawback that a large amount of calcium sulfate waste is generated due to reaction separation with sulfuric acid when it is produced into lactic acid.

後者は、これに対する代替法として、乳酸発酵によって得られたアンモニア型の粗製乳酸を電気透析法または陽イオン交換法によって乳酸に化学変化させて精製する方法である。その一例として、特許文献1は、イオン交換膜を用いた電気透析法によりアンモニア型粗製乳酸を乳酸に精製する方法を開示している。
特開平7−155191号公報
The latter is an alternative method to purify the ammonia-type crude lactic acid obtained by lactic acid fermentation by chemically changing it to lactic acid by electrodialysis or cation exchange. As an example, Patent Document 1 discloses a method for purifying ammonia-type crude lactic acid into lactic acid by electrodialysis using an ion exchange membrane.
JP 7-155191 A

特許文献1記載の方法では、乳酸発酵後のアンモニア型の粗製乳酸(以下、「粗製乳酸」と呼ぶ)を電気透析または陽イオン交換する技術によって乳酸を精製している。したがって、電気透析装置において精製処理のための電気エネルギー消費量が大きく、精製コストがかかり、乳酸の価格を上げる原因になる。   In the method described in Patent Document 1, lactic acid is purified by a technique of electrodialysis or cation exchange of ammonia-type crude lactic acid (hereinafter referred to as “crude lactic acid”) after lactic acid fermentation. Therefore, the electric energy consumption for the purification process in the electrodialysis apparatus is large, the purification cost is increased, and the price of lactic acid is increased.

また、陽イオン交換樹脂法ではアンモニウムイオン吸着後の再生において大量の硫酸あるいは塩酸を用いる必要があり、そのための薬品の取り扱いや排水処理などに手間がかかっている。   In addition, in the cation exchange resin method, it is necessary to use a large amount of sulfuric acid or hydrochloric acid in the regeneration after adsorption of ammonium ions, and it takes time to handle chemicals and to treat waste water.

さらに、電気エネルギーの消費や、再生のための薬品廃液の排出は、経済的でないばかりか環境に対して大きな負荷を与えるものであり、好ましいものではない。   Furthermore, the consumption of electrical energy and the discharge of chemical waste liquid for regeneration are not preferable because they are not economical and give a large load to the environment.

したがって、本発明が解決しようとする課題は、粗製乳酸を、電気エネルギー消費量や薬品使用量を極小化し、排水処理も不要であるような新規な手法によって精製することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to purify crude lactic acid by a novel technique that minimizes the amount of electric energy consumed and the amount of chemicals used and does not require waste water treatment.

上記課題を解決することを目的として、本発明者は、電気エネルギーの使用量が小さく、さらに薬品使用量も小さく排水の処理が不必要であることを条件にして、逆浸透膜の応用をこの精製手段に適用することを検討し、試験と研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above problems, the present inventor applied the reverse osmosis membrane on the condition that the amount of electric energy used is small, the amount of chemicals used is small, and wastewater treatment is unnecessary. As a result of studying application to purification means and repeated testing and research, the present invention has been completed.

すなわち、請求項1に係る本発明は、澱粉質と糖類とを含む原料を発酵させ、得られた粗製乳酸を逆浸透膜処理して糖類を分離して乳酸に精製することを特徴とする乳酸製造方法である。   That is, the present invention according to claim 1 is characterized in that a raw material containing starch and saccharide is fermented, and the obtained crude lactic acid is treated with a reverse osmosis membrane to separate the saccharide and purify it into lactic acid. It is a manufacturing method.

逆浸透処理法に用いる逆浸透膜は、架橋ポリアミド系複合膜であることが好ましい(請求項2)。架橋ポリアミド系複合膜は、ポリスルホン多孔質膜などの支持体表面に直接界面重縮合法などによって超薄膜の架橋ポリアミド機能層を均一に形成させたものであり、1MPa以下の処理液の加圧でも逆浸透膜法を容易に実行できる利点がある。そればかりか、この架橋ポリアミド系の逆浸透膜は荷電性の性質からpH条件によって対象物質に対する分離性能が変化するという性質も併せ持つので、この性質を利用して後記するように効率的な処理が可能となる。   The reverse osmosis membrane used in the reverse osmosis treatment method is preferably a cross-linked polyamide composite membrane (Claim 2). The crosslinked polyamide-based composite membrane is obtained by uniformly forming an ultra-thin crosslinked polyamide functional layer directly on the surface of a support such as a polysulfone porous membrane by an interfacial polycondensation method. There is an advantage that the reverse osmosis membrane method can be easily executed. In addition, this cross-linked polyamide-based reverse osmosis membrane also has the property that the separation performance for the target substance changes depending on the pH condition due to its chargeable nature, so that efficient treatment can be performed as described later using this property. It becomes possible.

すなわち、架橋ポリアミド系複合膜を逆浸透膜として用いた場合、該逆浸透膜処理に供する被処理液のpHを3以下に調整することが好ましい(請求項3)。pH3以下に調整された、乳酸と糖類とを主成分とする原料(被処理液)を、架橋ポリアミド系複合膜による逆浸透膜で処理した場合、該架橋ポリアミド系複合膜は実質的に乳酸を透過させるので乳酸リッチな透過液が得られ、被処理液中の糖類は分離されて濃縮液に残される。したがって、この透過液を用いることで、乳酸の精製を効率的に行うことができる。   That is, when a cross-linked polyamide composite membrane is used as a reverse osmosis membrane, it is preferable to adjust the pH of the liquid to be treated for the reverse osmosis membrane treatment to 3 or less (claim 3). When a raw material (processed liquid) mainly composed of lactic acid and saccharides adjusted to pH 3 or less is treated with a reverse osmosis membrane using a crosslinked polyamide composite membrane, the crosslinked polyamide composite membrane substantially contains lactic acid. Since it permeates, a permeate rich in lactic acid is obtained, and saccharides in the liquid to be treated are separated and left in the concentrate. Therefore, lactic acid can be purified efficiently by using this permeate.

本発明の好適な実施形態においては、逆浸透膜処理を段階的に行う。すなわち、pH3以下に調整された被処理液を第一の逆浸透膜処理により糖類を濃縮側に移行させて分離除去し、この第一の透過液をpH8〜10に調整した後、これを第二の逆浸透膜処理により、主として低濃度アンモニア水からなる第二の透過液と乳酸アンモニウムを主体とする第二の濃縮液とに分離する(請求項4)。そして、第二の逆浸透膜処理により得られた第二の濃縮液からアンモニアを除去して乳酸を精製することができる(請求項5)。   In a preferred embodiment of the present invention, the reverse osmosis membrane treatment is performed in stages. That is, the liquid to be treated adjusted to pH 3 or lower is separated and removed by transferring the saccharide to the concentration side by the first reverse osmosis membrane treatment, and after adjusting the first permeate to pH 8 to 10, The second reverse osmosis membrane treatment separates the second permeate mainly composed of low-concentration aqueous ammonia and the second concentrate mainly composed of ammonium lactate. Then, the lactic acid can be purified by removing ammonia from the second concentrated liquid obtained by the second reverse osmosis membrane treatment (Claim 5).

