高纯度L-乳酸镁的结晶的制作方法

高纯度l-乳酸镁的结晶
技术领域
1.本发明涉及一种从已分解的有机废料结晶高纯度l-乳酸镁的方法。


背景技术：

2.乳酸是应用于食品、化学品、制药和化妆品行业的最广泛存在的羟基羧酸。这种天然存在的有机酸可以通过化学合成或微生物发酵来制备。当通过微生物发酵制备时，应注意避免由乳酸形成导致的ph的内源性降低，以便维持微生物的生产率。5-7范围内的ph是优选的，并且可以通过添加碱如铵、钠、钾、镁或钙的氢氧化物来获得，所述碱中和乳酸，从而产生乳酸盐。为了将乳酸盐转化为乳酸，可以进行使用例如硫酸的再酸化步骤。
3.约60-80％的乳酸生产成本来自于下游过程，包括从发酵液纯化、浓缩和分离乳酸/乳酸盐。此外，减少或消除副产物(例如乳酸盐以外的盐)的产生是合乎需要的。
4.以前已提出了从发酵液回收和纯化乳酸和/或乳酸盐的各种方法。例如，wang yong等人在“通过结晶进行的高效乳酸镁生产和原位产物去除”(efficient magnesium lactate production with in situ product removal by crystallization，bioresource technology 198(2015):658-663)中记载了一种基于结晶的乳酸镁纯化方法。结晶在42℃下进行，并且无需添加晶种。发酵罐中使用的发酵培养基包含酵母提取物、葡萄糖、nacl、乙酸钠、柠檬酸三铵、kh2po4、mgso4·
7h2o和mnso4·
7h2o。与原位产物去除(ispr)偶联的发酵的产物浓度、生产率和收率分别达到143g l-1
、2.41g l-1
h-1
和94.3％。
5.美国专利号9,689,007记载了一种通过发酵从“低糖”植物提取物生产乳酸盐或乳酸的方法，所述方法包括：提供包含至少25重量％的含有可发酵碳水化合物的植物提取物的发酵培养基，并利用产乳酸微生物在苛性镁盐存在下发酵所述发酵培养基，以在发酵结束时提供含有至多9.5重量％乳酸镁的发酵液，所述乳酸镁在发酵期间和发酵结束时为可溶形式。为了在发酵结束时在发酵液中达到至多9.5重量％的乳酸镁浓度，所述包含植物提取物的发酵培养基优选地含有浓度为至多9.5重量％的可发酵碳水化合物。
6.美国公开号2014/0012041记载了一种制备乳酸盐的方法，所述方法包括：对包含甲酸盐的乳酸盐水溶液进行结晶，所述甲酸盐的量相对于所述乳酸盐不少于7.0重量％；并回收所述乳酸盐。所述乳酸盐水溶液中的乳酸盐浓度为10.0至30.0重量％。
7.美国公开号2017/0218408记载了一种制备包括乳酸的发酵产物的方法，所述方法包括：a)在水存在下，用苛性镁盐处理处于颗粒状态下且平均粒径为0.1至250mm的木质纤维素材料，以提供处理过的含水木质纤维素材料；b)在水解酶存在下糖化所述处理过的含水木质纤维素材料，以提供包含可发酵碳水化合物和固体木质纤维素成分的糖化的含水木质纤维素材料；c)与步骤b)同时，在形成乳酸的微生物和苛性镁盐两者存在下发酵所述糖化的含水木质纤维素材料，以提供包含乳酸镁和固体木质纤维素成分的水性发酵液；d)从所述发酵液回收乳酸镁，其中所述糖化和发酵同时进行。美国公开号2017/0218408的方法的原料是木质纤维素材料，其包括含有纤维素、半纤维素和木质素的材料，例如可以衍生自植物生物质。优选的木质纤维素材料选自麦秆、甘蔗渣、玉米秸秆及其混合物。
8.wo公开号2017/178426记载了一种由碳源制备乳酸镁的发酵方法，所述方法包括下述步骤：
[0009]-在发酵反应器中提供包含可发酵碳源的发酵培养基，
[0010]-利用生产乳酸的微生物，在碱性镁盐存在下发酵所述发酵培养基，以提供包含乳酸镁的发酵液，并且
[0011]-从所述含乳酸镁的发酵液回收固体乳酸镁，其中在所述发酵方法的至少40％的操作时间期间，所述发酵液中固体乳酸镁的浓度维持在5-40体积％的范围内，所述浓度以发酵液的总量中的固体乳酸镁晶体计。可发酵碳源的实例是c5糖、c6糖、其低聚物(例如二聚体c
12
糖)和/或其聚合物。
[0012]
wo公开号2017/207501记载了一种从固体发酵产物中分离生物质的方法，其中将包含生物质和固体发酵产物的浆料提供到生物质分离器单元的顶部，并将水性介质提供到生物质分离器单元的底部，而包含固体发酵产物的产物料流从生物质分离器单元的底部排出，并且包含生物质的废物料流从生物质分离单元的顶部排出。所述固体发酵产物是以高于其饱和浓度的浓度存在于所述水性介质中的发酵产物，并且可以是结晶产物或无定形产物。
[0013]
上述纯化和结晶方法被设计用于源自于具有低的可溶性和不溶性杂质含量的基本上均匀的基于生物质的原料流的发酵液。然而，有必要利用更多可用的、更廉价的非均质原料进行发酵，例如来自城市、工业和商业来源的混合食物废料。这些非均质原料含有杂质例如盐、脂质、蛋白质、着色成分和惰性材料。源自于所述非均质原料的发酵液不能通过目前可用的方法进行有效加工，从而以成本效益高的方式获得高纯度l-乳酸镁产品。
[0014]
wo公开号2020/110108记载了一种从发酵液中分离和纯化乳酸镁的方法，所述方法包括下述下步骤：
[0015]
(a)提供已除去不溶性杂质的澄清发酵液，其包含由发酵方法获得的可溶形式的乳酸镁，所述发酵液的温度为约45℃至约75℃；
[0016]
(b)将所述来自于步骤(a)的澄清发酵液浓缩到乳酸盐浓度为约150g/l至约220g/l；
[0017]
(c)对所述来自于步骤(b)的浓缩的澄清发酵液进行至少一次冷却结晶，以获得乳酸镁晶体；和
[0018]
(d)收集所述获得的乳酸镁晶体。
[0019]
对具有高回收收率的简单、成本效益高的从已分解的有机废料中结晶高纯度l-乳酸镁盐的方法，仍存在着尚未满足的需求。


技术实现要素：

[0020]
本发明提供了一种由含有乳酸和/或乳酸盐的发酵液或其他有机废料分解产物制备高纯度l-乳酸镁的方法。本发明的方法包括蒸发结晶，其可以利用来自于各种不同来源的发酵液或其他有机废料分解产物，从而使所述方法在经济和环境两方面有益。本文公开的方法适用于在乳酸回收设施中的进料分批生产和连续生产。
[0021]
本发明在某种程度上基于下述出乎意料的发现，即高纯度l-乳酸镁晶体可以从已分解的有机废料的分散体例如乳酸发酵液中获得，而无需在发酵期间和/或之后除去d-乳
酸。所述方法涉及在特定条件下使用蒸发结晶，这在一次处理后即可产生高纯度l-乳酸镁晶体，尽管所述分解废料中存在显著量的杂质。令人吃惊的是，即使在使用含有高达10重量％的内源性d-乳酸的已分解的有机废料时，本发明的方法也可引起对映体分离的改善。因此，本发明的方法是简单和经济的，即使在使用来自于城市、工业和商业来源的包含高浓度的可溶和不溶性杂质的非均质原料时，也提供高纯度l-乳酸镁晶体。
[0022]
根据第一方面，本发明提供了一种由已分解的有机废料形成高纯度l-乳酸镁晶体的方法，所述方法包括下述步骤：
[0023]
a.提供已分解的有机废料的澄清分散体，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐；
[0024]
b.任选地将所述步骤(a)的澄清分散体浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；
[0025]
c.将所述步骤(a)的澄清分散体或步骤(b)的浓缩的澄清分散体混合，以获得包含晶种l-乳酸镁晶体的悬液；
[0026]
d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，以获得l-乳酸镁晶体；和
[0027]
e.收集所述在步骤(d)中获得的l-乳酸镁晶体，
[0028]
其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0029]
根据一个实施方案，所述已分解的有机废料从乳酸发酵方法中获得。根据另一个实施方案，所述已分解的有机废料由含乳酸废料获得。根据又一个实施方案，所述已分解的有机废料从聚乳酸聚合物的水解中获得。
