本申请是国际申请号为PCT/JP2009/071572、国际申请日为2009 年12月25日的PCT国际申请进入中国阶段后国家申请号为 200980152863.8、发明名称为“乳酸及聚乳酸的制造方法”的申请的 分案申请。
技术领域
本发明涉及乳酸的制造方法、以利用所述乳酸的制造方法得到的 乳酸为原料的聚乳酸制造方法、以及分别通过这些方法得到的乳酸及 聚乳酸，其中所述乳酸的制造方法中通过对培养具有乳酸生产能力的 微生物而得到的发酵液中所生产的乳酸进行分离来制造乳酸。
背景技术
对于乳酸而言，除了食品用、医药用等用途以外，其作为聚乳酸 (其为生物降解塑料)用单体原料而广泛适用于工业用途，且其需求 不断增加。已知乳酸是通过利用微生物的发酵而生产的，微生物将含 有以葡萄糖为代表的碳水化合物的基质转换为乳酸。
为了得到作为聚乳酸原料的乳酸，根据其需要量，要求生产率高 的乳酸制造方法。为了提高乳酸的生产率，除了需要微生物发酵中的 产糖率高以外，还需要每单位时间、每单位体积的乳酸生产速度快， 专利文献1中公开了一种通过利用多孔膜的培养装置来提高生产速度 的方法。
可以利用对交酯(其为乳酸的环状二聚体)进行开环聚合的方法 或对原料乳酸进行直接聚合的方法来制造聚乳酸。交酯法是这样的方 法：使乳酸暂时低聚物化，然后使其解聚，并分离生成的交酯，在催 化剂的存在下进行开环聚合；交酯法的聚合工艺繁杂且需要极多的人 力和开支。另外，通过该工艺中的交酯分离操作，可以除去原料乳酸 中的杂质，因此，原料乳酸可以利用品质较低的乳酸，但由于原料乳 酸中的无机离子等杂质的原因，会导致目标交酯的收率降低，因此， 要求原料乳酸的杂质少。另一方面，直接聚合法(直聚法)为在催化剂存 在下将原料乳酸进行直接脱水缩聚的方法，与交酯法相比，可以期待 直接聚合法能够简化工艺，但作为原料乳酸，需要采用预先除去阻碍 聚合的杂质的高品质乳酸。因此，乳酸的精制效率对交酯及聚乳酸的 生产率的提高产生影响。
由于利用微生物发酵来进行的乳酸生产可以在通过向培养液中添 加碱性物质而使微生物发酵保持在最佳pH的同时进行，因此，作为向 培养液中添加的碱性物质的例子之一，可以使用氢氧化钙，此时，利 用微生物发酵生产的乳酸在培养液中以乳酸钙的形式存在。然后，通 过向培养完成后的培养液中添加酸性物质(例如，硫酸)，可以得到游离 的乳酸溶液，但会导致生成作为杂质的钙盐副产物(例如，硫酸钙)。
作为除去生成的钙盐副产物并分离乳酸的方法，在诸如硫酸钙之 类的钙盐为难溶性且沉淀的情况下，可采用利用定性滤纸等进行过滤 除去的方法，但会导致溶解在溶液中的微量的钙盐无法除去而残留在 含有乳酸的溶液中。因此，存在如下问题：在(例如)其后的精制工 序中对该含有乳酸的滤液进行浓缩操作时，在含有游离的乳酸的溶液 中钙盐或钙盐以外的溶解性无机盐会再次析出(沉淀)。而且，已知的是， 在没有充分除去无机离子的状态下直接利用蒸馏等操作加热含有乳酸 的溶液时，会因无机离子的影响而使乳酸发生外消旋化及低聚物化。
作为从含有乳酸的溶液中除去微量的无机离子成分的方法，公开 了使用离子交换树脂的方法(例如，参照专利文献2)。但是，为了保持 离子交换树脂的离子交换性能，需要定期对离子交换树脂进行再生。 另外，离子交换树脂的再生存在如下问题：使用大量的氢氧化钠水溶 液及盐酸水溶液来进行，伴随着再生，排出大量的废液，废液处理需 要巨额成本。而且，反复进行离子交换树脂的再生时，除了离子交换 树脂的再生率降低以外，还存在离子交换性能降低、无机盐的除去率 降低之类的问题。
另外，还已知有利用使用了电透析装置的双极膜从含有乳酸的溶 液中除去微量的钙成分等无机离子成分的方法(例如，参照专利文献3)。 但是，对于在该方法中所使用的双极膜而言，除了价格昂贵以外，还 存在钙盐等无机盐的除去效率不一定高之类的问题。
另外，公开了一种使用纳米滤膜从含有乳酸的溶液中除去无机盐 的方法(例如，参照专利文献4～6)，但没有公开利用蒸馏回收乳酸的工 序、蒸馏对乳酸的收率造成的影响，也没有公开所得到的乳酸是否可 应用于在工业水平下的利用直聚法的聚乳酸的制造中。
另外，专利文献7～10虽然公开了在利用乳酸的直接脱水缩聚而得 到高分子量的聚乳酸时，需要使特定的杂质为特定量以下，但没有公 开杂质对热稳定性、机械强度、色调的影响，它们是聚乳酸的加工性 中的重要因素。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]WO2007/097260
[专利文献2]日本特表2001-506274号公报
[专利文献3]日本特开2005-270025号公报
[专利文献4]US5503750
[专利文献5]US5681728
[专利文献6]US2004/0033573
[专利文献7]日本特开平6-279577号公报
[专利文献8]日本特开平7-133344号公报
[专利文献9]日本特开平8-188642号公报
[专利文献10]日本特开平9-31170号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明中的技术问题之一在于，提供乳酸的制造方法、以及使用 了该乳酸的交酯及聚乳酸的制造方法，所述乳酸的制造方法的生产率 高并且可以适用于工业水平下的利用直聚法的聚乳酸的制造，而且所 述乳酸的制造方法可以以高收率合成交酯。本发明进一步提供其中特 定的杂质为特定量以下的乳酸、以及以所述乳酸为原料而得到的交酯 及聚乳酸，以解决获得具有优异的热稳定性、机械强度、色调的聚乳 酸的技术问题。
解决问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明人进行了潜心研究，结果发现， 通过在利用多孔膜的连续培养装置中培养具有乳酸生产能力的微生物， 可以在透过液中以高收率且高生产速度得到乳酸，进一步通过将所得 到的透过液供给至纳滤工序及蒸馏工序，得到可应用于直聚法、并且 可以高收率进行交酯的合成的乳酸。另外发现，如果以其中特定的杂 质为特定量以下的乳酸为聚乳酸的原料，则可以以高收率得到色调优 异的交酯、以及具有优异的热稳定性、机械强度、色调的聚乳酸，从 而完成本发明。
即，本发明由以下的(1)～(15)构成。
(1)一种乳酸的制造方法，其包括下述工序(A)～(C)：
(A)连续发酵工序，其中，使用平均微孔径大于或等于0.01μm 而小于1μm的多孔膜并在膜间压力差为0.1至20kPa的范围内对具有 乳酸发酵能力的微生物的发酵培养液进行过滤处理，在回收透过液的 同时将未透过的液体保持在培养液中或进行回流，且在培养液中追加 发酵原料；
(B)过滤工序，其中将工序(A)中所得到的透过液通过纳滤膜进行 过滤；
(C)乳酸回收工序，其中将工序(B)中所得到的透过液在压力大于 或等于1Pa而小于或等于大气压、且温度大于或等于25℃而小于或等 于200℃的条件下进行蒸馏以回收乳酸。
(2)如(1)所述的乳酸的制造方法，其特征在于，将所述工序(A)中 得到的透过液的pH调节为大于或等于2而小于或等于4.5，并供给至 所述工序(B)。
(3)如(1)或(2)所述的乳酸的制造方法，其特征在于，所述工序(A) 为在钙盐存在下的连续发酵工序，并且将工序(D)之后所得到的含有乳 酸的溶液供给至所述工序(B)，其中在所述工序(D)中，将所述工序(A) 中所得到的透过液中的钙成分以难溶性硫酸盐的形式除去。
(4)如(1)～(3)中任一项所述的乳酸的制造方法，其中，在操作压力 为0.5MPa、原水温度为25℃、原水浓度为1000ppm的条件下，所述 纳滤膜的硫酸镁透过率与柠檬酸透过率之比大于或等于3。
(5)如(1)～(4)中任一项所述的乳酸的制造方法，其中，在操作压力 0.5MPa、原水温度为25℃、原水浓度为1000ppm的条件下，所述纳 滤膜的硫酸镁透过率为1.5％以下。
(6)如(1)～(5)中任一项所述的乳酸的制造方法，其特征在于，所述 纳滤膜的膜原料含有聚酰胺。
(7)如(6)所述的乳酸的制造方法，其特征在于，所述聚酰胺以交 联哌嗪聚酰胺为主成分、且含有化学式1所示的构成成分。
[化学式1]
(式中，R表示-H或-CH3，n表示0至3的整数。)
(8)一种交酯的制造方法，其特征在于，以利用(1)～(7)中任一项所 述的乳酸制造方法而得到的乳酸为原料。
(9)一种聚乳酸的制造方法，其特征在于，对利用(8)所述的交酯 制造方法而得到的交酯进行聚合。
(10)一种聚乳酸的制造方法，其特征在于，通过直接脱水缩聚反 应对利用(1)～(7)中任一项所述的乳酸制造方法而得到的乳酸进行聚合。
(11)一种乳酸，其中，作为90％乳酸水溶液中的杂质，含有：70 ppm以下的甲醇、500ppm以下的丙酮酸、15ppm以下的糠醛、15ppm 以下的5-羟甲基糠醛、600ppm以下的乳酸甲酯、500ppm以下的乙酸、 以及500ppm以下的2-羟基丁酸。
(12)如(11)所述的乳酸，其光学纯度为90％以上。
(13)一种交酯，其以(11)或(12)所述的乳酸为原料而得到。
(14)一种聚乳酸，其是使用(11)或(12)所述的乳酸、或(13)所述的 交酯作为原料而得到的。
(15)一种聚乳酸，其是使用(11)或(12)所述的乳酸作为原料、通过 直接脱水缩聚反应而得到的。
发明效果
根据本发明，可以以简便的操作制造高品质的乳酸，可以提高聚 乳酸(其为生物降解性的通用塑料)的生产率。另外，如果以其中特 定的杂质为特定量以下的乳酸作为聚乳酸的原料，则可以得到具有优 异的热稳定性、机械强度、色调的聚乳酸。
附图简要说明
[图1]是示出本发明所使用的连续培养装置的一个实施方案的概 略示意图。
[图2]是示出在本发明的实施例1中进行的连续培养的乳酸蓄积浓 度、乳酸生产速度的图。
[图3]是示出本发明中使用的纳滤膜分离装置的一个实施方案的 概要图。
[图4]是本发明中使用的纳滤膜分离装置的安装有纳滤膜的单元 剖面图的一个实施方案的概要图。
具体实施方案
以下对本发明进行更详细地说明。
[乳酸的制造方法]
本发明的乳酸制造方法包括下述工序(A)～(C)：
(A)连续发酵工序，其中，使用平均微孔径大于或等于0.01μm 而小于1μm的多孔膜并在膜间压力差为0.1至20kPa的范围内对具有 乳酸发酵能力的微生物的发酵培养液进行过滤处理，在回收透过液的 同时将未透过的液体保持在培养液中或进行回流，且在培养液中追加 发酵原料；
(B)过滤工序，其中将工序(A)中所得到的透过液通过纳滤膜进行 过滤；
(C)乳酸回收工序，其中将工序(B)中所得到的溶液在压力大于或 等于1Pa而小于或等于大气压、且温度大于或等于25℃而小于或等于 200℃的条件下进行蒸馏以回收乳酸。
对在工序(A)中使用的具有乳酸发酵能力的微生物进行说明。对具 有乳酸发酵能力的微生物没有特别限定，只要是可以生产乳酸的微生 物即可，优选可以使用乳酸菌或人为地赋予或增强乳酸发酵能力后的 微生物。
