本申請(qǐng)要求2014年7月10日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?2/022,784的權(quán)益，將該臨時(shí)專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。發(fā)明領(lǐng)域本申請(qǐng)涉及從其他乳酸物種純化乳酸和乳酸乙酯，這些其他乳酸物種是由加工通過(guò)使用微生物產(chǎn)生乳酸獲得的發(fā)酵液獲得的。特別地，本發(fā)明描述了一種用于從釜底物中回收乳酸和乳酸乙酯的新穎的兩步蒸餾方法，這些釜底物含有在過(guò)去被認(rèn)為是廢品的其他乳酸物種。發(fā)明背景乳酸(2-羥基丙酸)是可以通過(guò)活生物體合成或自然產(chǎn)生的有機(jī)酸。商業(yè)上，通過(guò)使用微生物的發(fā)酵的自然生產(chǎn)是一種優(yōu)選的方法，尤其當(dāng)存在大量的碳水化合物用作碳源時(shí)。在過(guò)去幾十年，伴隨在食品、藥物和化妝品工業(yè)中的應(yīng)用，乳酸已經(jīng)變?yōu)橛袃r(jià)值的商品。最近，乳酸的使用已經(jīng)擴(kuò)大到工業(yè)應(yīng)用中，例如在基于可生物降解且可再生的原料的聚合物的生產(chǎn)中使用。并且隨著乳酸用途的應(yīng)用擴(kuò)大，優(yōu)化其生產(chǎn)的每一步的需求和需要也擴(kuò)大。多年來(lái)，從使用基因工程技術(shù)優(yōu)化生物體的生產(chǎn)至用于純化發(fā)酵產(chǎn)物的物理過(guò)程的優(yōu)化，對(duì)于這些優(yōu)化已經(jīng)進(jìn)行了密集研究。乳酸的發(fā)酵是一門(mén)廣泛多變的學(xué)科，并且可以以許多方式用許多不同的生物體進(jìn)行。在本領(lǐng)域中已知的此類(lèi)生物體的一些實(shí)例包括，但不限于不同種類(lèi)的乳桿菌屬、片球菌屬、乳球菌屬、鏈球菌屬、酵母屬、裂殖酵母屬、和根霉屬。一旦完成發(fā)酵過(guò)程，使最終的發(fā)酵液經(jīng)受一系列的純化步驟，這些純化步驟可能包括或可能不包括細(xì)胞團(tuán)塊的過(guò)濾、水的蒸發(fā)、酸沉淀、碳過(guò)濾、蒸發(fā)、蒸餾、和離子交換處理。這些乳酸純化過(guò)程和步驟的實(shí)例可以在美國(guó)專利2,350,370、美國(guó)專利6,489,508、美國(guó)專利5,681,728、美國(guó)專利7,244,596中找到。存在兩種從發(fā)酵液純化乳酸的常用方法。出于本披露的目的，一種方法將稱為分子蒸餾并且另一種方法將被稱為反應(yīng)蒸餾。在分子蒸餾中，將發(fā)酵液蒸發(fā)至低水濃度，并且進(jìn)一步通過(guò)刮膜式蒸發(fā)器和短程蒸餾柱進(jìn)行進(jìn)一步蒸餾。大部分的乳酸在該短程蒸餾的塔頂餾出物中餾出。其他乳酸物種通過(guò)底部物離開(kāi)該蒸餾柱。該底部物還含有單體乳酸、乳酸低聚物、乳酸乙酯、水、甘油、丁二酸、延胡索酸、蘋(píng)果酸和其酯以及包括離子物種和高沸點(diǎn)化合物的其他少量雜質(zhì)。在底部物中的所有乳酸物種(呈任何化學(xué)形式)促成在生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)率損失。在此的術(shù)語(yǔ)‘其他乳酸物種’是指以下各項(xiàng)的任何組合：乳酸、乳酸酯、丙交酯、乳酸乙酯、甘油的酯、無(wú)機(jī)鹽的乳酸鹽、和呈酸或乙酯形式的乳酸低聚物。分離乳酸的其他常見(jiàn)的純化方法是通過(guò)反應(yīng)蒸餾，由此用醇酯化乳酸，同時(shí)在蒸餾過(guò)程中使用酸催化劑。