ここで、第二の逆浸透膜処理により得られた第二の透過液は、発酵処理において希釈水として再利用可能である(請求項6)。   Here, the second permeate obtained by the second reverse osmosis membrane treatment can be reused as dilution water in the fermentation treatment (Claim 6).

また、逆浸透膜処理をより多段階に実行することができる。すなわち、第一の逆浸透膜処理により得られた糖類リッチな第一の濃縮液を、第三の逆浸透膜処理により、糖類が実質的に分離除去された第三の透過液と糖類を高濃度で含有する第三の濃縮液とに分離する(請求項7)。この場合、第三の逆浸透膜処理により得られた第三の濃縮液を発酵原料として再利用可能である(請求項8)。また、第三の逆浸透膜処理により得られた第三の透過液を第一の逆浸透膜処理に供して、該第三の濃縮液に若干量残存する乳酸を回収するための循環式処理を行うと共に、発酵原料のpH調整にも用いることができる(請求項9)。   Further, the reverse osmosis membrane treatment can be executed in more stages. That is, the saccharide-rich first concentrated solution obtained by the first reverse osmosis membrane treatment is used to increase the third permeate and saccharide from which the saccharide is substantially separated and removed by the third reverse osmosis membrane treatment. Separated into a third concentrated solution contained at a concentration (Claim 7). In this case, the third concentrated liquid obtained by the third reverse osmosis membrane treatment can be reused as a fermentation raw material (claim 8). In addition, the third permeate obtained by the third reverse osmosis membrane treatment is subjected to the first reverse osmosis membrane treatment, and a circulation treatment for recovering a small amount of lactic acid remaining in the third concentrated liquid. And can also be used to adjust the pH of the fermentation raw material (claim 9).

本発明はまた、澱粉質と糖類とを含む原料を発酵させ、得られた粗製乳酸を逆浸透膜処理して糖類を分離して乳酸に精製する方法において、第一の所定pH範囲では処理液中の乳酸を実質的に透過させるが該処理液中の糖類を透過させずに分離濃縮する性質を有すると共に、該第一の所定pH範囲とは異なる第二の所定pH範囲では処理液中の糖類を実質的に透過させるが該処理液中の乳酸を透過させずに分離濃縮する性質を有する逆浸透膜を用いて、粗製乳酸を第一の所定pH範囲に調整した後、この逆浸透膜による第一段階の逆浸透膜処理を行って糖類を濃縮側に移行させて分離除去し、この第一の透過液を第二の所定pH範囲に調整した後、この逆浸透膜による第二段階の逆浸透膜処理を行って、主として低濃度アンモニア水からなる第二の透過液と乳酸アンモニウムを主体とする第二の濃縮液とに分離し、得られた第二の濃縮液からアンモニアを除去することを特徴とする乳酸製造方法として定義することができ、これによって前述の課題を解決するものである(請求項10)。   The present invention also provides a method of fermenting a raw material containing starch and saccharides, subjecting the obtained crude lactic acid to reverse osmosis membrane separation to separate saccharides and purify them into lactic acid. It has the property of separating and concentrating the lactic acid in the treatment liquid without permeating the saccharide in the treatment liquid, and in the second predetermined pH range different from the first predetermined pH range. The reverse osmosis membrane is prepared by adjusting the crude lactic acid to the first predetermined pH range using a reverse osmosis membrane having a property of allowing saccharides to substantially permeate but not allowing lactic acid in the treatment liquid to permeate. The first stage reverse osmosis membrane treatment is carried out, the saccharides are transferred to the concentration side, separated and removed, the first permeate is adjusted to the second predetermined pH range, and then the second stage by the reverse osmosis membrane The reverse osmosis membrane treatment of the second consisting mainly of low-concentration ammonia water It can be defined as a method for producing lactic acid characterized by separating ammonia into a second concentrated liquid mainly composed of ammonium lactate and removing ammonia from the obtained second concentrated liquid. This problem is solved (claim 10).

第一段階および第二段階の逆浸透処理法における逆浸透膜として架橋ポリアミド系複合膜を用いることが好ましく、この場合、第一の所定pH範囲はpH3以下であり、第二の所定pH範囲はpH8以上である(請求項11)。また、糖類リッチな第一の濃縮液を発酵原料に戻して再利用することが好ましい(請求項12)。   It is preferable to use a crosslinked polyamide-based composite membrane as the reverse osmosis membrane in the first stage and second stage reverse osmosis treatment methods. In this case, the first predetermined pH range is pH 3 or less, and the second predetermined pH range is The pH is 8 or more (claim 11). Moreover, it is preferable to return the sugar-rich first concentrated liquid to the fermentation raw material and reuse it.

既述したように、従来技術では、乳酸発酵後のアンモニア型の粗製乳酸を精製するために電気透析法または陽イオン交換樹脂法を採用しているが、電気透析法においては精製処理のための電気エネルギーの消費が大きく、精製コストがかかり乳酸の価格を上げる原因になっていた。また、陽イオン交換樹脂法ではアンモニウムイオン吸着後の再生において大量の硫酸あるいは塩酸を用いる必要があり、そのための薬品の取り扱いや排水処理などに手間がかかっていた。さらに、電気エネルギーの消費や、再生のための薬品廃液の排出は、経済的でないばかりか環境に対して大きな負荷を与えるものであり、好ましいものではない。   As described above, in the prior art, an electrodialysis method or a cation exchange resin method is employed for purifying ammonia-type crude lactic acid after lactic acid fermentation. Electric energy consumption is large, and the cost of refining is high, leading to an increase in the price of lactic acid. In addition, in the cation exchange resin method, it is necessary to use a large amount of sulfuric acid or hydrochloric acid in the regeneration after adsorption of ammonium ions, which requires time and effort for handling chemicals and treating waste water. Furthermore, the consumption of electrical energy and the discharge of chemical waste liquid for regeneration are not preferable because they are not economical and give a large load to the environment.

本発明方法では、架橋ポリアミド系複合膜に代表される逆浸透膜の素材の性質と、糖類、乳酸、アンモニアのpH変動による各分離性能を鋭意実験調査し、その適切な条件と組み合わせとを発見したことによって、電気エネルギーを無駄にせず、廃液さえも発生せずに、経済的かつ環境に負荷の無い、乳酸の精製方法を提供する。   In the method of the present invention, we conducted extensive experiments to investigate the properties of reverse osmosis membrane materials such as cross-linked polyamide composite membranes and the separation performance of sugars, lactic acid, and ammonia due to pH fluctuations, and found the appropriate conditions and combinations. As a result, there is provided an economical and environmentally friendly method for purifying lactic acid without wasting electric energy and without even generating waste liquid.

