ES2269740T3

ES2269740T3 - Procedimiento para la obtencion de un acido organico a partir de una sal de amonio de un acido organico, una amida de un acido organico, o un complejo de alquilamina-acido organico.

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Publication number: ES2269740T3
Application number: ES02753604T
Authority: ES
Inventors: Michael Charles Milner Cockrem; Istvan Kovacs
Original assignee: Tate and Lyle Ingredients Americas LLC
Current assignee: Primary Products Ingredients Americas LLC
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2007-04-01
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: DE60213778D1; CA2440987A1; CN1509197A; CN1282494C; EP1385593A1; DE60213778T2; EP1385593A4; WO2002074403A1; US20030029711A1; EP1385593B1; US6926810B2; BR0208249A; ATE335528T1

Abstract

Un procedimiento para la obtención de un ácido orgánico a partir de una corriente de alimentación que comprende al menos uno de una sal de amonio de un ácido orgánico, una amida de un ácido orgánico, o un complejo de alquilamina-ácido orgánico en el que el ácido orgánico de la sal, la amida o el complejo se selecciona del grupo constituido por ácidos monocarboxílicos, ácidos dicarboxílicos, y ácidos tricarboxílicos que tienen entre 2 y 8 átomos de carbono que comprende las etapas de: mezcla de dicha corriente de alimentación y al menos un agente de separación del azeótropo seleccionado entre un hidrocarburo que tiene un punto de ebullición entre menos de 100°C y más de 150°C aproximadamente que el punto de ebullición del ácido orgánico y un éter que tiene entre 7 y 16 átomos de carbono, el calentamiento de al menos uno de la corriente de alimentación, el agente de separación del azeótropo, o la mezcla de ambos para dar una mezcla que tiene una temperatura de 100°C a 240°C; de ese modo (a) descomponiendo la sal de amonio, la amida, o el complejo de alquilamina-ácido orgánico para producir un ácido orgánico y (b) produciendo una primera corriente de vapor que comprende al menos un primer azeótropo que comprende el ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo; y la separación de la primera corriente de vapor de la mezcla.

Description

Procedimiento para la obtención de un ácido orgánico a partir de una sal de amonio de un ácido orgánico, una amida de un ácido orgánico, o un complejo de alquilamina-ácido orgánico.

Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención

La presente invención se refiere de manera general a procedimientos para la producción y recuperación de ácidos orgánicos, tal como ácido láctico. Más particularmente, se refiere a procedimientos que se basan en la destilación azeotrópica para la producción y recuperación de ácidos orgánicos a partir de una corriente de alimentación que comprende una amida de un ácido orgánico, una sal de amonio de un ácido orgánico, o un complejo de alquilamina-ácido orgánico.

2. Descripción de la técnica relacionada

Los ácidos orgánicos tales como el ácido láctico tienen una serie de usos comerciales, por ejemplo, en la fabricación de alimentos, productos farmacéuticos, plásticos, textiles, y como materiales de partida en diversos procedimientos químicos. El mercado actual en los Estados Unidos para un ácido orgánico particular, el ácido láctico, es de 50.000 toneladas al año aproximadamente, de las cuales más de la mitad se importan. Es muy conocido cómo producir ácidos orgánicos por fermentación de azúcares, almidones, o suero de queso, usando microorganismos tales como Lactobacillus delbrueckii para convertir monosacáridos tales como la glucosa, fructosa, o galactosa, o disacáridos tales como la sacarosa, maltosa, o lactosa, en ácidos orgánicos tales como el ácido láctico. El caldo que resulta de la fermentación contiene azúcares no fermentados, carbohidratos, aminoácidos, proteínas, y sales, así como el ácido. Algunos de estos materiales generan un color no deseable o pueden interferir con el procesamiento del ácido orgánico en etapas posteriores. Por tanto normalmente el ácido se debe recuperar del caldo de fermentación y en algunos casos se debe someter a una purificación adicional antes de que se pueda usar.

El ácido láctico y otros \alpha-hidroxiácidos existen como dos isómeros ópticos diferentes. Para el ejemplo del ácido láctico, estos isómeros son el ácido L-(+)-láctico y el ácido D-(-)-láctico. Una mezcla igual de ácido láctico D y L se denomina mezcla racémica. A menudo es deseable producir ácido láctico con una elevada proporción de uno sólo de los isómeros ópticos. Los diferentes microorganismos usados en las fermentaciones para producir ácidos orgánicos pueden producir diferentes proporciones de isómeros ópticos de un ácido orgánico particular. La síntesis química para preparar una mayor proporción de un isómero óptico particular puede ser difícil. Es deseable minimizar las reacciones que conduzcan a la conversión del ácido L-(+)-láctico en ácido D-(-)-láctico y viceversa, denominadas reacciones de racemización. La exposición de disoluciones de ácido láctico a temperaturas relativamente elevadas puede incrementar ciertas reacciones de racemización.

Durante la producción de un ácido orgánico tal como el ácido láctico por fermentación, la concentración creciente del ácido en el caldo de fermentación reduce el pH. A medida que desciende el pH, se inhibe el crecimiento de los microorganismos, y eventualmente se detiene, y por tanto se detiene la producción de ácido. Para prevenir esto, el pH del caldo de fermentación normalmente se controla añadiendo una base para su neutralización, tal como amoniaco o una base de sodio o de calcio. No obstante, un resultado de la adición de tal base es la formación de una sal del ácido (por ejemplo, lactato amónico). Por tanto, a menudo es necesario convertir la sal al ácido libre o a otra forma tal como un éster, que posteriormente se puede convertir al ácido libre.

Es sabido en la materia que se puede usar una alquilamina para ayudar en la recuperación de ácidos orgánicos a partir del caldos de fermentación u otras corrientes que comprenden ácidos orgánicos y sus sales (por ejemplo, poliláctidos hidrolizados, entre otros) mediante extracción. Se enseña que estas aminas interactúan con un ácido orgánico en una fase orgánica (por ejemplo, el extracto) para formar lo que se puede denominar como un complejo de alquilamina-ácido orgánico. Es sabido en la materia que entre el ácido orgánico y la amina se producen tanto las interacciones del par iónico como por puentes de hidrógeno en el complejo de alquilamina-ácido orgánico. En ciertos casos, la fase disolvente de tal extracción también puede comprender, además de la alquilamina, un diluyente tal como un alcano o una especie aromática. La fase disolvente de tal extracción también puede comprender de manera opcional un potenciador de la extracción tal como 1-octanol, que puede aumentar la solubilidad del complejo de alquilamina-ácido orgánico en la fase disolvente.

Como se ha indicado anteriormente, la alquilamina se puede usar para ayudar en la extracción de ácidos en fase acuosa (por ejemplo, un caldo de fermentación). Por lo tanto, son deseables procedimientos que produzcan el ácido orgánico en el complejo de alquilamina-ácido orgánico de tal extracción.

El ácido láctico es un ácido orgánico de particular interés hoy en día debido a la gran demanda prevista para su uso como materia prima de polímeros, particularmente para su uso en la producción de plásticos degradables. También se usa en las industrias farmacéuticas y alimentarias, en el curtido del cuero y en la tintura de tejidos, y en la fabricación de disolventes, tintes, y lacas. Aunque el ácido láctico se puede preparar mediante síntesis química, la producción del ácido láctico por fermentación de almidón, azúcar de caña, suero o ciertas otras fuentes de carbono es un procedimiento menos caro. La producción de ácido láctico por fermentación es más eficiente a un intervalo de pH en el que el ácido láctico está presente en su mayoría en forma de sal. Así, la recuperación del ácido láctico puro a menudo requiere la conversión de la sal en el ácido libre y etapas de purificación adicionales. Un procedimiento usado en la purificación es la producción de un éster lactato a partir del ácido láctico o de una sal, seguido de la purificación del éster. Finalmente, el éster se convierte en el ácido libre.

Los hidroxiácidos, tales como el ácido láctico, o los diácidos se pueden convertir en polímeros (por ejemplo, poliésteres). Estos polímeros se pueden reciclar mediante digestión usando agua presurizada, ácido, base, o una combinación de tales tratamientos. El producto de tal digestión puede ser una mezcla de ácidos orgánicos, sales de ácidos orgánicos, y amidas de ácidos orgánicos. Este material digerido, que se puede reciclar para su uso en otros procedimientos, puede contener impurezas en cantidades importantes y puede requerir su purificación para recuperar los ácidos orgánicos contenidos en él.

Adicionalmente, durante el procesamiento de las sales de amonio de ácidos orgánicos, hay una tendencia a formar amidas orgánicas, por ejemplo, la lactamida se forma a partir del ácido láctico mediante la siguiente reacción:

ácido \ láctico + amoniaco \ \rightarrow \ lactamida \ + agua

El documento US-A-4.100.189 describe un procedimiento para la recuperación de ácido acético a partir de una disolución acuosa diluida. El acetato amónico se descompone térmicamente en una columna de destilación en presencia de un agente que forma un heteroazeótropo con agua. El ácido acético se recupera en forma de corriente inferior.

Existe una necesidad desde hace muchos años de procedimientos mejorados para la producción y recuperación de ácidos orgánicos relativamente puros, particularmente de ácido láctico, a partir de corrientes de alimentación que comprenden al menos uno de una amida de un ácido orgánico, un complejo de alquilamina-ácido orgánico, y/o una sal de amonio de un ácido orgánico.

Resumen de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de destilación azeotrópica para la recuperación de un ácido orgánico a partir de una corriente de alimentación que comprende al menos uno de una amida de un ácido orgánico, una sal de amonio de un ácido orgánico, o un complejo de alquilamina-ácido orgánico. El ácido orgánico de la amida, de la sal de amonio, o del complejo amina-ácido orgánico tiene entre 2 y 8 átomos de carbono, y puede ser un ácido mono-, di- o tricarboxílico. Preferentemente, el ácido orgánico es un hidroxiácido, más preferentemente es ácido láctico.

El procedimiento se puede usar tanto en modo continuo o en discontinuo. En cualquiera de los dos modos, una corriente de alimentación que comprende al menos uno de una amida de un ácido orgánico, un complejo de alquilamina-ácido orgánico, o una sal de amonio de un ácido orgánico se mezcla con al menos un agente de separación del azeótropo. El agente de separación del azeótropo puede ser un vapor o un líquido cuando se mezcla con la corriente de alimentación. ("Mezcla" como se usa en el presente documento se refiere a la combinación o la puesta en contacto de la corriente de alimentación con el agente de separación del azeótropo). El al menos un agente de separación del azeótropo es capaz de formar al menos un azeótropo, preferentemente un heteroazeótropo que comprende el agente de separación del azeótropo y el ácido orgánico. Preferentemente el agente de separación del azeótropo es un hidrocarburo. En ciertos casos el azeótropo puede comprender adicionalmente agua y/o el agente de separación del azeótropo puede ser capaz de formar un segundo azeótropo constituido esencialmente de agua y del agente de separación del azeótropo. El segundo azeótropo es preferentemente un heteroazeótropo.

Mientras se mezcla la corriente de alimentación y el agente de separación del azeótropo, la mezcla se puede calentar para producir una primera corriente de vapor. Alternativa o adicionalmente al calentamiento de la mezcla, al menos uno de la corriente de alimentación o del agente de separación del azeótropo se puede calentar antes de que se junten. El calentamiento produce una primera corriente de vapor. El calentamiento es suficiente para provocar la descomposición de al menos uno de la sal de amonio del ácido orgánico, de la amida del ácido orgánico, o del complejo de alquilamina-ácido orgánico en la corriente de alimentación. La descomposición se puede producir cuando la corriente de alimentación y el agente de separación del azeótropo se ponen en contacto en un aparato de destilación fraccionada (por ejemplo, una columna), tal como un aparato de destilación fraccionada a contracorriente. La primera corriente de vapor comprende un primer azeótropo que comprende el ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo. Preferentemente, la mayoría del ácido orgánico (por ejemplo, más del 50% en peso aproximadamente) del primer azeótropo es un producto de la descomposición térmica de la sal de amonio del ácido orgánico, de la amida del ácido orgánico o del complejo de alquilamina-ácido orgánico en la corriente de alimentación. El ácido orgánico en el primer azeótropo también puede ser un ácido orgánico que esté presente en la corriente de alimentación antes del calentamiento. Preferentemente el primer azeótropo es un heteroazeótropo. La primera corriente de vapor se puede separar produciendo una primera corriente inferior. Preferentemente, esto se produce mientras se aplica vacío al sistema. Cuando la corriente de alimentación comprenda al menos una impureza, preferentemente la al menos una impureza está a una concentración inferior en la primera corriente de vapor que en la corriente de alimentación. La primera corriente inferior puede estar presente en forma de dos fases, se puede separar en dos fases después del enfriamiento, o puede existir como una fase única.

\newpage

La primera corriente de vapor se puede condensar en una primera corriente líquida. La primera corriente de vapor o la primera corriente líquida se pueden someter a una destilación posterior. En ciertas formas de realización en las que la primera corriente de vapor comprende un primer azeótropo que es un heteroazeótropo, la primera corriente líquida es capaz de separarse en una primera fase y en una segunda fase. La primera fase comprende la mayor concentración del ácido orgánico y la segunda fase comprende el agente de separación del azeótropo. La retirada de la primera fase del resto de la primera corriente líquida da como resultado la recuperación del ácido orgánico. En ciertas formas de realización, en las que el primer azeótropo no es un heteroazeótropo (por ejemplo, el agente de separación del azeótropo y el ácido orgánico son miscibles), el ácido orgánico se puede recuperar de la única fase de la primera corriente líquida que se produce. El ácido orgánico recuperado en la primera corriente líquida (por ejemplo, que comprende una sola fase o múltiples fases) o en la primera fase retirada se puede purificar y/o concentrar posteriormente. Preferentemente el ácido orgánico recuperado tiene una menor concentración de impurezas que la corriente de alimentación. También se prefiere que el ácido orgánico recuperado sea térmicamente estable. Además, se prefiere que el ácido orgánico recuperado tenga un alto grado de pureza óptica, preferentemente una pureza óptica de al menos el 98% aproximadamente.

