(57)【要約】  本発明は、乳酸マグネシウムを含む媒質からの、乳酸及び／または乳酸塩の優れた調製方法に関する。前記方法においては、乳酸マグネシウムを、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物と、９乃至１２、好ましくは９．５乃至１１のｐＨ範囲で反応させて、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを生成させる。本発明による方法では、乳酸塩及び水酸化マグネシウムが生成する。前記のいわゆるSWAP反応を、９乃至１２のｐＨ範囲で実施する場合には水酸化マグネシウム粒子が生成し、これは生成する乳酸塩溶液から容易に分離可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳酸マグネシウムを含む媒質からの、乳酸及び／または乳酸塩の調製方法であって、前記乳酸マグネシウムを、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物と、９乃至１２、好ましくは９．５乃至１１のｐＨ範囲で反応させて、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを生成させる方法。
【請求項２】
乳酸マグネシウム（を含有する前記媒質）を、前記乳酸マグネシウムとナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物とを反応させる前に予備処理する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予備処理が、バイオマス分離、洗浄、再結晶化、濾過、濃縮、及び乾燥のうち少なくとも１つを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
媒質中に存在する前記乳酸マグネシウムが、最高で３８重量％の乳酸マグネシウム含量（全スラリーに基づき無水物として算出）を有するスラリーの形態で存在する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記乳酸マグネシウムを、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物と、激しい撹拌下において反応させる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記乳酸マグネシウムを、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの水酸化物と、２０乃至１００℃の温度で、好ましくは２０乃至７５℃の温度で反応させる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記乳酸マグネシウムを、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの水酸化物と反応させて乳酸ナトリウム、乳酸カリウム、乳酸カルシウム、及び／または乳酸アンモニウムを、反応媒質の液体部分中に最高で４０重量％までの濃度で、好ましくは反応媒質の液体部分中に最高で３０重量％の濃度で生成させる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記反応を連続的に行う、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記反応を二工程で行い、第一工程においては乳酸マグネシウムをナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物と９乃至１２、好ましくは９．５乃至１１のｐＨ範囲にて反応させてナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを生成させ、第二工程においてはｐＨを１０．５乃至１２に増大させる、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
生成した前記水酸化マグネシウムを、反応媒質から分離する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
生成した前記水酸化マグネシウムを、生成後に反応媒質から直ちに分離する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記水酸化マグネシウムを、分離後に水で洗浄する、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
生成する前記水酸化マグネシウムを、炭水化物の発酵における中和剤として使用して乳酸を生成させる、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