さらに、本発明方法の好適な実施においては、多段階に行われる逆浸透膜処理によって得られる透過液および/または濃縮液を一連の処理サイクルにおいて有効に再利用する手法が提案されているので、きわめて効率の良い乳酸精製方法として有用性が高い。   Furthermore, in a preferred implementation of the method of the present invention, a method has been proposed in which the permeate and / or concentrate obtained by the reverse osmosis membrane treatment performed in multiple stages is effectively reused in a series of treatment cycles. It is highly useful as an extremely efficient lactic acid purification method.

本発明による乳酸製造方法において乳酸精製を行うための逆浸透膜としては、架橋ポリアミド系複合膜が好適である。既述したように、架橋ポリアミド系複合膜は、ポリスルホン多孔質膜などの支持体表面に直接界面重縮合法などによって超薄膜の架橋ポリアミド機能層を均一に形成させたものであり、1MPa以下の処理液の加圧でも逆浸透膜法を容易に実行できる利点がある。   As a reverse osmosis membrane for performing lactic acid purification in the lactic acid production method according to the present invention, a crosslinked polyamide composite membrane is suitable. As described above, the crosslinked polyamide composite membrane is obtained by uniformly forming an ultrathin crosslinked polyamide functional layer directly on the surface of a support such as a polysulfone porous membrane by an interfacial polycondensation method or the like. There is an advantage that the reverse osmosis membrane method can be easily executed even when the treatment liquid is pressurized.

本発明者は、架橋ポリアミド系複合膜としてカチオンリッチ膜とアニオンリッチ膜の2通りの膜材を準備して、乳酸発酵液の主成分である乳酸、アンモニア、糖類についてpHを変化させたときの分離性能の変化を確認するために、以下の条件で逆浸透膜処理試験を行った。   The present inventor prepared two kinds of membrane materials, a cation-rich membrane and an anion-rich membrane, as a cross-linked polyamide composite membrane, and changed the pH of lactic acid, ammonia, and saccharides that are the main components of the lactic acid fermentation broth. In order to confirm the change in separation performance, a reverse osmosis membrane treatment test was performed under the following conditions.

(試験例1)
(1)試験装置の説明
この試験例において用いた逆浸透膜実験装置の概略構成を図1に示す。試験液槽1に入れた各試験液Aをポンプ2で逆浸透膜3に定圧供給し、そこで濃縮液Bと透過液Cに分離した。すべての試験は、定圧供給と濃縮水流量を固定した運転条件によって実施し、試験液は全循環方式にて一定の液質を維持したままで膜装置3への供給が継続できるようになっている。図中、符号4a,4bは圧力計、符号5a,5bは流量計を示す。
(Test Example 1)
(1) Description of Test Apparatus A schematic configuration of the reverse osmosis membrane experimental apparatus used in this test example is shown in FIG. Each test solution A put in the test solution tank 1 was supplied to the reverse osmosis membrane 3 with a pump 2 at a constant pressure, and separated into a concentrate B and a permeate C there. All tests are performed under constant pressure supply and operation conditions with a fixed flow rate of concentrated water, and the test solution can be continuously supplied to the membrane device 3 while maintaining a constant liquid quality in a total circulation system. Yes. In the figure, reference numerals 4a and 4b indicate pressure gauges, and reference numerals 5a and 5b indicate flow meters.

(2)試験条件
カチオンリッチ膜の代表として東レ株式会社製のSU−210(低圧、架橋ポリアミド系複合合成膜、4インチタイプ)を逆浸透膜3に用いた。供給条件は0.75MPa、濃縮水流量1200リットル/hに固定し、室温において、試験液槽1内の処理液Aを水温22℃にして行なった。供給条件の圧力と流量は圧力計4a,4bおよび流量計5a,5bで検知し、図示しない制御手段により制御した。
(2) Test conditions SU-210 (low pressure, cross-linked polyamide composite composite membrane, 4-inch type) manufactured by Toray Industries, Inc. was used for the reverse osmosis membrane 3 as a representative cation-rich membrane. The supply conditions were fixed at 0.75 MPa and a concentrated water flow rate of 1200 l / h, and the treatment liquid A in the test liquid tank 1 was set at a water temperature of 22 ° C. at room temperature. The pressure and flow rate of the supply conditions were detected by the pressure gauges 4a and 4b and the flow meters 5a and 5b, and controlled by control means (not shown).

また、乳酸の分離試験は、1%の乳酸を供給液としてpHをアンモニア水にて10まで調整し、各pHにて試料を採取し分析した。その際のアンモニア濃度も分析して、結果は乳酸同様に濃縮率にて示した。グルコース(ブドウ糖)、スクロース(ショ糖)についても同様に1%濃度において、pHを高くする際にはアンモニア水を添加、低くする際には乳酸を添加して調整した。   In the lactic acid separation test, 1% lactic acid was used as a feed solution, the pH was adjusted to 10 with aqueous ammonia, and samples were collected and analyzed at each pH. The ammonia concentration at that time was also analyzed, and the result was expressed as a concentration ratio as in the case of lactic acid. Glucose (glucose) and sucrose (sucrose) were similarly adjusted at 1% concentration by adding aqueous ammonia when increasing the pH and adding lactic acid when decreasing the pH.

(3)試験結果
この試験結果を表1に示す。
(3) Test results Table 1 shows the test results.

Figure 2008141981
Figure 2008141981

表1に示す結果から、pHが3以下であれば、乳酸はこのカチオンリッチ膜においてほぼ濃縮することが無く、透過側Cにその多くが抜けていき、糖類は94%が濃縮側Bに残ることが分かった。したがって、この膜においてpH3以下に調整すれば被処理液Aから糖の除去が行なわれることが分かった。また、このときの濃縮液Bには糖類が高濃度に含有されていることから、これを発酵原料として再利用可能であることが分かった。   From the results shown in Table 1, when the pH is 3 or less, lactic acid is hardly concentrated in this cation-rich membrane, most of it is lost to the permeation side C, and 94% of the saccharide remains on the concentration side B. I understood that. Therefore, it was found that the sugar was removed from the liquid A to be treated if the pH was adjusted to 3 or less in this membrane. Moreover, since the concentrated liquid B at this time contains saccharides at a high concentration, it was found that this can be reused as a fermentation raw material.