El ácido orgánico recuperado de la primera corriente líquida en esta forma de realización puede proceder de cualquier ácido orgánico libre inicialmente presente en la corriente de alimentación antes del calentamiento y de la descomposición de la sal de amonio del ácido orgánico, de la amida del ácido orgánico, o del complejo de alquilamina-ácido orgánico. La primera corriente de vapor se puede condensar y recoger (por ejemplo, la primera corriente líquida) y a continuación se puede someter a destilación o destilaciones adicionales para purificar y/o condensar adicionalmente el ácido orgánico recuperado. La destilación adicional de la primera corriente líquida puede dar como resultado, por ejemplo, la retirada del amoniaco, que es más volátil que el azeótropo que comprende el ácido orgánico. Así, el ácido orgánico remanente en la primera corriente líquida después de tal destilación puede comprender menos amoniaco.

En una forma de realización, la corriente de alimentación comprende al menos una sal de amonio del ácido orgánico a recuperar y poca o esencialmente nada de agua (por ejemplo, menos del 10% en peso de agua aproximadamente). Con esta forma de realización, el calentamiento usado en el procedimiento es suficiente para provocar la descomposición térmica de la sal de amonio para producir amoniaco y el ácido orgánico, y para provocar la vaporización del amoniaco y del primer azeótropo que comprende el ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo. La descomposición se puede realizar en un aparato de destilación fraccionada a contracorriente. Preferentemente, el primer azeótropo es un heteroazeótropo. La primera corriente líquida, que comprende el primer azeótropo, también puede comprender amoniaco, que se puede destilar opcionalmente a partir de la primera corriente líquida, así como parte o toda el agua (si estuviese presente) en la primera corriente líquida (por ejemplo, por destilación de un segundo azeótropo binario que es preferentemente un heteroazeótropo).

Así, esta forma de realización, que se refiere a un procedimiento de descomposición térmica de una sal de amonio de un ácido orgánico, da como resultado la producción de un ácido orgánico que se recupera por destilación azeotrópica. De manera similar ciertas formas de realización incluyen procedimientos de descomposición térmica de una amida de un ácido orgánico o un complejo de alquilamina-ácido orgánico y la destilación azeotrópica que da como resultado la producción de un ácido orgánico. Ciertas formas de realización también pueden dar como resultado la recuperación del ácido orgánico con menos impurezas que las presentes inicialmente en la corriente de alimentación que comprende el ácido orgánico.

La eliminación de impurezas se puede conseguir cuando las impurezas presentes en la corriente de alimentación sean menos volátiles que el azeótropo que comprende el ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo. Así, mientras se calienta la mezcla del agente de separación del azeótropo y la corriente de alimentación para producir una primera corriente de vapor, el ácido orgánico (por ejemplo, un producto de la descomposición térmica de su sal de amonio) que se somete a destilación azeotrópica se separa de las impurezas que quedan atrás en la primera corriente inferior. Por ejemplo, los azúcares, o sales (como cloruro sódico) que son térmicamente estables a la temperatura necesaria para la descomposición térmica de la sal de amonio del ácido orgánico y la vaporización del azeótropo se pueden dejar atrás en la primera corriente inferior.

Formas de realización de la presente invención pueden incluir diferentes tipos de modos de puesta en contacto para la mezcla de las corrientes de alimentación (por ejemplo, corriente de alimentación de agente de separación del azeótropo y de ácido láctico). Las corrientes de alimentación pueden ser ambas líquidas, o una corriente de alimentación puede ser un líquido, mientras que la otra es vapor.

En ciertas formas de realización en las que la corriente de alimentación comprende un hidroxiácido, se puede añadir agua a la corriente de alimentación en una cantidad suficiente para suprimir al menos parcialmente la formación de oligómeros del hidroxiácido.

En un modo en discontinuo, es posible destilar las impurezas que son más volátiles antes de la destilación del primer azeótropo, o alternativamente, cuando las impurezas sean menos volátiles que el primer azeótropo, las impurezas pueden quedar atrás, a medida que el ácido orgánico se destila azeotrópicamente. Además, se espera que ciertas impurezas formen sus propios azeótropos con el agente de separación del azeótropo, y que la separación se convierta así en la separación de un azeótropo de otro. Por ejemplo, el ácido pirúvico puede ser una impureza presente en una corriente de alimentación de una sal de amonio de un ácido orgánico. Si el agente de separación del azeótropo forma un azeótropo con el ácido pirúvico y otro azeótropo con el ácido orgánico a purificar, y los dos azeótropos tienen diferentes puntos de ebullición (por ejemplo, el azeótropo del ácido pirúvico tiene un punto de ebullición inferior al del azeótropo del ácido orgánico), el ácido pirúvico se puede separar del ácido orgánico mediante destilación azeotrópica del azeótropo del ácido pirúvico. Específicamente, un azeótropo del ácido pirúvico/dodecano se puede destilar en cabeza, mientras que un azeótropo del ácido láctico/dodecano con un punto de ebullición superior queda atrás en forma de corriente de destilación inferior.

Así, la presente invención puede proporcionar una recuperación relativamente simple y rentable de un ácido orgánico a partir de corrientes de alimentación que comprenden al menos uno de una amida de un ácido orgánico, una sal de amonio de un ácido orgánico, o un complejo de alquilamina-ácido orgánico.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es un diagrama de flujo del procedimiento de acuerdo con ciertos procedimientos de la presente invención para la recuperación de un ácido orgánico.

La Figura 2 es un diagrama de flujo de acuerdo con ciertos procedimientos de la presente invención que comprende al menos dos destilaciones azeotrópicas.

La Figura 3 es un diagrama de flujo del procedimiento de acuerdo con ciertos procedimientos de la presente invención para la recuperación de un ácido orgánico.

Descripción de las formas de realización ilustrativas

Las siguientes definiciones son útiles en la comprensión de la descripción de la presente invención.

"Ácido láctico" se refiere al ácido láctico libre monomérico que se encuentra habitualmente en disoluciones acuosas diluidas. "Ácido láctico al 88%" y "ácido láctico comercial" se refieren a un ácido láctico típico disponible comercialmente, que en realidad es una mezcla de ácido láctico monomérico, ácido láctico dimérico lineal o lactoil ácido láctico, oligómeros del ácido láctico de cadena corta, agua, y también una pequeña cantidad de ácido láctico dimérico cíclico o láctido. Cuando este ácido láctico se diluye en un gran exceso de agua, se hidrolizará lentamente o se convertirá a todas las formas monoméricas del ácido láctico. Cuando el ácido láctico concentrado se diluye con agua hasta una concentración del 50% en peso, se hidrolizará lentamente en una mezcla que es en su mayoría ácido láctico monomérico, pero que todavía puede contener entre el 3 y el 4% en peso aproximadamente de ácido láctico dimérico, y trazas de oligómeros superiores.

"Amida de un ácido orgánico" se define en el presente documento como una amida procedente de la reacción de amoniaco con un ácido orgánico. Se prefiere que la amida del ácido orgánico no sea una amida secundaria o terciaria producida por la reacción de uno o dos compuestos amina con un ácido orgánico. Las amidas del ácido orgánico en el presente documento pueden ser especies tales como acetamida o lactamida u otras amidas. Nótese que la lactamida puede estar presente como L-lactamida ópticamente pura, D-lactamida ópticamente pura, o una mezcla que contiene proporciones variables de los isómeros D y L.

"Azeótropo" y "azeotrópico" se usa en el presente documento para referirse a sistemas que contienen mezclas azeotrópicas verdaderas así como aquellas que son de carácter sustancialmente azeotrópico (por ejemplo, en las que el porcentaje en peso de cada componente de la mezcla en la fase líquida difiere del porcentaje en peso del mismo componente en la fase de vapor en no más del 5% en peso aproximadamente, preferentemente en no más del 2% aproximadamente, más preferentemente en no más del 1% en peso aproximadamente).

Un "azeótropo binario" es un azeótropo que incluye principalmente dos compuestos químicos, y de manera similar, un "azeótropo ternario" es un azeótropo que incluye principalmente tres especies químicas.

Un "heteroazeótropo" es un azeótropo que comprende más de una fase líquida.

Un "heteroazeótropo binario" es un azeótropo que comprende más de una fase líquida e incluye principalmente dos especies de compuestos químicos.

Un "heteroazeótropo ternario" es un azeótropo que comprende más de una fase líquida e incluye principalmente tres especies químicas.

La "pureza óptica" de un \alpha-hidroxiácido se define como la relación molar de un isómero óptico al nivel total de ambos isómeros. Para las especies que formen oligómeros y polímeros de cadena corta y larga, la pureza óptica se puede medir y se puede expresar después de que los oligómeros y polímeros se hayan convertido a los monómeros.

Una "mezcla racémica del ácido láctico" se define como una mezcla igual de los isómeros D y L del ácido láctico. Un ácido orgánico recuperado usando los procedimientos de la presente invención se considera "térmicamente estable" si una muestra de la primera fase separada (o la tercera fase, en ciertas formas de realización), como se ha definido anteriormente, se puede concentrar (por ejemplo, menos del 5% en peso de agua) calentando a una temperatura de hasta 140°C aproximadamente, y a continuación calentando el concentrado a 180°C y manteniéndolo a 180°C durante dos horas sin que se forme color. La formación de color bajo estas condiciones se produce cuando están presentes ciertas impurezas, particularmente cuando están presentes ciertas impurezas halladas a menudo en caldos de fermentación.

"Dietilbenceno" en el presente documento se refiere a una mezcla de isómeros (1,4-dietilbenceno, 1,3-dietilbenceno, y 1,2-dietilbenceno) o a un solo isómero de dietilbenceno puro.

"Extractante líquido" se refiere a una composición que comprende una alquilamina, como se define a continuación, para su uso en la extracción de un ácido orgánico de un fluido. El extractante líquido además puede comprender opcionalmente un diluyente y/o un potenciador.

"Alquilamina" se refiere a un extractante orgánico inmiscible en agua que comprende al menos una amina secundaria o terciaria, en la que el número total de átomos de carbono es de al menos 20, o una mezcla de dos o más de tales aminas. Tales alquilaminas usadas en la extracción de ácidos orgánicos son conocidas en la materia.

"Diluyente" se refiere a una especie química inerte que se puede usar como componente de un extractante líquido que comprende una alquilamina por razones tales como disminuir la viscosidad del extractante, incrementar la selectividad del extractante frente a otras especies no deseadas, o como un diluyente con fines generales. Esto es muy conocido en materia de extracción de disolventes. Un diluyente puede ser un hidrocarburo alifático o aromático puro o mixto. Los diluyentes pueden ser especies químicas lineales o ramificadas. Los ejemplos de diluyentes que se pueden usar con los extractantes líquidos de alquilamina incluyen xileno, tolueno, decano, dodecano, queroseno, y sus mezclas.

"Potenciador" se refiere a una especie química que puede ser un componente de un extractante líquido y que actúa para mejorar el rendimiento de la extracción de alquilamina. El potenciador puede reforzar el complejo amina-ácido orgánico y/o puede ayudar a solubilizar el complejo amina-ácido orgánico. El uso de potenciadores en la extracción de ácidos es conocido en la materia. Los ejemplos de potenciadores que se pueden usar incluyen especies polares seleccionadas entre alcoholes, dioles, cetonas, dicetonas, ácidos grasos, especies cloradas, y otras especies conocidas en la materia. Preferentemente, la relación del potenciador a la alquilamina en el extractante líquido está entre 1:10 y 1:1 aproximadamente.

"Descomposición" como se usa en el presente documento se refiere a un procedimiento que da como resultado la producción de amoniaco y el ácido orgánico a partir de una sal de amonio del ácido orgánico, y en la producción de la amina y el ácido orgánico a partir de una amida de ácido orgánico o de un complejo de alquilamina-ácido orgánico.

La corriente de alimentación que se mezcla con el agente de separación del azeótropo comprende al menos uno de una amida de un ácido orgánico, una sal de amonio de un ácido orgánico, o un complejo de alquilamina-ácido orgánico. El ácido orgánico de la amida, la sal de amonio, o el complejo de amina-ácido orgánico tiene entre 2 y 8 átomos de carbono, y puede ser un ácido mono-, di- o tricarboxílico. Preferentemente, el ácido orgánico es un hidroxiácido, más preferentemente es ácido láctico. La corriente de alimentación puede comprender un caldo de fermentación, un fluido impuro que comprende una amida de un ácido orgánico, un fluido impuro que comprende una sal de amonio de un ácido orgánico, un fluido impuro que comprende una mezcla de una amida de un ácido orgánico y una sal de amonio de un ácido orgánico, o la corriente de alimentación puede comprender un extracto que comprende un complejo de alquilamina-ácido orgánico producido mediante la extracción de un caldo de fermentación o de fluidos impuros. Los ejemplos específicos de fluidos impuros que se pueden usar como corriente de alimentación incluyen una disolución acuosa de lactato amónico que contiene impurezas, o una disolución de lactamida que comprende impurezas.