乳酸マグネシウムからの分離後に回収される前記ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩に、「ｐＨ調整工程」を施す、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩に、一つ以上のさらなる精製／変性工程を施す、請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩に、電気透析を行う、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩を、乳酸に変換する、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩を、双極電気透析または強酸の添加によって乳酸に変換する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記乳酸マグネシウム（を含有する媒質）が、炭水化物の発酵から発生する、請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
乳酸マグネシウムとナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの水酸化物とを反応させる前に、バイオマスを乳酸マグネシウム（を含有する媒質）から分離する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記バイオマスを、濾過及び／または沈降によって分離する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
水酸化マグネシウムを、前記発酵における中和剤として使用する、請求項１９乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
中和剤の発生と共に使用される前記水酸化マグネシウムが、請求項１３に記載の、生成する水酸化マグネシウムに由来する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記炭水化物が、蔗糖、（液化）澱粉、シュガーシロップ等である、請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
ａ）炭水化物源を、微生物の存在下にて乳酸及び／または乳酸塩に発酵させ、
ｂ）水酸化マグネシウムを前記発酵中の中和剤に使用し、
ｃ）乳酸マグネシウムを含む媒質を形成し、
ｄ）任意に、乳酸マグネシウムを含む媒質を、以下の操作前に処理し、
ｅ）乳酸マグネシウムを含む媒質中の乳酸マグネシウムと、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物とを、９．０乃至１２、好ましくは９．５乃至１１、最も好ましくは９．９乃至１０．５のｐＨ範囲にて反応させて、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを生成させ、
ｆ）ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを分離し、更に、
ｇ）水酸化マグネシウムをｂ工程に再利用する、
乳酸及び／または乳酸塩の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳酸マグネシウム含有媒質からの乳酸または乳酸塩の改善された調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
乳酸（ＬＡ）は、主として食品産業において使用されるヒドロキシ酸である。これはまた、生分解性ポリマーであるポリ乳酸の調製のために、ポリマー産業においても使用される。
【０００３】
乳酸の調製のための商用の方法のほとんどは、微生物による炭水化物の発酵に基づく。これらの方法には、温度及びｐＨの厳しい制御が必要である。全ての発酵工程に共通の特徴は、該工程中に微生物によって分泌される酸を中和する必要性である。前記工程において使用される微生物によっては、臨界値を下回るｐＨの低下が、該微生物の代謝工程を損ない、発酵工程を停止させうる。したがって、発酵反応にCa(OH)2を添加し、よって乳酸カルシウムを発生させることが一般的な方法である。乳酸カルシウムから乳酸を遊離させるための硫酸の使用は、ひいては硫酸カルシウムを固体廃棄物として生成させ、これは現在のところ石膏として廃棄される。乳酸の産生の増大により、固体廃棄物に実質的な増加をもたらすが、これはやがて環境にとって耐え難い重荷となりうる。このことに加え、発酵工程のために様々な分離スキームが開発されているにもかかわらず、高純度のＬＡの分離は、依然としてとらえどころのない目標である。中和剤としてカルシウム塩基を用いる乳酸の調製方法の例は、WO98/22611に開示されている。この特許公報は、乳酸の製造方法を開示するが、ここでは、発酵、カルシウム塩基などのアルカリ土類金属の塩基の添加による乳酸カルシウムなどのアルカリ土類金属の乳酸塩の生成、バイオマスの除去、アルカリ土類金属塩基とアンモニウム源との反応による乳酸アンモニウムの生成、及び塩分解電気透析によるここからの乳酸の回収によって乳酸が産生する。所望の生成物が特定の乳酸塩である場合には、中和剤としてカルシウム塩基を用いる通常の方法で発酵により生成する乳酸カルシウム塩をまず調製する。その後乳酸カルシウムを、石膏生成下での硫酸添加によって乳酸に変換し、次いで前記乳酸を所望の乳酸塩に変換する。乳酸塩の調製のためのこの方法が実験室仕様であり、時間がかかり、さらに石膏の形態の望ましからぬ固体廃棄物を生じることは言うまでもない。