本文中，所谓乳酸菌可以被定义为这样的原核微生物，相对于所 消耗的葡萄糖，该原核微生物能够产生以产糖率计为50％以上的乳酸。 作为优选的乳酸菌，可以列举(例如)属于乳杆菌属(Genus Lactobacillus)、片球菌属(GenusPediococcus)、嗜盐四链球菌属(Genus Tetragenococcus)、肉杆菌属(GenusCarnobacterium)、漫游球菌属(Genus Vagococcus)、明串珠球菌属(GenusLeuconostoc)、酒球菌属(Genus Oenococcus)、阿托波氏菌属(GenusAtopobium)、链球菌属(Genus Streptococcus)、肠球菌属(GenusEnterococcus)、乳球菌属(Genus Lactococcus)、芽孢乳杆菌属(GenusSporolactobacillus)及芽胞杆菌属 (GenusBacillus)的乳酸菌。在这些乳酸菌中，可以通过选择乳酸的产糖 率高的乳酸菌来优选地用于乳酸的生产。进而，可以通过选择L-乳酸 或D-乳酸的产糖率高的乳酸菌来优选地用于光学纯度高的乳酸的生产。
作为L-乳酸的产糖率高的乳酸菌，可以列举(例如)山梨乳杆菌 (Lactobacillusyamanashiensis)、动物乳杆菌(Lactobacillusanimalis)、敏 捷乳杆菌(Lactobacillusagilis)、鸟乳杆菌(Lactobacillusaviaries)、干酪 乳杆菌(Lactobacilluscasei)、德式乳杆菌(Lactobacillusdelbruekii)、副干 酪乳杆菌(Lactobacillusparacasei)、鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)、瘤胃乳杆菌(Lactobacillusruminis)、唾液乳杆菌 (Lactobacillussalivarius)、沙氏乳杆菌(Lactobacillussharpeae)、糊精片 球菌(Pediococcusdextrinicus)及乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)等，可以 选择这些乳酸菌用于L-乳酸的生产。
作为D-乳酸的产糖率高的乳酸菌，可以列举(例如)芽孢乳杆菌 (Sporolactobacilluslaebolacticus)、菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus inulinus)、保加利亚乳杆菌(Lactobacillusbulgaricus)、干酪乳杆菌 (Lactobacilluscasei)、德式乳杆菌(Lactobacillusdelbruekii)及乳酸乳球菌 (Lactococcuslactis)等，可以选择这些乳酸菌用于D-乳酸的生产。
作为人为地赋予或增强乳酸发酵能力的微生物，可以使用(例如) 导入利用目前已知的药物变异得到的微生物或乳酸脱氢酶(以下，有时 称为LDH)基因而赋予或增强乳酸发酵能力的微生物。优选的是，可 以列举通过将LDH组装到细胞内而增强了乳酸发酵能力的重组微生 物。
作为所述重组微生物的宿主，优选作为原核细胞的大肠菌、乳酸 菌、及作为真核细胞的酵母等，更优选酵母。酵母中，优选属于酿酒 酵母属(GenusSaccharomyces)的酵母，进一步优选酿酒酵母菌 (Saccharomycescerevisiae)。
对本发明中使用的LDH基因没有特别限定，只要其编码具有将还 原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和丙酮酸转换为氧化型烟酰胺腺 嘌呤二核苷酸(NAD+)和乳酸的活性的蛋白质即可。例如，可以使用来 自于L-乳酸的产糖率高的乳酸菌的L-LDH基因或来自于D-乳酸的产 糖率高的乳酸菌的D-LDH基因。另外，作为L-LDH基因，可以优选 使用来自牛、人或蛙等真核生物的基因，更优选使用来自非洲爪蟾的 基因。作为组装有来自于蛙的L-LDH基因的微生物的例子，可以列举 日本特开2008-029329号公报所公开的基因重组酵母。
本发明中所使用的LDH基因中，还包含遗传多态性或利用诱变等 形成的变异型的基因。遗传多态性是指通过基因上的自然突变而导致 一部分基因的碱基序列发生变化。另外，诱变是指人为地在基因中导 入变异。对诱变而言，例如，有使用位点特异性变异导入用试剂盒 (Mutan-K(Takara-Bio公司制))的方法、或使用随机变异导入用试剂盒 (BDDiversifyPCRRandomMutagenesis(CLONTECH公司制))的方法 等。另外，对于本发明中使用的LDH而言，只要其编码具有将NADH 和丙酮酸转换为NAD+和乳酸的活性的蛋白质，那么在部分碱基序列 中也可以存在缺失或插入。
接着，对在工序(A)中使用的多孔膜进行说明。对用作分离膜的多 孔膜而言，希望是这样的多孔膜，其不容易被具有乳酸发酵能力的微 生物堵塞、而且具有过滤性能可长期稳定地持续的性能。因此，对于 本发明中所使用的多孔膜，重要的是，平均微孔径为大于或等于0.01 μm而小于1μm。本发明中的多孔膜具有与被处理水的水质或用途相应 的分离性能和透水性能，从截留性能及透水性能或抗污染性之类的分 离性能的观点考虑，优选为含有多孔树脂层的多孔膜。作为含有多孔 树脂层的多孔膜，优选为在多孔基材的表面具有发挥分离功能层作用 的多孔树脂层的多孔膜。多孔基材支撑多孔树脂层以赋予多孔膜强度。
多孔基材的材质由有机材料和/或无机材料等形成，优选使用有机 纤维。优选的多孔基材为使用纤维素纤维、三乙酸纤维素纤维、聚酯 纤维、聚丙烯纤维及聚乙烯纤维等有机纤维而形成的织造布或非织造 布，其中，优选使用密度比较容易控制、易于制造且廉价的非织造布。
另外，多孔树脂层如上所述发挥分离功能层作用，可以适当使用 有机高分子膜。作为有机高分子膜的材质，可以列举(例如)聚乙烯 系树脂、聚丙烯系树脂、聚氯乙烯系树脂、聚偏氟乙烯系树脂、聚砜 系树脂、聚醚砜系树脂、聚丙烯腈系树脂、聚烯烃系树脂、纤维素系 树脂及三乙酸纤维素系树脂等，也可以是以这些树脂为主成分的树脂 混合物。本文中，所谓的主成分，是指该成分的含量为50重量％以上、 优选为60重量％以上。其中，作为多孔膜的膜原料，优选容易由溶液 进行制膜、且物理耐久性或耐化学品性均优异的聚氯乙烯系树脂、聚 偏氟乙烯系树脂、聚砜系树脂、聚醚砜系树脂、聚丙烯腈系树脂或聚 烯烃系树脂，最优选使用聚偏氟乙烯系树脂或以其为主成分的树脂。
本文中，作为聚偏氟乙烯系树脂，优选使用偏氟乙烯的均聚物， 但除了偏氟乙烯的均聚物以外，也优选使用偏氟乙烯与可以与偏氟乙 烯共聚的乙烯系单体形成的共聚物。作为可以与偏氟乙烯共聚的乙烯 系单体，可以列举四氟乙烯、六氟丙烯及三氯氟乙烯等。
另外，作为聚烯烃系树脂，可以列举聚乙烯、聚丙烯、氯化聚乙 烯或氯化聚丙烯，优选使用氯化聚乙烯。
对本发明中所使用的多孔膜的制作方法的概要进行说明。首先， 在上述多孔基材的表面，形成包含上述树脂和溶剂的原液的覆膜，同 时，使该原液浸入多孔基材中。然后，在仅使具有覆膜的多孔基材的 覆膜侧表面与包含非溶剂的凝固浴接触，使得树脂凝固，同时，在多 孔基材的表面形成多孔树脂层。也可以使原液进一步含有非溶剂。对 于原液的温度，从制膜性的观点考虑，通常优选在15～120℃的范围内。
本文中，在原液中也可以添加致孔剂。当浸渍于凝固浴中时致孔 剂被提取出来，从而致孔剂具有使树脂层形成为多孔质的作用。通过 添加致孔剂，可以控制平均微孔径的大小。致孔剂优选在凝固浴中的 溶解性高。作为致孔剂，可以使用(例如)氯化钙或碳酸钙等无机盐。 另外，作为致孔剂，可以使用聚乙二醇或聚丙二醇等聚氧化亚烷基类、 或者聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛及聚丙烯酸等水溶性高分子化合物、 或丙三醇。
另外，溶剂为溶解树脂的溶剂。溶剂作用于树脂及致孔剂促进它 们形成多孔树脂层。作为溶剂，可以使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N- 二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、 丙酮及甲乙酮等。其中，可以优选使用树脂溶解性高的NMP、DMAc、 DMF及DMSO。
进而，也可以在原液中添加非溶剂。非溶剂为不溶解树脂的液体。 非溶剂的作用在于控制树脂的凝固速度以控制微孔的大小。作为非溶 剂，可以使用水或醇类(如，甲醇和乙醇等)。其中，从价格的观点 考虑，优选水或甲醇。非溶剂也可以为它们的混合物。
如上所述，本发明中所使用的多孔膜优选为由多孔基材和多孔树 脂层形成的多孔膜。此时，不管多孔树脂层渗透于多孔基材还是多孔 树脂层未渗透于多孔基材均可，可以根据用途进行选择。多孔基材的 平均厚度优选在大于或等于50μm而小于或等于3000μm的范围内进 行选择。另外，在多孔膜为中空丝膜的情况下，中空丝的内径优选在 大于或等于200μm而小于或等于5000μm的范围进行选择，膜厚优选 在大于或等于20μm而小于或等于2000μm的范围进行选择。另外， 也可以使中空丝的内部含有将有机纤维或无机纤维作成筒状的纺织品 或编织品。
对于本发明中所使用的多孔膜而言，通过使其与支撑体组合可以 形成分离膜元件。对具有多孔膜的分离膜元件的实施方案没有特别限 定，具有本发明中所使用的多孔膜的分离膜元件的优选实施方案之一 为使用支撑板作为支撑体、且在该支撑板的至少一面配置了本发明中 所使用的多孔膜的分离膜元件。在该实施方案中，在难以增大膜面积 的情况下，为了增大透水量而在支撑板的两面配置多孔膜也为优选的 方式。
本发明中所使用的多孔膜的特征在于，平均微孔径大于或等于 0.01μm而小于1μm。当多孔膜的平均微孔径在上述的范围内时，可以 同时具有菌体或污泥等不会泄露的高清除率、以及高透水性，而且， 可以以高精度和高再现性实现在不容易发生堵塞的情况下长时间保持 透水性。多孔膜的平均微孔径优选为0.4μm以下，如果平均微孔径小 于0.2μm，就可以更优选地实施。平均微孔径过小时有时透水量降低， 因此，在本发明中，平均微孔径为0.01μm以上、优选为0.02μm以上、 进一步优选为0.04μm以上。本文中，平均微孔径可以通过如下方法求 出：测定在倍率10,000倍的扫描电子显微镜观察中在9.2μm×10.4μm 范围内能够观察到的全部微孔的直径，进行平均。
另外，多孔膜的平均微孔径的标准偏差σ优选为0.1μm以下。进 而，平均微孔径的标准偏差小(即微孔直径的大小一致)可以得到均 一的透过液，容易进行发酵运转管理，因此，优选平均微孔径的标准 偏差越小越好。
将在上述的9.2μm×10.4μm范围内能够观察到的微孔数设为N、 测定的各个直径设为Xk、将微孔直径的平均设为X(ave)，利用下述的 (式1)算出平均微孔径的标准偏差σ。
[数学式1]
σ = Σ k = 1 N ( X k - X ( a v e ) ) 2 N ]]>‥‥(式1)
在本发明所使用的多孔膜中，培养液的透过性为重点之一，作为 透过性的指标，可以采用使用前的多孔膜的纯水透过系数。在本发明 中，对于多孔膜的纯水透过系数而言，在利用反渗透膜用温度为25℃ 的纯净水、在喷头高度为1m的条件下测定透水量进行计算时，优选 为大于或等于2×10-9m3/m2/s/pa，只要纯水透过系数为大于或等于 2×10-9m3/m2/s/pa而小于或等于6×10-7m3/m2/s/pa，在实用上就可以得 到充分的透过水量。