Las corrientes de alimentación que comprenden una sal de amonio de un ácido orgánico o una amida de un ácido orgánico pueden comprender un caldo de fermentación que está sin purificar o al menos parcialmente purificado. La producción por fermentación de un ácido orgánico (por ejemplo, ácido láctico) y las sales de amonio de un ácido orgánico (por ejemplo, lactato amónico) es muy conocida. Una persona experta en la materia estará familiarizada con los reactivos, equipamiento, y condiciones de procesamiento adecuadas para tal fermentación. El resultado de la fermentación será un caldo acuoso que comprende el ácido orgánico, las sales del ácido orgánico (incluyendo las sales de amonio), además de otras sales orgánicas, sales inorgánicas, fragmentos de proteínas, residuos de azúcares, otros ácidos orgánicos, alcoholes, cetonas, e iones metálicos. Preferentemente, la corriente de alimentación de la presente invención comprende un caldo de fermentación. El caldo puede estar parcialmente purificado, por ejemplo, mediante filtración o centrifugación, para retirar parte de las impurezas. Al menos el 75% en peso aproximadamente de todas las células y restos celulares han sido retirados en un caldo de fermentación parcialmente purificado. En ciertas formas de realización se prefiere que el caldo además esté concentrado. Adicionalmente, el caldo de fermentación también se puede acidificar antes de su uso como corriente de alimentación en la presente invención.

Adicionalmente, el caldo de fermentación también se puede descationizar, esto es, los cationes alcalinos y alcalinotérreos monovalentes, divalentes, y trivalentes se retiran en gran parte y se sustituyen por el ión hidronio (H^{+}) antes de ser usado como corriente de alimentación en la presente invención. Preferentemente todos los cationes alcalinos y alcalinotérreos monovalentes, divalentes y trivalentes son intercambiados. Este intercambio de cationes se realiza usando un intercambiador iónico sólido o líquido principalmente en la forma de hidrógeno. Un ejemplo de tal resina de intercambio iónico sólida es la resina Amberlite IR-120H+ (Rohm and Haas).

Adicionalmente, el caldo se puede purificar parcialmente en una o diversas otras formas conocidas en la materia antes del tratamiento en este procedimiento. Adicionalmente, el caldo se puede purificar de manera adicional o se puede concentrar más después del tratamiento de esta invención.

Las corrientes de alimentación que comprenden un complejo de alquilamina-ácido orgánico pueden comprender el extracto (es decir, la fase disolvente) de una extracción de un caldo de fermentación u otra corriente que comprende un ácido orgánico y opcionalmente sales (por ejemplo, poliláctidos hidrolizados, entre otros) llevada a cabo con un extractante líquido que comprende una alquilamina. El complejo de alquilamina-ácido orgánico está presente en la fase orgánica extraída, que se puede separar a partir de la fase acuosa que comprende agua y componentes solubles en agua del caldo de fermentación o de la corriente del fluido impuro. La fase orgánica también se puede purificar con una pequeña cantidad de ácido o agua antes del uso de la fase orgánica como corriente de alimentación en la presente invención. La alquilamina del complejo es preferentemente trilaurilamina.

Como se ha indicado anteriormente, en ciertas formas de realización el extractante líquido usado en la extracción puede comprender adicionalmente un potenciador de la extracción además de la alquilamina. Por ejemplo, si el ácido orgánico a recuperar es ácido láctico, el caldo de fermentación o el fluido impuro que comprende ácido láctico y lactato amónico se puede extraer con tri-n-octilamina (por ejemplo, alquilamina) y lactato de octilo (potenciador de la extracción), dando como resultado un complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico. El caldo de fermentación o el fluido que comprende el ácido orgánico en una sal de amonio, una amida o un complejo que se extrae se puede concentrar y/o purificar antes de la extracción. Por ejemplo, el caldo de fermentación se puede purificar usando cromatografía de intercambio iónico antes de la extracción con una alquilamina.

Ciertas formas de realización de la presente invención que incluyen la descomposición térmica de un complejo de trialquilamina-ácido orgánico, seguido de la destilación azeotrópica del ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo, se pueden expresar usando la siguiente ecuación:

R_{3}N:HL \ (org) + agente \ de \ separación \ del \ azeótropo \ \rightarrow \ R_{3}N \ (residuo) + HL \ (vapor \ azeotrópico)

R_{3}N:HL es un complejo de trialquilamina-ácido orgánico en un extracto (por ejemplo, una fase orgánica) usado como corriente de alimentación. El vapor azeotrópico comprende el agente de separación del azeótropo y el ácido orgánico (HL). La amina (R_{3}N) es un producto de la descomposición térmica del complejo y, en este caso, la amina queda como un residuo en la parte inferior.

En ciertas formas de realización, la descomposición y la destilación azeotrópica se pueden expresar usando la siguiente ecuación:

R_{3}N:HL \ (org) + agente \ de \ separación \ del \ azeótropo \ \rightarrow \ R_{3}N \ (vapor) + HL \ (vapor \ azeotrópico)

En el procedimiento descrito mediante esta ecuación, tanto la amina (es decir, la base) como el ácido orgánico se vaporizan. La corriente de vapor que comprende la amina y el ácido orgánico se puede someter directamente a una separación posterior, o la corriente de vapor primero se puede condensar seguido de la destilación posterior. R_{3}N puede ser una amina primaria volátil, una amina secundaria, o amoniaco.

En ciertas formas de realización, la corriente de alimentación puede comprender una amida de un ácido orgánico que se somete a descomposición térmica y a destilación azeotrópica. La amida se puede producir mediante la reacción de R_{3}N y un ácido orgánico procedente de un extracto que ha experimentado al menos parte de la descomposición del complejo de amina-ácido orgánico. Para el ejemplo del ácido láctico, la corriente de alimentación puede comprender lactamida o CH_{3}-CHOH-CO-NH_{2} producidos en un extracto. En este caso, el agente de separación del azeótropo idealmente comprende un hidrocarburo y al menos algo de agua. El procedimiento tal y como se produce con la lactamida se puede expresar usando la siguiente ecuación:

H_{2}N-CO-CHOH-CH_{3} (org) + agente \ de \ separación \ del \ azeótropo \ + \ agua \ \rightarrow \ H_{3}N \ (vapor) + HL \ (vapor \ azeotrópico)

Alternativamente, la corriente de alimentación puede comprender amidas producidas mediante la reacción de (a) ácidos orgánicos con amoniaco o (b) ésteres de un ácido orgánico con amoniaco, o mediante el calentamiento de sales de amonio de un ácido orgánico. La formación de amidas de ácidos orgánicos a partir de ácidos orgánicos en presencia de amoniaco es muy conocida en la materia. Así, por ejemplo, un caldo de fermentación que comprende una sal de amonio de un ácido orgánico se puede tratar térmicamente dando como resultado la formación de amidas del ácido orgánico, y el caldo de fermentación tratado térmicamente se puede usar como corriente de alimentación en la presente invención. Preferentemente, la amida del ácido orgánico de la corriente de alimentación está constituida por una amida de un hidroxiácido, más preferentemente es lactamida.

Como se ha indicado anteriormente, la corriente de alimentación puede proceder de fuentes distintas a la fermentación. Por ejemplo, la corriente de alimentación puede comprender productos, como sales de ácidos orgánicos y amidas de un ácido orgánico, que resultan de la digestión de un polímero de un ácido orgánico (por ejemplo, un poliláctido). La corriente de alimentación puede comprender un producto producido mediante el tratamiento de un poliéster, en el que el producto comprende al menos uno de ácidos orgánicos, sales de amonio de un ácido orgánico, amidas de un ácido orgánico, o sus mezclas.

Ciertas formas de realización de la presente invención se pueden entender mejor en referencia a la Figura 1. En una forma de realización de la presente invención realizada en modo discontinuo, una carga en lotes de la corriente de alimentación 1 se añade al reactor 3. La corriente de alimentación 1 comprende al menos uno de una amida de un ácido orgánico, una sal de amonio de un ácido orgánico, o un complejo de alquilamina-ácido orgánico, como se ha descrito anteriormente. En ciertas formas de realización, la corriente de alimentación 1 además puede comprender el ácido orgánico libre. Preferentemente el ácido orgánico que se ha de recuperar se selecciona del grupo constituido por ácidos orgánicos que tienen entre 2 y 8 átomos de carbono y es un ácido monocarboxílico, dicarboxílico o tricarboxílico. Más preferentemente el ácido orgánico es un hidroxiácido orgánico que tiene entre 2 y 6 átomos de carbono. Adicionalmente, el hidroxiácido orgánico puede ser un alfa, beta, delta, gamma, o épsilon hidroxiácido. El ácido orgánico se puede seleccionar del grupo constituido por ácido láctico, ácido pirúvico, ácido beta-hidroxibutírico, ácido hidroxiacético, ácido glicólico, ácido propiónico, y ácido acético, entre otros. Preferentemente el ácido orgánico es ácido láctico. Se prefiere que el ácido orgánico que se recupera usando los procedimientos de la presente invención sea térmicamente estable, más preferentemente el ácido orgánico recuperado es un ácido láctico térmicamente estable. En ciertas formas de realización se prefiere que el ácido orgánico recuperado sea un alfa-hidroxiácido que sea ópticamente puro en al menos el 98% aproximadamente.

Las amidas orgánicas preferidas que pueden estar presentes en la corriente de alimentación en ciertas formas de realización y que se pueden descomponer térmicamente para recuperar el ácido orgánico incluyen lactamida, piruvamida, beta-hidroxibutiramida, propionamida, y acetamida, entre otras. Las sales de amonio que están presentes en las corrientes de alimentación de ciertas formas de realización son sales de amonio de los ácidos orgánicos descritos anteriormente.

Los complejos de alquilamina-ácido orgánico que pueden estar presentes en la corriente de alimentación se pueden obtener mediante la extracción de un ácido orgánico que contiene el fluido con un extractante líquido que comprende una alquilamina. La fase disolvente de la extracción (por ejemplo, que comprende el extractante líquido y el ácido orgánico extraído) se puede usar como corriente de alimentación o como un componente de la corriente de alimentación de la presente invención. El extractante líquido preferentemente comprende al menos una alquilamina secundaria o terciaria inmiscible en agua, en la que el número total de átomos de carbono es de al menos 20, o una mezcla de dos o más de tales aminas. Ejemplos de alquilaminas que pueden ser componentes del extractante líquido son trilaurilamina y tri-n-octilamina, entre otras. El extractante líquido puede comprender un diluyente y/o un potenciador de la extracción, además de la alquilamina. Ejemplos de los potenciadores de la extracción adecuados son alcoholes, dioles, cetonas, dicetonas, ácidos grasos, especies cloradas, y otras especies conocidas en la materia. El diluyente usado en la preparación de un extracto (por ejemplo, la fase disolvente de una extracción) que se usa como componente de una corriente de alimentación (que comprende el complejo de alquilamina-ácido orgánico) en la presente invención puede ser 1) una especie química sustancialmente pura que sea idéntica al agente de separación del azeótropo, tal que el agente de separación del azeótropo sea un hidrocarburo esencialmente puro; 2) una especie química con un punto de ebullición significativamente superior al del agente de separación del azeótropo, tal que el diluyente no entre en el tren destilación azeotrópica, o 3) una especie con un punto de ebullición significativamente inferior al agente de separación del azeótropo.

Considerando la extracción de una disolución de ácido láctico con un extractante líquido que comprende una alquilamina, en la que se produce el extracto (por ejemplo, la fase disolvente) que comprende el complejo de alquilamina-ácido láctico. El extracto se puede usar como corriente de alimentación en la presente invención, sometiéndolo a descomposición térmica seguido de la destilación azeotrópica del ácido orgánico. En ciertas formas de realización, el dodecano se puede usar como diluyente en la extracción (por ejemplo, un componente del extractante líquido). Cuando la fase disolvente de la extracción se usa como corriente de alimentación, el dodecano sirve como agente de separación del azeótropo en la destilación azeotrópica para la recuperación del ácido láctico. En ciertas otras formas de realización el octadecano se puede usar como diluyente en la extracción. Cuando el extracto que comprende el octadecano, la alquilamina, y el ácido láctico se usa como corriente de alimentación y el dodecano se usa como agente de separación del azeótropo en la destilación azeotrópica, el octadecano permanece como una corriente inferior, mientras que el ácido láctico se destila azeotrópicamente en cabeza junto con el dodecano. Alternativamente se puede usar hexano como diluyente para la extracción de la amina, y el extracto se puede usar como corriente de alimentación y el dodecano se puede usar como agente de separación del azeótropo. El hexano se destila en cabeza y se puede retirar antes de la destilación azeotrópica del dodecano y el ácido láctico. En ciertas formas de realización una corriente de alimentación que comprende un complejo de alquilamina-ácido orgánico se puede introducir por la parte inferior del aparato de destilación fraccionada o reactor 3. Alternativamente, una corriente de alimentación que comprende un complejo de alquilamina-ácido orgánico se puede introducir en la parte media del aparato de destilación fraccionada 3 y el agente de separación del azeótropo 2 se puede introducir por la parte inferior del aparato de destilación fraccionada 3, y se produce reflujo en la mitad superior del aparato de destilación fraccionada 3.