また、この試験においてはpH3以下ではアンモニアは添加していないが、乳酸処理液AのpHを上げるためにアンモニアを添加した場合(pH5以上)には80%程度の濃縮が行われて濃縮液Bに残ることが表1の結果から分かった。このことは、発酵後の粗乳酸のようにそもそも処理液A中にアンモニアイオンが存在する場合はその殆どが膜3を透過できずに濃縮液Bに高濃度で残ることになり、これを発酵液のpH調整(pH3以下への調整)用のアルカリとして再利用が可能になるものである。しかし、一方では、pHが10になるとアンモニアに対する分離性能が低下することも分かった。これは、pHが10になると急激にガス化と水溶性の傾向となって逆浸透膜3を透過して透過液C中に含有されてしまうためである。   In this test, ammonia was not added at a pH of 3 or less, but when ammonia was added to increase the pH of the lactic acid treatment solution A (pH 5 or more), the concentration was about 80% and the concentrate B was added. It was found from the results of Table 1 that In the first place, when ammonia ions are present in the treatment liquid A as in the case of crude lactic acid after fermentation, most of the ions cannot pass through the membrane 3 and remain in the concentrated liquid B at a high concentration. It can be reused as an alkali for adjusting the pH of the liquid (adjusting to pH 3 or lower). However, on the other hand, it was also found that when the pH was 10, the separation performance for ammonia was lowered. This is because when the pH is 10, the gas tends to be gasified and water-soluble and permeates through the reverse osmosis membrane 3 and is contained in the permeate C.

さらに、この逆浸透膜3は、乳酸に対する分離性能において、pHが8以上になると、pHが3以下の場合とは全く逆に、92%以上の濃縮が可能になって、濃縮液B側に移行することも分かった。   Furthermore, the reverse osmosis membrane 3 has a concentration of 92% or higher when the pH is 8 or higher in the separation performance for lactic acid, contrary to the case where the pH is 3 or lower. I also found out that it would move.

(試験例2)
(1)試験装置の説明
試験例1と同様、図1に示す構成のものを用いた。
(Test Example 2)
(1) Description of Test Apparatus As in Test Example 1, the configuration shown in FIG.

(2)試験条件
この試験例では、アニオンリッチ膜の代表として東レ株式会社製のSU−610(超低圧、架橋ポリアミド系複合合成膜、4インチタイプ)を逆浸透膜3に用いた。供給条件は0.35MPa、濃縮水流量1200リットル/hに固定し、室温において、試験液槽1内の処理液Aを水温22℃にして行なった。供給条件の圧力と流量は圧力計4a,4bおよび流量計5a,5bで検知し、図示しない制御手段により制御した。
(2) Test conditions In this test example, SU-610 (ultra-low pressure, cross-linked polyamide composite composite membrane, 4-inch type) manufactured by Toray Industries, Inc. was used for the reverse osmosis membrane 3 as a representative of the anion-rich membrane. The supply conditions were fixed at 0.35 MPa and a concentrated water flow rate of 1200 l / h, and the treatment liquid A in the test liquid tank 1 was set at a water temperature of 22 ° C. at room temperature. The pressure and flow rate of the supply conditions were detected by the pressure gauges 4a and 4b and the flow meters 5a and 5b, and controlled by control means (not shown).

また、試験例1と同様に、乳酸の分離試験は、1%の乳酸を供給液としてpHをアンモニア水にて10まで調整し、各pHにて試料を採取し分析した。その際のアンモニア濃度も分析して、結果は乳酸同様に濃縮率にて示した。グルコース(ブドウ糖)、スクロース(ショ糖)についても同様に1%濃度において、pHを高くする際にはアンモニア水を添加、低くする際には乳酸を添加して調整した。   Similarly to Test Example 1, in the lactic acid separation test, 1% lactic acid was used as a feed solution, the pH was adjusted to 10 with aqueous ammonia, and samples were collected at each pH and analyzed. The ammonia concentration at that time was also analyzed, and the result was expressed as a concentration ratio as in the case of lactic acid. Glucose (glucose) and sucrose (sucrose) were similarly adjusted at 1% concentration by adding aqueous ammonia when increasing the pH and adding lactic acid when decreasing the pH.

(3)試験結果
この試験結果を表2に示す。
(3) Test results Table 2 shows the test results.

Figure 2008141981
Figure 2008141981

表2に示す結果より、pHが3以下であれば、乳酸はこのアニオンリッチ膜においてほぼ濃縮することが無く、透過側Cにその多くが抜けていき、糖類は88%が濃縮側Bに残ることが分かった。一方、pHが8以上であれば、乳酸はこのアニオンリッチ膜によって94%以上の濃縮が可能になるという、pH3以下のときとは正反対の分離性能を示すことが分かった。   From the results shown in Table 2, if the pH is 3 or less, lactic acid is hardly concentrated in this anion-rich membrane, most of it is lost to the permeation side C, and 88% of the saccharide remains on the concentration side B. I understood that. On the other hand, it was found that if the pH is 8 or higher, lactic acid can be concentrated at 94% or higher by this anion-rich membrane, exhibiting the separation performance opposite to that at pH 3 or lower.

また、アンモニア(イオン)の分離性能については、pHが10になると急激にガス化と水溶性の傾向となり逆浸透膜を透過して透過液C中に含有されるが、pH8程度では91%がイオンとして濃縮側Bに移行することから、濃縮液Bには多くが乳酸アンモニウムの形での乳酸が高濃度で含まれていることになる。   As for the separation performance of ammonia (ion), when the pH reaches 10, gasification and water-solubility tend to occur rapidly and permeate through the reverse osmosis membrane and be contained in the permeate C. Since it moves to the concentration side B as ions, the concentrated solution B contains a high concentration of lactic acid in the form of ammonium lactate.

また、その透過液Cはアンモニアが実質的に除去された希薄なアンモニア水となるため、これを発酵槽において希釈水として無駄なく用いることができることも分かった。   It was also found that the permeate C was diluted ammonia water from which ammonia was substantially removed, so that it could be used as dilution water without waste in the fermenter.

(分離性能についての総括)
以上の試験結果から、架橋ポリアミド系複合膜を用いた逆浸透膜処理によって乳酸、糖類およびアンモニアに対する分離性能については、次のように評価することができる。
(Summary of separation performance)
From the above test results, the separation performance for lactic acid, saccharides and ammonia by reverse osmosis membrane treatment using a crosslinked polyamide composite membrane can be evaluated as follows.

まず、乳酸の分離性能については、試験液のpHの変化によって大きく変動する。表1および表2から明らかなように、試験例1で用いたカチオンリッチ膜(SU−210)ではpH3〜10で乳酸分離率が35〜96%と大きく変化し、試験例2で用いたアニオンリッチ膜(SU−610)でもpH3〜10で乳酸分離率は22〜95%と大きく変化している。したがって、カチオンリッチ膜/アニオンリッチ膜のいずれにしても、処理液のpHが小さいほど乳酸分離率が小さく(乳酸透過率が大きく)、処理液のpHが高くなるにつれて乳酸分離率が大きく(乳酸透過率が小さく)なるものと理解される。このことは、処理液のpHを調整して二段階の逆浸透膜処理を行うことにより、液中の乳酸を透過液側と濃縮液側に分配処理することが可能であることを意味しており、本発明ではこの二段階処理方式を好適な実施形態として採用する。   First, the lactic acid separation performance varies greatly depending on the change in pH of the test solution. As is clear from Tables 1 and 2, the cation rich membrane (SU-210) used in Test Example 1 has a large change in lactic acid separation rate of 35 to 96% at pH 3 to 10, and the anion used in Test Example 2 Even in the rich membrane (SU-610), the lactic acid separation rate is greatly changed at 22 to 95% at pH 3 to 10. Therefore, in any of the cation-rich membrane and the anion-rich membrane, the lower the pH of the treatment liquid, the smaller the lactic acid separation rate (larger lactic acid permeability), and the higher the treatment solution pH, the larger the lactic acid separation rate (lactic acid). It is understood that the transmittance is small). This means that the lactic acid in the liquid can be distributed to the permeate side and the concentrate side by adjusting the pH of the treatment liquid and performing a two-step reverse osmosis membrane treatment. In the present invention, this two-stage processing method is adopted as a preferred embodiment.