本发明中所使用的多孔膜的膜表面粗糙度为分离膜堵塞的影响因 素，优选的是，在膜表面粗糙度为0.1μm以下时可以使分离膜的剥离 系数或膜阻力适当降低，可以以较低的膜间压力差实施连续发酵。因 而，通过抑制堵塞可以稳定地连续发酵，因此优选表面粗糙度越小越 好。
另外，可以认为，通过使膜表面粗糙度低，在微生物的过滤中， 可期待降低膜表面发生的剪应力，可抑制微生物破坏，还可抑制多孔 膜堵塞，从而可以长时间稳定的过滤。
本文中，膜表面粗糙度可以利用下述原子力显微镜装置(AFM)在 下述条件下进行测定。
·装置原子力显微镜装置(DigitalInstruments株式会社制造， NanoscopeIIIa)
·条件探针SiNCantilever(DigitalInstruments株式会社制造)
扫描模式接触模式(大气中测定)
水中轻敲模式(水中测定)
扫描范围10μm、25μm四方(大气中测定)
5μm、10μm四方(水中测定)
扫描分辨率512×512
·试样制备在测定时，膜样品在常温下浸渍于乙醇中15分钟后， 在RO水中浸渍24小时并清洗后，风干后使用。
膜表面粗糙度drough可以利用上述AFM由各点的Z轴方向的高度 通过下述的(式2)进行计算。
[数学式2]
d r o u g h = Σ n = 1 N | Z n - Z ‾ | N ]]>‥‥(式2)
drough：表面粗糙度(μm)
Zn：Z轴方向的高度(μm)
：扫描范围的平均高度(μm)
N：测定样品的个数
对于将本发明工序(A)中的微生物用多孔膜进行过滤处理时的膜 间压力差，只要为微生物及培养基成分不容易堵塞的条件即可，但是 在膜间压力差为0.1～20kPa的范围内进行过滤处理很重要。膜间压力 差优选为0.1～10kPa的范围、更优选为0.1～5kPa的范围、进一步优选 为0.1～2kPa的范围。在偏离上述膜间压力差范围的情况下，有时会迅 速地发生微生物及培养基成分的堵塞，从而导致透过水量降低，造成 连续发酵运转不良。
作为过滤的驱动力，可以通过利用了发酵培养液与多孔膜透过液 的液位差(水位差)的虹吸管而使多孔膜产生膜间压力差。另外，作为过 滤的驱动力，可以在多孔膜透过液侧设置抽吸泵，也可以在多孔膜的 发酵培养液侧设置加压泵。膜间压力差可以通过改变发酵培养液与多 孔膜透过液的液位差而进行控制。另外，为了产生膜间压力差而使用 泵时，可以利用抽吸压力来控制膜间压力差，进而，也可以利用导入 发酵培养液侧的压力的气体或液体的压力来控制膜间压力差。在进行 这些压力控制的情况下，以发酵培养液侧的压力和多孔膜透过液侧的 压力差为膜间压力差，可以用于控制膜间压力差。
对工序(A)中所使用的连续发酵装置没有特别限定，只要满足上述 的必要条件即可，优选使用(例如)WO2007/097260的图1或图2中 所公开的装置。另外，对用于过滤发酵培养液的多孔膜元件也没有特 别限定，只要满足上述的必要条件即可，优选使用(例如) WO2007/097260的图3或图4中所公开的多孔膜元件。
作为本发明中使用的发酵原料，只要是可促进所培养的具有乳酸 发酵能力的微生物生长、能够良好地生产目标乳酸的物质即可，适当 含有碳源、氮源、无机盐类、及根据需要的氨基酸、维生素等有机微 量营养素的普通液体培养基即可。作为碳源，可以使用葡萄糖、蔗糖、 果糖、半乳糖、乳糖等糖类、含有这些糖类的淀粉糖化液、甘蔗糖浆、 甜菜糖浆、高级糖浆、以及乙酸等有机酸、乙醇等醇类、丙三醇等。 作为氮源，可以使用氨气、氨水、铵盐类、尿素、硝酸盐类、除此以 外辅助使用的有机氮源(例如，油渣类、大豆水解液、酪素分解物、 其他的氨基酸、维生素类、玉米浆、酵母或酵母提取物、肉提取物、 胨等肽类、各种发酵菌体及其水解物等)。作为无机盐类，可以适当 地添加磷酸盐、镁盐、钙盐、铁盐、锰盐等。为了本发明中使用的具 有乳酸发酵能力的微生物生长而需要特定的营养素时，以标准品或含 有该特定营养素的天然物的形式添加该营养物。另外，根据需要也使 用消泡剂。在本发明中，培养液是指在发酵原料中具有乳酸发酵能力 的微生物繁殖结果得到的液体，为了提高乳酸的生产率，追加的发酵 原料的组成可以由开始培养时的发酵原料组成适当改变。
作为工序(A)中的连续培养操作，可以在培养初期进行Batch培养 或Fed-Batch培养以提高微生物浓度、然后开始连续培养(提取，引き 抜き)，也可以播种高浓度的菌体、在培养开始的同时进行连续培养。 可以从适当的时期进行原料培养液的供给及培养物的提取。原料培养 液供给和培养物的提取的开始时期不必相同。另外，原料培养液的供 给和培养物的提取可以是连续的，也可以是间歇的。在原料培养液中 添加如上所述的菌体繁殖所必需的营养素以连续进行菌体繁殖即可。 对于培养液中的微生物浓度而言，为了得到高效的生产率，优选在由 于培养液的环境不适于微生物繁殖而死亡的比率不高的范围内维持在 微生物浓度高的状态，作为一个例子，以干燥重量计维持在5g/L以上， 由此可以得到良好的生产效率。
另外，可以根据需要从发酵槽内提取微生物。例如，当发酵槽内 的微生物浓度过高时，容易发生多孔膜阻塞，因此，可以通过提取来 避免阻塞。另外，有时乳酸的生产性能会根据发酵槽内的微生物浓度 而发生变化，也可以通过以生产性能为指标来提取微生物从而维持生 产性能。
一边使具有乳酸发酵能力的新鲜菌体繁殖，一边进行连续培养操 作，这样的连续培养操作通常在单一的发酵槽中进行，这在培养管理 方面是优选的。但是，如果为一边对菌体进行繁殖一边生成产物的连 续培养法，则发酵槽的数量不限。从发酵槽的容量小等理由考虑，有 时也可以使用多个发酵槽。此时，将多个发酵槽通过配管并联或串联 连接而进行连续培养也可以得到发酵产物的高生产率。
接着，对工序(B)中的利用纳滤膜进行的过滤进行说明。
纳滤膜也被称为纳米过滤器(纳米过滤膜、NF膜)，一般被定义为 “使一价离子透过而截留二价离子的膜”。这些被认为具有数纳米左 右的微小空隙的膜主要用于截留水中的微小粒子或分子、离子、盐类 等。
另外，所谓“使用纳滤膜的过滤”，是指使工序(A)的透过液通过 纳滤膜以进行过滤，将溶解或以固体形式析出的无机盐除去或截留或 过滤除去，使乳酸溶液以滤液的形式透过。本文中，无机盐包括培养 液中所包含的无机盐的任一形态，另外，也包含以下任一形态：工序(A) 的透过液中溶解的无机盐；在工序(A)的透过液中析出或沉淀而包含的 无机盐。
在工序(B)中，优选将工序(A)的透过液pH调节为大于或等于2.0 而小于或等于4.5。对纳滤膜而言，已知溶液中离子化的物质比没有离 子化的物质容易除去或截留，因此，通过将工序(A)的透过液的pH设 为4.5以下，可降低乳酸在透过液中解离从而以乳酸离子的形式存在的 比例，乳酸变得容易透过。另外，在pH小于2.0的情况下，有可能会 对纳滤膜造成损伤。进而，由于乳酸的pKa为3.86，因此，在将pH设 为3.86以下的情况下，由于工序(A)的透过液中含有大量没有解离为乳 酸离子和氢离子的乳酸，因此可以使乳酸有效地透过纳滤膜，故更优 选。需要说明的是，工序(A)的透过液的pH调节可以在微生物发酵时 进行，也可以在工序(A)之后进行。另外，对于pH调节而言，如果想 要将透过液的pH调节为酸性，则可以通过添加无机酸或有机酸进行调 节；如果想要将透过液的pH调节为碱性，则可以通过添加氢氧化钙、 氨水等碱性物质进行调节。
作为供给至工序(B)的纳滤膜的工序(A)的透过液，优选使用将通 过在工序(A)的培养液中添加碱性物质以保持微生物发酵的最佳pH而 得到的培养液用多孔膜过滤后所得到的透过液。微生物的培养通常在 pH4～8、温度20～40℃的范围内进行。对添加的碱性物质没有特别限定， 优选添加碱性的钙盐。
在工序(A)为钙盐存在下的连续发酵工序的情况下，在工序(B)之 前，可以导入工序(D)，即，将工序(A)的透过液中的钙成分以难溶性硫 酸盐的形式除去的工序。具体而言，例如，进行工序(D)，即，在工序 (A)的透过液中添加硫酸以将工序(A)的透过液中的钙成分以硫酸钙(其 为难溶性硫酸盐)的形式进行沉淀并过滤除去，并且使其滤液(含有乳 酸的分离液)通过工序(B)的纳滤膜，从而可以更有效地除去或截留钙成 分。作为碱性的钙盐，可以列举氢氧化钙、碳酸钙、磷酸钙、氧化钙、 乙酸钙等，优选为氢氧化钙。在使工序(A)的透过液中的钙成分以难溶 性硫酸盐的形式沉淀并过滤除去的情况下，在培养液中添加的硫酸的 当量如果超过钙的当量(硫酸当量＞钙当量)，则过量的硫酸的一部分透 过纳滤膜，然后，将工序(B)的透过液暴露于浓缩、蒸馏等加热条件下 时，透过的硫酸作为促进乳酸低聚化的催化剂发挥作用，从而可能会 降低蒸馏收率。因此，在将工序(A)的透过液中的钙成分以难溶性硫酸 盐的形式沉淀并过滤除去的情况下，优选硫酸的添加量为工序(A)的透 过液中的钙成分的当量以下，在以pH来调节添加当量的情况下，如果 pH为2.0以上，则成为钙成分的当量以下，故优选。
另外，在上述工序(D)前，可以导入工序(E)，即，一边从工序(A) 的透过液中除去乳酸以外的有机酸一边取出乳酸钙的晶体的工序。具 体而言，通过在工序(A)的透过液中添加碱性钙来调节pH，使该透过液 通过与可用于工序(B)的纳滤膜相同的纳滤膜，从而可以从非透过液侧 回收含有乳酸钙的水溶液、从透过液侧除去包含乙酸的有机酸。
在工序(E)中，优选将工序(A)的透过液的pH调节为大于或等于6 而小于或等于11。对纳滤膜而言，从溶液中发生离子化(解离)的物质 比没有离子化的(非解离)物质容易截留的特性考虑，通过将培养液的 pH设为大于或等于6，在培养液中乳酸解离而以离子形式存在的比例 (解离乳酸/非解离乳酸)比乙酸解离而以离子形式存在的比例(解离乙酸 /非解离乙酸)多，可以从非透过液侧有效地回收含有乳酸钙的水溶液， 可以从透过液侧有效地分离乳酸以外的有机酸。另外，当培养液的pH 超过11时，会对纳滤膜的耐久性带来不良影响，故不优选。
在工序(E)中，从纳滤膜的透过液侧所分离的乳酸以外的有机酸为 来自于工序(A)的透过液或来自于发酵原料的有机酸，在本发明中，可 以优选地分离乙酸。
在工序(E)中，作为用于调节工序(A)的透过液的pH的碱性钙，优 选添加(例如)氢氧化钙、碳酸钙、磷酸钙、氧化钙、乙酸钙的固体 或水溶液，更优选氢氧化钙。在添加水溶液的情况下，对碱性钙的浓 度没有限定，可以添加超过饱和溶解度的浆料状物质。
作为评价本发明中所使用的纳滤膜除去、截留或过滤除去无机盐 (其溶解或以固体的形式析出)的程度的方法，可以列举通过计算无 机离子除去率(截留率)而进行评价的方法，但并不限于该方法。对于无 机盐截留率(除去率)，可以通过以离子色谱法为代表的分析来测定原水 (培养液)中所包含的无机盐浓度(原水无机盐浓度)及透过液(乳酸溶液) 中所包含的无机盐的浓度(透过液无机盐浓度)，利用式3进行计算。
无机盐除去率(％)＝(1-(透过液无机盐浓度/原水无机盐浓 度))×100…(式3)