【０００４】
本発明の目的は、乳酸及び／または乳酸塩の製造のためのより優れた方法を提供することである。
本発明のさらなる目的は、乳酸及び／または乳酸塩の調製のための、環境に優しい方法を提供することである。
本発明の別の目的は、より優れた分離工程を含む、乳酸及び／または乳酸塩の調製方法を提供することである。
本発明の別の目的は、説明を進めるに従って明らかになるであろう。
【０００５】
本発明によれば、乳酸及び／または乳酸塩は、改善された分離工程を含む優れた方法によって調製される。前記方法は、実質的にはいかなる固体もしくは液体の廃棄物もなしに実施しうるため環境に優しい。本発明は、乳酸マグネシウムを含む媒質からの乳酸及び／又は乳酸塩の調製方法を提供する。
【０００６】
従来技術において、乳酸発酵における中和剤のためのマグネシウム塩基の使用の可能性が幾つかの文献に開示されている。
Magnesium carbonate as a neutralising agent for the lactic acid formed during fermentation of sugare mashes, Zbiobrowsky, Jerzy; Lesniak Wladyslaw, Przemysl refment, (1964), 7(1), 3-6には、糖蜜及び白砂糖の発酵において産生する乳酸のための中和剤としての、炭酸マグネシウムの使用が開示されている。
【０００７】
さらに、JP-B4-63000038は、酸のそのマグネシウム塩への変換及び５０℃を超える温度での蒸発による、発酵ブロスからの乳酸回収に関する。この処理は結晶性乳酸マグネシウムを生成し、これはイオン交換樹脂を用いて乳酸に変換された。
【０００８】
Manufacture of magnesium lactate, Kolomaznik, A. Blaha, S. Saha, L. Saha, Czech Rep. CZ 279, 449, 12 April 1995は、ウェイ（ラクトース）の発酵及び酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、もしくは炭酸マグネシウムを用いた中和による乳酸マグネシウムの製造に関する。
【０００９】
US1459395は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、もしくは炭酸マグネシウムを用いる市販の（ダーク）乳酸の中和により乳酸マグネシウムを生成させる、乳酸の精製に関する。前記乳酸マグネシウムは、適当な溶媒中の濃硫酸で酸性にする。濾過によって硫酸マグネシウムを除去した後には、得られた溶液を蒸留して溶媒を除去する。純粋な乳酸が残渣として残る。更に、硫酸カルシウムの生成を伴う乳酸カルシウムから乳酸マグネシウムへの変換（いわゆるSWAP反応）も挙げられている。
【００１０】
GB173479には、発酵からの乳酸の精製方法が開示されており、ここでは溶液中の乳酸が乳酸マグネシウムに変換する。溶液中の前記乳酸塩を、乳酸マグネシウムへのその変換の前に、いっそう可溶性の乳酸塩、例えば乳酸カルシウムに変換してもよい。得られる乳酸マグネシウム溶液を、硫酸で酸性化すると、乳酸が、例えばアセトンでの抽出によって回収される。抽出及び酸性化の工程は、アセトン中のマグネシウム塩溶液を懸濁させる工程及び、次いで酸性化して沈降硫酸マグネシウム及び乳酸を生成させる工程を伴っても良い。
【００１１】
WO00/17378は、乳酸を生成させる糖の発酵に関する。発酵ブロスのｐＨを、水酸化カルシウムまたは水酸化マグネシウムの添加によって５．５乃至６．５に調整する。乳酸マグネシウムは、塩酸で変換して乳酸及び塩酸マグネシウムを生成させる。乳酸を、イソアミルアルコール、アミン、またはエーテルを用いるＬＬＥにより抽出する。塩化マグネシウムは、塩酸と酸化マグネシウムとに熱分解する。
【００１２】
第二の実施態様によれば、発酵ブロス（バイオマスの分離後）を濃縮して乳酸マグネシウムまたは乳酸カルシウムの沈降を起こさせる。沈殿をHClで酸性化する。発酵ブロスは典型的には約５乃至６重量％の乳酸マグネシウムまたは乳酸カルシウム（乳酸として算出）を含むことが示され、また前記濃度が常温での結晶化には不十分であることが示されている。従って、前記ブロスを約１５重量％に濃縮して、濃縮したブロスの冷却と共に沈降が起こる。
【００１３】