Una carga en lotes que comprende al menos un agente de separación del azeótropo 2, también se introduce en el reactor 3. Los agentes de separación del azeótropo usados en los procedimientos de la presente invención se seleccionan de manera que sean capaces de formar al menos un primer azeótropo que comprenda el agente de separación del azeótropo y el ácido orgánico que se ha de recuperar de la corriente de alimentación 1. Preferentemente el primer azeótropo es un heteroazeótropo. Las formas de realización de la presente invención pueden incluir (i) un primer azeótropo único que es binario (por ejemplo, constituido esencialmente por el ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo 2), (ii) un primer azeótropo único que es ternario (por ejemplo, constituido esencialmente por el ácido orgánico, agua, y el agente de separación del azeótropo), o (iii) más de un primer azeótropo (por ejemplo, uno que es binario y otro que es ternario). En ciertas formas de realización, el agente de separación del azeótropo puede ser capaz de formar un segundo azeótropo que comprende agua que no comprende el ácido orgánico. Preferentemente el segundo azeótropo es un heteroazeótropo. Si esencialmente ninguna otra especie química forma parte del segundo azeótropo, puede ser un azeótropo binario.

El al menos un agente de separación del azeótropo es un hidrocarburo que tiene un punto de ebullición entre menos de 100°C y más de 150°C aproximadamente que el punto de ebullición del ácido orgánico que está siendo recuperado (por ejemplo, los puntos de ebullición comparados a la misma presión). Preferentemente, el agente de separación del azeótropo tiene un punto de ebullición entre menos de 50°C y más de 50°C aproximadamente que el punto de ebullición del ácido orgánico.

El agente de separación del azeótropo en ciertas formas de realización puede ser un hidrocarburo que tiene entre 7 y 14 átomos de carbono, especialmente aquellas formas de realización involucradas en la recuperación de ácido láctico. Los hidrocarburos usados como agentes de separación del azeótropo pueden ser aromáticos o alifáticos, y los hidrocarburos alifáticos pueden ser ramificados, no ramificados o cíclicos. Los ejemplos de hidrocarburos adecuados para su uso como agentes de separación del azeótropo en ciertas formas de realización (especialmente aquellas para la recuperación de ácido láctico) incluyen dietilbenceno, dodecano, decano, octilbenceno, propilbenceno, y etilbenceno, entre otros. Preferentemente el agente de separación del azeótropo usado en la recuperación de ácido láctico es dietilbenceno, octilbenceno o dodecano, más preferentemente dietilbenceno. El agente de separación del azeótropo puede ser, en ciertas formas de realización, un éter, por ejemplo, un éter que tiene entre 7 y 16 átomos de carbono. Los éteres usados como agentes de separación del azeótropo pueden ser alifáticos o aromáticos. Los ejemplos de éteres que se pueden usar como agentes de separación del azeótropo en ciertas formas de realización (especialmente aquellas para la recuperación de ácido láctico) incluyen éter dimetílico de dimetilenglicol y éter dimetílico de dipropilenglicol, entre otros.

En ciertas formas de realización, se puede usar más de un agente de separación del azeótropo, por ejemplo, se pueden usar benceno y ciclohexano como agentes de separación del azeótropo con una corriente de alimentación que dé ácido acético tras la descomposición térmica de un acetato de amonio o una acetamida presente en la corriente. El ácido acético, el benceno, y el ciclohexano forman un azeótropo ternario, y el ácido acético y el benceno forman un azeótropo binario. Tanto los azeótropos binarios como ternarios son heteroazeótropos y se pueden usar en ciertas formas de realización de la presente invención para recuperar el ácido acético mediante una destilación azeotrópica en la que el ácido acético se recupera a partir de una corriente de alimentación.

Las dos cargas en discontinuo 1 (por ejemplo, la corriente de alimentación) y 2 (por ejemplo, el agente de separación del azeótropo) no son completamente miscibles y se observan dos fases líquidas 5 y 6. Se añade un agitador magnético 15 al reactor 3 y se agita a una velocidad suficiente para crear una interfase turbulenta y algo de dispersión de gotas de la fase 6 en la fase 5. Esto genera un remolino, pero no mezcla completamente las dos fases. Hay diversas alternativas posibles para la mezcla (por ejemplo, la puesta en contacto) del agente de separación del azeótropo 2 y la corriente de alimentación 1 en la presente invención. Por ejemplo, el agente de separación del azeótropo que se mezcla con la corriente de alimentación puede estar en forma de vapor. Cuando el agente de separación del azeótropo se introduce en forma de vapor, el agente de separación del azeótropo y la corriente de alimentación se pueden mezclar entre sí en una columna o se pueden mezclar entre sí en un reactor de evaporación instantánea. Además, la mezcla del agente de separación del azeótropo y la corriente de alimentación se puede realizar a contracorriente (por ejemplo, utilizando un aparato de destilación fraccionada a contracorriente).

Se aplica calor al reactor 3 y una primera corriente de vapor 11 que comprende el primer heteroazeótropo (por ejemplo, que comprende el agente de separación del azeótropo y el ácido orgánico) se desplaza desde la cámara de aire del reactor 4 al condensador 12. El calor se puede aplicar mediante el uso de un evaporador o el uso de otros dispositivos conocidos en la técnica. Alternativamente o además del calentamiento de la mezcla en el reactor 3, al menos uno de la corriente de alimentación 1 o del agente de separación del azeótropo 2 se pueden calentar antes de que se junten. El calor es suficiente para provocar la descomposición térmica de al menos uno de la amida del ácido orgánico, de la sal de amonio del ácido orgánico o del complejo de alquilamina-ácido orgánico en la corriente de alimentación 1. El calor también es suficiente para vaporizar el primer azeótropo, pero preferentemente el calor tampoco es tan elevado que provoque una degradación importante o reacciones secundarias de los productos (por ejemplo, superior al 50% en peso de los productos degradados o reaccionados). En ciertas formas de realización se puede aplicar vacío para ayudar en la retirada de los vapores de la cámara de aire del reactor 4. En ciertas formas de realización, el reactor 3 puede ser un aparato de destilación fraccionada a contracorriente, tal como una columna a contracorriente.

El intervalo de temperaturas preferido en el reactor 3 está relacionado con: (a) los puntos de ebullición del agente de separación del azeótropo, del primer azeótropo, y de las impurezas, (b) la temperatura necesaria para conseguir la descomposición térmica para producir el ácido orgánico, así como (c) la presión del sistema y las concentraciones de la amida del ácido orgánico, la sal de amonio del ácido orgánico, el complejo de alquilamina-ácido orgánico y/o el agua en la corriente de alimentación. El intervalo de temperaturas preferido para el calentamiento de la mezcla en la presente invención está entre 100°C y 240°C aproximadamente. Como ejemplo, cuando se usa dodecano como agente de separación del azeótropo con una corriente de alimentación que comprende el 80% en peso de lactato amónico o lactamida y una presión del sistema de -22,4 mm de Hg (-2,98 kPa), la temperatura está preferentemente entre 140°C y 170°C aproximadamente. Otros factores que afectan a la selección de la temperatura apropiada del sistema son conocidos en la materia. Por ejemplo, que el procedimiento se realice en modo discontinuo o en modo continuo puede influir en la elección de las temperaturas apropiadas del sistema. Si se realiza en modo continuo el tipo de equipamiento usado en el procedimiento puede constituir una consideración adicional (por ejemplo, tanto si se usa una columna separadora como un reactor de tanque agitado en continuo (RTAC)). El calentamiento de la reacción se puede realizar usando procedimientos conocidos en la materia. La presión del sistema normalmente se mantiene constante. En ciertas formas de realización se prefiere que el procedimiento se lleve a cabo a presión atmosférica aproximadamente (por ejemplo, entre 12,7 y 16,7 psia; -87,5 y 115,5 kPaa- aproximadamente). El condensado 13 (por ejemplo, la primera corriente líquida) entra en el receptor 14, donde se puede separar en las fases 17 (por ejemplo, la segunda fase) y 18 (por ejemplo, la primera fase). Las muestras de la primera fase 18 y de la segunda fase 17 se pueden extraer periódicamente después de la separación de las dos fases. El ácido orgánico se recupera en la primera fase 18. Generalmente, la segunda fase 17 comprenderá el agente(s) de separación del azeótropo. Cuando el agente de separación del azeótropo tenga una densidad inferior a la primera fase que comprende el ácido orgánico recuperado, forma la fase superior de la primera corriente líquida 13 a partir de la primera corriente de vapor 11. El dietilbenceno se usa como agente de separación del azeótropo en un ejemplo a continuación. El dietilbenceno tiene una densidad inferior a la primera fase (fase que comprende el ácido orgánico recuperado). Después de que la primera fase de vapor 11 se haya retirado y condensado en una primera corriente líquida 13, el dietilbenceno se puede separar en la parte superior de la primera fase 18, y por tanto se denomina fase ligera en el ejemplo siguiente. La primera fase 18 se denomina fase pesada en los ejemplos. No obstante, las posiciones relativas de la primera fase 18 y la segunda fase 17 pueden variar dependiendo de sus densidades relativas.

Hay dos sondas de temperatura en el espacio del vapor, una localizada por encima del líquido del reactor 5 y 6 en la cámara de aire del reactor 4 y otra en el espacio del vapor en la cabeza del sistema antes del condensador 12. La corriente de residuos inferior 7 se puede retirar del reactor 3 hacia un receptor 8. En ciertas formas de realización, la primera corriente inferior 7 se puede separar en las fases 9 y 10 en el receptor 8. La fase 9 generalmente comprende el agente de separación del azeótropo, mientras que la fase 10 comprende la fase pesada inferior (por ejemplo, comprende la amida del ácido orgánico, una sal de amonio de un ácido orgánico, oligómeros del ácido láctico o el complejo de alquilamina-ácido orgánico).

El ácido orgánico se recupera cuando la primera fase 18 se separa y se retira. Preferentemente el ácido orgánico recuperado tiene un menor concentración de impurezas que la corriente de alimentación. Además se prefiere que el ácido orgánico recuperado sea térmicamente estable, y en ciertas formas de realización el ácido orgánico es preferentemente un alfa-hidroxiácido que es ópticamente puro. Después de la separación y la retirada de la primera fase 18 de la segunda fase 17, el ácido orgánico recuperado se puede purificar y/o concentrar posteriormente. El agente de separación del azeótropo residual presente en la primera fase 18 se puede extraer de ella, o la primera fase 18 separada se puede someter a operaciones de destilación posteriores para separar las diversas impurezas o azeótropos que comprenda.

La separación y retirada del agente de separación del azeótropo de las corrientes líquidas que comprenden heteroazeótropos se pueden llevar a cabo usando sistemas conocidos en la materia para la purificación de un azeótropo heterogéneo que comprende una fase acuosa y un agente de separación del azeótropo. Por ejemplo, cuando se separan las dos fases de una primera corriente líquida, se pueden usar dos columnas, ambas servidas por un decantador líquido-líquido común. La parte inferior de una columna después de la destilación puede ser el ácido orgánico purificado, mientras que la parte inferior de la otra columna puede ser el agente de separación del azeótropo purificado. Cuando se recuperan ácidos orgánicos reactivos, tales como hidroxiácidos, tal sistema se puede hacer funcionar opcionalmente a presión reducida (por ejemplo, entre 1 y 10 psia; -6,89 y 68,94 kPaa-aproximadamente) para evitar o reducir la formación de oligómeros. El modo de puesta en contacto puede ser tal que los tiempos de residencia se limiten para reducir el grado de formación de oligómero. Opcionalmente, se puede introducir agua en ciertos puntos del procedimiento para suprimir la formación de oligómeros. Posterior, y opcionalmente, se puede extraer el agua del agente de separación del azeótropo recuperado o del ácido orgánico o amida recuperados usando un agente para la separación de agua u otro procedimiento, como parte del procedimiento de recuperación.

Si el agente de separación del azeótropo bulle por debajo del punto de ebullición del ácido orgánico, entonces el agente de separación del azeótropo se puede separar fácilmente de la fase que comprende el ácido orgánico recuperado usando destilación en la zona de agotamiento que es conocida en la materia.

En algunos casos la primera fase 18 con el ácido orgánico recuperado se puede integrar en otro procedimiento industrial. Por ejemplo, una primera fase 18 con el ácido láctico recuperado que resulta de una destilación azeotrópica con dietilbenceno como agente de separación del azeótropo proporciona una alimentación para otras etapas de procesamiento como se describe en la solicitud presentada conjuntamente "Azeotrope Distillation of Cyclic Esters of Hydroxy Organic Acids". Así, en ciertas formas de realización, la primera fase separada y retirada puede no necesitar ser extraída del agente de separación del azeótropo residual o de ciertos otros compuestos, si no interfieren con el procesamiento en etapas posteriores o realmente proporciona un beneficio para los procedimientos posteriores.

Como alternativa al procedimiento en discontinuo descrito anteriormente, el procedimiento se puede realizar en modo continuo, en el que puede haber una alimentación continua de una corriente de alimentación 1 en el reactor 3 y una alimentación continua de agente de separación del azeótropo 2 en el reactor 3. Además, el agente de separación del azeótropo procedente de las fases 9 y/o 17 se puede reciclar, en ciertas formas de realización (realizadas en cualquiera de los dos modos continuo o discontinuo), para su uso en un procedimiento en continuo o en posteriores procedimientos en discontinuo o en continuo de la presente invención. Aún adicionalmente, en ciertas formas de realización, la fase 10 (por ejemplo, la fase de la primera corriente inferior que comprende el ácido orgánico, la amida, el complejo o sus sales) también se puede reciclar como parte de la corriente de alimentación 1 para un procedimiento en continuo o para posteriores procedimientos en continuo o en discontinuo.