对工序(B)中使用的纳滤膜的膜分离性能没有特别限定，优选使用 在操作压力为0.5MPa、原水温度为25℃、原水浓度为1000ppm的条 件下纳滤膜的硫酸镁透过率与柠檬酸透过率之比为3以上的纳滤膜。 如果上述条件下的纳滤膜的硫酸镁透过率与柠檬酸透过率之比为3以 上，则可以除去工序(A)的透过液中所包含的无机盐并使乳酸有效地透 过，故优选。本文中，对于硫酸镁透过率，可以通过以离子色谱法为 代表的分析，测定原水中所包含的硫酸镁浓度(原水硫酸镁浓度)及透过 液中所包含的硫酸镁浓度(透过液硫酸镁浓度)，利用式4进行计算。同 样地，对于柠檬酸透过率，也可以通过以高效液相色谱法为代表的分 析，测定原水中所包含的柠檬酸浓度(原水柠檬酸浓度)及透过液中所包 含的柠檬酸浓度(透过液柠檬酸浓度)，通过将式4的硫酸镁浓度替换为 柠檬酸浓度而进行计算。
硫酸镁透过率(％)＝(透过液硫酸镁浓度)/(原水硫酸镁浓 度)×100…(式4)
另外，优选使用在操作压力为0.5MPa、原水温度为25℃、原水 浓度为1000ppm的条件下硫酸镁透过率为1.5％以下的纳滤膜。在上 述条件下的纳滤膜的硫酸镁透过率大于1.5％的情况下，在对透过了纳 滤膜的乳酸溶液进行浓缩时有可能会析出无机盐，进而，在进行蒸馏 操作时，有可能会因透过的无机盐的影响而容易使乳酸发生外消旋化 及低聚化，而且使蒸馏收率降低。更优选使用纳滤膜的硫酸镁透过率 为1.0％以下的纳滤膜。
除此之外，优选使用氯化钠(500mg/L)的除去率为45％以上的纳 滤膜。另外，作为纳滤膜的透过性能，优选使用在0.3MPa的过滤压下 每单位膜面积的氯化钠(500mg/L)的透过流量(m3/m2/天)为大于或等于 0.5而小于或等于0.8的纳滤膜。作为每单位膜面积的透过流量(膜渗透 通量)的评价方法，可以通过测定透过液量、对透过液量进行采水的时 间、以及膜面积，利用式5进行计算。
膜渗透通量(m3/m2/天)＝透过液量/膜面积/采水时间…(式5)。
对于本发明中所使用的纳滤膜的原料，可以使用乙酸纤维素系聚 合物、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、乙烯基聚合物等高分子原料，但本 发明中所使用的纳滤膜并不限于由所述1种原料构成的膜，也可以为 包含多种膜原料的膜。另外，其膜结构可以为非对称膜(在膜的至少 一面具有致密层，并具有孔径从致密层向膜内部或另一面慢慢变大的 微孔)、或复合膜(在非对称膜的致密层上具有以其他原料所形成的 非常薄的功能层)中的任一者。作为复合膜，可以使用(例如)日本 特开昭62-201606号公报中记载的、在以聚砜为膜原料的支撑膜上构成 由聚酰胺功能层形成的纳滤膜而成的复合膜。
其中，优选这样的复合膜，其兼备高耐压性和高透水性、高溶质 除去性能，并具有优异的压差，并且以聚酰胺为功能层。为了维持相 对于操作压力的耐久性、高透水性、截留性能，优选以聚酰胺为功能 层、并将其用由多孔质膜或非织造布构成的支撑体保持这样的构造的 复合膜。另外，作为聚酰胺半透膜，优选这样的复合纳滤膜，其是通 过在支撑体上具有通过多官能胺与多官能酰卤化物的缩聚反应而得到 的交联聚酰胺功能层而形成的。
在以聚酰胺为功能层的纳滤膜中，作为构成聚酰胺的单体的优选 的羧酸成分，可以列举：例如，均苯三酸、二苯甲酮四羧酸、偏苯三 酸、均苯四酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、萘二羧酸、联苯羧酸、吡 啶羧酸等芳香族羧酸，如果考虑到相对于制膜溶剂的溶解性，则更优 选均苯三酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸及它们的混合物。
作为构成所述聚酰胺的单体的优选的胺成分，可以列举：间苯二胺、对苯二胺、联苯胺、亚甲基双二苯胺、4,4’-二氨基联苯醚、联茴香胺、3,3’,4-三氨基联苯醚、3,3’,4,4’-四氨基联苯醚、3,3’-二氧联苯胺、1,8-萘二胺、间(对)-单甲基苯二胺、3,3’-单甲氨基-4,4’-二氨基联苯醚、4,N,N’-(4-氨基苯甲酰基)-对(间)-苯二胺-2,2’-双(4-氨基苯基苯并咪唑)、2,2’-双(4-氨基苯基苯并唑)、2,2’-双(4-氨基苯基苯并噻唑)等具有芳香环的伯二胺；哌嗪、哌啶或它们的衍生物等仲二胺，其中，以含有哌嗪或哌啶作为单体的交联聚酰胺为功能层的纳滤膜除具有耐压性，耐久性以外，还具有耐热性、耐化学品性，故优选使用。更优选以所述交联哌嗪聚酰胺或交联哌啶聚酰胺为主成分且含有所述化学式(1)所示构成成分的聚酰胺，进一步优选以交联哌嗪聚酰胺为主成分且含有所述化学式(1)所示构成成分的聚酰胺。另外，优选的是，所述化学式(1)中n＝3。作为将以交联哌嗪聚酰胺为主成分且含有所述化学式(1)所示构成成分的聚酰胺作成功能层的纳滤膜，可以列举(例如)日本特开昭62-201606号公报中记载的纳滤膜，作为具体例子，可以列举：东丽株式会社制的交联哌嗪聚酰胺系半透膜UTC60，其以交联哌嗪聚酰胺为主成分、且以含有所述化学式(1)中n＝3的化合物作为构成成分的聚酰胺为功能层。
纳滤膜一般可用作螺旋型膜元件，本发明中使用的纳滤膜也优选 用作螺旋型的膜元件。作为优选的纳滤膜元件的具体例子，可以列举： 例如，GEOsmonics公司制纳滤膜GEsepa(其为乙酸纤维素系的纳滤 膜)、Alfalaval公司制造的纳滤膜NF99或NF99HF(其以聚酰胺为功 能层)、Filmtech公司制造的纳滤膜NF-45、NF-90、NF-200或NF-400 (其以交联哌嗪聚酰胺为功能层)、或含有东丽株式会社制造的UTC60 的东丽株式会社制造的纳滤膜模块SU-210、SU-220、SU-600或SU-610 (其以交联哌嗪聚酰胺为主成分、且以含有所述化学式(1)所示构成成 分的聚酰胺为功能层)，更优选Alfalaval公司制造的纳滤膜NF99或 NF99HF(其以聚酰胺为功能层)、Filmtech公司制造的纳滤膜NF-45、 NF-90、NF-200或NF-400(其以交联哌嗪聚酰胺为功能层)、或含有 东丽株式会社制造的UTC60的东丽株式会社制造的纳滤膜模块 SU-210、SU-220、SU-600或SU-610(其以交联哌嗪聚酰胺为主成分、 且以含有所述化学式(1)所示构成成分的聚酰胺为功能层)，进一步优 选含有东丽株式会社制造的UTC60的东丽株式会社制造的纳滤膜模块 SU-210、SU-220、SU-600或SU-610(其以交联哌嗪聚酰胺为主成分、 且以含有所述化学式(1)所示构成成分的聚酰胺为功能层)。
工序(B)中的利用纳滤膜进行的过滤可以施加压力，其过滤压优选 为大于或等于0.1MPa而小于或等于8MPa的范围。过滤压如果低于 0.1MPa，则可能会使膜透过速度降低，如果高于8MPa，则可能会对 膜造成损伤。另外，如果在过滤压为大于或等于0.5MPa而小于或等于 7MPa下使用，由于膜渗透通量高，因此，可以使乳酸溶液有效地透过， 对膜造成损伤的可能性小，故更优选，特别优选在过滤压为大于或等 于1MPa而小于或等于6MPa下使用。
对工序(B)中的乳酸浓度没有特别限定，如果为高浓度，则由于工 序(B)的透过液中所包含的乳酸的浓度也高，可以缩短浓缩时间，因此， 在成本削减方面优选。
对工序(B)中的无机盐的浓度没有特别限定，可以为饱和溶解度以 上。即，无机盐如果为饱和溶解度以下，则在培养溶液中溶解，如果 为饱和溶解度以上，则一部分析出，而在工序(B)中，溶解于工序(A) 的透过液中的物质、在工序(A)的透过液中析出或沉淀而包含的物质均 可以除去或截留，因此，可以在不受无机盐的浓度限制的情况下过滤 乳酸。
作为利用上述方法来分离工序(A)的透过液乳酸时的乳酸的纳滤 膜透过性评价方法，可以计算乳酸透过率以进行评价。对于乳酸透过 率，可以通过利用以高效液相色谱法为代表的分析，测定原水(培养液) 中所包含的乳酸浓度(原水乳酸浓度)及透过液(含有乳酸的溶液)中所包 含的乳酸浓度(透过液乳酸浓度)，利用式6进行计算。
乳酸透过率(％)＝(透过液乳酸浓度/原水乳酸浓度)×100…(式6)
本发明的乳酸制造方法的特征在于，通过将工序(B)的透过液进一 步供给至进行蒸馏的工序(C)，得到高纯度的乳酸。蒸馏工序在大于或 等于1Pa而小于或等于大气压(常压约101kPa)的减压条件下进行。如 果在大于或等于10Pa而小于或等于30kPa的减压条件下进行，则可 以降低蒸馏温度，故更优选。对于在减压下进行时的蒸馏温度，可在 大于或等于20℃而小于或等于200℃下进行，但在180℃以上进行蒸馏 时，由于杂质的影响而可能使乳酸发生外消旋化，因此，如果为大于 或等于50℃而小于或等于180℃、更优选大于或等于60℃而小于或等 于150℃，则可以合适地进行乳酸的蒸馏。
在供给至所述工序(C)之前，可暂且使用以蒸发器为代表的浓缩装 置来浓缩工序(B)的透过液，另外，也可以将工序(B)的透过液进一步供 给至用反渗透膜进行过滤以提高乳酸浓度的工序(F)，但是从削减浓缩 用的能量的观点考虑，优选采用用反渗透膜进行过滤以提高乳酸浓度 的工序(F)。本文中所谓的反渗透膜是指以大于或等于被处理水的渗透 压的压力差为驱动力来除去离子或低分子量分子的过滤膜，可以采用 (例如)乙酸纤维素等纤维素系膜、或使多官能胺化合物和多官能酰 卤化物缩聚以在微多孔性支撑膜上设置了聚酰胺分离功能层的膜等。 为了抑制反渗透膜表面的污垢(即，淤积)，也可以优选采用主要用 于污水处理的低淤积反渗透膜(其将具有至少一个与酰卤基反应的反 应性基团的化合物的水溶液包覆在聚酰胺分离功能层的表面，从而在 残留于分离功能层表面的酰卤基与该反应性基团之间形成共价键)等。 由于在本发明的工序(B)中可以除去大部分的2价钙离子，因此，其在 反渗透膜面不会形成规模，可以进行稳定的膜浓缩。
作为在本发明中优选使用的反渗透膜，可以列举：以乙酸纤维素 系聚合物为功能层的复合膜(以下，也称为乙酸纤维素系反渗透膜)或以 聚酰胺为功能层的复合膜(以下，也称为聚酰胺系反渗透膜)。本文中， 作为乙酸纤维素系聚合物，可以列举单独使用乙酸纤维素、二乙酸纤 维素、三乙酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素等纤维素有机酸酯的 聚合物、或使用有这些纤维素的混合物以及混合酯的聚合物。作为聚 酰胺，可以列举以脂肪族及/或芳香族的二胺为单体的线状聚合物或交 联聚合物。
作为膜形态，可以使用平膜型、螺旋型、中空纤维型等适当的形 态。
作为在本发明中所使用的反渗透膜的具体例子，可以列举(例如) 东丽株式会社制造的作为聚酰胺系反渗透膜模块的低压型SU-710、 SU-720、SU-720F、SU-710L、SU-720L、SU-720LF、SU-720R、SU-710P、 SU-720P，另外还有作为反渗透膜的含有UTC70的高压型SU-810、 SU-820、SU-820L、SU-820FA、东丽株式会社乙酸纤维素系反渗透膜 SC-L100R、SC-L200R、SC-1100、SC-1200、SC-2100、SC-2200、SC-3100、 SC-3200、SC-8100、SC-8200、日东电工株式会社制造的NTR-759HR、 NTR-729HF、NTR-70SWC、ES10-D、ES20-D、ES20-U、ES15-D、ES15-U、 LF10-D、Alfalaval制造的RO98pHt、RO99、HR98PP、CE4040C-30D、 GE制造的GESepa、Filmtec制造的BW30-4040、TW30-4040、XLE-4040、 LP-4040、LE-4040、SW30-4040、SW30HRLE-4040等。