US3429777には、可溶性タンパク質及び可溶性リン酸塩を含む粗製乳酸溶液からの乳酸マグネシウムの製造が開示されている。前記の粗製乳酸溶液は、粗製の乳酸塩インキュベート浸液（crude lactate incubated steepwater liquor）または粗製の糖液、例えば糖蜜などと定義される。乳酸は、硫酸またはリン酸の酸性化により、任意にCO2と共に回収される。さらに、乳酸マグネシウム溶液へのソーダ灰、苛性ソーダ、またはリン酸ナトリウムの添加によって乳酸マグネシウムを乳酸ナトリウムに変換して、乳酸ナトリウムと炭酸マグネシウムまたは水酸化マグネシウムとを産生させる可能性にも言及があった。しかしながら、この方法をどういった条件下でどのように実施するかについての詳細は全く開示されていない。
【００１４】
NL-A-288829は、糖の連続発酵による乳酸の生成を開示しており、ここではマグネシウムまたは亜鉛の塩を連続的に添加してｐＨを一定にし、且つ乳酸マグネシウムまたは乳酸亜鉛を生成させるが、これは連続的な糖添加の下で、濾過によって発酵ブロスから定期的に除去される。
【００１５】
WO98/37050（Eyal）には、下記の工程を含む、乳酸のアルカリ土類金属塩を含む（発酵）媒質からの乳酸の調製が開示されている：
ａ）乳酸のアルカリ土類金属塩とアルカリ金属塩基とを反応させて、乳酸のアルカリ金属塩とアルカリ土類金属塩基とを生成させる工程、
ｂ）乳酸のアルカリ金属塩から、前記アルカリ土類金属塩を分離する工程、
ｃ）乳酸のアルカリ金属塩を、乳酸とアルカリ金属塩とに分解する工程、
ｄ）前記乳酸とアルカリ金属塩とを、濾過または抽出によって分離する工程、
ｅ）アルカリ金属塩を工程（ａ）に再利用する工程、及び
ｆ）工程（ｂ）において単離したアルカリ土類金属塩を、（発酵）媒質に再利用する工程。
【００１６】
乳酸の前記アルカリ土類金属塩は、乳酸のカルシウム塩または乳酸のマグネシウム塩であってよい。前記アルカリ金属塩は、好ましくはナトリウムまたはカリウムの塩、好ましくはこれらの水酸化物、炭酸塩、または重炭酸塩である。前記の塩分解工程は、電気透析的塩分解であって良い。
【００１７】
全工程が、中和剤としてのカルシウム塩基の使用に明らかに関連しているにもかかわらず、マグネシウム塩基の使用が代替案として挙げられている。前記公報は、アルカリ土類金属乳酸塩がSWAP工程によってナトリウムもしくはカリウムの乳酸塩に変換されうる旨をさらに教示する。この点について、Na/K塩基、例えば水酸化物、水酸化炭酸塩、重炭酸塩をアルカリ土類金属乳酸塩に添加する。炭酸カルシウムの低い溶解度のため、重炭酸塩の使用が好ましい。乳酸カルシウム及び重炭酸ナトリウムを用いる前記SWAPのためには、５乃至１０、より好ましくは７乃至９のｐＨが好ましい。様々なカルシウム塩基の溶解性（並びに他の物理的及び化学的な特性）が、様々なマグネシウム塩基とは実質的に相違する（、また互いに相対的に相違する、例えば水酸化カルシウムは炭酸カルシウムよりも溶解性である一方で炭酸マグネシウムは水酸化マグネシウムよりも溶解性である）ため、Eyalの教示は（カルシウム及び（重）炭酸塩にのみ関し、且つこれらに基づくことが明らかであるため）マグネシウムに基づくSWAP処理には採用不可である。
【特許文献１】JP-B4-63000038
【特許文献２】US1459395
【特許文献３】GB173479
【特許文献４】WO00/17378
【特許文献５】US3429777
【特許文献６】NL-A-288829
【特許文献７】WO98/37050
【非特許文献１】Magnesium carbonate as a neutralising agent for the lactic acid formed during fermentation of sugare mashes, Zbiobrowsky, Jerzy; Lesniak Wladyslaw, Przemysl refment, (1964), 7(1), 3-6
【非特許文献２】Manufacture of magnesium lactate, Kolomaznik, A. Blaha, S. Saha, L. Saha, Czech Rep. CZ 279, 449, 12 April 1995
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