La presente invención proporciona medios para recuperar el ácido orgánico del caldo de fermentación. No obstante, se debe entender que la presente invención no está limitada al uso junto con el caldo de fermentación. Por ejemplo, la fase 10 de la parte inferior (el líquido no destilado en el reactor 3 después de la retirada del primer heteroazeótropo que comprende el ácido orgánico) se puede usar en una corriente de alimentación. Preferentemente, la fase 10 (que comprende la amida del ácido orgánico, la sal de amonio o el complejo de un ácido orgánico que no se puede destilar azeotrópicamente) de la primera corriente inferior usada como corriente de alimentación es el resultado de una destilación azeotrópica previa en modo discontinuo del ácido orgánico. En otros casos, la corriente de alimentación puede proceder de otras fuentes. La corriente de alimentación usada en la presente invención comprende una corriente de una amida de un ácido orgánico o una de sus sales de amonio, o ambas.

Adicionalmente, la invención se puede usar para recuperar ácido láctico a partir de un polímero poliláctido reciclado, un polímero del ácido poliláctico, o poliésteres que comprenden ácido láctico u otros hidroxiácidos. Por ejemplo, un polímero en bruto triturado se puede tratar con una fase acuosa calentada para hidrolizar parte o todo el polímero y la corriente resultante se pueden usar a continuación como corriente de alimentación para una de las formas de realización de esta invención. Alternativamente, dicho polímero se puede tratar con una corriente que contiene amoniaco que actuará para incrementar la velocidad y el grado de hidrólisis del polímero antes de o simultáneamente con una de las formas de realización de destilación azeotrópica presentadas en el presente documento.

Adicionalmente, la invención se puede realizar en equipos que limiten el tiempo de contacto de la corriente de alimentación y el agente de separación del azeótropo, tal como un contactor vapor-líquido. La selección de dispositivos y procedimientos que limiten la duración de temperaturas elevadas y del contacto son muy conocidos en la materia. Se pueden usar equipos tales como evaporadores de película, reactores o columnas de arrastre de nitrógeno, y sistemas de destilación empaquetados de bajo retardo. Ciertas formas de realización de la presente invención pueden limitar la velocidad y el grado de racemización o el ácido orgánico que se recupera independientemente de que se use un equipo que limite la duración de temperaturas elevadas y del contacto. (Véase ejemplo 4 a continuación). La selección de los dispositivos y procedimientos que limiten la duración de temperaturas elevadas y del contacto son muy conocidos en la materia. Se pueden usar equipos tales como evaporadores de película, reactores o columnas de arrastre de nitrógeno, y sistemas de destilación empaquetados de bajo retardo. Además, las condiciones del procedimiento se pueden modificar según se desee, por ejemplo, se pueden usar presiones reducidas en los procedimientos de la presente invención.

Como se ha indicado anteriormente, los procedimientos de la presente invención se pueden realizar en modo continuo o en modo discontinuo. Cuando se realizan en modo continuo, la corriente de alimentación 1 y el al menos un agente de separación del azeótropo 2 se introducen como alimentaciones continuas. En ciertas formas de realización en las que el procedimiento se realiza en modo continuo, se prefiere que se realice una purga continua corta o periódica de impurezas pesadas en la primera corriente inferior de la cámara de reacción. Se pueden usar etapas de reflujo en los procedimientos de la presente invención, pero no son necesarias.

En ciertas formas de realización de la presente invención que incluyen una corriente de alimentación "seca" que comprende una sal de amonio o una amida del ácido orgánico a recuperar, y poca o esencialmente nada de agua, preferentemente la sal de amonio es lactato amónico y la amida es lactamida. La sal de amonio o amida del ácido orgánico está presente en la corriente de alimentación a una concentración de entre el 50% en peso y el 95% en peso aproximadamente. Preferentemente la corriente de alimentación usada en tales formas de realización comprende menos del 10% en peso de agua aproximadamente, más preferentemente menos del 5% en peso de agua. Preferentemente, cuando la corriente de alimentación comprende la sal de amonio del ácido orgánico, además comprende al menos 0,5 moles aproximadamente de amoniaco por mol de ácido orgánico total ("ácido orgánico total" como se usa en el presente documento se define como la suma de ácido orgánico libre, oligómeros, sus sales de amonio, y sus otras sales presentes en la corriente de alimentación). En ciertas formas de realización, la corriente de alimentación para este primer caso adicionalmente puede comprender el ácido orgánico libre además de la sal de amonio o la amida del ácido orgánico, pero no es necesario que el ácido libre esté presente. Cuando el ácido orgánico libre está presente en una corriente de alimentación que comprende una sal de amonio del ácido orgánico, la relación molar de la sal de amonio del ácido orgánico al ácido libre puede ser tan elevada como 1:1 aproximadamente. Con esta forma de realización, el calentamiento usado en el procedimiento es suficiente para ayudar a la descomposición térmica de la sal de amonio o de la amida. En las formas de realización en las que las sales de amonio del ácido orgánico se descomponen, el calentamiento es suficiente para producir amoniaco y el ácido orgánico, y para provocar la vaporización del amoniaco y de al menos un azeótropo que comprende el ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo. Preferentemente, el al menos un azeótropo es un heteroazeótropo. Además, en ciertas formas de realización, el agente de separación del azeótropo puede actuar como transportador térmico para la descomposición térmica de la sal de amonio o de la amida del ácido orgánico. Así, el ácido orgánico recuperado a partir de los procedimientos de esta primera forma de realización puede proceder de cualquier ácido orgánico libre inicialmente presente en la corriente de alimentación antes del calentamiento y de la descomposición de la sal de amonio o amida del ácido orgánico.

En ciertas variaciones de esta forma de realización, la operación se puede realizar en dos o más columnas de destilación en serie. En una variación, la alimentación en bruto que comprende una sal de amonio del ácido orgánico se introduce en forma de líquido en una localización de la alimentación en el medio de la columna en la primera columna de destilación, y el agente de separación del azeótropo se introduce en forma de líquido o de vapor en una región inferior de la columna. El ácido orgánico, el agente de separación del azeótropo, el amoniaco, y las impurezas ligeras se sacan por la zona de cabeza de esta columna de destilación en forma de una primera corriente de vapor. Las impurezas pesadas permanecen como primera corriente inferior de esta primera columna. La primera corriente de vapor a continuación se introduce en una segunda columna de destilación y se separa en una segunda corriente de vapor en cabeza que comprende amoniaco, agua, e impurezas ligeras, y una corriente inferior que comprende el ácido orgánico purificado. Opcionalmente, se puede introducir agua o agente de separación del azeótropo adicional a la segunda columna.

Como se ha indicado anteriormente, la primera corriente líquida recuperada de una primera destilación azeotrópica de un ácido orgánico se puede someter a destilación posterior para incrementar la pureza y/o concentración del ácido orgánico o amida. Un esquema de un procedimiento que aplica destilaciones posteriores se esquematiza en la Figura 2. Se genera una reserva de grano de fermentación 30 usando un tren de grano de fermentación. La reserva del grano de fermentación 30 se introduce en la fermentación a mayor escala para la producción del ácido orgánico junto con nutrientes frescos, agua, y una fuente de carbono. Los procedimientos de fermentación son conocidos en la materia. Después de la fermentación, el cultivo celular 31 puede comprender el ácido orgánico, sales del ácido orgánico (por ejemplo, sales de amonio de ácidos orgánicos), amidas orgánicas, células, restos celulares, productos de fermentación, impurezas (por ejemplo, otros ácidos orgánicos y sales, entre otros), agua, y la fuente de carbono sin usar. El cultivo celular 31 se procesa a continuación para recuperar el caldo de fermentación 32. Las células y los restos celulares 39 se pueden eliminar por filtración o centrifugación. El caldo de fermentación 32 a continuación se puede someter a purificación parcial y/o pretratamiento antes de la descomposición y de una primera destilación azeotrópica. La purificación parcial puede comprender, por ejemplo, la precipitación y la retirada de ciertas impurezas. Preferentemente el caldo de fermentación se concentra mediante la retirada del agua y los disolventes 41 producidos por la fermentación. El caldo de fermentación pretratado y concentrado 33 puede comprender el ácido orgánico o la amida y al menos el 20% en peso de agua aproximadamente.

El caldo de fermentación pretratado y concentrado 33 se mezcla con un agente de separación del azeótropo 50 (por ejemplo, dietilbenceno) y la mezcla se calienta para provocar la descomposición de al menos uno de la sal de amonio del ácido orgánico, de la amida del ácido orgánico, o el complejo de alquilamina-ácido orgánico para producir una primera corriente de vapor 34 y una primera corriente inferior 42, como parte de la primera destilación azeotrópica. La primera destilación azeotrópica puede incluir una primera columna u otro aparato de destilación fraccionada, y la mezcla de la corriente de alimentación del agente de separación del azeótropo 50 y de la corriente de alimentación 33 se puede producir en la columna o en otro aparato de destilación fraccionada. La primera corriente de vapor 34 comprende un primer azeótropo que comprende el ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo y además puede comprender vapor de agua. Preferentemente el primer azeótropo es un heteroazeótropo. Preferentemente, el ácido orgánico en el primer azeótropo es el producto de descomposición de al menos uno de la sal de amonio del ácido orgánico, la amida del ácido orgánico, o el complejo de alquilamina-ácido orgánico en la corriente de alimentación 33. La primera corriente de vapor 34 se condensa hasta una primera corriente líquida 35. La primera corriente líquida 35 puede comprender, en ciertas formas de realización, al menos el 20% en peso de agua aproximadamente, el ácido orgánico o la amida y el agente de separación del azeótropo.

En los casos en los que el agente de separación del azeótropo es capaz de formar un segundo azeótropo binario, constituido esencialmente por agua y del agente de separación del azeótropo, el procedimiento puede comprender adicionalmente una segunda destilación azeotrópica de la primera corriente líquida 35. Preferentemente el segundo azeótropo es un heteroazeótropo. La segunda destilación azeotrópica se puede realizar usando una segunda columna u otro aparato de destilación fraccionada, e incluye el calentamiento y la mezcla de la primera corriente líquida 35 para producir una segunda corriente de vapor 45 y una segunda corriente inferior 36. La segunda corriente de vapor 45 se separa de la primera corriente líquida 35, produciendo la segunda corriente inferior 36. La segunda corriente de vapor 45 comprende un segundo azeótropo constituido esencialmente de agua y del agente de separación del azeótropo. La segunda corriente inferior 36 que queda después de la retirada de la segunda corriente de vapor 45, puede comprender agua o agente de separación del azeótropo, y puede ser un vapor, un líquido o ambos, y la segunda corriente inferior se puede condensar en un líquido que se puede separar en una tercera fase 37 y una cuarta fase 49. La tercera fase 37 comprende una mayor concentración del ácido orgánico que la cuarta fase 49, y la cuarta fase 49 comprende el agente de separación del azeótropo. El ácido orgánico o la amida se pueden recuperar mediante la separación y retirada de la tercera fase 37 de la cuarta fase 49.

Opcionalmente la tercera fase se puede purificar y/o concentrar adicionalmente. Por ejemplo, el agente de separación del azeótropo residual se puede extraer de la tercera fase 37. Alternativamente, si en la tercera fase están presentes componentes distintos al ácido orgánico o la amida que no interfieran con el procesamiento en etapas posteriores, toda la tercera fase 37 se puede usar en procedimientos industriales posteriores. Preferentemente, el ácido orgánico recuperado en la tercera fase 37 es térmicamente estable, y en ciertas formas de realización se prefiere que el ácido orgánico sea un alfa-hidroxiácido ópticamente puro en al menos el 98% aproximadamente. Además se prefiere que el ácido orgánico recuperado tenga una menor concentración de impurezas que las presentes en la corriente de
alimentación.

Nótense los subproductos de esta doble destilación azeotrópica. Primero, con respecto al material celular 39 retirado del cultivo celular 31, se puede añadir agua o medio acuoso 38 al material celular 39 y se pueden recuperar las células lavadas 40. Dependiendo de la naturaleza de las células lavadas y del material celular 40, se pueden procesar adicionalmente como componentes en otros procedimientos o productos.

Además, la primera corriente inferior 42 de la primera destilación azeotrópica se puede separar, opcionalmente, en dos fases 43 y 44. La fase 43 comprende el agente de separación del azeótropo sin usar y la fase 44 puede comprender la sal del ácido orgánico o la amida sin destilar, junto con ciertas impurezas. Ambas fases se pueden reciclar en destilaciones azeotrópicas posteriores. Por ejemplo, se puede añadir agua a la fase 44 para hidrolizar los oligómeros del ácido orgánico y se puede volver a usar como corriente de alimentación, y el agente de separación del azeótropo de la fase 43 también se puede reciclar en destilaciones azeotrópicas posteriores. Asimismo, la segunda corriente de vapor 45 de la segunda destilación que comprende el segundo azeótropo (constituido esencialmente de agua y agente de separación del azeótropo) se puede condensar en una segunda corriente líquida 46 que se puede separar en dos fases 47 y 48, cuando el segundo azeótropo sea un heteroazeótropo. La fase 47 comprende el agente de separación del azeótropo, y la fase 48 comprende el agua. El agente de separación del azeótropo en la fase 47 se puede reciclar para procedimientos de destilación azeotrópica posteriores. Asimismo, la cuarta fase 49 que comprende el agente de separación del azeótropo se puede reciclar.