[乳酸]
本发明人发现，利用上述乳酸制造方法得到的乳酸中杂质少、为 可以利用直接聚合法制造聚乳酸那样的高品质乳酸，同时，还限定了 用于得到高品质的交酯(聚乳酸的原料)及聚乳酸的乳酸中的杂质含量 范围，完成了本发明。本发明的乳酸的第一特征在于，在90％乳酸水 溶液中，作为杂质的甲醇的含量为70ppm以下、优选65ppm以下、 更优选50ppm以下、进一步优选30ppm以下。可以利用气相色谱法(GC) 测定90％乳酸水溶液中的甲醇含量。在乳酸的90％乳酸水溶液中的甲 醇含量超过70ppm的情况下，将该乳酸直接脱水缩聚而得到的聚乳酸 的重均分子量低、机械强度差，故不优选。另外，在使用甲醇含量超 过70ppm那样的乳酸的情况下，交酯合成的收率降低，故不优选。
本发明的乳酸的第二特征在于，作为90％乳酸水溶液中的杂质的 丙酮酸的含量为500ppm以下、优选400ppm以下、更优选300ppm 以下。可以利用高效液相色谱法(HPLC)测定90％乳酸水溶液中的丙酮 酸含量。对于90％乳酸水溶液中的丙酮酸含量超过500ppm那样的乳 酸而言，该乳酸聚合而成的聚乳酸在色调方面不优选。聚乳酸的色调 可以用着色度来进行评价，作为表示着色度的指标，可以使用APHA 单位色度。需要说明的是，APHA单位色度(Hazen单位色度)为根据 JISK0071-1(1998年10月20日制定)的测定法求得的值。另外，在使用 丙酮酸含量超过500ppm那样的乳酸的情况下，会使交酯合成收率降 低及交酯的APHA单位色度升高，故不优选。
本发明的乳酸的第三特征在于，作为在90％乳酸水溶液中的杂质 的糠醛的含量为15ppm以下、优选10ppm以下、更优选5ppm以下。 可以利用高效液相色谱法(HPLC)测定90％乳酸水溶液中的糠醛含量。 对于90％乳酸水溶液中的糠醛含量超过10ppm那样的乳酸而言，该乳 酸聚合而成的聚乳酸在色调及热稳定性方面不优选。需要说明的是， 聚乳酸的热稳定性可以通过热失重率进行评价。另外，在使用糠醛含 量超过15ppm那样的乳酸的情况下，会使得到的交酯的APHA单位色 度升高，故不优选。
本发明的乳酸的第四特征在于，作为在90％乳酸水溶液中的杂质 的5-羟甲基糠醛的含量为15ppm以下、优选10ppm以下、更优选5ppm 以下。可以利用高效液相色谱法(HPLC)测定90％乳酸水溶液中的5- 羟甲基糠醛含量。将90％乳酸水溶液中的5-羟甲基糠醛含量超过10 ppm那样的乳酸聚合而得到的聚乳酸在色调及热稳定性方面不优选。 另外，在使用了5-羟甲基糠醛含量超过15ppm那样的乳酸的情况下， 会使得到的交酯的APHA单位色度升高，故不优选。
本发明的乳酸的第五特征在于，作为在90％乳酸水溶液中的杂质 的乳酸甲酯的含量为600ppm以下、优选400ppm以下、更优选100ppm 以下。可以利用气相色谱法(GC)测定90％乳酸水溶液中的乳酸甲酯含 量。在90％乳酸水溶液中的乳酸甲酯含量超过600ppm那样的乳酸的 情况下，将该乳酸直接脱水缩聚而得到的聚乳酸的重均分子量低、机 械强度差，故不优选。另外，使用乳酸甲酯含量超过600ppm那样的 乳酸的情况下，会使得到的交酯的APHA单位色度升高，故不优选。
本发明的乳酸的第六特征在于，作为在90％乳酸水溶液中的杂质 的乙酸的含量为500ppm以下、优选400ppm以下、更优选300ppm 以下。可以利用高效液相色谱法(HPLC)测定90％乳酸水溶液中的乙酸 含量。将90％乳酸水溶液中的乙酸含量超过500ppm那样的乳酸进行 聚合而得到的聚乳酸在热稳定性方面不优选。另外，在使用了乙酸含 量超过500ppm那样的乳酸的情况下，会使交酯的合成收率降低，故 不优选。
本发明的乳酸的第七特征在于，作为在90％乳酸水溶液中的杂质 的2-羟基丁酸的含量为500ppm以下、优选300ppm以下、更优选200 ppm以下。可以利用高效液相色谱法(HPLC)测定90％乳酸水溶液中的 2-羟基丁酸含量。将90％乳酸水溶液中的2-羟基丁酸含量超过500ppm 那样的乳酸聚合而得到的聚乳酸在热稳定性方面不优选。另外，在使 用了2-羟基丁酸含量超过500ppm那样的乳酸的情况下，会使交酯的 合成收率降低，故不优选。
另外，本发明的乳酸可以仅为(L)-体或(D)-体乳酸中的任一种，也 可以为(L)-体及(D)-体的混合体的乳酸。在为混合体的情况下，如果表 示(L)-体或(D)-体的异构体含有率的光学纯度为90％以上，则所得到的 聚乳酸的熔点高，故优选，更优选为95％以上，进一步优选为99％以 上，最优选为99.9％以上。
本发明还包含以本发明的乳酸为原料的交酯及交酯的制造方法、 以及聚乳酸及聚乳酸的制造方法。
[交酯]
在本发明的交酯中，包含由L-乳酸或D-乳酸构成的L,L-交酯、 D,D-交酯或D,L-交酯，优选为L,L-交酯或D,D-交酯。
对交酯的制造方法没有特别限定，可以优选使用以下方法：将现 有进行的乳酸在减压下加热制成乳酸低聚物，接着，将乳酸低聚物在 催化剂存在下、在减压下加热进行解聚，从而转换为交酯。对于将乳 酸低聚物解聚时使用的催化剂没有限定，但通常为包含选自由元素周 期表ⅠA族、ⅢA族、ⅣA族、ⅡB族、ⅣB族及ⅤA族构成的组中的 金属或金属化合物所形成的催化剂。
作为属于ⅠA族的催化剂，可以列举(例如)：碱金属的氢氧化 物(例如，氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等)、碱金属与弱酸的盐(例 如，乳酸钠、乙酸钠、碳酸钠、辛酸钠、硬脂酸钠、乳酸钾、乙酸钾、 碳酸钾、辛酸钾等)、碱金属的醇盐(例如，甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、 乙醇钾等)等。
作为属于ⅢA族的催化剂，可以列举(例如)：乙醇铝、异丙醇 铝、氧化铝、氯化铝等。
作为属于ⅣA族的催化剂，可以列举(例如)：有机锡系催化剂(例 如乳酸锡、酒石酸锡、二癸酸锡、二月桂酸锡、二棕榈酸锡、二硬脂 酸锡、二油酸锡、α-萘甲酸锡、β-萘甲酸锡、辛酸锡等)，另外还有锡 粉末、氧化锡、卤化锡等。
作为属于ⅡB族的催化剂，可以列举(例如)：锌末、卤化锌、 氧化锌、有机锌系化合物等。
作为属于ⅣB族的催化剂，可以列举(例如)：钛酸四丙酯等钛 系化合物、异丙醇锆等锆系化合物等。
作为属于ⅤA族的催化剂，可以列举(例如)：三氧化锑等锑系 化合物、氧化铋(Ⅲ)等铋系化合物等。
这些催化剂中，从活性的观点考虑，优选由锡或锡化合物构成的 催化剂，特别优选辛酸锡。
相对于乳酸低聚物，这些催化剂的用量为0.01～20重量％、优选为 0.05～15重量％、更优选为0.1～10重量％左右。
解聚反应可以使用通常的竖型反应槽进行，也可以使用分子蒸馏 装置进行。作为分子蒸馏装置，可以列举：罐式、降膜式、离心式等， 连续式且广泛用于工业的是降膜式、离心式装置。离心式分子蒸馏装 置是利用离心力使蒸发物质的膜铺展在加热面上的方式的装置，降膜 式分子蒸馏装置为使蒸发物质沿加热面流下而形成薄膜状的方式的装 置。
解聚温度设定为160～300℃、优选180～260℃、更优选190～250℃。 该温度低于160℃时，交酯难以蒸馏出，需要相当高的真空度。另一方 面，温度超过300℃时，容易发生外消旋化而引起着色。
解聚装置内的压力为所述解聚温度下的交酯的蒸气压以下的压力， 通常为1～50Torr左右，更低的压力可以降低加热温度，故优选，具体 而言，优选为1～20Torr，更优选为1～10Torr、进一步优选为1～5Torr。
另外，对于解聚装置中的滞留时间，从防止外消旋化的观点考虑， 优选尽可能地短，通常设为1小时以下。如果使用分子蒸馏装置，则 可以使该时间为10分钟以下、优选3分钟以下、更优选1分钟以下， 故优选。
利用上述交酯制造方法生成的交酯，可以以蒸气的形式取出至解 聚反应体系外并收集。可以利用安装于解聚装置中的冷凝器简便地进 行交酯的收集。
[聚乳酸]
本发明的聚乳酸包括L-乳酸单元或D-乳酸单元的均聚物、利用包 含聚-L-乳酸单元的片段与包含聚-D-乳酸单元的片段构成的聚乳酸嵌 段共聚物、与乳酸以外的其他单体形成的共聚物。在聚乳酸为共聚物 的情况下，作为乳酸以外的其他的单体单元，可以列举：乙二醇、丙 二醇、丁二醇、庚二醇、己二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、1,4-环己 烷二甲醇、新戊二醇、丙三醇、季戊四醇、双酚A、聚乙二醇、聚丙 二醇及聚四亚甲基二醇等二醇化合物；草酸、己二酸、癸二酸、壬二 酸、十二烷二酸、丙二酸、戊二酸、环己烷二羧酸、对苯二甲酸、间 苯二甲酸、邻苯二甲酸、萘二羧酸、双(对羧基苯基)甲烷、蒽二羧酸、 二苯醚二羧酸、间苯二甲酸磺酸钠、四丁基间苯二甲酸鏻等二羧酸； 羟基乙酸、羟基丙酸、羟基丁酸、羟基戊酸、羟基己酸、羟基苯甲酸 等羟基羧酸；己内酯、戊内酯、丙内酯、十一烷酸内酯、1,5-氧杂环庚 烷-2-酮等内酯类。上述其他共聚成分的共聚量相对于总单体成分优选 为0～30摩尔％、更优选为0～10摩尔％。
对所述聚乳酸的制造方法没有特别限定，可以利用一般的聚乳酸 制造方法。具体而言，可以利用以下已知的任一制法：以乳酸为原料， 使其暂时生成作为环状二聚物的交酯、然后进行开环聚合的两步交酯 法；将该原料在溶剂中进行直接脱水缩聚的一步直接聚合法等。
在交酯法及直接聚合法中，通过在聚合反应中使用催化剂，可以 缩短聚合时间。作为催化剂，可以列举(例如)锡、锌、铅、钛、铋、 锆、锗、锑、铝等金属及其衍生物。作为衍生物，优选金属醇盐、羧 酸盐、碳酸盐、氧化物、卤化物。具体而言，可以列举：氯化锡、辛 酸锡、氯化锌、氧化铅、碳酸铅、氯化钛、烷醇钛、氧化锗、氧化锆 等，其中，优选锡化合物，更优选乙酸锡或辛酸锡。
在上述催化剂的存在下，虽然根据催化剂种类不同而不同，但通 常可以在100～200℃的温度下进行聚合反应。另外，为了除去伴随聚合 反应生成的水，期望在减压条件下进行聚合反应，优选为7kPa以下， 更优选为1.5kPa以下。
另外，在聚合反应时可以将分子内含有2个以上羟基或氨基的化 合物用作聚合引发剂。本文中，作为用作聚合引发剂的分子内含有2 个以上羟基或氨基的化合物，可以列举：乙二醇、丙二醇、丁二醇、 己二醇、辛二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、聚丙 二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、 山梨糖醇、聚(乙烯醇)、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟丙酯) 等多元醇、乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、二乙三胺、三聚氰胺 等多元胺等，其中，更优选多元醇。