[0030]
根据第二方面，本发明提供了一种由发酵液形成高纯度l-乳酸镁晶体的方法，所述方法包括下述步骤：
[0031]
a.提供澄清的发酵液，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐；
[0032]
b.任选地将所述步骤(a)的澄清的发酵液浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；
[0033]
c.将所述步骤(a)的澄清的发酵液或步骤(b)的浓缩的发酵液混合，以获得包含晶种l-乳酸镁晶体的悬液；
[0034]
d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，以获得l-乳酸镁晶体；和
[0035]
e.收集所述在步骤(d)中获得的l-乳酸镁晶体，
[0036]
其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0037]
根据第三方面，本发明提供了一种由已分解的有机废料形成高纯度l-乳酸镁晶体的方法，所述方法包括下述步骤：
[0038]
a.提供已分解的有机废料的澄清分散体，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐；
[0039]
b.任选地将所述步骤(a)的澄清分散体浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；
[0040]
c.将所述步骤(a)的澄清分散体或步骤(b)的浓缩的澄清分散体混合，以获得包含晶种l-乳酸镁晶体的悬液；
[0041]
d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，以获得l-乳酸镁晶体；和
[0042]
e.收集所述在步骤(d)中获得的l-乳酸镁晶体，
[0043]
其中步骤(b)至(d)在约100℃的温度下，在不存在真空的情况下进行。
[0044]
根据某些实施方案，所述澄清分散体或澄清的发酵液包括已使用过滤、离心、浮选、沉降、凝聚、絮凝和倾析中的至少一者除去杂质的已分解的有机废料或发酵液。每种可能性代表独立的实施方案。根据其他实施方案，所述澄清分散体或澄清的发酵液包括已使用过滤和/或离心除去杂质的已分解的有机废料或发酵液。
[0045]
根据其他实施方案，所述有机废料包括碳水化合物源。根据其他实施方案，所述有机废料选自食物废料、城市食物废料、住宅食物废料、农业废料、来自于食品加工设施的工业食物废料、商业食物废料(来自于医院、餐馆、购物中心、机场等)及其混合物或组合。每种可能性代表独立的实施方案。
[0046]
根据特定实施方案，所述已分解的有机废料包含内源性d-乳酸。根据特定实施方案，所述已分解的有机废料包含最高达10重量％的内源性d-乳酸。
[0047]
根据某些实施方案，步骤(b)进行到乳酸盐浓度为约100至约130g/l，包括所述指定范围内的每个值。
[0048]
根据各个实施方案，所述步骤(c)中的混合以约50至约300转/分钟(rpm)的速度进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0049]
根据某些实施方案，所述步骤(c)中的混合进行至少1小时。根据其他实施方案，所述步骤(c)中的混合进行约1至约6小时，包括所述指定范围内的每个值。
[0050]
根据其他实施方案，步骤(b)至(d)在约50℃至约80℃范围内的高温下进行，包括所述指定范围内的每个值。根据其他实施方案，步骤(b)至(d)在施加真空到约150至约250毫巴的压力下进行，包括所述指定范围内的每个值。根据其他实施方案，步骤(b)至(d)在施加真空到约250至约350毫巴的压力下进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0051]
根据特定实施方案，在步骤(d)中从所述悬液除去约70％至约90％的水以每小时约2至约5重量％的蒸发速率进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0052]
根据各个实施方案，步骤(e)包括过滤和/或离心。根据特定实施方案，步骤(e)在室温下进行。
[0053]
根据某些实施方案，所述方法还包括清洗所述得到的l-乳酸镁晶体的步骤(f)。根据特定实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体的清洗在选自水、乙醇、丙醇、异丁醇、环己烷、丙酮、乙酸乙酯及其混合物或组合的溶剂中进行。每种可能性代表独立的实施方案。
[0054]
根据其他实施方案，所述方法还包括将所述l-乳酸镁晶体干燥至干燥失重(lod)％为约10％至约20％的步骤(g)，包括所述指定范围内的每个值。根据特定实施方案，步骤(g)在约50℃至约120℃的高温下进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0055]
根据其他实施方案，通过重复步骤(c)至(e)将所述得到的l-乳酸镁晶体溶解并重结晶。根据这些实施方案，步骤(c)至(e)循环进行，例如2至6个循环，包括所述指定范围内的每个值。
[0056]
根据其他实施方案，所述l-乳酸镁晶体的回收率为至少90％。
[0057]
根据其他实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于中值粒径小于75μm。根据某些实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于包括约20至约100μm范围内的中值粒径的粒径分布，包括所述指定范围内的每个值。根据其他实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于中值粒径大于75μm。根据其他实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于包括约100至约300μm范围内的中值粒径的粒径分布，包括所述指定范围内的每个值。
[0058]
根据某些实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体包含少于3％的d-乳酸镁。根据某些实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体包含少于2％的d-乳酸镁。根据其他实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体包含少于1.5％的d-乳酸镁。根据其他实施方案，所述得到的l-乳酸镁晶体包含少于1％的d-乳酸镁。
[0059]
根据其他实施方案，本发明还提供通过本文公开的方法可获得的高纯度l-乳酸镁晶体。
[0060]
根据其他实施方案，本发明提供一种从源自于已分解的有机废料的对映体混合物中富集l-乳酸盐对映体的方法，所述方法包括下述步骤：
[0061]
a.提供已分解的有机废料的澄清分散体，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐，所述乳酸盐包含d-和l-乳酸盐的对映体混合物；
[0062]
b.任选地将所述步骤(a)的澄清分散体浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；
[0063]
c.将所述步骤(a)的澄清分散体或步骤(b)的浓缩的澄清分散体混合，以获得包含晶种乳酸镁晶体的悬液；
[0064]
d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，以获得具有富集的对映体纯度的l-乳酸镁晶体；和
[0065]
e.收集所述在步骤(d)中获得的l-乳酸镁晶体，
[0066]