Los siguientes ejemplos se incluyen para demostrar formas de realización preferidas de la invención. Aquellos expertos en la materia deben comprender que las técnicas descritas en los ejemplos siguientes representan técnicas descubiertas por el inventor para funcionar bien en la práctica de la invención, y así se debe considerar que constituyen formas preferidas para su práctica. No obstante, aquellos expertos en la materia deben comprender, a la vista de la presente descripción, que se pueden introducir numerosos cambios en las formas de realización específicas que se describen y aún así obtener un resultado idéntico o similar sin apartarse de la invención.

Ejemplo 1

Adición de gotas de lactato amónico acuoso al 95% a n-dodecano líquido caliente en descomposición por evaporación instantánea

Una alimentación que comprende lactato amónico analizado previamente por análisis de Karl-Fisher, electrodo de amoniaco y HPLC y que se encontró que contenía las composiciones mostradas a continuación en la Tabla 1 junto con pequeñas cantidades de impurezas como ácido pirúvico y un compuesto que eluye aproximadamente al mismo tiempo de retención que el ácido oxálico. A pesar de las precauciones tomadas para minimizar la formación de lactamida en la corriente de alimentación de lactato amónico al 95% en peso (por ejemplo, el lactato amónico se preparó a pH neutro usando una alimentación continua controlada y dosificada de ácido láctico frío y amoniaco, usando evaporación a presión reducida, y el secado azeotrópico con benceno a presión reducida) aún había presente el 1,59% en peso aproximadamente de lactamida en esta corriente de alimentación. No obstante, el análisis ha demostrado que la lactamida puede estar presente a bajos niveles incluso en caldos de fermentación no procesados (por ejemplo, 0,3% en peso de los valores de ácido láctico total).

El n-dodecano (50 ml aproximadamente) se calentó a 155,0°C y se agitó. La alimentación de lactato amónico preparada como se ha descrito anteriormente se añadió gota a gota durante 5 minutos con un total de 1,8 gramos añadidos aproximadamente. La mezcla se agitó y se mantuvo a 155°C durante 60 minutos. No se observó evaporación o desprendimiento de vapor visible.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 1

1

El procedimiento dio como resultado una mezcla que contiene una fase viscosa adherida a la parte inferior del vaso de precipitados de acero inoxidable en el que se había calentado y mezclado. Basándose en el análisis de amoniaco del residuo, y el balance de masas global, parece que hubo una eliminación del amoniaco del 80% en peso aproximadamente. El 27% en peso aproximadamente del amoniaco se eliminó en los vapores de cabeza, mientras que el 53% en peso aproximadamente del amoniaco se convirtió en una nueva lactamida que no estaba presente al comienzo del procedimiento. El 20% en peso aproximadamente del amoniaco no se eliminó del sistema. El contenido final en agua fue del 0,4% en peso aproximadamente. Las disoluciones salinas proporcionan una elevación importante del punto de ebullición, y el agua está fuertemente atraída por el lactato amónico, y así sería improbable obtener una disolución concentrada de ácido láctico/lactato amónico con menos del 0,4% en peso de agua a una temperatura de salida de 160°C. Los niveles de dímero y trímero láctico aumentaron 2 y 3 veces, respectivamente, en el producto de la parte inferior en relación a sus cantidades en la corriente de alimentación.

El análisis por HPLC se usó para analizar los productos de la parte inferior. El ácido oxálico y el ácido pirúvico pueden estar presentes en forma de impurezas tanto en la alimentación como en la parte inferior. Otros procedimientos, tales como la destilación del ácido láctico al vacío y la destilación azeotrópica, están diseñados en parte para eliminar estas impurezas. Tanto el ácido oxálico como el ácido pirúvico son ácidos de pH bajo y se pueden retirar mediante intercambio fónico selectivo. No se detectaron otros productos de degradación, tales como ácido fórmico o acetaldehído o productos de reacción de acetaldehído con ácido láctico.

Ejemplo 2

Adición de gotas de lactato amónico a vapores de condensación de dietilbenceno caliente en descomposición por, evaporación instantánea

Se usó el mismo equipo para los Ejemplos 2 y 3 y en la Figura 3 se representa un esquema del equipo. El sistema se construyó en su totalidad de acero inoxidable y puede funcionar a presiones entre vacío total y 27,6 barg (400 psig; -2757,9 kPag-) y hasta 240°C. Se usa una bomba para la corriente de alimentación 10 para introducir el lactato amónico 12 al 90-95% en peso al reactor de evaporación instantánea 24. Se usa una bomba para la corriente de disolvente 14 para introducir el disolvente 16 en una caldera para el disolvente 18. El disolvente se calienta hasta una temperatura 30°C aproximadamente superior al punto de ebullición del disolvente. El vapor del disolvente 20 se pone en contacto con las gotas de la corriente de alimentación de lactato amónico en 22. El lactato amónico y la mezcla 22 se calientan en el reactor de evaporación instantánea 24 para conseguir la descomposición térmica del lactato amónico. Los líquidos inferiores procedentes del reactor de evaporación instantánea son recogidos en el receptor 26. El vapor del reactor de evaporación instantánea pasa a través de la chimenea de vapor 28 y el condensador 30. El vapor condensado (por ejemplo, en la región de cabeza del reactor de evaporación instantánea) se recoge en el receptor 34. Entre el condensador 30 y el receptor 34 se colocan un conducto de ventilación y una trampa 32.

La corriente de lactato amónico 12, y 22 no se calientan previamente de manera significativa hasta que entra en el reactor de evaporación instantánea 24. Se usa una corriente de N_{2} para purgar el equipo antes de la puesta en marcha y también en el apagado para reducir cualquier riesgo potencial de explosión. Los calentadores eléctricos se pueden ajustar al control de temperatura o al control de nivel de potencia. La temperatura se registra usando 4 termopares: uno localizado en la camisa de la caldera 18, uno en la corriente de vapor de la caldera 20, uno en la chimenea de vapor 25, y uno en la carcasa de la chimenea de vapor 28. Los termopares son del tipo K y de una precisión de 1°C aproximadamente.

En el Ejemplo 2, una alimentación que comprende lactato amónico 12 al 90% en peso se introduce continuamente a una velocidad del líquido de 0,535 gramo/minuto usando una bomba medidora 10 a una cámara de evaporación instantánea 24. Simultáneamente, se introducen isómeros mezclados y vaporizados calientes de dietilbenceno (disolvente) 20 a una velocidad de alimentación de 4,14 gramo/minuto, en forma de vapor en la cámara de evaporación instantánea 24. El tiempo de residencia en la cámara de evaporación instantánea 24 fue de 4 segundos aproximadamente. La temperatura en el reactor de evaporación instantánea era de 175°C aproximadamente y la presión cercana a presión atmosférica (14,7 psia -101,3 kPaa-). Las corrientes de vapor y líquido combinadas se sacaron de la parte inferior de la cámara de evaporación instantánea 24 y el vapor se extrajo en forma de una corriente de vapor en cabeza 28 y condensada 30. El vapor en cabeza se separó en dos fases líquidas en el receptor 34. La fase líquida inferior o pesada se encontró que comprendía ácido láctico 5 molar y amoniaco 8 molar aproximadamente. Había cantidades significativas de dímero de ácido láctico en la corriente de alimentación, presente como la sal de amonio, pero no se detectó dímero de ácido láctico en la fase líquida pesada de vapor en cabeza condensado. esto demostró que no hubo formación del tren.

Ejemplo 3

Adición de gotas de lactato amónico a vapores de condensación de hexadecano caliente en descomposición por evaporación instantánea

Este ejemplo se llevó a cabo de manera similar al Ejemplo 2, pero con hexadecano como disolvente en lugar de dietilbencenos. La temperatura y presión del reactor de evaporación instantánea se mantuvo a 205°C aproximadamente y 15 kPaa. Se eliminó el 32,9% del amoniaco aproximadamente. Parte del ácido láctico (4,8% en peso aproximadamente) liberado por la descomposición térmica del lactato amónico se convirtió a una nueva lactamida que originalmente no estaba presente en la corriente de alimentación de lactato amónico. La corriente inferior 26 tenía un contenido en agua del 1,27% en peso aproximadamente. La fase pesada inferior era muy viscosa y fluía mal a 20°C. Este ejemplo demuestra que es posible descomponer simultáneamente lactato amónico en amoniaco y ácido láctico libre, para arrastrar el amoniaco en la fase de vapor, y arrastrar también el ácido láctico en la fase de vapor y dejar atrás impurezas pesadas en la fase inferior.

Ejemplo 4

Descomposición térmica del completo de tri-n-octilamina-ácido láctico preparado mediante la extracción de un caldo de fermentación diluido no tratado, por destilación azeotrópica por evaporación instantánea con n-dodecano a presión reducida

Una carga en lotes de 350 g de n-dodecano (467 ml, Fisher Scientific, catálogo 001294) se añadió a un matraz de tres bocas de 500 ml, que estaba conectado a un sistema de destilación al vacío convencional mediante una columna de 1'' x 10'' (25,4 x 254 mm), rellena hasta una altura de 6'' (152 mm) con un empaquetamiento de acero inoxidable Pro-Pak (Ace Glass, Inc., catálogo 6624-04). Se aplicó un vacío constante de 75,9 kPa (22,4'' de Hg) mediante una bomba de membrana. Se instaló una trampa fría sumergida en un baño de isopropanol/hielo seco (-78°C) entre el condensador primario (enfriado con agua) y la bomba de vacío para condensar cualquier vapor que se fugue del sistema de destilación. Se suministró calentamiento mediante un manto calefactor de 500 ml, controlado por un autotransformador (salida de potencia del 50%). El matraz y la columna se aislaron bien contra la pérdida de calor. Se suministró agitación por medio de un agitador magnético/hornillo y una barra de agitación magnética recubierta de teflón en el matraz. También se suministró calentamiento moderado mediante el hornillo para compensar la pérdida de calor a través del manto calefactor. La temperatura de la fase líquida (T1) y de la fase de vapor en la cabeza de la columna (T2) se midió posicionando los termopares apropiadamente, y se controló a lo largo de todo el experimento. Un extracto de tri-n-octilamina-ácido láctico se bombeó a través de un tubo de acero inoxidable hacia la columna, una pulgada (25,4 mm) por encima del empaquetamiento. Se mantuvo una velocidad de flujo de la alimentación constante de 14,1 g/h mediante una bomba medidora. Antes de comenzar la adición de la alimentación, se estableció un flujo estable de vapor de n-dodecano precalentando el sistema. El condensado líquido recogido en esta fase del experimento se separó de la siguiente fracción principal, que también contenía ácido láctico. Cuando la carga en lotes de n-dodecano se agotó en el matraz, también se aplicó una alimentación constante de n-dodecano.

La alimentación de tri-n-octilamina-ácido láctico se preparó extrayendo un caldo de fermentación de ácido láctico no tratado diluido (4,9%) con tri-n-octilamina (Acros Organics, lote A010982001). La extracción se llevó a cabo en dos etapas, primero agitando 80 ml de caldo con 20 ml de tri-n-octilamina durante 30 segundos y a continuación agitando 80 ml de caldo fresco con el extracto obtenido en la primera etapa. El segundo extracto se lavó con 10 ml de n-dodecano antes de la destilación.

La descomposición del complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico se llevó a cabo a 151°C (T2), mientras que la temperatura de la caldera se mantuvo a 165°C (TI), dando un gradiente de temperaturas de 14°C aproximadamente a lo largo de la columna. A medida que transcurría la destilación, se observó la formación de pequeñas gotas de una sustancia con apariencia oleosa pesada e incolora (ácido láctico) en el condensador primario, que fue arrastrada lentamente hacia adelante por las cantidades mucho mayores de n-dodecano condensado hacia el receptor. Hacia el final del experimento, no obstante, el ácido láctico concentrado acumulado adquirió un color oxidado claro, que se cree que es el resultado de la corrosión del empaquetamiento de acero. El ácido láctico se recuperó lavando cuidadosamente el condensador y el n-dodecano condensado con 60 ml de agua desionizada. Los lavados incoloros se combinaron y se analizaron por HPLC en una columna de exclusión fónica Aminex HPX-87H (BioRad) de 300 x 7,8 mm a temperatura ambiente, usando H_{2}SO_{4} al 0,00919% como fase móvil a una velocidad de flujo de 0,6 ml/min. La separación de los compuestos en las muestras se detectó por HPLC usando un detector ultravioleta (UV) o de índice de refracción (RI). El contenido en ácido láctico de la alimentación se determinó extrayendo 1 ml del complejo de amina con 2 ml de una disolución de NaOH 1 N, neutralizando la fase acuosa con 2 ml de HCI 1 N, y analizando la disolución resultante por cromatografía líquida como se ha descrito anteriormente.

Se introdujo un total de 28,9 g de complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico en la columna a una velocidad de flujo de 14,1 g/h. Basándose en el análisis de cromatografía de líquidos, contenía 5,16 g de ácido láctico en forma del equivalente monómero de ácido láctico (18% en peso). Los lavados acuosos del material destilado contenían 4,75 g de ácido láctico en forma del equivalente L1 (por ejemplo, ácido láctico monomérico), que da un rendimiento aislado del 92%. La destilación de esta cantidad de ácido láctico se llevó a cabo con 347 g de n-dodecano, o 73 g de n-dodecano por gramo de monómeros de ácido láctico, que es indicativo de la energía necesaria para la destilación. El producto ácido láctico final tenía una concentración del 7,8% en peso.