对所述聚合引发剂的添加量没有特别限定，相对于100重量份的 所使用的原料(L-乳酸、D-乳酸、L,L-交酯或D,D-交酯)，优选为0.001～5 重量份，更优选为0.01～3重量份。
在利用直接聚合法制造聚乳酸的情况下，需要原料乳酸为高纯度， 但如果为本发明的乳酸，则可以充分应用于直接聚合法。另外，对进 行直接聚合法的溶剂没有特别限定，只要不影响聚合即可，可以使用 水或有机溶剂。在有机溶剂的情况下，可以列举(例如)芳香族烃类。 作为芳香族烃类，可以列举(例如)甲苯、二甲苯、萘、氯苯、二苯 醚等。另外，在利用直接聚合法制造聚乳酸的情况下，通过将缩合反 应中生成的水排出至体系外，可以促进聚合。作为将水排出至体系外 的方法，优选在减压条件下进行聚合，具体而言，优选为7kPa以下、 更优选为1.5kPa以下。
本发明的聚乳酸的特征在于，重均分子量为120000以上，并且在 氮气氛围下、在200℃恒温下、加热时间为20分钟的热失重率小于6.5 ％，且APHA单位色度为15以下。如果聚乳酸的重均分子量为120000 以上、优选140000以上，则机械强度优异，如果热失重率小于6.5％、 优选为6.0％以下，则热稳定性优异，如果APHA为15以下、优选10 以下，则色调优异，因此，满足这些物理性质的本发明聚乳酸适于纤 维、膜、成型品等多方面用途。
实施例
下面，通过实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明并不限 于以下的实施例。
在本实施例中，作为具有L-乳酸发酵能力的微生物，使用的是具 有序列号1所示碱基序列的来自非洲爪蟾的L-乳酸脱氢酶基因(L-LDH 基因)被导入染色体中的酿酒酵母菌(Saccharomycescerevisiae)。
(参考例1)具有L-乳酸发酵能力的酵母菌株的制作
将日本特开2008-029329号公报中记载的B3菌株在培养基中育种 而得到的菌株用作具有L-乳酸发酵能力的酵母菌株。育种方法如下所 示。
首先，在B3菌株中，将序列号1记载的L-LDH基因导入SED1 基因座中。这样进行向SED1基因座的导入：以日本特开2008-029329 号公报中记载的pTRS102为扩增模板，利用以寡聚核苷酸(序列号2、 3)为引物集的PCR，对包含来自非洲爪蟾的L-LDH基因及TDH3终止 子序列的1.3kb的PCR片段进行扩增。本文中，序列号2设计为从SED1 基因的起始密码子开始附加相当于上游60bp的序列。
接着，以质粒pRS423为扩增模板，利用以寡聚核苷酸(序列号4、 5)为引物集的PCR，将包含作为酵母选择标记的HIS3基因的约1.3kb 的PCR片段进行扩增。本文中，序列号5设计为从SED1基因的终止 密码子开始附加相当于下游60bp的序列。
将各个DNA片段用1％琼脂糖凝胶电泳进行分离并根据常规方法 进行精制。以所得到的两种约1.3kb片段混合后的片段为扩增模板，利 用以寡聚核苷酸(序列号2、5)为引物集的PCR法，对在5末端、3末 端分别附加了相当于SED1基因的上游、下游60bp的序列的、来自非 洲爪蟾的L-LDH基因、TDH3终止子及HIS3基因连接而成的约2.6kb 的PCR片段进行扩增。
将上述的PCR片段用1％琼脂糖凝胶电泳进行分离并根据常规方 法进行精制后，基因转换为B2菌株，在未添加组氨酸培养基中进行培 养，由此选择了来自非洲爪蟾的L-LDH基因被导入到染色体的SED1 基因启动子下游后形成的基因转换菌株。
关于如上述操作而得到的基因转换菌株为来自非洲爪蟾的L-LDH 基因被导入到染色体的SED1基因启动子下游后所形成的酵母，如下进 行确认。首先，利用基因组DNA提取试剂盒Genとるくん(Takara-Bio 公司制)制备基因转换菌株的基因组DNA，以其为扩增模板，利用以寡 聚核苷酸(序列号6，7)为引物集的PCR，得到约2.9kb的扩增DNA片 段，由此可确认。需要说明的是，在非基因转换菌株中，利用上述PCR 可得到约1.4kb的扩增DNA片段。下面，将上述来自非洲爪蟾的L-LDH 基因被导入到染色体的SED1基因启动子下游中而形成的基因转换菌 株作为B4菌株。
接着，使日本特开2008-48726号公报中记载的在pdc5基因上具 有温度敏感突变的酵母SW015菌株与上述得到的B4菌株接合而得到 二倍体细胞。使该二倍体细胞在子囊形成培养基中形成子囊。用显微 操纵器解剖子囊，取得各自的一倍体细胞，研究各个一倍体细胞的营 养需求。从取得的一倍体细胞中，将来自非洲爪蟾的L-LDH基因插入 PDC1基因、SED1基因、TDH3基因座中，而且，在PDC5基因上具 有温度敏感性变异的(在34℃不能生长)菌株中选择MATa、及MATα 的各自的接合型。在得到的酵母菌株中，具有MATa接合型的菌株作 为SU014-8A菌株，将具有MATα接合型的菌株作为SU014-3B菌株。
接着，使SU014-8A菌株的赖氨酸需求恢复。以Funakoshi公司制 的BY4741的基因组DNA为模板，利用以寡聚核苷酸(序列号8，9)为 引物集的PCR，使LYS2基因的前半约2kb的PCR片段扩增。将上述 的PCR片段利用1％琼脂糖凝胶电泳进行分离并根据常规方法进行精 制后，基因转换为SU014-8A菌株，解除LYS2基因的琥珀突变。通过 在未添加赖氨酸培养基中进行培养，选择了赖氨酸合成能力恢复了的 基因转换菌株。
关于如上述操作得到的基因转换菌株为解除了LYS2基因的琥珀 突变的酵母，如下进行确认。首先，使得到的基因转换体与野生型的 具有LYS2基因的20GY77菌株接合而得到二倍体细胞。使该二倍体细 胞在子囊形成培养基中形成子囊。用显微操纵器解剖子囊，取得各自 的一倍体细胞，研究各个一倍体细胞的营养需求。确认了所取得的一 倍体细胞均具有赖氨酸合成能力。需要说明的是，在不解除LYS2的变 异的情况下恢复赖氨酸合成能力时，在上述得到的一倍体细胞中，可 得到不具有赖氨酸合成能力的细胞。以下将SU014-8A菌株中恢复了赖 氨酸合成能力的菌株作为HI001。
接着，使SU014-3B菌株的亮氨酸需求恢复。以pRS425为模板， 利用以寡聚核苷酸(序列号10,11)为引物集的PCR，使LEU2基因的PCR 片段约2kb扩增。将上述的PCR片段通过1％琼脂糖凝胶电泳进行分 离并根据常规方法进行精制后，基因转换为SU014-3B菌株，解除了 LEU2基因的变异。通过在未添加亮氨酸培养基中进行培养，选择了亮 氨酸合成能力恢复了的基因转换菌株。
关于如上述操作得到的基因转换菌株为解除了LEU2基因的变异 的酵母，如下进行确认。首先，使得到的基因转换体与野生型的具有 LEU2基因的20GY7菌株接合而得到二倍体细胞。使该二倍体细胞在 子囊形成培养基中形成子囊。以显微操纵器解剖子囊，取得各自的一 倍体细胞，研究各个一倍体细胞的营养需求。确认了所取得的一倍体 细胞均具有亮氨酸合成能力。需要说明的是，在不解除LEU2基因的 变异的情况下恢复亮氨酸合成能力时，在上述得到的一倍体细胞中， 可得到不具有亮氨酸合成能力的细胞。以下将SU014-3B菌株中恢复了 亮氨酸合成能力的菌株作为HI002。
接下来，使如上述操作得到的HI001菌株与HI002菌株接合，得 到没有营养需求的二倍体原营养菌株。以下将得到的菌株作为HI003 菌株。
对乳酸而言，关于培养液的离心上清液，可以通过在以下条件下 利用HPLC法测定乳酸量而进行确认。
色谱柱：Shim-PackSPR-H(株式会社岛津制作所制)
流动相：5mM对甲苯磺酸(流速0.8mL/min)
反应液：5mM对甲苯磺酸、20mMBis-tris、0.1mMEDTA2Na(流 速0.8mL/min)
检测方法：电导率
温度：45℃
另外，L-乳酸或D-乳酸的光学纯度测定在以下条件下利用HPLC 法进行测定。
色谱柱：TSK-gelEnantioL1(东曹株式会社制)
流动相：1mM硫酸铜水溶液
流速：1.0ml/min
检测方法：UV254nm
温度：30℃。
另外，乳酸的光学纯度由下式计算。
光学纯度(％)＝100×(L-D)或(D-L)/(L+D)
在此，L表示L-乳酸的浓度、D表示D-乳酸的浓度。
(参考例2)利用间歇发酵制造L-乳酸
使用在参考例1中制作的HI003菌株，使用原料糖培养基(70g/L 優糖精(Muso株式会社制)、1.5g/L硫酸铵)，进行间歇发酵试验。将 该培养基高压蒸气灭菌(121℃、15分钟)后使用。在对作为产物的乳酸 的浓度进行评价时，使用参考例1所示的HPLC进行评价，在对葡萄 糖浓度进行测定时，使用了GlucosetestWakoC(和光纯药工业株式会 社制)。以下示出参考例2的间歇发酵装置的工作条件。
反应槽容量(乳酸发酵培养基量)：2(L)，温度调节：32(℃)，反应 槽通气量：0.1(L/min)，反应槽搅拌速度：200(rpm)，pH调节：利用1N 氢氧化钙调节至pH5。
首先，将HI003菌株在试管中用5ml的原料糖培养基振荡培养(前 培养之前的培养)一夜。将前培养之前的培养液接种至新鲜的100ml原 料糖培养基上并在500ml容积的坂口烧瓶中振荡培养(前培养)24小时。 进行温度调节、pH调节，进行发酵培养。作为间歇发酵的结果，50小 时时乳酸蓄积浓度为45～49g/L，对光学纯度而言，L-乳酸为99.9％以 上。
(参考例3)连续发酵工序
使用在参考例1中制作的HI003菌株，利用图1所示的培养装置 进行乳酸的连续发酵。使用蠕动泵从膜分离槽中抽出透过液。培养基 使用原料糖培养基(70g/L優糖精(Muso株式会社制)、1.5g/L硫酸铵)。 将该原料糖培养基在121℃的温度下进行15分钟、高压(2个气压)蒸气 灭菌处理后使用。作为多孔膜元件材料，使用不锈钢、及聚砜树脂的 成型品，通过WO2007/097260的参考例13中记载的方法制作的中空 纤维膜用作多孔膜。另外，工作条件如下所示。
培养反应槽的容量：20(L)
培养反应槽内的培养液容量：15(L)
使用多孔膜：PVDF过滤膜
膜分离元件有效过滤面积：2800cm2
温度调节：32(℃)
培养反应槽的通气量：空气1(L/min)
培养反应槽的搅拌速度：800(rpm)
pH调节：利用5N氢氧化钙调节至pH5
灭菌：包含多孔膜元件的培养反应槽、以及使用的培养基均在121 ℃、0.2MPa、20min的条件下进行加压蒸气灭菌
培养液抽出速度：0.16m3/m2/d。
从培养开始50小时开始，利用蠕动泵开始抽出培养液，进行培养 到500小时为止，将对作为产物的乳酸浓度及乳酸生产速度的测定结 果示于图2。需要说明的是，乳酸浓度用参考例1所示的方法进行测定， 乳酸生产速度用下式7进行计算。
乳酸生产速度(g/L/hr)
＝抽出液中的乳酸蓄积浓度(g/L)×发酵液抽出速度(L/hr) ÷装置的运转液量(L)…(式7)。
结果，膜间压力差在1kPa以下变化，可以在没有膜堵塞的情况 下稳定地运转，从50小时到500小时的平均乳酸生产速度为6g/L/h。 其中，将400～500小时的由多孔膜透过液得到的乳酸连续地用于实施 例(乳酸浓度：52g/L，L-乳酸光学纯度：99.9％)。
(参考例4)纳滤膜的硫酸镁透过性评价