なお、通常はpH変動の試験では苛性ソーダなどの安定なイオン類を用いるが、アンモニアのようなアルカリ材としては不安定なイオンを用いても、同様の変動が生じることが発明者の試験によって明らかになっている。   Normally, stable ions such as caustic soda are used in pH fluctuation tests, but it is clear from the inventors' tests that similar fluctuations occur even when unstable ions are used as alkaline materials such as ammonia. It has become.

次に、架橋ポリアミド系複合膜はカチオンリッチ膜(SU−210)もアニオンリッチ膜(SU−610)も糖類を分離除去する作用に優れており、pHが3〜10の範囲において安定した分離性能が得られている(表1および表2のブドウ糖阻止率(分離率)を参照のこと)が、特にカチオンリッチ膜においてはpH3〜10の範囲で95%以上ときわめて優れた濃縮性能を安定して示すことが分かった。   Next, the cross-linked polyamide composite membrane is excellent in the action of separating and removing saccharides in both the cation rich membrane (SU-210) and the anion rich membrane (SU-610), and stable separation performance in the pH range of 3-10. (Refer to the glucose inhibition rate (separation rate) in Tables 1 and 2). Especially, in the case of cation-rich membranes, the concentration performance is extremely excellent at 95% or more in the pH range of 3 to 10. I found out.

アンモニアに関しては、カチオンリッチ膜(SU−210)およびアニオンリッチ膜(SU−610)のいずれについてもpH8まではほぼ安定して80%以上の分離性能を発揮するが、前述のように、pHが10になるとガス化および水溶化して膜を透過してしまう。したがって、アンモニアを濃縮側に残すためには、処理液のpHを10以下に調整することが必要である。   Regarding ammonia, both the cation-rich membrane (SU-210) and the anion-rich membrane (SU-610) are almost stable up to pH 8 and exhibit separation performance of 80% or more. When it becomes 10, it gasifies and becomes water-soluble and permeates the membrane. Therefore, in order to leave ammonia on the concentration side, it is necessary to adjust the pH of the treatment liquid to 10 or less.

なお、アンモニアは、本発明方法において逆浸透膜処理におけるpH調整剤になるばかりか、前段処理である発酵工程においてもpH調整剤に用いる薬剤なので、ここでの濃縮と分離が可能になれば、発酵槽に戻して再利用することが経済的である。そこで、後述するように、本発明の好適な実施形態においては、第二段階の逆浸透処理においてこの再利用を配慮した処理液の分配までを、膜の種類とpHの変化によって行なう手法を提案している。   In addition, ammonia is not only a pH adjuster in the reverse osmosis membrane treatment in the method of the present invention, but also an agent used as a pH adjuster in the fermentation process, which is a pre-treatment, so if concentration and separation are possible here, It is economical to return to the fermenter for reuse. Therefore, as will be described later, in a preferred embodiment of the present invention, a method is proposed in which the processing solution is distributed in consideration of the reuse in the second stage reverse osmosis processing by changing the type of membrane and pH. is doing.

以上の試験結果および分析を基にして、発酵粗乳酸にして逆浸透膜処理による乳酸精製を、図2に示す処理フローにしたがって実行した。この処理フローと共に、各処理液の液性分析値を示す表3を参照して、以下に詳述する。   Based on the test results and analysis described above, fermentation crude lactic acid was used to purify lactic acid by reverse osmosis membrane treatment according to the treatment flow shown in FIG. This process flow is described in detail below with reference to Table 3 showing the liquid analysis values of the respective treatment liquids.

Figure 2008141981
Figure 2008141981

1リットル当たりにして乳酸32.5g、ブドウ糖31.5g、アンモニア19.0gを含有する発酵粗乳酸液に酸を加えてpH3以下に調整した。ここでのpH調整には乳酸を用いた。なお、後述するように、膜3による逆浸透膜処理後の透過液P3を発酵粗乳酸に添加すると、透過液P3に含まれる乳酸が発酵粗乳酸液のpHを下げるように働くので、このときのpH調整に使用する酸の量が少なくて済む(または不要になる)利点がある。   Acid was added to the fermented crude lactic acid solution containing 32.5 g of lactic acid, 31.5 g of glucose and 19.0 g of ammonia per liter to adjust the pH to 3 or less. Lactic acid was used for pH adjustment here. As will be described later, when the permeate P3 after the reverse osmosis membrane treatment by the membrane 3 is added to the fermented crude lactic acid, the lactic acid contained in the permeate P3 works to lower the pH of the fermented crude lactic acid solution. There is an advantage that the amount of the acid used for adjusting the pH is small (or unnecessary).

pH3以下に調整された処理液(発酵粗乳酸液)を、供給圧力1MPa、流量800リットル/hにて膜1に供給して逆浸透膜処理を行った。この処理は処理液中の糖類を濃縮側に移行させて分離除去するために行うものであり、したがって、膜1は、この所定pH範囲にあっては処理液中の乳酸を実質的に透過させるが該処理液中の糖類を実質的に分離除去する性質を有する。この実施例では試験例1で用いたカチオンリッチ架橋ポリアミド系複合膜SU−210を使用した。前述のように、架橋ポリアミド系複合膜の中でもとりわけカチオンリッチ膜はpH3〜10の範囲において95%以上ときわめて優れた濃縮性能を示すことが分かっている。   A treatment liquid (fermented crude lactic acid liquid) adjusted to pH 3 or lower was supplied to the membrane 1 at a supply pressure of 1 MPa and a flow rate of 800 liters / h to perform reverse osmosis membrane treatment. This treatment is performed to transfer and separate saccharides in the treatment liquid to the concentration side. Therefore, the membrane 1 substantially permeates lactic acid in the treatment liquid within this predetermined pH range. Has a property of substantially separating and removing saccharides in the treatment liquid. In this example, the cation-rich cross-linked polyamide composite membrane SU-210 used in Test Example 1 was used. As described above, it has been found that, among the crosslinked polyamide-based composite membranes, the cation-rich membrane exhibits extremely excellent concentration performance of 95% or more in the pH range of 3 to 10.