Las impurezas en el caldo del ácido láctico y del producto en relación al ácido láctico al 88% incluían pequeñas cantidades de ácido maleico, ácido oxalacético, ácido pirúvico, ácido málico, ácido fórmico, ácido acético, junto con otras impurezas que no se identificaron. Parte de las impurezas no identificadas parecen ser las mismas impurezas (tienen los mismos tiempos de retención) que las impurezas halladas en el ácido láctico al 88% disponible comercialmente.

El caldo, antes de la extracción, contenía una relación de ácido D-láctico al acetato total del 0,02%. El producto después de la extracción y la descomposición azeotrópica contenía una relación de ácido D-láctico al acetato total del 0,05%. Así, en este procedimiento se conserva la pureza óptica. Esto es sorprendente, puesto que es sabido que las bases y los cationes pueden actuar como promotores de la racemización.

TABLA 2

2

TABLA 3

3

Ejemplo 5

Descomposición térmica del complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico, preparado mediante la extracción de un caldo de fermentación pretratado y concentrado, por destilación azeotrópica por evaporación instantánea con n-dodecano a presión reducida

Una carga en lotes de 160 g de n-dodecano (213 ml, Fisher Scientific, catálogo 001294) se añadió a un matraz de tres bocas de 250 ml, que estaba conectado a un sistema de destilación al vacío convencional mediante una columna de 1'' x 10'' (25,4 x 254 mm), rellena hasta una altura de 6'' (152 mm) con un empaquetamiento de acero inoxidable Pro-Pak (Ace Glass, Inc., catálogo 6624-04). Se aplicó un vacío constante de 75,9 kPa (22,4'' de Hg) mediante una bomba de membrana. Se instaló una trampa fría sumergida en un baño de isopropanol/hielo seco (-78°C) entre el condensador primario (enfriado con agua) y la bomba de vacío para condensar cualquier vapor que se fugue del sistema. Se suministró agitación por medio de un agitador magnético/hornillo y una barra de agitación recubierta de teflón en el matraz. Se suministró calentamiento mediante un manto calefactor de 250 ml, controlado mediante un autotransformador. El matraz y la columna se aislaron bien contra la pérdida de calor. También se suministró calentamiento moderado mediante el hornillo para compensar la pérdida de calor a través del manto calefactor. La temperatura de la fase líquida (T1) y de la fase de vapor en la cabeza de la columna (T2) se midió mediante termopares posicionados apropiadamente, y se controló a lo largo de todo el experimento. Se introdujo el complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico a través de un tubo de acero inoxidable hacia la columna, una pulgada (25,4 mm) por encima del empaquetamiento. Antes de comenzar la adición de la alimentación, se estableció un flujo estable de vapor de n-dodecano. El condensado recogido en esta fase del experimento se separó de la siguiente fracción principal, que también contenía ácido láctico.

La alimentación de tri-n-octilamina-ácido láctico se preparó extrayendo un caldo de fermentación de ácido láctico, concentrado (39,5%) y sometido a intercambio fónico, con tri-n-octilamina (Acros Organics, lote A010982001). La extracción se llevó a cabo en dos etapas, primero agitando 5 ml de caldo con 10 ml de amina durante 30 segundos y a continuación agitando 5 ml de caldo fresco con el extracto obtenido en la primera etapa. El segundo extracto se lavó con 10 ml de n-dodecano antes de la destilación.

La descomposición del complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico se llevó a cabo a 153°C (T2), mientras que la temperatura de la caldera se mantuvo a 166°C (T1), dando un gradiente de temperaturas de 13°C aproximadamente a lo largo de la columna. El experimento produjo una pequeña cantidad de aceite de color rosa en el condensador primario, pero no se pudo distinguir visualmente la fase pesada en el receptor. Para recuperar el producto ácido láctico, el condensador y el receptor se lavaron cuidadosamente con 10 ml cada uno de agua desionizada. Los lavados incoloros se analizaron independientemente por HPLC en una columna de exclusión iónica Aminex HPX-S7H (BioRad) de 300 x 7,8 mm a temperatura ambiente, usando H_{2}SO_{4} al 0,00919% como fase móvil a una velocidad de flujo de 0,6 ml/min. El contenido en ácido láctico de la alimentación se calculó como la diferencia entre aquél del caldo de partida y la cantidad restante en los dos refinados después de la extracción.

Se introdujo un total de 5,19 g de extracto en la columna a una velocidad de flujo de 7,8 g/h. Contenía 1,75 g de ácido láctico en forma de equivalente monómero de ácido láctico (33% en peso). Los lavados acuosos combinados del material destilado contenían 1,34 g de ácido láctico en forma de equivalente monómero de ácido láctico, que da un rendimiento aislado del 77%. La destilación de esta cantidad de ácido láctico se llevó a cabo con 112 g de n-dodecano, o 83 g de n-dodecano por gramo de ácido láctico, que es indicativo de la energía necesaria para la destilación. Las disoluciones finales de ácido láctico tenían una concentración en peso del 8% (lavados del receptor) y del 5% (lavados del condensador).

Ejemplo 6

Descomposición térmica del complejo de trilaurilamina-ácido láctico preparado mediante la extracción de un caldo de fermentación concentrado y pretratado por destilación azeotrópica por evaporación instantánea con n-dodecano a presión reducida

Una carga en lotes de 340 g de n-dodecano (453 ml, Acros, lote B0501185) se añadió a un matraz de tres bocas de 500 ml, que estaba conectado a un aparato de destilación al vacío convencional mediante una columna de 25,4 mm x 254 mm (1'' x10'') rellena hasta una altura de 8'' (203 mm) con hélices de vidrio de borosilicato (Aldrich, Inc., catálogo Z41,195-7). Se aplicó un vacío constante de 79,9 kPa (23,6'' de Hg) mediante una bomba de membrana. Se instaló una trampa fría sumergida en un baño de isopropanol/hielo seco (-78°C) entre el condensador primario (enfriado con agua) y la bomba de vacío para capturar cualquier vapor que se fugue del sistema. Se suministró calentamiento mediante un manto calefactor de 500 ml, controlado por un autotransformador. El matraz y la columna se aislaron bien contra la pérdida de calor. Se suministró agitación por medio de un agitador magnético/hornillo y una barra de agitación magnética recubierta de teflón en el matraz. También se suministró calentamiento moderado mediante el hornillo para compensar la pérdida de calor a través del manto calefactor. La temperatura de la fase líquida (T1) y de la fase de vapor en la cabeza de la columna (T2) se midió posicionando los termopares apropiadamente, y se controló a lo largo de todo el experimento mediante un PC. El complejo de trilaurilamina-ácido láctico, que contenía el potenciador lactato de laurilo, se introdujo mediante una bomba medidora a una velocidad de flujo constante a través de un tubo de acero inoxidable en la columna, 25,4 mm (1'') por encima del empaquetamiento. Se precalentó a 125°C antes de entrar en la columna por medio de un baño de aceite. Antes de comenzar la adición de la alimentación, se estableció un flujo estable de vapor de n-dodecano precalentando el sistema. El condensado líquido recogido en esta fase del experimento se separó de la siguiente fracción principal, que también contenía ácido láctico.

La alimentación de trilaurilamina-ácido láctico se preparó extrayendo un caldo de fermentación de ácido láctico, concentrado (44,2%) y sometido a intercambio fónico, con una mezcla 1:1 molar de trilaurilamina (Alamine 304-1, Henkel, lote 8F155) y lactato de laurilo (ISP Van Dyk, Inc., lote VE1117). La extracción se llevó a cabo en dos etapas, primero agitando 20 ml de caldo con 80 ml de amina durante 2 min y a continuación agitando 20 ml de caldo fresco con el extracto obtenido en la primera etapa. El segundo extracto se volvió a lavar tres veces con 2 ml de agua desionizada antes de la destilación.

La descomposición del complejo de trilaurilamina-ácido láctico se llevó a cabo a 148°C (T2). La temperatura del n-dodecano en el matraz era de 158°C (T1) al comienzo, pero se incrementó de manera constante hasta 195°C aproximadamente a medida que aumentaba la cantidad de trilaurilamina-lactato de laurilo. A medida que transcurría la destilación, se observó la formación de pequeñas gotas de un aceite pesado incoloro (ácido láctico) en el condensador primario, que fue arrastrado lentamente hacia adelante por las cantidades mucho mayores de n-dodecano condensado hacia el receptor. Se recogieron dos fracciones en esta fase del experimento (segunda y tercera muestras en cabeza), ambas constituidas por fases pesadas y ligeras: La segunda muestra tenía un peso total de 116,4 g; la tercera tenía un peso total de 153,9 g. El ácido láctico se recuperó lavando cuidadosamente el condensador y el n-dodecano condensado con 20 ml de agua desionizada. Los lavados del condensador se añadieron a la tercera fracción en cabeza. Los lavados incoloros se combinaron y se analizaron por HPLC en una columna BioRad Organic Acid de 300 x 7,8 mm a temperatura ambiente, usando H_{2}SO_{4} al 0,00919% como fase móvil a una velocidad de flujo de 0,6 ml/min. El contenido en ácido láctico de la alimentación se determinó extrayendo 1 ml del complejo de amina con 5 ml de una disolución de NaOH 0,1 N, neutralizando la fase acuosa con 5 ml de HCI 0,1 N, y analizando la disolución resultante por cromatografía líquida como se ha descrito anteriormente.

Se introdujo un total de 46,1 g de extracto de amina en la columna a una velocidad de flujo de 27,7 g/h. Basándose en el análisis de cromatografía de líquidos, contenía 6,36 g de ácido láctico en forma del equivalente monómero de ácido láctico (13,8% en peso). Los lavados acuosos de las dos fracciones de destilación contenían un total de 7,51 g de ácido láctico en forma del equivalente monómero del ácido láctico, que da un rendimiento aislado del 117,7%. El rendimiento excesivo sugiere que al menos el 18% del ácido láctico recuperado se origina a partir del potenciador lactato de laurilo, bien por transesterificación con ácido láctico o por hidrólisis con el agua extraída. La segunda y tercera muestras en cabeza contenían 2,02 g y 5,48 g de ácido láctico, respectivamente. La destilación de tales cantidades de ácido láctico requirió 114 g y 149 g de n-dodecano, respectivamente. La energía de destilación se puede expresar como la relación ponderal de n-dodecano y ácido láctico, que es de media 42. La concentración de ácido láctico en las disoluciones acuosas fue del 9% y el 22% en peso, respectivamente.

Las impurezas en el caldo del ácido láctico y el producto en relación al ácido láctico al 88% incluían pequeñas cantidades de ácido maleico, ácido oxalacético, ácido pirúvico, ácido málico, ácido fórmico, ácido acético, junto con otras impurezas que no se identificaron. Parte de las impurezas no identificadas parecen ser las mismas impurezas (tienen los mismos tiempos de retención) que las impurezas halladas en el ácido láctico al 88% disponible comercialmente.

TABLA 4

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TABLA 5

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Ejemplo 7

Descomposición térmica del compleio de tri-n-octilamina-ácido láctico mediante destilación azeotrópica en discontinuo con dietilbenceno a presión atmosférica

Una carga en lotes de 40 g de dietilbenceno (46 ml, Acros Organics, lote n° A012667201) y complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico, preparado independientemente a partir de 2 ml de ácido L-láctico comercial al 90% (Pfanstiehl, lote n° 22776), 2 ml de agua, y 10 ml de tri-n-octilamina (Acros Organics, lote n° A0109S2001), se añadió a un matraz de tres bocas de 100 ml que estaba conectado a un aparato de destilación al vacío convencional. El matraz contenía en este punto dos fases líquidas. Se suministró agitación por medio de un agitador magnético/hornillo y una barra de agitación magnética recubierta de teflón en el matraz. Se suministró calentamiento mediante un manto calefactor, controlado por un autotransformador. El matraz y la cabeza de destilación se aislaron bien contra la pérdida de calor. La temperatura de la fase líquida (T1) y de la fase de vapor en la cabeza de destilación (T2) se midió posicionando los termopares apropiadamente.

La descomposición del complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico se llevó a cabo calentando la mezcla anterior desde temperatura ambiente a 171°C (T1). Durante la destilación T2 alcanzó un máximo de 95°C aproximadamente (T1 = 130°C) y a continuación disminuyó de manera constante a medida que el flujo de destilado disminuía, a pesar del incremento posterior de T1. Se recogieron las dos fracciones en cabeza, ambas constituidas por fases pesadas y ligeras. La primera fracción se recogió a T1 < 130°C, mientras que T2 alcanzó el máximo de 95°C. Tenía un volumen total de 2,1 ml, de los cuales 1,45 ml eran fase acuosa. La segunda fracción se recogió a 130°C < T1 < 171°C y tenía un volumen total de 1,3 ml, de los cuales 0,7 ml eran fase acuosa. Aunque el grueso de la disolución inicial aún estaba en la caldera a T1 = 171°C, prácticamente no se recibió destilado en este punto. Esta disolución restante era homogénea. Las fases acuosas incoloras se separaron en dietilbenceno en las fracciones en cabeza y se analizaron por HPLC en una columna Jordi Gel Organic Acid de 300 x 7,8 mm a temperatura ambiente, usando H_{3}PO_{4} al 0,085% que contenía el 10% de acetonitrilo como fase móvil a una velocidad de flujo de 1,4 ml/min.