其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0067]
在一个实施方案中，所述方法使l-乳酸盐对映体富集1％或更多。在另一个实施方案中，所述方法使l-乳酸盐对映体富集5％或更多。在又一个实施方案中，所述方法使l-乳酸盐对映体富集10％或更多。在特定实施方案中，所述方法使l-乳酸盐对映体富集最高达15％。在其他实施方案中，所述方法使l-乳酸盐对映体富集最高达20％。在其他实施方案中，所述方法使l-乳酸盐对映体富集最高达25％。
[0068]
应当理解，本文公开的每个方面和实施方案的任何组合都明确地包含在本发明的公开内容内。
[0069]
从下文给出的详细描述，本发明的进一步实施方案和全部适用范围将变得显而易见。然而，应当理解，所述详细描述和具体实施例尽管指示本发明的优选实施方案，但仅通过说明的方式给出，因为对于本领域技术人员来说，从该详细描述，本发明的精神和范围之内的各种变化和修改将变得显而易见。
附图说明
[0070]
图1示出了根据本发明的某些实施方案获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0071]
图2a-2f示出了根据本发明的某些实施方案获得的保留在截留尺寸为710μm(2a)、500μm(2b)、300μm(2c)、100μm(2d)和75μm(2e)的筛网上面的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。图2f示出了通过75μm筛网的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。
[0072]
图3示出了使用冷却结晶获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0073]
图4a-4f示出了使用冷却结晶获得的保留在截留尺寸为710μm(4a)、500μm(4b)、300μm(4c)、100μm(4d)和75μm(4e)的筛网上面的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。图4f示出了通过75μm筛网的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。
[0074]
图5示出了根据本发明的某些实施方案在重结晶后获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0075]
图6示出了使用不同蒸发速率获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0076]
图7示出了根据本发明的某些实施方案从进料分批恒容结晶获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0077]
图8示出了根据本发明的某些实施方案从进料分批恒容结晶获得的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。
[0078]
图9示出了根据本发明的某些实施方案从进料分批恒浓度结晶获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0079]
图10示出了根据本发明的某些实施方案从进料分批恒浓度结晶获得的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。
[0080]
图11示出了根据本发明的某些实施方案，在将从分解的pla 4032d获得的乳酸镁用氢氧化钠重结晶和平衡离子置换后获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0081]
图12示出了根据本发明的某些实施方案，在将从分解的pla 4032d获得的乳酸镁用氢氧化钠重结晶和平衡离子置换后获得的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。
[0082]
图13示出了根据本发明的某些实施方案，在将从分解的pla获得的乳酸镁用氢氧化钠重结晶和平衡离子置换后获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0083]
图14示出了根据本发明的某些实施方案，在将从分解的pla获得的乳酸镁用氢氧化钠重结晶和平衡离子置换后获得的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。
[0084]
图15示出了从l-乳酸镁在30℃下的结晶获得的l-乳酸镁晶体的粒径分布。
[0085]
图16示出了从l-乳酸镁在30℃下的结晶获得的l-乳酸镁晶体的光学显微镜图像。
具体实施方式
[0086]
本发明提供了一种由发酵液或可以从来自于城市、工业和商业来源的包含高浓度可溶性和不溶性杂质的原料获得的其他有机废料分解产物形成l-乳酸镁晶体的方法。本文首次公开的方法提供了l-乳酸盐晶体，其具有高的总纯度、高的对映体纯度，由于所需的过滤性和粒径分布而可以容易地操作，并且特别有利于用于随后的聚乳酸形成。
[0087]
根据某些方面和实施方案，获得了澄清的已分解的有机废料的分散体或发酵液，所述澄清分散体或发酵液包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐离子，包括所述指定范围内的每个值。示例性的乳酸盐浓度包括但不限于约50、约55、约60、约65、约70、约75、约80、约85、约90、约95、约100、约105或约110g/l。每种可能性代表独立的实施方案。
[0088]
根据某些实施方案，所述分散体是任何含乳酸废料的分解产物，例如但不限于经历水解的聚乳酸聚合物。根据其他实施方案，使用源自于有机废料原料的发酵液。本发明的范围内的有机废料原料可以从任何废料来源获得，包括但不限于食物废料、城市食物废料、住宅食物废料、农业废料、来自于食品加工设施的工业食物废料、商业食物废料(来自于医院、餐馆、购物中心、机场等)及其混合物或组合。每种可能性代表独立的实施方案。所述有机废料还可以来源于动物和人类排泄物、蔬菜和水果残留物、植物、熟食、蛋白质残留物、屠宰废料及其组合的残留物。每种可能性代表独立的实施方案。工业有机食物废料可以包括工厂废料例如副产品、工厂废品、市场退货或不可食用食物部分的边角料(如皮、脂肪、果壳
和果皮)。每种可能性代表独立的实施方案。商业有机食物废料可以包括来自于购物中心、餐馆、超市等的废料。每种可能性代表独立的实施方案。
[0089]
根据各个方面和实施方案，所述已分解的有机废料的分散体是从碳水化合物源的发酵方法中获得的发酵液。当使用非均质原料时，所述已分解的有机废料的分散体或发酵液通常包含不溶性的基于有机物的杂质，例如但不限于微生物(例如产乳酸微生物，包括例如酵母、细菌和真菌)、脂肪和油、脂质、聚集的蛋白质、骨碎片、毛发、沉淀的盐、细胞碎片、纤维(例如水果和/或蔬菜外皮)和残留的未处理废料(例如食物外壳、种子、不溶性食物颗粒和碎屑等)。每种可能性代表独立的实施方案。不溶性的基于无机物的杂质包括塑料、玻璃、食品包装残留物、沙子及其组合。每种可能性代表独立的实施方案。
[0090]
可溶性杂质的非限制性实例包括水、溶剂、多糖、淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、种子碎片、盐、着色组分(例如鞣酸类、类黄酮和类胡萝卜素)及其组合。每种可能性代表独立的实施方案。通常，所述分散体或发酵液的可溶性和不溶性杂质含量与所述有机废料原料的可溶性和不溶性杂质含量相同。在某些实施方案中，所述分散体或发酵液的可溶性和不溶性杂质含量与所述有机废料原料的可溶性和不溶性杂质含量相比低至少约1重量％。在其他实施方案中，所述分散体或发酵液的可溶性和不溶性杂质含量与所述有机废料原料的可溶性和不溶性杂质含量相比低至少约5重量％、约10重量％、约15重量％、约20重量％、约30重量％、约40重量％或约50重量％。每种可能性代表独立的实施方案。