発酵終了時または発酵中に得られる粗製乳酸には糖類が残っていることがあり、この糖類は乳酸誘導体を製造する際、エステル反応や合成反応において反応の妨害をするために除去することが好ましい。膜1による逆浸透膜処理を行うことにより粗製乳酸に残っている糖類が分離除去されるので、上記反応妨害を未然に阻止することができる。また、ここで糖類のみを濃縮・分離できれば発酵槽に戻して再利用することが可能になるので、さらに経済的な手法となる(詳しくは後述)。   Saccharides may remain in the crude lactic acid obtained at the end of the fermentation or during the fermentation, and it is preferable to remove these saccharides in order to interfere with the reaction in the ester reaction or the synthesis reaction when producing the lactic acid derivative. . By carrying out the reverse osmosis membrane treatment with the membrane 1, the saccharide remaining in the crude lactic acid is separated and removed, so that the above-mentioned reaction interference can be prevented in advance. If only saccharides can be concentrated and separated here, it can be returned to the fermenter and reused, which is a more economical method (details will be described later).

膜1は糖類を分離するので、膜1を透過した透過液P1中の糖類含量は大幅に低下し、濃縮液C1には糖類が濃縮される。このことが表3に示されている(処理液中のブドウ糖含量31.5g/lがP1では2.3g/lに低下、C1では39.0g/lに増加)。   Since the membrane 1 separates saccharides, the saccharide content in the permeate P1 that has passed through the membrane 1 is greatly reduced, and the saccharides are concentrated in the concentrated solution C1. This is shown in Table 3 (glucose content 31.5 g / l in the treatment liquid decreases to 2.3 g / l for P1 and increases to 39.0 g / l for C1).

膜1を透過した透過液P1に対して、アルカリ添加によってそのpHを8以上に調整した。pH調整のために添加するアルカリとしてはアンモニア水を用いた。   The pH of the permeate P1 that passed through the membrane 1 was adjusted to 8 or more by adding an alkali. Ammonia water was used as an alkali added for pH adjustment.

次いで、pHを8以上に調整された透過液P1を膜2で逆浸透膜処理して、透過液P2と濃縮液C2とに分離した。この第二段階の逆浸透膜処理は処理液(透過液P1)を乳酸濃縮するために行うものであり、このpH範囲においてはカチオンリッチ膜/アニオンリッチ膜のいずれもきわめて高い乳酸濃縮率を示すので、いずれのタイプの架橋ポリアミド系複合膜も好適に使用可能であるが、本実施例ではアニオンリッチ架橋ポリアミド系複合膜を膜2として使用した。   Next, the permeate P1 whose pH was adjusted to 8 or more was subjected to reverse osmosis membrane treatment with the membrane 2 to separate the permeate P2 and the concentrate C2. This second-stage reverse osmosis membrane treatment is performed to concentrate the treatment liquid (permeate P1) with lactic acid, and in this pH range, both the cation-rich membrane and the anion-rich membrane show a very high lactic acid concentration rate. Therefore, any type of cross-linked polyamide composite membrane can be suitably used, but an anion-rich cross-linked polyamide composite membrane was used as the membrane 2 in this example.

膜2による逆浸透膜処理の結果、表3に示すように、透過液P1に含まれていた乳酸のほとんどが濃縮側に移行して濃縮液C2に残るので、透過液P2にはブドウ糖も乳酸もきわめて微量が残存しているにすぎず、希薄なアンモニア水であると言える。このアンモニア水は発酵槽において原料溶液の希釈水として無駄なく用いることができる。   As a result of the reverse osmosis membrane treatment by the membrane 2, as shown in Table 3, most of the lactic acid contained in the permeate P1 moves to the concentrate side and remains in the concentrate C2, so that glucose and lactic acid are contained in the permeate P2. However, only a very small amount remains, and it can be said that it is a dilute ammonia water. This ammonia water can be used without waste as dilution water for the raw material solution in the fermenter.

膜2の濃縮液C2は乳酸リッチであり且つ糖類をほとんど含まないがアンモニアを多く含む(表3参照)ので、これをアンモニア除去装置に投入してアンモニアを除去した。アンモニア除去は、加熱処理または真空脱気処理などの物理化学的な手法による気液分離法を用いてアンモニアを分離し、乳酸に変化させるために行うもので、本実施例では真空処理脱気処理に基づくアンモニア分離法を採用し、濃縮液C2に含有されるアンモニアの95%程度を除去した。   The concentrated solution C2 of the membrane 2 is rich in lactic acid and hardly contains saccharides but contains a lot of ammonia (see Table 3), so this was put into an ammonia removing device to remove ammonia. Ammonia removal is performed to separate ammonia using a gas-liquid separation method by a physicochemical method such as heat treatment or vacuum deaeration treatment, and change it into lactic acid. In this embodiment, vacuum treatment deaeration treatment is performed. Was used to remove about 95% of the ammonia contained in the concentrate C2.

一方、膜1の濃縮液C1には粗乳酸液中の糖類が多く含まれるが、膜1を透過しきれなかった乳酸も若干量が残っているので、これを膜3の処理液として逆浸透膜処理を行った。この膜3による逆浸透膜処理は糖類をさらに濃縮して発酵液に用いることを主目的としているので、膜1と同様に、糖類の分離性能にとりわけ優れているカチオンリッチ架橋ポリアミド系複合膜(SU−210)を膜3として用いた。   On the other hand, the concentrated solution C1 of the membrane 1 contains a large amount of saccharides in the crude lactic acid solution, but a small amount of lactic acid that could not permeate the membrane 1 remains, and this is used as a treatment solution for the membrane 3 for reverse osmosis. Membrane treatment was performed. Since the reverse osmosis membrane treatment with this membrane 3 is mainly intended to further concentrate saccharides and use them in the fermentation broth, like the membrane 1, a cation-rich cross-linked polyamide composite membrane (especially excellent in saccharide separation performance) SU-210) was used as membrane 3.

膜3による処理の結果、表3に示すように、処理液C1中のブドウ糖はほとんど分離除去されて濃縮液C3に残され、乳酸と微量のアンモニアを含む透過液P3が得られた。したがって、この透過液P3を発酵粗乳酸液に混ぜて再処理すれば、残存する乳酸を膜2処理後の濃縮液C2において回収することができ、きわめて効率の良い循環処理が可能となる。また、この乳酸を含有する透過液P3を発酵粗乳酸液に混入して用いることは、発酵粗乳酸液のpHを下げることにもなるので、膜1の処理液のpH調整において有利に働く。   As a result of the treatment by the membrane 3, as shown in Table 3, most of the glucose in the treatment liquid C1 was separated and removed and left in the concentrate C3, and a permeate P3 containing lactic acid and a small amount of ammonia was obtained. Therefore, if this permeate P3 is mixed with the fermented crude lactic acid solution and reprocessed, the remaining lactic acid can be recovered in the concentrated solution C2 after the membrane 2 treatment, and an extremely efficient circulation process becomes possible. Further, mixing and using the permeate P3 containing lactic acid in the fermentation crude lactic acid solution also lowers the pH of the fermentation crude lactic acid solution, and therefore works advantageously in adjusting the pH of the treatment solution for the membrane 1.