再次，酯化的乳酸與塔頂餾出物一起沸騰，并且高沸點(diǎn)雜質(zhì)通過(guò)底部物離開(kāi)該柱。用于此目的的主要的醇是甲醇和乙醇。將硫酸作為用于在乳酸與醇之間的反應(yīng)的催化劑加入該蒸餾裝置中。乳酸酯，例如乳酸乙酯，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的酸或堿水解被容易地轉(zhuǎn)化回為游離乳酸和醇。大部分的乳酸被轉(zhuǎn)化為乳酸乙酯；然而，一些乳酸用甘油酯化并且另一部分形成可以呈酸或醇酯化的形式的乳酸低聚物。這些項(xiàng)目以底部物結(jié)束，該底部物在如在此描述之前是蒸餾過(guò)程的廢物流。本發(fā)明集中于用于從純化過(guò)程附帶產(chǎn)生的其他乳酸物種中回收乳酸和乳酸乙酯的蒸餾方法的改進(jìn)，以增加乳酸或其有用的酯的總百分比產(chǎn)率的純化方法。發(fā)明概述在此描述的是一種從乳酸發(fā)酵過(guò)程中回收乳酸乙酯的方法，該方法包括進(jìn)行含有粗乳酸的發(fā)酵液的第一蒸餾，并且獲得含有乳酸的第一純化餾分，并且留下含有其他乳酸物種的釜底物餾分；將硫酸和乙醇加入該釜底物餾分中以便將該釜底物中的其他乳酸物種酯交換為乳酸乙酯，形成已反應(yīng)的釜底物餾分；并且進(jìn)行第二蒸餾，該第二蒸餾蒸餾該已反應(yīng)的釜底物餾分以獲得含有乳酸乙酯的第二純化餾分。在一些實(shí)施例中，該發(fā)酵過(guò)程可以使用裂殖酵母屬微生物來(lái)產(chǎn)生乳酸。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，該微生物可以是粟酒裂殖酵母。如在此定義的其他乳酸物種選自由以下各項(xiàng)組成的組：乳酸、乳酸酯、丙交酯、乳酸乙酯、甘油的酯、無(wú)機(jī)鹽的乳酸鹽、和呈酸或乙酯形式的乳酸低聚物。該方法可以作為乳酸乙酯回收95％的在所述第一蒸餾釜底物中的其他乳酸物種?？梢詫⒆罡哌_(dá)2體積的水加入該第一蒸餾過(guò)程的釜底物中，但水的加入不是必需的并且可能減少回收。典型地，當(dāng)該所加入的乙醇不是無(wú)水的時(shí)候，水將存在。在一些示例性實(shí)施例中使用含有7.4％水的乙醇，并且來(lái)自該第一釜底物中的其他乳酸物種的乳酸乙酯產(chǎn)率是最高達(dá)95％，該產(chǎn)率是與當(dāng)使用無(wú)水乙醇時(shí)可比較的。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，加入每體積釜底物0.5體積的水和2體積的乙醇，并且來(lái)自該釜底物的乳酸乙酯的產(chǎn)率是31％。這些反應(yīng)可以通過(guò)向1份來(lái)自該第一蒸餾的釜底物中加入0.01至4體積的乙醇以及0.001至0.06體積的硫酸進(jìn)行。在更多典型的實(shí)施例中，將0.05至2體積的乙醇以及0.005至0.04體積的硫酸加入1份來(lái)自該第一蒸餾的釜底物中。在該第二蒸餾期間的酯交換可以在60℃-120℃下進(jìn)行。在示例性實(shí)施例中，該反應(yīng)在90℃下進(jìn)行。該反應(yīng)時(shí)間將根據(jù)體積變化，在示例性實(shí)施例中，這些反應(yīng)蒸餾進(jìn)行低至15min至長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)，其中包括釜底物、乙醇、水和硫酸的總蒸餾體積是約10ml至約2L。在此另外描述的是一種從乳酸發(fā)酵過(guò)程中回收乳酸乙酯的方法，該方法包括在乙醇和硫酸存在下進(jìn)行含有粗乳酸的發(fā)酵液的第一蒸餾，并且獲得含有乳酸乙酯的第一純化餾分，并且留下含有其他乳酸物種的釜底物餾分；將乙醇加入該釜底物餾分中以便將該釜底物中的其他乳酸物種酯交換為乳酸乙酯，形成已反應(yīng)的釜底物餾分；并且進(jìn)行第二蒸餾，該第二蒸餾蒸餾該已反應(yīng)的釜底物餾分以獲得乳酸乙酯的第二純化餾分。