乳酸発酵物中の中和剤としてのマグネシウム塩基の使用は既知であるが、上述の公報の中には、乳酸カルシウム及び別の中和剤を使用した場合に生成する他の乳酸塩等の化合物と比較して、乳酸マグネシウムの有利な特性を完全に認識しているものは皆無である。乳酸及び／または乳酸塩のより優れた精製及び分離による、環境に優しい方法を開発するために利用されるこれらの有利な特性についても認識されていない。更にまた、上述の公報の中には、こうした方法のために必要な反応条件を教示するものも皆無である。乳酸発酵のための中和剤として、マグネシウムが有する全ての利点を最適に利用するためには、乳酸マグネシウムから生成する乳酸または乳酸塩を、その副生成物から容易に単離することが可能でなければならない。好ましくは、前記副生成物は再利用可能であって、実質的に固体もしくは液体の廃棄放出物なしに実施可能な、ゆえに環境に優しい方法が達成されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この点について、本発明は、乳酸マグネシウムを含む媒質からの乳酸及び／または乳酸塩の調製方法に関し、ここで前記乳酸マグネシウムは、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物と、９乃至１２、好ましくは９．５乃至１１のｐＨ範囲にて反応させて、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを生成させる。
【００２０】
本発明による方法では、乳酸塩及び水酸化マグネシウムが生成される。前記のいわゆるSWAP反応が特定のｐＨ範囲内で実施されることが重要である。SWAP反応が９乃至１２のｐＨ範囲で実施される場合には、生成する乳酸塩溶液から容易に分離可能である、適正なサイズ及び形態を有する水酸化マグネシウム粒子が生成することが判明した。例えばSWAP反応を９未満のｐＨで実施する場合には、水酸化マグネシウムのゲル様の層が（全ての乳酸マグネシウムが変換される前でさえも）生成し、これが濾過不能であることが判明した。SWAP反応を１２を上回るｐＨで実施することは、多孔性のかさばる水酸化マグネシウム粒子が生成してこれが非常に固体含量の低い水酸化マグネシウム濾過ケーキを形成するために不可能であることが判明した。さらには、乳酸ナトリウム溶液中に存在する過剰の塩基は、中和せねばならない。
【００２１】
本発明によれば、SWAP反応の前に、乳酸マグネシウム（を含有する媒質）を任意に予備処理する。特に前記乳酸マグネシウムが炭水化物の発酵由来である場合には、前記乳酸マグネシウム（を含有する媒質）を、バイオマス分離、洗浄、濾過、再結晶化、または濃縮、及びこれらの組み合わせなどにより予備処理することが有利である。乳酸マグネシウムが炭水化物の発酵由来である場合、好ましくはバイオマスは除去され、SWAP反応の前に乳酸マグネシウムは洗浄される。洗浄工程は、好ましくは水で行われるが、これは低温でも加熱下でも良い。バイオマス分離は通常は濾過、浮上分離、沈降、遠心分離、凝結、及び／またはこれらの組み合わせによって実施される。
【００２２】
本発明による方法では、乳酸マグネシウムスラリーは比較的に高濃度で使用可能であり、最高で３８重量％までの乳酸マグネシウムスラリー（無水物として算出）が好適に使用可能である。参照としては、従来技術においては、約２０重量％の乳酸カルシウムスラリーにSWAP反応を施して約１８重量％の乳酸ナトリウム溶液を生じる。前記乳酸マグネシウムスラリーが、乳酸マグネシウムを懸濁状態と溶解状態との両方で含むことに注意すべきである。好ましくは、８．５乃至３０重量％の濃度（無水物として算出）の乳酸マグネシウムスラリーが使用され、より好ましくは１７乃至２５重量％の濃度のスラリーが使用される。これにより、高濃度のナトリウム、カルシウム、カリウム、及び／またはアンモニウムの乳酸塩溶液が生じる。反応媒質の液体部分中に最高４０重量％の濃度で生成する乳酸塩溶液は、本発明による方法において容易に取り扱いしうることが判明した。好ましくは、前記方法は乳酸塩が反応媒質の液体部分中に最高で３０重量％の濃度で生成するように行われる。
【００２３】
均一な反応と最適なサイズ及び形態の水酸化マグネシウム粒子の生成を確実にするために、SWAP反応は強度の撹拌下で実施することが推奨される。これは、従来のミキサー及び／またはスターラー、例えば撹拌タンク形反応器によって実施可能である。
【００２４】
最適な粒径及び形態の水酸化マグネシウム粒子を得るためには、更に反応温度が関連する。好ましくは、本発明による方法は、２０乃至１００℃、より好ましくは２０乃至７５℃の温度で実行される。
【００２５】
（液体）乳酸ナトリウムからの水酸化マグネシウムの分離のために濾過を利用する場合、反応温度が２０℃未満の場合には分離時間が長くなり過ぎる一方で、１００℃を上回る温度を採用した場合には濾過ケーキの固体含量が低くなりすぎることが判明した。
【００２６】
本発明による方法は、好ましくは連続的に実行される。
【００２７】
本発明の好ましい実施態様においては、前記反応は二工程で行うが、第一工程においては乳酸マグネシウムをナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物と９乃至１２、好ましくは９．５乃至１１のｐＨ範囲にて反応させてナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを生成させ、第二工程においてはｐＨを１０．５乃至１２に増大させる。前記第二工程では、乳酸塩から実質的に全てのマグネシウムイオンを確実に除去する。これはマグネシウムイオン含量の低い生成物の調製に関わる。これは製品規格または、例えば膜電気透析等の非常に低いマグネシウム含量を要する所定のさらなる処理工程に関して必要となりうる。