在10L超纯水中添加10g硫酸镁(和光纯药工业株式会社制)并在 25℃下搅拌1小时，调制成1000ppm硫酸镁水溶液。接着，在图3所 示的膜过滤装置的原水槽13中注入上述制成的硫酸镁水溶液10L。作 为图4的符号19所示的φ90纳滤膜，将交联哌嗪聚酰胺系纳滤膜 “UTC60”(纳滤膜1；东丽株式会社制)、交联哌嗪聚酰胺系纳滤膜 “NF-400”(纳滤膜2；Filmtech制)、聚酰胺系纳滤膜“NF99”(纳滤 膜3；Alfalaval制)、乙酸纤维素系纳滤膜“GEsepa”(纳滤膜4；GE Osmonics制)分别设置于不锈钢(SUS316制)制的槽中，将原水温度调节 为25℃、高压泵15的压力调节为0.5MPa，回收透过液16。利用离子 色谱(DIONEX制)在以下条件下分析原水槽13、透过液16中所包含的 硫酸镁的浓度，计算硫酸镁的透过率。
阴离子；色谱柱(AS4A-SC(DIONEX制))、洗提液(1.8mM碳酸钠 /1.7mM碳酸氢钠)、温度(35℃)。
阳离子；色谱柱(CS12A(DIONEX制))、洗提液(20mM甲磺酸)、 温度(35℃)。
将结果示于表1。
[表1]
(参考例5)纳滤膜的柠檬酸透过性评价
在10L超纯水中添加柠檬酸(和光纯药工业株式会社制)10g并在 25℃下搅拌1小时，调制成1000ppm柠檬酸水溶液。接着，在与参考 例3相同的条件下回收纳滤膜1～4的透过液。利用高效液相色谱(株式 会社岛津制作所制)在以下条件下分析原水槽13、透过液16中所包含 的柠檬酸的浓度，计算柠檬酸的透过率及柠檬酸透过率/硫酸镁透过率。
色谱柱：Shim-PackSPR-H(株式会社岛津制作所制)，流动相：5 mM对甲苯磺酸(流速0.8mL/min)，反应液：5mM对甲苯磺酸、20mM Bis-tris、0.1mMEDTA·2Na(流速0.8mL/min)，检测方法：电导率，温 度：45℃。
将结果示于表2。
[表2]
(参考例6～12)乳酸发酵培养液的纳滤膜透过试验
利用离心操作从如参考例2那样操作得到的培养液(2L)中除去菌 体，然后，滴加浓硫酸(和光纯药工业株式会社制)至pH达到1.9(参考 例6)、2.0(参考例7)、2.2(参考例8)、2.6(参考例9～11)、4.0(参考例12) 后，在25℃下搅拌1小时，将培养液中的乳酸钙转化为乳酸和硫酸钙。 接着，对于沉淀的硫酸钙，用定性滤纸No2(Advantech株式会社制)通 过抽滤来过滤除去沉淀物，回收滤液2L。
接着，在图3所示的膜过滤装置的原水槽13中分别注入上述得到 的滤液2L。作为图4的符号19表示的φ90纳滤膜，将所述纳滤膜1～4 分别设置于不锈钢(SUS316制)制的槽中，将高压泵15的压力分别调节 至4MPa并回收透过液16。在与参考例4相同的条件下利用离子色谱 (DIONEX制)分析原水槽13、透过液16中所包含的硫酸根离子、钙离 子的浓度，在与参考例1相同的条件下利用高效液相色谱(株式会社岛 津制作所制)分析原水槽13、透过液16中所包含的乳酸浓度。结果示 于表3。
[表3]
如表3所示可知，在所有pH条件下均可高效除去硫酸钙。另外， 可知对于乳酸透过率及膜渗透通量而言，纳滤膜1最高。
(实施例1～5)乳酸的制造例
使用在参考例3中得到的多孔膜透过液200L，分别滴加浓硫酸(和 光纯药工业株式会社制)至pH达到1.9(实施例1)、2.0(实施例2)、2.2(实 施例3)、2.6(实施例4)、4.0(实施例5)后，在25℃下搅拌1小时，将培 养液中的乳酸钙转化为乳酸和硫酸钙。接着，对于沉淀的硫酸钙，用 定性滤纸通过抽滤过滤除去沉淀物，分别回收滤液200L。
接着，在图3所示的膜过滤装置的原水槽13中注入上述实施例中 得到的滤液200L。将在参考例6～12中乳酸透过率最高的纳滤膜1的4 英寸纳米膜模块2(东丽株式会社制“SU-610”)设置于专用容器中，将 高压泵15的压力调节至4MPa后进行工作，回收各pH中的透过液。 在与参考例4相同的条件下利用离子色谱(DIONEX制)分析原水槽13、 透过液16中所包含的硫酸离子、钙离子的浓度，在与参考例1相同的 条件下利用高效液相色谱(株式会社岛津制作所制)分析原水槽13、透 过液16中所包含的乳酸浓度。结果，可知与参考例6～12相同，在所 有pH条件下均可高效除去硫酸钙。
接着，对于上述纳滤膜透过液各100L，使用闪蒸器(东京理化器 械株式会社制)，在减压下(50hPa)使水蒸发而进行浓缩。此时，没有发 现硫酸钙析出。
接着，在133Pa、130℃下进行减压蒸馏。为了确认蒸馏后的乳酸 的外消旋化情况，在蒸馏前后利用高效液相色谱测定光学纯度。将其 结果示于表4。
将得到的精制乳酸用于实施例6的直接聚合试验及实施例7的交 酯合成试验，将蒸馏前的乳酸用于比较例2的直接聚合试验及比较例3 的交酯合成试验。
(比较例1)乳酸的制造例
使用如参考例3那样操作得到的膜透过液200L，滴加浓硫酸(和 光纯药工业株式会社制)至pH达到2.0后，在25℃下搅拌1小时，将 培养液中的乳酸钙转化为乳酸和硫酸钙。接着，对于沉淀的硫酸钙， 用定性滤纸通过抽滤过滤除去沉淀物，回收滤液200L。利用离子色谱 分析滤液中所包含的硫酸钙的浓度，结果钙离子浓度为549mg/L。由 此可知，硫酸钙没有被充分除去。
接下来，对于滤液100L，使用闪蒸器在减压下(50hPa)使水蒸发 而进行浓缩，结果析出了未被上述定性滤纸除去的硫酸钙。接着，在 133Pa、130℃下进行减压蒸馏。为了确认蒸馏后的乳酸的外消旋化情 况，在与参考例1相同的条件下利用高效液相色谱法测定蒸馏前后的 乳酸的光学纯度，结果发现光学纯度降低。另外，在蒸馏残渣中，可 确认部分低聚物化了的乳酸，蒸馏收率降低至30％。纳滤膜精制的结 果一并示于表4。
[表4]
(实施例6)乳酸的直接聚合试验
将实施例2中得到的乳酸150g在带搅拌装置的反应容器中，在 800Pa、160℃下加热3.5小时，得到低聚物。接着，在低聚物中添加 乙酸锡(Ⅱ)(关东化学株式会社制)0.12g、甲磺酸(和光纯药工业株式会 社制)0.33g，在500Pa、180℃下加热7小时，得到预聚物。接着，将 预聚物用烘箱在120℃下加热2小时而结晶化。将得到的预聚物用锤式 破碎机进行粉碎，过筛得到平均粒径0.1mm大小的粉体。在固相聚合 工序中，取150g预聚物，放入到连接有油封式旋片真空泵的烘箱中， 进行加热减压处理。压力设为50Pa，加热温度设为140℃：10小时、 150℃：10小时、160℃：20小时。对于得到的聚乳酸，在以下条件下 利用GPC(东曹株式会社制)进行重均分子量分析，利用DSC(SII Technology制)进行熔点分析，利用TG(SIITechnology制)进行热失重 率分析。
(聚乳酸的重均分子量分析)
聚合得到的聚乳酸的重均分子量(Mw)为利用凝胶渗透色谱法 (GPC)测定的标准聚甲基丙烯酸甲酯换算的重均分子量值。对于GPC 测定而言，使用HLC8320GPC(东曹株式会社制)作为GPC系统，色谱 柱使用的是串联连接有2根TSK-GELSuperHM-M(东曹株式会社制)而 成的色谱柱，利用差示折射计进行检测。对于测定条件而言，流速设 为0.35mL/分钟，溶剂使用六氟异丙醇，注入试样浓度为1mg/mL的 溶液0.02mL。
(聚乳酸的熔点分析)
聚合得到的聚乳酸的熔点为利用差示扫描量热仪DSC7020(SII NanoTechnology制)进行测定得到的值，测定条件为：试样10mg，氮 气氛围下，升温速度为20℃/分钟。
(聚乳酸的热失重率分析)
对于聚合得到的聚乳酸的热失重率，使用差热-热重同时测定装置 TG/DTA7200(SIINanoTechnology制)进行测定。测定条件设定为：试 样10mg，氮气氛围下，200℃恒定，加热时间20分钟。
(聚乳酸的着色度分析)
使聚合得到的聚乳酸0.5g完全溶解于氯仿9.5g中，利用比色计 (日本电色工业株式会社制)以APHA单位色度的形式来分析着色度。
利用乳酸的直接聚合而得到的聚乳酸的重均分子量为155000、熔 点为165℃、热失重率为5％、着色度APHA为10。
(比较例2)乳酸的直接聚合试验
将实施例2的蒸馏前的乳酸用旋转蒸发器浓缩至90wt％，得到150 g。在与实施例6相同的条件下进行直接聚合。利用直聚法得到的聚乳 酸的重均分子量为85000、熔点为160℃、热失重率为15％、着色度 APHA为50，与利用实施例6得到的聚乳酸相比，在所有的评价项目 中，品质均差。
(实施例7)交酯的合成试验
将实施例2得到的乳酸150g在带搅拌装置的反应容器中，在常 压、135℃下加热浓缩30分钟。接着，在减压下(4500～6500Pa)，将液 体温度逐步上升至135℃(20分钟)、150℃(20分钟)、160℃(20分钟)， 得到低聚物。接着，在低聚物中添加辛酸锡(Ⅱ)(Nacalaitesque)0.75g， 在减压下(1000～2000Pa)、于200℃下蒸馏2小时，使交酯蒸馏出。为 了防止配管堵塞，将冷凝器的温度设为110℃。得到交酯馏分92.3g。 以起始L-乳酸为基准时的交酯收率为85.4％。
(交酯的化学纯度分析)
利用气相色谱GC2010(株式会社岛津制作所制)分析所合成的交 酯的化学纯度(回收交酯中的LL-交酯的比率)。使用毛细管柱RT BDEXM(RESTEK制)作为色谱柱，测定条件设定为：载气(He)流量69.2 mL/分钟，气化室温度230℃，色谱柱温度150℃，检测器(FID)温度230 ℃，分流比50。由LL-交酯、DD-交酯、DL-交酯的峰面积比算出LL- 交酯的化学纯度。
(交酯的着色度分析)
使合成的交酯6g安全溶解于丙酮20g中，利用比色计(日本电色 工业株式会社制)以APHA单位色度的形式分析着色度。
结果，所得到的交酯的化学纯度为96.2％，着色度APHA为2。
(比较例3)交酯的合成试验
将实施例2的蒸馏前的乳酸用旋转蒸发器浓缩至90wt％，得到150 g。在与实施例7相同的条件下合成交酯。所得到的交酯的产量为79.1 g、收率为73.2％、化学纯度为93.1％、着色度APHA为12，与利用 实施例7得到的交酯相比，收率、品质均差。
(实施例8)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、物理性质评价
将实施例7得到的交酯50g、硬脂醇0.05g加入到带搅拌装置的 反应容器中，对体系内进行氮气置换后，在190℃下加热使交酯溶解。 接下来，添加辛酸锡(Ⅱ)0.025g作为催化剂，在190℃下聚合2小时。 用实施例6记载的方法分析所得到的聚乳酸的重均分子量、熔点、热 失重率、着色度。重均分子量为135000、熔点为165℃、失重率为5.1 ％、着色度APHA为5。
(比较例4)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、物理性质评价
通过与实施例8相同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸，不同之处在 于使用比较例3得到的交酯50g。所得到的聚乳酸的重均分子量为 109000、熔点为162℃、失重率为6.3％、着色度APHA为11，与利用 实施例8得到的聚乳酸相比，在所有评价项目中，品质均差。
(实施例9)乳酸的杂质分析