在該方法的一些實(shí)施例中，該發(fā)酵過(guò)程可以使用選自下組的微生物來(lái)產(chǎn)生乳酸，該組由根霉屬和裂殖酵母屬組成。在一些具體實(shí)施例中，該微生物可以是米根霉或粟酒裂殖酵母?？梢栽谠摰诙麴s之前將額外的硫酸加入該第一蒸餾的底部物中，但不是必需的。再次，這些其他乳酸物種選自由以下各項(xiàng)組成的組：乳酸、乳酸酯、丙交酯、乳酸乙酯、甘油的酯、無(wú)機(jī)鹽的乳酸鹽、和呈酸或乙酯形式的乳酸低聚物。溫度、時(shí)間和反應(yīng)物的相對(duì)體積可以與以上描述的相同。在前述發(fā)明中的任一項(xiàng)的最廣泛的實(shí)施例中，至少30％的在該釜底物中的其他乳酸物種作為乳酸乙酯被回收。在更希望的實(shí)施例中，至少50％的在該釜底物中的其他乳酸物種作為乳酸乙酯被回收。在仍更希望的實(shí)施例中，至少75％的在該釜底物中的其他乳酸物種作為乳酸乙酯被回收。在最希望的實(shí)施例中，85％至95％的在該釜底物中的其他乳酸物種作為乳酸乙酯被回收。在一些示例性實(shí)施例中，92％-95％的在該釜底物中的其他乳酸物種作為乳酸乙酯被回收。附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1：示出如在實(shí)例1中描述的反應(yīng)的進(jìn)程的圖。圖2：示出如在實(shí)例4中描述的反應(yīng)的進(jìn)程的圖。圖3：反應(yīng)蒸餾的流程圖圖4：分子蒸餾的流程圖發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明在此描述的乳酸蒸餾方法的最有利的貢獻(xiàn)是從在乳酸發(fā)酵液的常規(guī)蒸餾之后保留的釜底物中回收更多的乳酸(或乳酸乙酯)的能力。這種新方法涉及反應(yīng)和第二蒸餾，該第二蒸餾通過(guò)用乙醇同時(shí)酯化和酯交換所有乳酸物種，將在第一蒸餾步驟之后保留在該釜底物中的乳酸單體和其他乳酸物種轉(zhuǎn)化為乳酸乙酯。加入該反應(yīng)步驟中的乙醇可以是工藝乙醇或無(wú)水乙醇。工藝乙醇由此被定義為沒(méi)有被純化的乙醇。工藝乙醇是可以包括其他組分的乙醇，這些其他組分諸如，但不限于，水、甘油、二乙醚、乳酸、甲酸、乙酸、丁二酸、馬來(lái)酸、延胡索酸、和這些有機(jī)酸的乙酯。無(wú)水乙醇由此被定義為是200標(biāo)準(zhǔn)酒精度的乙醇或≥99.5％的純化乙醇。無(wú)水乙醇的使用導(dǎo)致在酯交換轉(zhuǎn)化率上的改進(jìn)。硫酸可以用來(lái)催化乳酸單體和其他乳酸物種的酯化和酯交換反應(yīng)。如果該第一蒸餾是涉及硫酸的反應(yīng)蒸餾，該硫酸通過(guò)該底部物離開(kāi)該已反應(yīng)的蒸餾柱，在這種情況下不必將額外的催化劑加入該第二蒸餾中。這是因?yàn)槿缭趫D3中看到的在反應(yīng)蒸餾的初始步驟中加入硫酸，并且不可避免地，殘余的硫酸將保留在底部物中。然而，用額外的催化劑補(bǔ)充該第二蒸餾可以增加該第二蒸餾的反應(yīng)速率。該酯化和酯交換反應(yīng)可以在各種反應(yīng)器設(shè)計(jì)中進(jìn)行，包括間歇反應(yīng)器、連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器(CSTR)、和管式反應(yīng)器。該管式反應(yīng)器能夠以層流、過(guò)渡流、或湍流型態(tài)運(yùn)行。