【００２８】
上述の通り、生成する水酸化マグネシウム及び乳酸塩は、互いに容易に分離可能である。水酸化マグネシウム粒子は濾過または沈降によって分離可能である。好ましくは、生成する水酸化マグネシウムは反応媒質から直ちに分離されるが、なぜならこの時点で前記水酸化マグネシウム粒子の粒径及び形状が最適であるためである。任意に、水酸化マグネシウム粒子は、分離後に水で洗浄される。連続的方法の場合には、水酸化マグネシウム粒子を、好ましくは連続的に反応媒質から除去する。バッチ方式の場合は、水酸化マグネシウム粒子を、生成直後または技術的に可能な限りできるだけ間をおかずに反応媒質から除去することが好ましい。
【００２９】
本発明による方法において生成する水酸化マグネシウムは、非常に純粋であり、炭水化物の発酵における中和剤用に使用して乳酸を生成可能である。
【００３０】
水酸化マグネシウムの分離後に、生成したナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩に「ｐＨ調整工程」を実施すると有利であることが判明した。この工程においては、少量の酸を添加してｐＨ中性の生成物を調製する。
【００３１】
本発明による方法の生成物は比較的に純粋であるが、生成物の回収の後にはナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩に1つ以上のさらなる生成／変性工程、例えば活性炭素処理、抽出、電気透析等を施しても良い。これらの精製工程は当業者には既知であり、ここに更なる説明は不要である。本発明による方法の生成物には、非常に好適に変性工程を施して良く、ここでは例えば前記乳酸塩が乳酸に変換される。これにより非常に高純度の乳酸が生成する。前記変換は双極電気透析または強い無機酸の添加によって実施して良い。ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸もまた、別の乳酸塩または乳酸エステル、例えば乳酸亜鉛、乳酸第一鉄、乳酸第二鉄、乳酸マンガン、乳酸アルミニウム、乳酸エチル、乳酸エチルヘキシル、乳酸ブチル、これらの組み合わせなどに変換して良い。
【００３２】
乳酸マグネシウムを含有する媒質は、炭水化物の乳酸への発酵から容易に得られる。これは、マグネシウム塩基が中和剤として使用される炭水化物の乳酸への発酵であってよいが、のみならず、生成する乳酸が中和されて別の乳酸塩が生成し、且つ前記乳酸塩が（任意に乳酸変換を経て）乳酸マグネシウムに変換される発酵であってもよい。乳酸マグネシウムへの変換以前に前記の別の乳酸塩を発酵ブロスから分離することは、不要なことが判明した。乳酸マグネシウムは、発酵ブロスから明確な長形のブロック型結晶に結晶化する。結晶化が遅いことにより、乳酸マグネシウム結晶中への不純物の混入はほとんど起こらず、明確な形状の結晶が形成される。従って、結晶化工程は、本質的に有効な精製工程を意味する。本発明による方法では、乳酸マグネシウムは液体形態の非常に純粋な乳酸塩に容易に変換可能であり、これは生成する固体の水酸化マグネシウムから容易に分離可能であり、中和剤としてマグネシウム塩基を使用する全ての利点が最適に活かされる。本発明による方法の利点の1つは、比較的に低純度の媒質が使用可能である一方で比較的に純粋な乳酸塩が得られることである。然るに、あらゆる炭水化物源が本発明による方法には使用可能であり、比較的に未精製の炭水化物源でさえも発酵に使用可能である。好適な炭水化物源の例は、蔗糖、（液化）澱粉、シュガーシロップ等である。上述の通り、媒質が炭水化物の発酵に由来する場合には、乳酸マグネシウムとナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの水酸化物とを反応させる前に、乳酸マグネシウム（を含有する媒質）からバイオマスを分離することが有利である。
【００３３】
上述の通り、本発明による反応中に生成する水酸化マグネシウムもまた非常に純粋であり、発酵工程における中和剤として有利に使用可能である。上述の発酵についても、前記工程中でより後に生成する水酸化マグネシウムを中和剤として発酵に再利用することができる。付加的な不純物は一切加えず、単一の副生成物（水酸化マグネシウム）は反応に再利用され、よっていわゆるソルトレス法（salt-less process）が得られる。然るに、本発明は更に、下記：
ａ）炭水化物源を、微生物の存在下にて乳酸及び／または乳酸塩に発酵させる工程、
ｂ）水酸化マグネシウムを前記発酵中の中和剤に使用する工程、
ｃ）乳酸マグネシウムを含む媒質を形成する工程、
ｄ）任意に、乳酸マグネシウムを含む媒質を、以下の操作前に処理する工程、