[0091]
根据本发明的原理，为了获得澄清的已分解的废料的分散体或发酵液，除去所述不溶性杂质。所述杂质可以在所述废料分解或发酵之前和/或之后除去，以产生澄清液体。根据某些实施方案，不溶性杂质的分离在分解或发酵之前进行。例如，在某些实施方案中，可以将复杂有机废料热处理，随后酶处理，随后用离心机例如倾析式离心机除去不溶性杂质的主体。将上清液(其仍具有一些杂质)泵入到用于乳酸生产的容器或发酵罐中。
[0092]
根据各个实施方案，分离大部分不溶性杂质在分解或发酵之后进行。澄清可以通过过滤、离心、浮选、沉降、凝聚、絮凝和倾析中的至少一者来实现。每种可能性代表独立的实施方案。通常，所述澄清的分散体或发酵液包括已使用过滤(例如微滤)和/或离心除去不溶性杂质的已分解的有机废料分散体或发酵液。
[0093]
尽管根据本发明的原理获得澄清的分散体或发酵液不是必需的，但可以采用其他杂质去除步骤。这包括例如产物分离或初次回收，以便使用例如超滤、溶剂萃取、盐沉淀和排斥萃取来除去或分离与所需乳酸产物显著不同的提取物组分，例如盐和蛋白质。每种可能性代表独立的实施方案。可以使用结晶、蒸馏、蒸发、纳滤、反渗透(ro)过滤、溶剂萃取、电渗析和多种类型的层析(如吸附或离子交换)进行进一步纯化，以除去具有相似物理和化学性质的污染物。每种可能性代表独立的实施方案。
[0094]
本领域已知的纯化方法通常被设计用于源自于具有相对低的固体杂质含量的基本上均匀的基于生物质的原料料流的发酵液，并且所述方法中的一些方法利用发酵步骤期间的结晶和/或将乳酸盐维持在颗粒状态下。此外，一些已知方法被设计用于在发酵方法开始时在原料料流中使用特定量的碳水化合物，从而在发酵方法结束时产生特定量的乳酸镁产物。例如，美国专利号9,689,007指定，发酵培养基在过程开始时应包含至少25重量％的含有可发酵碳水化合物的植物提取物，并且在发酵结束时发酵液应包含至多9.5重量％的乳酸镁。
[0095]
虽然本发明能够从均匀的基于生物质的原料料流生产高纯度l-乳酸镁，但有利的是，它也能够从更复杂的原料例如来自于城市、工业和商业来源的含有高含量可溶性和不溶性杂质的非均质混合食物废料生产高纯度l-乳酸镁。此外，已知的方法不适用于源自于具有宽范围的可能的初始可发酵碳水化合物浓度的复杂原料的发酵液，导致发酵液具有宽范围的乳酸盐浓度。出乎意料地是，本发明人已经发现了一种简单且经济的获得高纯度l-乳酸镁晶体的方法，所述晶体可以衍生自从包含宽范围的初始可发酵碳水化合物浓度的复杂原料获得的非均质发酵液。因此，本方法不受初始有机原料的来源或初始有机原料中可发酵碳水化合物的量的约束或限制。
[0096]
有利的是，本发明能够以高收率和对映体分离从非均质原料生产高纯度l-乳酸镁晶体。出乎意料地是，现在首次公开了可以从含有内源性d-乳酸的已分解的有机废料获得高纯度l-乳酸镁晶体。通常，有机废料包含内源性d-乳酸、l-乳酸或l-和d-乳酸两者，其源自于例如天然发酵方法，例如乳制品中。有利的是，本发明能够从含有最高达10重量％内源性d-乳酸的已分解的有机废料生产高纯度l-乳酸镁晶体。
[0097]
根据本发明的原理，在获得已除去不溶性杂质的澄清的已分解的有机废料的分散体或发酵液后，乳酸盐离子的浓度任选地提高到约100至约150g/l的范围，包括所述指定范围内的每个值。优选地，将乳酸盐离子浓缩到约100至约130g/l的浓度，包括所述指定范围内的每个值。在浓缩后，乳酸盐的示例性浓度包括但不限于约100、约105、约110、约115、约120、约125、约130、约135、约140、约145或约150g/l。每种可能性代表独立的实施方案。有利的是，本发明公开了可以利用低得多的约100至约150g/l的乳酸盐浓度作为结晶前的初始浓度，从而降低了成本并提高了效能。乳酸盐浓缩方法在约50℃至约90℃的高温和施加真空到约80至约300毫巴的压力下进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0098]
然后，通过将所述澄清的或浓缩的分散体或发酵液在约50℃至约90℃的高温和施加真空到约80至约300毫巴的压力下混合来形成晶种l-乳酸镁晶体，包括所述指定范围内的每个值。通常，所述分散体或发酵液使用混合机或均化机以约50至约300转/分钟(rpm)范围内的速度混合，包括所述指定范围内的每个值。示例性的混合速度包括但不限于约50rpm、约75rpm、约100rpm、约125rpm、约150rpm、约175rpm、约200rpm、约225rpm、约250rpm、约275rpm或约300rpm。每种可能性代表独立的实施方案。根据某些实施方案，所述混合进行至少1小时、至少2小时、至少3小时、至少4小时、至少5小时、至少6小时或更长时间。每种可能性代表独立的实施方案。预期本文公开的方法可以进一步包括添加外源l-乳酸镁晶种以促进结晶过程。
[0099]
在形成晶种l-乳酸镁晶体后，在约50℃至约90℃的高温和施加真空到约80至约300毫巴的压力下从所述悬液除去约70％至约90％的水，包括所述指定范围内的每个值。通常，在这个阶段除去至少约70％、约75％、约80％、约85％或约90％的水。
[0100]
在这些步骤期间，温度为约50℃、约55℃、约60℃、约65℃、约70℃、约75℃、约80℃、约85℃或约90℃。每种可能性代表独立的实施方案。真空的施加可以如本领域中已知的，使用例如旋转蒸发仪进行到压力为约80、约85、约90、约95、约100、约105、约110、约115、约120、约125、约130、约135、约140、约145、约150、约155、约160、约165、约170、约175、约180、约185、约190、约195、约200、约205、约210、约215、约220、约225、约230、约235、约240、约245、约250、约255、约260、约265、约270、约275、约280、约285、约290、约295、约300、约
305、约310、约315、约320、约325、约330、约335、约340、约345或约350毫巴。每种可能性代表独立的实施方案。或者，在这些步骤期间，温度为约100℃并且不施加真空。
[0101]
根据某些方面和实施方案，蒸发速率在每小时失重约2至约5％的范围内，包括所述指定范围内的每个值。不囿于任何理论或作用机制，在这种蒸发速率下，得到的l-乳酸镁晶体表现出最佳的过滤性、总纯度和对映体纯度。
[0102]
然后将所述得到的l-乳酸镁晶体从剩余的母液中收集并分离。本文所使用的术语“l-乳酸镁”是指具有式mg(la)2的羟基羧酸(ch3ch(oh)co2h)的镁盐。术语“l-乳酸镁”是指mg(la)2的任何溶剂化物和/或多晶型物，包括但不限于mg(la)2二水合物。本文所使用的术语“母液”是指在l-乳酸镁晶体结晶后剩余的液体。在某些实施方案中，通过选自微滤、纳滤、离心的方法或本领域中已知的其他方法将得到的l-乳酸镁晶体与剩余的液体分开。每种可能性代表独立的实施方案。在某些实施方案中，本发明的方法还包括清洗和/或纯化步骤，其包括清洗和/或纯化所述得到的l-乳酸镁晶体。清洗可以使用有机溶剂或水性溶液进行。每种可能性代表独立的实施方案。在某些实施方案中，所述有机溶剂包括乙醇、丙醇、异丁醇、环己烷、丙酮、乙酸乙酯及其组合中的一者或多者。每种可能性代表独立的实施方案。所述水性溶液包含水。现在首次公开了用水清洗l-乳酸镁晶体进一步提高了对映体纯度。不囿于任何理论或作用机制，认为d-乳酸镁晶体附着到l-乳酸镁晶体的表面，从而用水清洗得到更好的对映体纯度。因此，本发明还提供了一种提高l-乳酸镁晶体的对映体纯度的方法，所述方法包括用水性溶液清洗由在高温和减压下结晶l-乳酸镁获得的l-乳酸镁晶体。在某些实施方案中，所述方法包括将l-乳酸镁晶体中d-乳酸镁的百分率降低至少50％(w/w)。优选地，清洗在室温下，例如在约10℃、约15℃、约20℃、约25℃或约30℃下进行。每种可能性代表独立的实施方案。