膜3処理後の濃縮液C3には、表3に示すように、乳酸と糖類がかなり濃縮されており、本発明法による処理前と比較すると、糖類の量が乳酸を大きく逆転している。そこで、これを乳酸発酵槽に戻して発酵原料として用いることで、効果的な再処理を行うこととする。こうして、さらに乳酸の回収率を高くして、膜2における濃縮液C2における乳酸濃縮率を高めることができる。   As shown in Table 3, lactic acid and saccharides are considerably concentrated in the concentrated solution C3 after the treatment of the membrane 3, and the amount of saccharides is significantly reversed from that of the lactic acid as compared with that before the treatment according to the method of the present invention. Therefore, effective reprocessing is performed by returning this to the lactic acid fermenter and using it as a fermentation raw material. In this way, the lactic acid recovery rate can be further increased, and the lactic acid concentration rate in the concentrate C2 in the membrane 2 can be increased.

以上に記述したように、この本発明実施例によれば、第二段階の逆浸透膜処理において妨害物質となる糖類を第一段階の逆浸透膜処理で除去し、第二段階の逆浸透膜処理によって効率的に乳酸を精製できるだけでなく、第一段階の逆浸透膜処理で除去した糖類を分離濃縮して乳酸発酵原料として再活用することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the saccharides which become interference substances in the second stage reverse osmosis membrane treatment are removed by the first stage reverse osmosis membrane treatment, and the second stage reverse osmosis membrane is obtained. Not only can lactic acid be efficiently purified by the treatment, but also the saccharide removed by the reverse osmosis membrane treatment in the first stage can be separated and concentrated and reused as a lactic acid fermentation raw material.

さらに、本発明によれば、従来の乳酸精製手法であった電気透析法における電力消費量やイオン交換法における薬品使用量、さらには発生する廃液量などについても、きわめて大きなメリットが得られる。このことを実証するため、下記の試験を行った。   Furthermore, according to the present invention, a great advantage can be obtained with respect to the power consumption in the electrodialysis method, which is a conventional lactic acid purification method, the amount of chemical used in the ion exchange method, and the amount of waste liquid generated. In order to demonstrate this, the following tests were conducted.

(試験例3)
この試験に当たっては、乳酸アンモニアを乳酸に変換するために2室式のバイポーラ膜電気透析法を定電圧方式にて実施し、基準処理必要電気量として0.83Kwh/kg乳酸、電流効率として0.90を適用した(月刊「フードケミカル」1996年6月号「塩をその酸と塩基に変換するバイポーラ膜電気透析法」参照)。また、イオン交換には陽イオン交換樹脂(ローム&ハース社製、商品名「AmberliteIR-120B」を用い、その交換容量は1.9mgeq/ml、有機酸処理での容量係数を0.700、再生は5%硫酸によるものと考えて算定した。
(Test Example 3)
In this test, in order to convert ammonia lactate into lactic acid, a two-chamber bipolar membrane electrodialysis method was carried out by a constant voltage method, 0.83 Kwh / kg lactic acid as a reference processing required electric quantity, and a current efficiency of 0. 90 was applied (refer to the monthly "Food Chemical" June 1996 issue "Bipolar Membrane Electrodialysis Method for Converting Salts to Their Acids and Bases"). In addition, cation exchange resin (trade name “AmberliteIR-120B” manufactured by Rohm & Haas Co., Ltd.) is used for ion exchange, the exchange capacity is 1.9 mgeq / ml, and the capacity coefficient in organic acid treatment is 0.700. Was calculated assuming that it was 5% sulfuric acid.

上記の条件にしたがって粗製乳酸100リットル(乳酸3%) の精製を行なった場合の電力消費量と薬品使用量とその廃液量について、従来法である電気透析法およびイオン交換法との比較検討を行なった。その結果を表4に示す。   Compared with the conventional electrodialysis method and ion exchange method, the amount of electricity consumed, the amount of chemicals used, and the amount of waste liquid when 100 liters of crude lactic acid (lactic acid 3%) is purified according to the above conditions. I did it. The results are shown in Table 4.

Figure 2008141981
Figure 2008141981

表4に示すように、本発明法では、従来法である電気透析法に比較して極めて小さな電力消費量で済み、またイオン交換法のように処理の必要となる多量な廃液も出ることがない。よって、精製の方法としては、環境に対して負荷が小さいばかりか、製造コストの面からも優れた方法であると言えることが実証された。   As shown in Table 4, the method of the present invention requires very little power consumption compared to the conventional electrodialysis method, and may produce a large amount of waste liquid that requires treatment like the ion exchange method. Absent. Therefore, it has been proved that the purification method can be said not only to have a small impact on the environment but also to be excellent in terms of manufacturing cost.

以上に本発明の好適な実施形態について詳述したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内において多種多様な変形を取り得るものである。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims.

試験例1、2に用いた逆浸透膜試験の実験装置を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the experimental apparatus of the reverse osmosis membrane test used for Test Example 1,2. 本発明の実施例の処理フロー図である。It is a processing flowchart of the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 試験液槽
2 ポンプ
3 逆浸透膜
4a,4b 圧力計
5a,5b 流量計
A 処理液
B 濃縮液
C 透過液
P1 膜1の透過液
C1 膜1の濃縮液
P2 膜2の透過液
C2 膜2の濃縮液
P3 膜3の透過液
C3 膜3の濃縮液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test liquid tank 2 Pump 3 Reverse osmosis membrane 4a, 4b Pressure gauge 5a, 5b Flowmeter A Processing liquid B Concentrate C Permeate P1 Permeate C1 of membrane 1 Concentrate P2 of membrane 1 Permeate C2 of membrane 2 Membrane 2 Concentrate of liquid P3 Permeate of membrane 3 C3 Concentrate of membrane 3

Claims (12)