在如圖4中看到的分子蒸餾的情況下，必須加入硫酸以便在該第二蒸餾期間催化乳酸單體和其他乳酸物種的酯化和酯交換，因?yàn)樵诜肿诱麴s過(guò)程的初始步驟中沒(méi)有加入硫酸?？梢哉麴s這些已反應(yīng)的底部物以便回收該乳酸乙酯和未反應(yīng)的乙醇。本發(fā)明的使用將允許在該蒸餾柱底部物中損失的乳酸和其他乳酸物種的回收。實(shí)例通過(guò)以下非限制性實(shí)例進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明。在每個(gè)實(shí)例中，獲得乳酸發(fā)酵液，并且使其經(jīng)受用乙醇的反應(yīng)蒸餾或分子蒸餾以獲得第一蒸餾底部物。實(shí)例1：在間歇反應(yīng)器中共混來(lái)自反應(yīng)蒸餾的1份蒸餾底部物和1份無(wú)水乙醇的混合物。將該反應(yīng)器加熱到90℃持續(xù)24h。定期取出來(lái)自該反應(yīng)器的樣品，并且對(duì)于乳酸單體、其他乳酸物種、乳酸乙酯、甘油、和乙醇進(jìn)行分析。可以在表1中發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)之前和在反應(yīng)之后的按mol/L計(jì)的該1份底部物和1份乙醇混合物的組成。乳酸乙酯和甘油的濃度增加，而其他乳酸物種的濃度下降。在甘油濃度上的增加是由于甘油的乳酸酯的酯交換。獲得了等于0.92摩爾分?jǐn)?shù)的僅僅其他乳酸物種至乳酸乙酯的轉(zhuǎn)化率。獲得了等于0.86摩爾分?jǐn)?shù)的總?cè)樗徂D(zhuǎn)化率，其出于本說(shuō)明的目的將被定義為乳酸單體和其他乳酸物種(組合的)至乳酸乙酯的轉(zhuǎn)化率。該反應(yīng)的進(jìn)程可以在圖1中看到。表1混合物的組分在反應(yīng)之前mol/L在反應(yīng)之后mol/L乳酸單體0.29970.1320其他乳酸物種1.40020.1074乳酸乙酯0.63162.0961甘油0.02760.5149乙醇11.10299.6280實(shí)例2：在間歇反應(yīng)器中共混來(lái)自反應(yīng)蒸餾的1份蒸餾底部物和1份具有7.4％wt.水的乙醇的混合物。將該反應(yīng)器加熱到120℃持續(xù)24h。定期取出來(lái)自該反應(yīng)器的樣品，并且對(duì)于乳酸單體、其他乳酸物種、乳酸乙酯、甘油、和乙醇進(jìn)行分析?？梢栽诒?中發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)之前和在反應(yīng)之后的按mol/L計(jì)的該1份底部物和1份乙醇/水混合物的組成。獲得了等于0.95摩爾分?jǐn)?shù)的其他乳酸物種至乳酸乙酯的轉(zhuǎn)化率以及等于0.75摩爾分?jǐn)?shù)的至乳酸乙酯的總轉(zhuǎn)化率(包括乳酸單體)。表2混合物的組分在反應(yīng)之前mol/L在反應(yīng)之后mol/L乳酸單體0.29970.3412其他乳酸物種1.36190.0688乳酸乙酯0.67001.9114甘油0.02760.5029乙醇10.02968.8122實(shí)例3：共混來(lái)自反應(yīng)蒸餾的1份蒸餾底部物和1份具有7.4％wt.水的乙醇的混合物并且將其進(jìn)料到連續(xù)攪拌槽式反應(yīng)器中。將該反應(yīng)器加熱至90℃并且用1h的停留時(shí)間操作。定期取出來(lái)自該反應(yīng)器的樣品，并且對(duì)于乳酸單體、其他乳酸物種、乳酸乙酯、甘油、和乙醇進(jìn)行分析?？梢栽诒?中發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)之前和在反應(yīng)之后的按mol/L計(jì)的該1份底部物和1份乙醇/水混合物的組成。