[0103]
在某些实施方案中，所述清洗和/或纯化步骤还包括抛光步骤、萃取、微滤、纳滤、活性炭处理、蒸馏和研磨中的至少一者。每种可能性代表独立的实施方案。在其他实施方案中，本发明的方法还包括干燥以达到所需干燥失重％(lod)的步骤。示例性的lod值包括但不限于约10％至约20％，包括所述指定范围内的每个值。
[0104]
根据本发明的原理，本文公开的方法还可以包括将所述收集的l-乳酸镁晶体溶解在适合的溶剂中，并将它们在约50℃至约90℃的高温和施加真空到约80至约300毫巴的压力下重结晶，包括所述指定范围内的每个值，正如上文详述的。这种溶解和重结晶可以根据需要进行额外的循环，例如至少一个额外的循环、至少2、至少3、至少4、至少5、至少6或至少10个额外的循环，以获得所需的晶体纯度。每种可能性代表独立的实施方案。然而应该理解，由于所述得到的l-乳酸镁晶体的纯度提高，如本文所公开的单个循环就已足够。
[0105]
所述得到的l-乳酸镁晶体的回收率为至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％或更高。每种可能性代表独立的实施方案。通过本文公开的方法获得的l-乳酸镁晶体可以进一步被酸化成乳酸，用于后续的再利用。
[0106]
在某些实施方案中，所述得到的l-乳酸镁晶体具有至少约85重量％、约90％、约92％、约94重量％、约95重量％、约96重量％、约97重量％、约98重量％或约99重量％的高纯度。每种可能性代表独立的实施方案。根据这些实施方案，所述l-乳酸镁晶体包含少于约15重量％、例如约10重量％、约9重量％、约8重量％、约7重量％、约6重量％、约5重量％、约4重量％、约3重量％、约2重量％、约1重量％或更少的杂质。每种可能性代表独立的实施方案。
[0107]
在其他实施方案中，所述得到的l-乳酸镁晶体包含少于3％、例如约2.9％、约2.8％、约2.7％、约2.6％、约2.5％、约2.4％、约2.3％、约2.2％、约2.1％、约2.0％、约1.9％、约1.8％、约1.7％、约1.6％、约1.5％、约1.4％、约1.3％、约1.2％、约1.1％、约1％或更少的d-乳酸镁。每种可能性代表独立的实施方案。因此，本发明的方法还提供了对映体富集，用于从d-和l-乳酸盐单体的对映体混合物中富集l-乳酸盐对映体。这种富集对于乳酸的再利用来说是特别有益的。通过本发明的方法，l-乳酸盐对映体的富集是初始l-乳酸盐含量的至少1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或甚至更多。每种可能性代表独立的实施方案。例如，对于含有90％ l-乳酸盐和10％ d-乳酸盐的初始对映体混合物来说，10％富集产生含有99％ l-乳酸盐和1％ d-乳酸盐的乳酸镁盐。在本发明的范围内，通过本文公开的方法将d-乳酸盐含量降低初始d-乳酸盐含量的至少10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或甚至100％。每种可能性代表独立的实施方案。例如，对于含有90％ l-乳酸盐和10％ d-乳酸盐的初始对映体混合物来说，d-乳酸盐含量的50％降低产生含有95％ l-乳酸盐和5％ d-乳酸盐的乳酸镁盐。
[0108]
在各种实施方案中，所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于中值粒径小于75μm。在其他实施方案中，所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于中值粒径大于75μm。本文所使用的术语“粒径”是指颗粒(即晶体)在其最短维度上的长度。所述颗粒具有选自球形、非球形、矩形、薄片、小板、海绵状及其组合的形状。每种可能性代表独立的实施方案。优选地，所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于可以是单峰粒径分布、双峰粒径分布或三峰粒径分布的粒径分布，其中值粒径在约20至约100μm或约100至约300μm的范围内，包括所述指定范围内的每个值。本文所使用的术语“中值”或可互换的“d
50”是指基于体积的累计分布百分率达到50％时的粒径。换句话说，中值粒径表示一个值，其中一半的粒子具有小于该值的直径，并且一半的粒子具有大于该值的直径。因此，所述得到的l-乳酸镁晶体的中值粒径通常为约25、约50、约75、约100、约125、约150、约175、约200、约225、约250、约275或约300μm。每种可能性代表独立的实施方案。
[0109]
尽管本文公开的方法主要为生产高纯度l-乳酸镁晶体而设想，但同样的方法同样可用于生产高纯度d-乳酸镁晶体。
[0110]
因此，根据某些方面和实施方案，本发明提供了一种由已分解的有机废料形成高纯度d-乳酸镁晶体的方法，所述方法包括下述步骤：
[0111]
a.提供已分解的有机废料的澄清分散体，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐；
[0112]
b.任选地将所述步骤(a)的澄清分散体浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；
[0113]
c.将所述步骤(a)的澄清分散体或步骤(b)的浓缩的澄清分散体混合，以获得包含晶种d-乳酸镁晶体的悬液；
[0114]
d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，以获得d-乳酸镁晶体；和
[0115]
e.收集所述在步骤(d)中获得的d-乳酸镁晶体，
[0116]
其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0117]
根据其他方面和实施方案，本发明提供了一种由源自于已分解的有机废料的对映
体混合物富集d-乳酸盐对映体的方法，所述方法包括下述步骤：
[0118]
a.提供已分解的有机废料的澄清分散体，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐，所述乳酸盐包含d-和l-乳酸盐的对映体混合物；
[0119]
b.任选地将所述步骤(a)的澄清分散体浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；
[0120]
c.将所述步骤(a)的澄清分散体或步骤(b)的浓缩的澄清分散体混合，以获得包含晶种乳酸镁晶体的悬液；
[0121]
d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，以获得具有富集的对映体纯度的d-乳酸镁晶体；和
[0122]
e.收集所述在步骤(d)中获得的d-乳酸镁晶体，
[0123]
其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行，包括所述指定范围内的每个值。
[0124]
本文所使用的术语“约”是指给定值的
±
10％。
[0125]
在整个本说明书和权利要求书中，词语“包含”和“含有”及其变化形式意味着“包括但不限于”，并且不打算(也不)排除其他部分、添加剂、组分、整数或步骤。
[0126]
正如本文所使用的，单数形式“一种或一个”(“a”、“an”)和“所述”(“the”)包括复数形式，，除非上下文另有明确规定。因此，例如，对“一种溶剂”的指称包括本领域中已知的溶剂的组合。
[0127]
本文所使用的术语“和”或“或”包括“和/或”，除非上下文另有明确规定。
[0128]
为了更全面说明本发明的某些实施方案，提供了下述实施例。然而，它们决不应该被解释为限制本发明的广泛范围。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以容易地设计本文公开的原理的许多变化和修改。
[0129]
实施例
[0130]
实施例1.