ｅ）乳酸マグネシウムを含む媒質中の乳酸マグネシウムと、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニウムの水酸化物とを、９．０乃至１２、好ましくは９．５乃至１１、最も好ましくは９．９乃至１０．５のｐＨ範囲にて反応させて、ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを生成させる工程、
ｆ）ナトリウム、カリウム、カルシウム、及び／またはアンモニアの乳酸塩と水酸化マグネシウムとを分離する工程、及び、
ｇ）水酸化マグネシウムをｂ工程に再利用する工程、
を含む乳酸及び／または乳酸塩の調製方法に関する。
【００３４】
本発明を、以下の実施例によってさらに詳説する。該実施例は、詳説のためにのみ与えられ、限定的であると解されるべきではない。
【実施例】
【００３５】
（実施例１：乳酸マグネシウム含有溶液からの水酸化マグネシウムの沈殿：ｐＨの影響）
乳酸マグネシウム溶液を、９３０ｇの脱塩水につき、７０ｇの乳酸マグネシウム二水和物を溶解させることによって調製した。
この溶液を連続的に、３３ｍｌ／分の流量で５０℃にて２リットルの反応器に供給し、一方では水酸化ナトリウム５０重量％溶液を添加することによってｐＨを所定の値に維持した。５種類の異なるｐＨ設定（９．５、１０．０、１０．５、１１．０、及び１２．０）で得られた生成物スラリーを比較した。各設定の生成物スラリーのサンプルをとり、沈降させた。乳酸ナトリウム溶液の透明な上層が、水酸化マグネシウム粒子を含む下層と共に得られた。粒子のサイズ及び形態が沈降特性を決定するため、下層の体積が小さいことが良いと見なされる。層体積の２５％が、依然として濾過可能であると判明した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
（実施例２：乳酸マグネシウム含有溶液からの水酸化マグネシウムの沈殿：温度の影響）
実施例１を繰り返したが、ここではｐＨは１０．５に固定し、温度を２０、５０、及び７５℃に変化させた。
さらに２５０ｍｌのスラリーのサンプルの、減圧下における濾紙上の濾過速度を測定した。
濾過時間は、スラリーを濾過ケーキと濾液に分離するために必要な時間である。
【００３８】
【表２】
2008502657.tif 000003
【００３９】
然るに、温度は、生成する水酸化マグネシウム粒子に著しい影響を有し、様々な沈降及び濾過特性をもたらす。
乳酸マグネシウムと水酸化ナトリウムとの反応のための最適な温度は、２０乃至７５℃のようであった。２０℃未満の温度では、濾過時間が比較的に長くなり、これは産業上の応用に最適ではなく、他方７５℃を上回る温度は、濾過速度を速くし、沈降体積もしくは濾過ケーキを大きくする。最良の結果は、２０乃至７５℃の温度で得られた。
【００４０】
（実施例３：乳酸マグネシウム含有溶液からの水酸化マグネシウムの沈殿：撹拌速度の影響）
ｐＨ＝１０．５及び５０℃の温度にて、撹拌速度は６００rpmに代えて２５０rpmとして、実施例１を繰り返した。
沈降後の下層の体積は、１０％から２０％に増大した。したがって、激しい撹拌が好ましい。
【００４１】
（実施例４：乳酸マグネシウム含有溶液からの水酸化マグネシウムの沈降：時間経過の影響）
実施例１の生成物スラリーの、ｐＨ＝１０．５及び５０℃の温度での撹拌を、一晩継続した。沈降後の下層の体積は、１０％から２０％に増大した。したがって、水酸化マグネシウムは、生成後、反応媒質から直ちに分離することが好ましい。
【００４２】
（実施例５：乳酸ナトリウム含有スラリーからの水酸化マグネシウムの沈殿）
ｐＨ＝１０．５及び５０℃の温度で実施例１を繰り返したが、ここでは供給物中の乳酸マグネシウムの、様々な濃度を採用した。乳酸マグネシウムの溶解度が限られているため、乳酸マグネシウムのスラリーを使用した。
供給物中の乳酸マグネシウムの濃度が異なるため、生成物中の乳酸ナトリウム濃度も様々であった。結果を表Ｉにまとめる。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
表Ｉからは、得られる乳酸ナトリウムの濃度が３０重量％よりも高くなる場合には、濾過時間がかなり増大することが明かである。これはおそらく、系の粘度が増大した結果である。
さらに、濾過後の最高３０％までのケーキは比較的乾燥しており、他方最後の実験のケーキはかなりべたついていた。
【００４５】
（実施例６：得られた乳酸ナトリウム溶液中における残留マグネシウムイオンの還元）
幾つかの更なる処理技術のためには、本発明の方法により調製される乳酸ナトリウム溶液中の残留マグネシウムイオンは非常に低量であるべきである。この点について、生成する乳酸マグネシウム溶液には第二反応器中でいわゆるｐＨ調整工程を施した。すなわち第一反応器中でｐＨを１０．５に設定し、第二反応器中ではいくらかのＮａＯＨの添加によりｐＨを１０．５または１１．０に設定した。前記調整工程では、マグネシウムイオン含量を１６００Mg-ionsから４９０ｐｐｍ及び１００ｐｐｍにそれぞれ低減させた。
【国際調査報告】
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