獲得了等于0.62摩爾分?jǐn)?shù)的其他乳酸物種至乳酸乙酯的轉(zhuǎn)化率以及等于0.54摩爾分?jǐn)?shù)的至乳酸乙酯的總轉(zhuǎn)化率(包括乳酸單體)。表3混合物的組分在反應(yīng)之前mol/L在反應(yīng)之后mol/L乳酸單體0.30960.2615其他乳酸物種1.44640.5432乳酸乙酯0.69051.6418甘油0.07730.3355乙醇9.96089.0096實(shí)例4：將1份酯化底部物和1份乙醇的混合物共混并且在90℃和給定的60分鐘的停留時(shí)間下進(jìn)料到管式反應(yīng)器中，獲得了等于0.64摩爾分?jǐn)?shù)的其他乳酸物種至乳酸乙酯的轉(zhuǎn)化率以及等于0.67摩爾分?jǐn)?shù)的至乳酸乙酯的總轉(zhuǎn)化率(包括乳酸單體)?？梢栽诒?中發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)之前和在反應(yīng)之后的按mol/L計(jì)的該1份底部物和1份乙醇的組成。表4混合物的組分在反應(yīng)之前mol/L在反應(yīng)之后mol/L乳酸單體0.29970.0673其他乳酸物種1.36190.4889乳酸乙酯0.67001.7754甘油0.02760.3207乙醇10.02968.9242實(shí)例5：將1份來(lái)自分子蒸餾的刮膜式蒸發(fā)器底部物、1份無(wú)水乙醇、和0.04份硫酸的混合物共混并且進(jìn)料到間歇反應(yīng)器中。將該反應(yīng)器加熱到90℃持續(xù)1245min。定期取出來(lái)自該反應(yīng)器的樣品，并且對(duì)于乳酸單體、其他乳酸物種、乳酸乙酯、甘油、和乙醇進(jìn)行分析。可以在表5中發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)之前和在反應(yīng)之后的按mol/L計(jì)的底部物/乙醇/硫酸混合物的組成。乳酸乙酯和甘油的濃度增加，而其他乳酸物種的濃度下降。在甘油濃度上的增加是由于甘油的乳酸酯的酯交換。獲得了等于0.86摩爾分?jǐn)?shù)的其他乳酸物種至乳酸乙酯的轉(zhuǎn)化率以及等于0.80摩爾分?jǐn)?shù)的至乳酸乙酯的總轉(zhuǎn)化率(包括乳酸單體)。該反應(yīng)的進(jìn)程可以在圖2中看到。表5混合物的組分在反應(yīng)之前mol/L在反應(yīng)之后mol/L乳酸單體2.41450.3957其他乳酸物種1.67370.2286乳酸乙酯0.00002.5514甘油0.00080.0167乙醇13.424110.9265實(shí)例6：將1份來(lái)自分子蒸餾的短程蒸餾底部物、0.5份水、2份無(wú)水乙醇、和0.06份硫酸的混合物共混并且進(jìn)料到間歇反應(yīng)器中。將該反應(yīng)器加熱到90℃持續(xù)1245min。可以在表6中發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)之前和在反應(yīng)之后的按mol/L計(jì)的底部物/水/乙醇/硫酸混合物的組成。獲得了等于0.31摩爾分?jǐn)?shù)的其他乳酸物種至乳酸乙酯的轉(zhuǎn)化率以及等于0.34摩爾分?jǐn)?shù)的至乳酸乙酯的總轉(zhuǎn)化率(包括乳酸單體)。表6混合物的組分在反應(yīng)之前mol/L在反應(yīng)之后mol/L乳酸單體0.51460.2663其他乳酸物種1.60581.0959乳酸乙酯0.00000.7459甘油0.02200.0477乙醇13.098112.3771當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3