[0131]
使用氢氧化镁作为碱性剂进行混合食物废料原料的发酵，添加所述碱性剂是为了将ph维持在5-7的范围内。将所述含有乳酸盐的发酵液离心并过滤，产生乳酸盐浓度为75g/l的透明上清液。将所述上清液维持在60℃和180毫巴的真空下，直到乳酸盐浓度为120g/l。将所述浓缩的上清液在相同条件下以200rpm搅拌4小时，以允许晶种形成，然后再次浓缩，除去80％的水。将所述浓缩物冷却至25℃，并使用装配有3号沃特曼滤纸的布氏漏斗过滤。将得到的晶体用丙酮清洗并在80℃下干燥。制备的收率为70重量％，含量为97.4％。尽管开始时上清液中的d/l-乳酸盐比例为3.7％/96.3％，但母液的d/l-乳酸盐比例为8.6％/91.4％，并且乳酸镁晶体中得到的d/l-乳酸盐比例为1.2％/98.8％。令人吃惊的是，用水清洗乳酸镁晶体进一步提高了对映体纯度。不囿于任何理论或作用机制，认为d-乳酸盐晶体附着到l-乳酸盐晶体的表面，从而用水清洗产生了更好的对映体纯度。
[0132]
实施例2.
[0133]
使用具有下述截留尺寸的一系列筛网评估如实施例1中所述制备的l-乳酸镁晶体的粒径分布：75μm、100μm、300μm和710μm。得到的粒径分布情况呈现在图1和表1中。
[0134]
表1.
[0135]
筛网截留值[μm]重量％7100.16
5001.133009.9110056.417513.71018.68
[0136]
在光学显微镜下观察所述晶体。图2a-2f显示所述晶体表现出相对均匀的形状，具有特征性的晶面。
[0137]
实施例3.
[0138]
将如实施例1中所述制备并如实施例2中所述表征的晶体与通过下述方法获得的晶体进行比较：将乳酸盐浓度为98g/l的澄清发酵液在60℃下浓缩到乳酸盐浓度为215g/l。将浓缩物以2℃/min的速率冷却到20℃，将所述晶体过滤并用冷水(5℃)清洗。通过本实施例中描述的方法获得的晶体的粒径分布呈现在图3和表2中，所述晶体的光学显微镜图像示出在图4a-4f中。
[0139]
表2.
[0140]
筛网截留值[μm]重量％7100.025000.053000.031002.267518.26079.37
[0141]
实施例4.
[0142]
使用氢氧化镁作为碱性剂进行混合食物废料原料的发酵，添加所述碱性剂是为了将ph维持在5-7的范围内。将所述含有乳酸盐的发酵液离心并过滤，产生乳酸盐浓度为78g/l的透明上清液。将所述上清液维持在60℃和200毫巴的真空下，直至乳酸盐浓度为122g/l。将所述浓缩的上清液在相同条件下以200rpm搅拌4小时，以允许晶种形成，然后再次浓缩，除去80％的水。将所述浓缩物冷却至25℃，并使用装配有3号沃特曼滤纸的布氏漏斗过滤。将得到的晶体用丙酮和水清洗并在80℃下干燥。制备的收率为74重量％，含量为96.0％。尽管开始时上清液中的d/l-乳酸盐比例为3.1％/96.9％，但母液的d/l-乳酸盐比例为8.3％/91.7％，并且乳酸镁晶体中得到的d/l-乳酸盐比例为1.6％/98.4％。将所述得到的乳酸镁晶体重新溶解，终浓度为110g/l，用活性炭处理所述溶液以除去有色杂质并过滤。将所述澄清溶液在60℃下以200rpm搅拌6小时，以允许晶种形成，然后再次浓缩，除去80％的水。将所述浓缩物冷却至30℃，并使用装配有3号沃特曼滤纸的布氏漏斗过滤。将得到的晶体用丙酮和水清洗并在70℃下干燥。制备的收率为66重量％，含量为98.4％。尽管开始时所述重结晶溶液中的d/l-乳酸盐比例为1.6％/98.4％，但母液的d/l-乳酸盐比例为5.3％/94.7％，并且乳酸镁晶体中得到的d/l-乳酸盐比例为0.8％/99.2％。
[0143]
实施例5.
[0144]
如实施例2中所述评估如实施例4中所述制备的l-乳酸镁晶体的粒径分布。得到的粒径分布情况呈现在图5和表3中。
[0145]
表3.
[0146]
筛网截留值[μm]重量％7100.05001.013000.3710075.467513.84010.32
[0147]
正如从这些结果明显看出的，如实施例1和4中所述通过本发明的方法获得的晶体比如实施例3中所述通过冷却结晶方法获得的晶体大得多。具体而言，通过本发明的方法获得的大部分晶体大于100微米，然而通过冷却结晶方法获得的晶体小于75微米。此外，通过冷却结晶方法获得的晶体显示出非常少的特征性晶面，并且主要为聚集体形式。
[0148]
实施例6.
[0149]
为了研究蒸发速率对得到的乳酸镁晶体特性的影响，在如表4中详述的不同结晶条件下进行了被称为“慢”、“中等”和“快”的三个结晶实验。所述实验在源自于如实施例1和4中所述的乳酸发酵实验的澄清液上进行。
[0150]
表4.
[0151][0152]
评估了如下四种不同参数：a)滤饼水分——在初次过滤后和水洗前测量。滤饼水分指示过滤性，因此较低的值表明在过滤中除去了更多的母液；b)晶体纯度——使用hplc测量；c)收率——(根据晶体纯度校正)；和d)d-乳酸盐的％——使用hplc测量。结果呈现在表5中。
[0153]
表5.
[0154][0155]
中等蒸发速率在过滤性方面显示出最佳结果，与慢或快蒸发速率相比少4-5％的水。这种速率也产生具有最高纯度和最低d-乳酸盐％的晶体。检测到在高蒸发速率下结晶
总收率降低的趋势。
[0156]
也通过电感耦合等离子体(icp)元素分析评估了从所述实验得到的晶体。结果呈现在表6中。
[0157]
表6.
[0158]
元素慢中等快al8.331.693.32ca1065368495cl1099.04574.16808.85k646269377mn7.768.318.62na591282372p39190128s98.040.254.3zn5.74.43.8
[0159]
这些结果表明，中等蒸发速率结晶在结晶期间除去元素杂质方面是优异的。具体而言，与在慢或快蒸发速率下结晶相比，通过中等速率结晶显著降低了钙以及氯、钾、钠和磷的浓度。也使用具有不同截留值的筛网评估了得到的晶体的粒径分布。结果表明中等速率结晶形成最大的晶体，其中》75％的晶体大于100μm。结果示出在图6中。然而应该指出，由于晶体倾向于形成团簇，基于筛分的粒径分布不太准确。
[0160]
总之，这些结果显示中等速率结晶产生了最高质量的乳酸镁晶体。
[0161]
实施例7.