澱粉質と糖類とを含む原料を発酵させ、得られた粗製乳酸を逆浸透膜処理して糖類を分離して乳酸に精製することを特徴とする乳酸製造方法。 A method for producing lactic acid, comprising fermenting a raw material containing starch and saccharides, treating the obtained crude lactic acid with a reverse osmosis membrane, separating the saccharides and purifying the lactic acid. 逆浸透処理法に用いる逆浸透膜が架橋ポリアミド系複合膜である、請求項1記載の乳酸製造方法。 The method for producing lactic acid according to claim 1, wherein the reverse osmosis membrane used in the reverse osmosis treatment method is a crosslinked polyamide composite membrane. 逆浸透膜処理に供する被処理液のpHを3以下に調整する、請求項2記載の乳酸製造方法。 The method for producing lactic acid according to claim 2, wherein the pH of the liquid to be treated for the reverse osmosis membrane treatment is adjusted to 3 or less. 逆浸透膜処理を段階的に行い、pH3以下に調整された被処理液を第一の逆浸透膜処理により糖類を濃縮側に移行させて分離除去し、この第一の透過液をpH8〜10に調整した後、これを第二の逆浸透膜処理により、主として低濃度アンモニア水からなる第二の透過液と乳酸アンモニウムを主体とする第二の濃縮液とに分離する、請求項1または2記載の乳酸製造方法。 The reverse osmosis membrane treatment is performed stepwise, and the liquid to be treated adjusted to pH 3 or lower is separated and removed by transferring the saccharide to the concentration side by the first reverse osmosis membrane treatment, and this first permeate is removed from pH 8 to 10 3. After being adjusted to, this is separated into a second permeate mainly composed of low-concentration aqueous ammonia and a second concentrate mainly composed of ammonium lactate by a second reverse osmosis membrane treatment. The lactic acid manufacturing method as described. 第二の逆浸透膜処理により得られた第二の濃縮液からアンモニアを除去して乳酸を精製する、請求項4記載の乳酸製造方法。 The method for producing lactic acid according to claim 4, wherein ammonia is removed from the second concentrated solution obtained by the second reverse osmosis membrane treatment to purify lactic acid. 第二の逆浸透膜処理により得られた第二の透過液を、発酵処理における希釈水として再利用する、請求項4または5記載の乳酸製造方法。 The method for producing lactic acid according to claim 4 or 5, wherein the second permeate obtained by the second reverse osmosis membrane treatment is reused as dilution water in the fermentation treatment. 第一の逆浸透膜処理により得られた糖類リッチな第一の濃縮液を、第三の逆浸透膜処理により、糖類が実質的に分離除去された第三の透過液と糖類を高濃度で含有する第三の濃縮液とに分離する、請求項3ないし6記載の乳酸製造方法。 The saccharide-rich first concentrated liquid obtained by the first reverse osmosis membrane treatment is used to add a high concentration of the third permeate and saccharide from which the saccharide has been substantially separated and removed by the third reverse osmosis membrane treatment. The method for producing lactic acid according to claim 3, wherein the lactic acid is separated into a third concentrated solution. 第三の逆浸透膜処理により得られた第三の濃縮液を発酵原料として再利用する、請求項7記載の乳酸製造方法。 The method for producing lactic acid according to claim 7, wherein the third concentrated liquid obtained by the third reverse osmosis membrane treatment is reused as a fermentation raw material. 第三の逆浸透膜処理により得られた第三の透過液を第一の逆浸透膜処理に供して、該第三の濃縮液に若干量残存する乳酸を回収するための循環式処理を行うと共に、発酵原料のpH調整にも用いる、請求項7または8記載の乳酸製造方法。 The third permeate obtained by the third reverse osmosis membrane treatment is subjected to the first reverse osmosis membrane treatment, and a circulation treatment is performed to recover a small amount of lactic acid remaining in the third concentrated liquid. The method for producing lactic acid according to claim 7 or 8, which is also used for pH adjustment of the fermentation raw material. 澱粉質と糖類とを含む原料を発酵させ、得られた粗製乳酸を逆浸透膜処理して糖類を分離して乳酸に精製する方法において、第一の所定pH範囲では処理液中の乳酸を実質的に透過させるが該処理液中の糖類を透過させずに分離濃縮する性質を有すると共に、該第一の所定pH範囲とは異なる第二の所定pH範囲では処理液中の糖類を実質的に透過させるが該処理液中の乳酸を透過させずに分離濃縮する性質を有する逆浸透膜を用いて、粗製乳酸を第一の所定pH範囲に調整した後、この逆浸透膜による第一段階の逆浸透膜処理を行って糖類を分離除去し、この第一の透過液を第二の所定pH範囲に調整した後、この逆浸透膜による第二段階の逆浸透膜処理を行って、主として低濃度アンモニア水からなる第二の透過液と乳酸アンモニウムを主体とする第二の濃縮液とに分離し、得られた第二の濃縮液からアンモニアを除去することを特徴とする乳酸製造方法。 In a method of fermenting a raw material containing starch and saccharide, and subjecting the obtained crude lactic acid to reverse osmosis membrane separation to separate saccharide and purify it into lactic acid, the lactic acid in the treatment liquid is substantially reduced within the first predetermined pH range. In the second predetermined pH range different from the first predetermined pH range, and the saccharide in the processing liquid is substantially allowed to permeate. Using a reverse osmosis membrane having a property of allowing permeation but separation of lactic acid without allowing permeation of lactic acid in the treatment liquid, after adjusting the crude lactic acid to the first predetermined pH range, A reverse osmosis membrane treatment is performed to separate and remove saccharides, and after adjusting the first permeate to a second predetermined pH range, a second-stage reverse osmosis membrane treatment with this reverse osmosis membrane is carried out. Mainly composed of a second permeate consisting of concentrated ammonia water and ammonium lactate The second is separated into a concentrated liquid, resulting lactic acid producing method characterized by removing the ammonia from the second concentrate that. 第一段階および第二段階の逆浸透処理法に用いる逆浸透膜が架橋ポリアミド系複合膜であり、第一の所定pH範囲がpH3以下であり、第二の所定pH範囲がpH8以上である、請求項10記載の乳酸製造方法。 The reverse osmosis membrane used for the first stage and the second stage reverse osmosis treatment method is a crosslinked polyamide composite membrane, the first predetermined pH range is pH 3 or less, and the second predetermined pH range is pH 8 or more, The method for producing lactic acid according to claim 10. 糖類リッチな第一の濃縮液を発酵原料に戻して再利用する、請求項10または11記載の乳酸製造方法。 The method for producing lactic acid according to claim 10 or 11, wherein the saccharide-rich first concentrated liquid is returned to the fermentation raw material and reused.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010057389A (en) * 2008-09-02 2010-03-18 Toray Ind Inc Method for producing lactic acid
WO2012090556A1 (en) * 2010-12-27 2012-07-05 東レ株式会社 Method for producing chemicals by continuous fermentation
CN114804387A (en) * 2022-05-06 2022-07-29 四川绿沃创新环保工程有限公司 Method for recovering lactic acid evaporation condensate water

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010057389A (en) * 2008-09-02 2010-03-18 Toray Ind Inc Method for producing lactic acid
WO2012090556A1 (en) * 2010-12-27 2012-07-05 東レ株式会社 Method for producing chemicals by continuous fermentation
JPWO2012090556A1 (en) * 2010-12-27 2014-06-05 東レ株式会社 Process for producing chemicals by continuous fermentation
CN114804387A (en) * 2022-05-06 2022-07-29 四川绿沃创新环保工程有限公司 Method for recovering lactic acid evaporation condensate water

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