Basándose en el análisis de cromatografía de líquidos, la disolución de partida de dos fases contenía 2,16 g de ácido láctico en forma del equivalente monómero de ácido láctico. Las fases acuosas de las dos fracciones en cabeza contenían un total de 19 mg de ácido láctico en forma del equivalente monómero de ácido láctico, que da un rendimiento aislado del sólo el 0,9%. La primera fracción contenía 12 mg, y la segunda 7 mg de ácido láctico. Estos resultados sugieren que la descomposición del complejo de tri-n-octilamina-ácido láctico es baja en tales condiciones. De hecho, la pequeña cantidad de ácido láctico recuperado se podría haber originado a partir del aceite residual restante en el refinado debido a la naturaleza del equilibrio de la extracción. La destilación de las cantidades anteriores de ácido láctico requirió 0,57 g y 0,52 g de dietilbenceno, respectivamente, dando 47 y 74 como relación ponderal de dietilbenceno y ácido láctico, que es indicativa de la energía de destilación. La concentración de ácido láctico en las dos disoluciones acuosas producidas fue del 0,8% y 0,1% en peso, respectivamente.

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Ejemplo 8

Descomposición térmica de lactato amónico mediante destilación azeotrópica en discontinuo con dietilbenceno a presión atmosférica

Una carga en lotes de 60 g de dietilbenceno (69 ml, Acros Organics, lote A012667201) y 17 g de una disolución acuosa de lactato amónico al 69% (Pfanstiehl, lote 26415A) se añadió a un matraz de tres bocas de 100 ml que estaba conectado a un aparato de destilación al vacío convencional. El matraz contenía en este punto dos fases líquidas. Se suministró agitación por medio de un agitador magnético/hornillo y una barra de agitación magnética recubierta de teflón en el matraz. Se suministró calentamiento mediante un manto calefactor, controlado por un autotransformador. El matraz y la cabeza de destilación se aislaron bien contra la pérdida de calor. También se suministró calentamiento moderado mediante el hornillo para compensar la pérdida de calor a través del manto calefactor. La temperatura de la fase líquida (T1) y de la fase de vapor en la cabeza de destilación (T2) se midió posicionando los termopares apropiadamente.

La descomposición del lactato amónico se llevó a cabo calentando la mezcla anterior desde temperatura ambiente a 181°C (T1). Al final de la destilación T2 alcanzó un máximo de 173°C. Se recogieron 10 fracciones en cabeza, todas constituidas por fases pesadas y ligeras. Los detalles sobre las fracciones en cabeza se proporcionan en la siguiente Tabla.

TABLA 6

8

Durante la destilación se detectó un fuerte olor a amoniaco, que indica que tuvo lugar la descomposición del lactato amónico y el amoniaco libre escapa del sistema. El residuo de destilación aún tenía dos fases y la fase pesada tenía la apariencia de un aceite viscoso. Las fases acuosas incoloras se separaron en dietilbenceno en las fracciones en cabeza y se analizaron por HPLC en una columna Jordi Gel Organic Acid de 300 x 7,8 mm a temperatura ambiente, usando H_{3}PO_{4} al 0,085% que contenía el 10% de acetonitrilo como fase móvil a una velocidad de flujo de 1,4 ml/min. El contenido en amoniaco de estas disoluciones también se determinó usando un electrodo Cole-Palmer 27502-03 Ammonium Electrode.

Basándose en el análisis de cromatografía de líquidos y el análisis de amoniaco, la disolución de partida contenía 11,8 g (110 mmol) de lactato amónico y 95 mg (1,06 mmol) de lactamida. Las fases acuosas de las 10 fracciones en cabeza contenían un total de 0,26 g (2,9 mmol) de ácido láctico en forma del equivalente monómero de ácido láctico, 0,11 g (1,24 mmol) de lactamida, así como 0,51 g (30,1 mmol) de amoniaco. El análisis de amoniaco del residuo de destilación solamente dio 0,09 g (5,27 mmol) de amoniaco, mientras que el análisis por cromatografía de líquidos mostró 1,93 g (31,7 mmol) de lactamida. Estos resultados sugieren que el 95% del lactato amónico de partida se descompone en las condiciones aplicadas. Aproximadamente la mitad de éste escapa del aparato en forma de amoniaco gaseoso, un tercio permanece disuelto en agua y se recupera en las fracciones pesadas en cabeza, y un quinto se transforma en lactamida que no se destila. Nuestras observaciones también sugieren que la descomposición del lactato amónico se produce pronto y a temperaturas moderadamente elevadas en el procedimiento de destilación, cuando el grueso del agua se destila en forma de azeótropo de dietilbenceno-agua. Las primeras cuatro fracciones pesadas en cabeza contenían un máximo del 80% del amoniaco total "destilado" y el 84% de agua, pero sólo el 12% de ácido láctico y el 3% de lactamida. La mayoría del amoniaco gaseoso libre también se desprendió en este periodo. Estas fracciones se recogieron a temperaturas T1 < 177°C y T2 < 157°C. Más particularmente, el 60% del amoniaco "destilado" se recuperó en la segunda y tercera fases pesadas en cabeza, que se destila cuando la temperatura del reactor (T1) está entre 145 y 165°C.

Obviamente, todos los productos de ácido láctico destilados contenían suficiente amoniaco para convertir de nuevo el ácido a la forma lactato amónico, que tenía menos del 3% de la masa de partida. Así, el grueso del ácido láctico permaneció en la caldera en forma de oligómeros superiores viscosos y el amoniaco-ácido láctico libre se puede recuperar de ella por hidrólisis o saponificación.

Todos los procedimientos descritos y reivindicados en el presente documento se pueden realizar y ejecutar sin experimentación indebida en vista de la presente descripción. Aunque los procedimientos de esta invención se han descrito en términos de formas de realización preferidas, será evidente para aquellos expertos en la materia que se pueden aplicar variaciones en los procedimientos y en las etapas o en la secuencia de etapas de los procedimientos descritos en el presente documento sin apartarse del concepto, espíritu y alcance de la invención. Más específicamente, será evidente que ciertos agentes que están químicamente relacionados se pueden sustituir por los agentes descritos en el presente documento mientras se consiguen resultados idénticos o similares.

Claims

1. Un procedimiento para la obtención de un ácido orgánico a partir de una corriente de alimentación que comprende al menos uno de una sal de amonio de un ácido orgánico, una amida de un ácido orgánico, o un complejo de alquilamina-ácido orgánico en el que el ácido orgánico de la sal, la amida o el complejo se selecciona del grupo constituido por ácidos monocarboxílicos, ácidos dicarboxílicos, y ácidos tricarboxílicos que tienen entre 2 y 8 átomos de carbono que comprende las etapas de:

mezcla de dicha corriente de alimentación y al menos un agente de separación del azeótropo seleccionado entre un hidrocarburo que tiene un punto de ebullición entre menos de 100°C y más de 150°C aproximadamente que el punto de ebullición del ácido orgánico y un éter que tiene entre 7 y 16 átomos de carbono,

el calentamiento de al menos uno de la corriente de alimentación, el agente de separación del azeótropo, o la mezcla de ambos para dar una mezcla que tiene una temperatura de 100°C a 240°C; de ese modo (a) descomponiendo la sal de amonio, la amida, o el complejo de alquilamina-ácido orgánico para producir un ácido orgánico y (b) produciendo una primera corriente de vapor que comprende al menos un primer azeótropo que comprende el ácido orgánico y el agente de separación del azeótropo; y

la separación de la primera corriente de vapor de la mezcla.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que la descomposición se realiza en un aparato de destilación fraccionada a contracorriente.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la corriente de alimentación comprende un complejo de alquilamina-ácido orgánico, y la corriente de alimentación se introduce por la parte inferior del aparato de destilación fraccionada.

4. El procedimiento de la reivindicación 2, en el que la corriente de alimentación comprende un complejo de alquilamina-ácido orgánico, y la corriente de alimentación se introduce por la parte media del aparato de destilación fraccionada, el agente de separación del azeótropo se introduce por la parte inferior del aparato de destilación fraccionada, y hay reflujo en la mitad superior del aparato de destilación fraccionada.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el calentamiento se realiza usando una caldera.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer azeótropo es un azeótropo de ebullición mínima o un heteroazeótropo.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de alimentación comprende al menos una impureza, y en el que la al menos una impureza está a una concentración inferior en la primera corriente de vapor que en la corriente de alimentación.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el agente de separación del azeótropo comprende un hidrocarburo y al menos algo de agua.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la producción de una primera corriente inferior a medida que la primera corriente de vapor se separa, en el que la primera corriente inferior comprende al menos uno de una sal de amonio de un ácido orgánico y una amida de un ácido orgánico.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente la condensación de la primera corriente de vapor para producir una primera corriente líquida;

el calentamiento y mezcla de la primera corriente líquida para producir una segunda corriente de vapor que comprende un segundo azeótropo constituido esencialmente de agua y del agente de separación del azeótropo; y la separación de la primera corriente líquida y la segunda corriente de vapor produciendo así una segunda corriente inferior que comprende el ácido orgánico.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que la segunda corriente inferior es un vapor, un líquido, o una mezcla vapor-líquido.

12. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el primer azeótropo es un heteroazeótropo y que comprende adicionalmente la condensación de la primera corriente del vapor para formar una primera corriente líquida, en el que la primera corriente líquida es capaz de separarse en una primera fase y una segunda fase, en el que la primera fase comprende una mayor concentración de ácido orgánico que la segunda fase, y en el que la segunda fase comprende el agente de separación del azeótropo.

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13. El procedimiento de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente la separación de la primera corriente líquida en una primera fase y una segunda fase, en el que la primera fase comprende una mayor concentración de ácido orgánico que la segunda fase, y en el que la segunda fase comprende el agente de separación del azeótropo.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, que comprende adicionalmente la recuperación del ácido orgánico separando la primera fase de la segunda fase.

15. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el ácido orgánico recuperado es térmicamente estable.

16. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el ácido orgánico recuperado es un alfa-hidroxiácido que es ópticamente puro en al menos el 98% aproximadamente.

17. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que la corriente de alimentación comprende al menos una impureza, y en el que la al menos una impureza está a una concentración inferior en el ácido orgánico recuperado de la primera fase separada que en la corriente de alimentación.

18. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el ácido orgánico se selecciona del grupo constituido por ácido láctico, ácido pirúvico, ácido beta-hidroxibutírico, ácido glicólico, ácido propiónico, y ácido acético.

19. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de alimentación comprende una amida de un ácido orgánico seleccionada del grupo constituido por lactamida, piruvamida, beta-hidroxibutiramida, propionamida, y acetamida.

20. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de alimentación comprende un hidroxiácido o una hidroxiamida.

21. El procedimiento de la reivindicación 20, en el que el hidroxiácido es ácido láctico o la hidroxiamida es lactamida.

22. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de alimentación comprende un caldo de fermentación o un extracto del mismo.

23. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que el caldo de fermentación se concentra, y se purifica o acidifica al menos parcialmente antes de la mezcla de la corriente de alimentación y del agente de separación del azeótropo.

24. El procedimiento de la reivindicación 23, en el que el caldo de fermentación se purifica usando intercambio iónico antes de la mezcla de la corriente de alimentación y del agente de separación del azeótropo.

25. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que se usa vacío para retirar la primera corriente de vapor de la mezcla.

26. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el azeótropo comprende adicionalmente agua.

27. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el hidrocarburo tiene un punto de ebullición entre menos de 50°C y más de 50°C aproximadamente que el punto de ebullición del ácido orgánico.

28. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el hidrocarburo tiene de 7 a 14 átomos de carbono.

29. El procedimiento de la reivindicación 28, en el que el hidrocarburo se selecciona del grupo constituido por dietilbenceno, dodecano, decano, octilbenceno, propilbenceno, e isómeros de etilbenceno.

30. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de alimentación comprende entre el 50% en peso y el 95% en peso aproximadamente de la sal de amonio del ácido orgánico.

31. El procedimiento de la reivindicación 30, en el que la sal de amonio es lactato amónico.

32. El procedimiento de la reivindicación 30, en el que la corriente de alimentación comprende menos del 10% en peso aproximadamente de agua.

33. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el procedimiento es un procedimiento en continuo o en discontinuo.

34. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el agente de separación del azeótropo que se mezcla con la corriente de alimentación es un vapor.

35. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que la mezcla del agente de separación del azeótropo y la corriente de alimentación tiene lugar en una columna o en un reactor de evaporación instantánea.

36. El procedimiento de la reivindicación 34, en el que la mezcla del agente de separación del azeótropo y la corriente de alimentación es a contracorriente.

37. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el procedimiento se realiza a presión atmosférica aproximadamente.

38. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la corriente de alimentación comprende un producto producido mediante el tratamiento de un poliéster, en el que el producto comprende al menos uno de ácidos orgánicos, sales de amonio de un ácido orgánico, amidas de un ácido orgánico, o sus mezclas.

39. El procedimiento de la reivindicación 21, en el que el caldo de fermentación se concentra o se purifica al menos parcialmente antes de preparar el extracto a partir de él.

40. El procedimiento de la reivindicación 39, en el que el caldo de fermentación se purifica usando intercambio fónico.

41. El procedimiento de la reivindicación 21, en el que el extracto se prepara por extracción con un extractante líquido que comprende una alquilamina.

42. El procedimiento de la reivindicación 40, en el que la alquilamina se selecciona del grupo constituido por trilaurilamina y tri-n-octilamina.

43. El procedimiento de la reivindicación 41, en el que el extractante líquido comprende adicionalmente un potenciador de la extracción o un diluyente.

44. El procedimiento de la reivindicación 41, en el que el ácido orgánico es ácido láctico y el potenciador de la extracción es lactato de octilo.