[0162]
将乳酸发酵液离心并过滤，产生1kg含有7％乳酸盐的透明上清液。使用旋转蒸发仪将所述上清液浓缩至12％乳酸盐，除去了42重量％。将得到的浓缩物转移到预热至70℃的0.5l反应器，并以300rpm搅拌。将所述上清液分别以7、65或135g/h的速率在真空(315、280或250毫巴)中减量。在除去80重量％后，收获晶体并使用烧结玻璃漏斗过滤。将得到的晶体用冷水清洗并在70℃下干燥。正如在实施例6中示例的，其中在8-16h的过程中以每小时2.4-4.8重量％的蒸发速率进行蒸发的中等结晶速率提供最好的结果。
[0163]
实施例8.
[0164]
进行了恒定质量的进料分批结晶。将乳酸发酵液离心并过滤，以产生2kg含有7％乳酸盐的透明上清液。将20％的所述上清液(0.4kg)添加到预热至85℃的0.5l反应器，并以300rpm搅拌。将剩余的80％(1.6kg)添加到加热至60℃的单独容器中，并使用蠕动泵连接到所述反应器。将所述上清液以80g/h的速率在真空(280毫巴)下减量。在蒸发期间，以相同的速率添加上清液。在结晶期间将内部温度维持在70℃。20h后，所有上清液均已添加，随后收获晶体并使用烧结玻璃漏斗过滤。将得到的晶体用冷水清洗并在70℃下干燥。收率：57％，含量：98.6％，％d-乳酸盐：3.8％，原始d-乳酸盐％：7.0％。通过筛分对所述晶体的粒径分布进行表征。结果示出在图7中。在光学显微镜下观察所述晶体。图8示出了保留在50μm筛网上面的晶体的图像。
[0165]
实施例9.
[0166]
进行恒定浓度的进料分批结晶。将乳酸发酵液离心并过滤，产生2kg乳酸浓度为
70g/l的透明上清液。使用旋转蒸发仪将50％的上清液(1kg)浓缩至乳酸浓度为120g/l。将得到的浓缩物转移到预热至80℃的0.5l反应器，并以300rpm搅拌。将剩余的50％(1kg)上清液添加到加热至60℃的单独容器中，并使用蠕动泵连接到所述反应器。将所述浓缩物以100g/h的速率在真空(180毫巴)下减量，直至达到80％的总浓缩因数(200g)。在结晶期间将内部温度维持在58℃。然后以80g/h的速率添加上清液，同时维持80％的蒸发比。12.5h后，所有上清液均已添加。然后将反应器置于60℃和大气压下搅拌7h。收获晶体并使用烧结玻璃漏斗过滤。将得到的晶体用冷水清洗并在70℃下干燥。收率：43％，含量：96.3％。通过筛分对所述晶体的粒径分布进行表征。结果示出在图9中。在光学显微镜下观察所述晶体。图10示出了保留在25μm筛网上面的晶体的图像。
[0167]
实施例10.
[0168]
乳酸镁二水合物如下获得：使用氢氧化钠分解聚乳酸(pla 4032d)以获得乳酸钠浆料。如wo 2021/165964中所述，通过添加硫酸镁将钠离子用镁离子置换。然后将乳酸镁二水合物添加到装配有冷凝器的三口圆底烧瓶，并在100℃下溶解在去离子水(dw)中。使用烧结玻璃漏斗过滤掉任何未溶解的杂质。将得到的580g透明溶液(10.7％乳酸)转移到预热至100℃的0.5l反应器。允许溶液沸腾并在20h内蒸发水，总共除去320g。然后收获晶体并用烧结玻璃漏斗过滤。将得到的晶体在70℃下干燥。收率：57.5％，含量：97.0％，d-乳酸盐％：0.5％，原始晶体含量：86.4％；原始d-乳酸盐％：1.5％。通过筛分对所述晶体的粒径分布进行表征。结果示出在图11中。在光学显微镜下观察所述晶体。图12示出了保留在200μm筛网上面的晶体的图像。
[0169]
实施例11.
[0170]
乳酸镁二水合物如下获得：使用氢氧化钠分解聚乳酸(餐具废料)以获得乳酸钠浆料。如wo 2021/165964中所述，通过添加硫酸镁将钠离子用镁离子置换。然后将乳酸镁二水合物添加到装配有冷凝器的三口圆底烧瓶，并在100℃下溶解在dw中。使用烧结玻璃漏斗过滤掉任何未溶解的杂质。将得到的500g透明溶液(8.8％ la)转移到预热至100℃的0.5l反应器。允许溶液沸腾并在29h内蒸发水，总共除去336g。然后收获晶体并用烧结玻璃漏斗过滤。将得到的晶体用冷水清洗并在70℃下干燥。收率：70.7％，含量：98.0％，d-乳酸盐％：0.6％，原始晶体含量：82.1％，原始d-乳酸盐％：3.8％。通过筛分对所述晶体的粒径分布进行表征。结果示出在图13中。在光学显微镜下观察所述晶体。图14示出了保留在300μm筛网上面的晶体的图像。
[0171]
比较例
[0172]
乳酸镁二水合物从乳酸发酵液使用蒸发结晶在30℃下获得。具体来说，将乳酸(la)发酵液离心并过滤，产生1kg含有7％ la的透明上清液。将所述上清液维持在30℃下并在30-40毫巴下施加真空，直至达到12％的乳酸浓度。将浓缩的上清液转移到预热至30℃的0.5l反应器并以300rpm搅拌，然后再次真空浓缩(35-40毫巴)，除去77％的水。然后收获晶体并使用烧结玻璃漏斗过滤。原始d-乳酸盐％：6.8％，母液中的d-乳酸盐％：6.0％，收率：88％，含量：84.6％。将得到的晶体用冷水清洗并在70℃下干燥。收率降低至54％，并且含量提高到99.8％。因此，与根据本发明的实施方案在约50-100℃范围内的温度下结晶l-乳酸镁相反，在30℃下结晶不导致母液中的d-乳酸盐含量与初始值相比提高。相反，母液中的d-乳酸盐含量降低，导致晶体具有与初始的过滤发酵液相同的d-乳酸盐与l-乳酸盐的比例。
此外，得到的晶体非常小，并被认为不太适合于新pla生产(图15-16)。
[0173]
上面特定实施方案的描述充分揭示了本发明的总体性质，使得其他人可以通过应用当前知识，容易地修改和/或改写此类特定实施方案以适应于各种应用，而不需过多实验并且不偏离所述总体概念，因此，此类改编和修改应当并且旨在被理解为是在所公开的实施方案的含义和等同性范围之内。应当理解，本文中使用的短语或术语是出于描述而非限制的目的。在不偏离本发明的情况下，用于执行所公开的各种功能的手段、材料和步骤可以采取各种替代形式。

技术特征：
1.一种由已分解的有机废料形成高纯度l-乳酸镁晶体的方法，所述方法包括下述步骤：a.提供已分解的有机废料的澄清分散体，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐；b.任选地将所述步骤(a)的澄清分散体浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；c.将所述步骤(a)的澄清分散体或步骤(b)的浓缩的澄清分散体混合，获得包含晶种l-乳酸镁晶体的悬液；d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，获得l-乳酸镁晶体；和e.收集所述在步骤(d)中获得的l-乳酸镁晶体，其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述已分解的有机废料的澄清分散体包括已使用过滤、离心、浮选、沉降、凝聚、絮凝和倾析中的至少一者除去杂质的已分解的有机废料。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述已分解的有机废料的澄清分散体包括已使用过滤和/或离心除去杂质的已分解的有机废料。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述有机废料选自食物废料、城市食物废料、住宅食物废料、农业废料、来自于食品加工设施的工业食物废料、商业食物废料及其混合物或组合。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中步骤(b)进行到乳酸盐浓度为约100至约130g/l。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述步骤(c)中的混合以约50至约300转/分钟(rpm)的速度进行。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述步骤(c)中的混合进行至少1小时。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中步骤(b)至(d)在约50℃至约80℃范围内的高温下进行。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤(b)至(d)在施加真空至约150至约250毫巴的压力下进行。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(d)以每小时约2至约5重量％的蒸发速率进行。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中步骤(e)包括过滤和/或离心。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中步骤(e)在室温下进行。13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其还包括清洗所述得到的l-乳酸镁晶体的步骤(f)。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体的清洗在选自水、乙醇、丙醇、异丁醇、环己烷、丙酮、乙酸乙酯及其混合物或组合的溶剂中进行。15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其还包括将所述l-乳酸镁晶体干燥至干燥失重(lod)％为约10％至约20％的步骤(g)。16.根据权利要求15所述的方法，其中干燥在约50℃至约120℃的高温下进行。17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中通过重复步骤(c)至(e)将所述得到
的l-乳酸镁晶体溶解并重结晶。18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中l-乳酸镁晶体的回收率为至少90％。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于中值粒径小于75μm。20.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于中值粒径大于75μm。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于包括约100至约300μm范围内的中值粒径的粒径分布。22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体包含少于3％的d-乳酸镁、优选地少于2％的d-乳酸镁、更优选地少于1.5％的d-乳酸镁以及最优选地少于1％的d-乳酸镁。23.多个l-乳酸镁晶体，其通过权利要求1至22中任一项所述的方法可获得。24.一种由发酵液形成高纯度l-乳酸镁晶体的方法，所述方法包括下述步骤：a.提供澄清的发酵液，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐；b.任选地将所述步骤(a)的澄清的发酵液浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；c.将所述步骤(a)的澄清的发酵液或步骤(b)的浓缩的发酵液混合，获得包含晶种l-乳酸镁晶体的悬液；d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，获得l-乳酸镁晶体；和e.收集所述在步骤(d)中获得的l-乳酸镁晶体，其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行。25.根据权利要求24所述的方法，其中所述澄清的发酵液包括已使用过滤、离心、浮选、沉降、凝聚、絮凝和倾析中的至少一者除去杂质的发酵液。26.根据权利要求24所述的方法，其中所述澄清的发酵液包括已使用过滤和/或离心除去杂质的发酵液。27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中所述澄清的发酵液从碳水化合物源的发酵方法中获得。28.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，其中所述澄清的发酵液从有机废料原料的发酵方法中获得。29.根据权利要求28所述的方法，其中所述有机废料选自食物废料、城市食物废料、住宅食物废料、农业废料、来自于食品加工设施的工业食物废料、商业食物废料及其混合物或组合。30.根据权利要求24至29中任一项所述的方法，其中步骤(b)进行到乳酸盐浓度为约100至约130g/l。31.根据权利要求24至30中任一项所述的方法，其中所述步骤(c)中的混合以约50至约300转/分钟(rpm)的速度进行。32.根据权利要求24至31中任一项所述的方法，其中所述步骤(c)中的混合进行至少1小时。
33.根据权利要求24至32中任一项所述的方法，其中步骤(b)至(d)在约50℃至约80℃范围内的高温下进行。34.根据权利要求24至33中任一项所述的方法，其中步骤(b)至(d)在施加真空至约150至约250毫巴的压力下进行。35.根据权利要求24至34中任一项所述的方法，其中步骤(d)以每小时约2至约5重量％的蒸发速率进行。36.根据权利要求24至35中任一项所述的方法，其中步骤(e)包括过滤和/或离心。37.根据权利要求24至36中任一项所述的方法，其中步骤(e)在室温下进行。38.根据权利要求24至37中任一项所述的方法，其还包括清洗所述得到的l-乳酸镁晶体的步骤(f)。39.根据权利要求38所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体的清洗在选自水、乙醇、丙醇、异丁醇、环己烷、丙酮、乙酸乙酯及其混合物或组合的溶剂中进行。40.根据权利要求24至39中任一项所述的方法，其还包括将所述l-乳酸镁晶体干燥至干燥失重(lod)％为约10％至约20％的步骤(g)。41.根据权利要求40所述的方法，其中干燥在约50℃至约120℃的高温下进行。42.根据权利要求24至41中任一项所述的方法，其中通过重复步骤(c)至(e)将所述得到的l-乳酸镁晶体溶解并重结晶。43.根据权利要求24至42中任一项所述的方法，其中l-乳酸镁晶体的回收率为至少90％。44.根据权利要求24至43中任一项所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于中值粒径小于75μm。45.根据权利要求24至43中任一项所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于中值粒径大于75μm。46.根据权利要求45所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体的特征在于包括约100至约300μm范围内的中值粒径的粒径分布。47.根据权利要求24至46中任一项所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体包含少于3％的d-乳酸镁、优选地少于2％的d-乳酸镁、更优选地少于1.5％的d-乳酸镁以及最优选地少于1％的d-乳酸镁。48.多个l-乳酸镁晶体，其通过权利要求24至47中任一项所述的方法可获得。49.一种由源自于已分解的有机废料的对映体混合物中富集l-乳酸盐对映体的方法，所述方法包括下述步骤：a.提供已分解的有机废料的澄清分散体，其包含浓度为约50至约110g/l的乳酸盐，所述乳酸盐包含d-和l-乳酸盐的对映体混合物；b.任选地将所述步骤(a)的澄清分散体浓缩到乳酸盐浓度为约100至约150g/l；c.将所述步骤(a)的澄清分散体或步骤(b)的浓缩的澄清分散体混合，获得包含晶种乳酸镁晶体的悬液；d.从所述步骤(c)的悬液除去约70％至约90％的水，获得具有富集的对映体纯度的l-乳酸镁晶体；和e.收集所述在步骤(d)中获得的l-乳酸镁晶体，
其中步骤(b)至(d)在约50℃至约90℃范围内的高温以及施加真空至约80至约300毫巴的压力下进行。50.根据权利要求49所述的方法，其中所述得到的l-乳酸镁晶体包含少于1％的d-乳酸镁。

技术总结
提供了一种由均质和非均质已分解的有机废料形成高纯度L-乳酸镁晶体的方法。所述方法提供了具有改进的对映体纯度和总纯度的L-乳酸镁晶体，其特别适合在新的聚乳酸的生产中重复使用。复使用。


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：三W有限公司
技术研发日：2022.01.19
技术公布日：2023/10/5