对于通过与实施例3相同的方法得到的滤液3L，使用纳滤膜模块 SU-610(东丽株式会社制)，在操作压力为2.0MPa的条件下进行过滤， 除去杂质。对于透过纳滤膜模块的乳酸水溶液，使用反渗透膜模块 SU-810(东丽株式会社制)进行浓缩，进一步使用旋转蒸发器(东京理化 器械株式会社制)在减压下(50hPa)使水蒸发而进行浓缩，得到80％乳 酸水溶液。接着，在133Pa、130℃下进行减压蒸馏，得到乳酸500g。
(乳酸中的杂质分析)
在上述得到的乳酸中添加纯水制成90％乳酸水溶液，利用 HPLC(高效液相色谱)或GC(气相色谱)在下述条件下分析90％乳酸水 溶液中所包含的杂质。将分析结果示于表5。
(利用HPLC法分析乙酸、丙酮酸、2-羟基丁酸)
色谱柱：Shim-PackSPR-H(岛津制作所制)，流动相：5mM对甲 苯磺酸(流速0.8mL/min)，反应液：5mM对甲苯磺酸、20mMBis-tris、 0.1mMEDTA·2Na(流速0.8mL/min)，检测方法：电导率，温度：45℃。
(利用HPLC法分析糠醛、HMF)
色谱柱：SynergieHydroRP(Phenomenex制)，流动相：5％乙腈水 溶液(流速1.0mL/min)，检测方法：UV(283nm)，温度：40℃
(利用GC法分析甲醇、乳酸甲酯)
色谱柱：DB-5(0.25mm×30m、J&W制)，色谱柱温度：从50℃ 至250℃(8℃/分钟)，注入口温度：250℃，载气：氦气，载气压力：65 kPa。
如表5所示，除了乙酸、丙酮酸以外，其它均为0ppm(检测限以 下)。
[表5]
杂质名称 90％乳酸中的含有浓度 甲醇 0ppm 乙酸 200ppm 丙酮酸 200ppm 2-羟基丁酸 0ppm 糠醛 0ppm 5-羟甲基糠醛 0ppm 乳酸甲酯 0ppm
(实施例10)乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物理性质评价
接下来，将实施例9的90％乳酸水溶液150g在带搅拌装置的反 应容器中，在800Pa、160℃下加热3.5小时，得到低聚物。接着，在 低聚物中添加乙酸锡(Ⅱ)(关东化学制)0.12g、甲磺酸(和光纯药工业株 式会社制)0.33g，在500Pa、180℃下加热7小时，得到预聚物。接着， 将预聚物用烘箱在120℃下加热2小时而结晶化。将得到的预聚物用锤 式破碎机进行粉碎，过筛得到平均粒径0.1mm大小的粉体。在固相聚 合工序中，取150g预聚物，放入到连接有油封式旋片真空泵的烘箱中， 进行加热减压处理。压力设为50Pa，加热温度设为140℃：10小时、 150℃：10小时、160℃：20小时。用实施例6中记载的方法分析所得 到的聚乳酸的重均分子量、熔点、热失重率及着色度。
(实施例11)乳酸的杂质分析、乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物 理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇为30ppm、甲酸为 100ppm、丙酮酸为200ppm、2-羟基丁酸为100ppm、糠醛为3ppm、 5-羟甲基糠醛为2ppm、乳酸甲酯为100ppm，使用这样的乳酸水溶液 150g，除此以外，与实施例10相同地聚合得到聚乳酸并分析。
(实施例12)乳酸的杂质分析、乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物 理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇为65ppm、甲酸为 100ppm、乙酸为300ppm、丙酮酸为300ppm、2-羟基丁酸为150ppm、 糠醛为5ppm、5-羟甲基糠醛为5ppm、乳酸甲酯为350ppm，使用这 样的乳酸水溶液150g，除此以外，与实施例10相同地聚合得到聚乳 酸并分析。
(比较例5)乳酸的杂质分析、聚乳酸的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇为100ppm、甲酸 为100ppm、乙酸为300ppm、丙酮酸为300ppm、2-羟基丁酸为150ppm、 糠醛为5ppm、5-羟甲基糠醛为5ppm、乳酸甲酯为350ppm，使用这 样的乳酸水溶液150g，除此以外，与实施例10相同地聚合得到聚乳 酸并进行分析。
(比较例6)乳酸的杂质分析、乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物理 性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸600ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛5ppm、 5-羟甲基糠醛5ppm、乳酸甲酯350ppm，使用这样的乳酸水溶液150g， 除此以外，与实施例10相同地聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例7)乳酸的杂质分析、乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物理 性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸300ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛5ppm、 5-羟甲基糠醛25ppm、乳酸甲酯350ppm，使用这样的乳酸水溶液150 g，除此以外，与实施例10相同地聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例8)乳酸的杂质分析、乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物理 性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸300ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛25ppm、 5-羟甲基糠醛5ppm、乳酸甲酯350ppm，使用这样的乳酸水溶液150g， 除此以外，与实施例10相同地聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例9)乳酸的杂质分析、乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物理 性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸300ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛5ppm、 5-羟甲基糠醛5ppm、乳酸甲酯650ppm，使用这样的乳酸水溶液150g， 除此以外，与实施例10相同地聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例10)乳酸的杂质分析、乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物 理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇70ppm、2-羟基丁 酸750ppm、乳酸甲酯500ppm，使用这样的乳酸水溶液150g，除此 以外，与实施例10相同地聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例11)乳酸的杂质分析、乳酸的直接聚合试验、聚乳酸的物 理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：乙酸600ppm、丙酮酸 300ppm，使用这样的乳酸水溶液150g，除此以外，与实施例10相同 地聚合得到聚乳酸并进行分析。
将实施例10～12、比较例5～11中得到的聚乳酸的重均分子量、熔 点、热失重率、着色度APHA示于表6。在实施例10～12中，可得到 重均分子量、热失重率、着色度项目均具有高物理性能的聚乳酸。但 是，在比较例5中，由于重均分子量小，因此机械强度低，另外由于 热失重率高，因此热稳定性低，在比较例6～9中，热失重率高并且着 色度高，在比较例10～11中，热失重率高。由以上结果可知，作为乳 酸中的杂质，如果为规定量以下，则可以得到具有优异的热稳定性、 机械强度、色调的聚乳酸。
(实施例13)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
将实施例9中得到的乳酸150g在带搅拌装置的反应容器中，在 常压、135℃下加热浓缩30分钟。接着，在减压下(4500～6500Pa)，将 液体温度分段上升至135℃(20分钟)、150℃(20分钟)、160℃(20分钟)， 得到低聚物。接着，将辛酸锡(Ⅱ)(Nacalaitesque)0.75g添加到低聚物 中，在减压下(1000～2000Pa)、于200℃下进行蒸馏2小时，使交酯蒸 馏出。为了防止配管堵塞，将冷凝器的温度设为110℃。得到交酯馏分 93.3g。以起始L-乳酸为基准时的交酯收率为87.2％。
(实施例14)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇30ppm、甲酸100 ppm、丙酮酸200ppm、2-羟基丁酸100ppm、糠醛3ppm、5-羟甲基糠 醛2ppm、乳酸甲酯100ppm，使用由此而成的乳酸水溶液150g，除此 以外，与实施例13相同地合成交酯。
(实施例15)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸300ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛5ppm、 5-羟甲基糠醛5ppm、乳酸甲酯350ppm，使用由此而成的乳酸水溶液 150g，除此以外，与实施例13相同地合成交酯。
(比较例12)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇100ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸300ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛5ppm、 5-羟甲基糠醛5ppm、乳酸甲酯350ppm，使用由此而成的乳酸水溶液 150g，除此以外，与实施例13相同地合成交酯。
(比较例13)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸600ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛5ppm、 5-羟甲基糠醛5ppm、乳酸甲酯350ppm，使用由此而成的乳酸水溶液 150g，除此以外，与实施例13相同地合成交酯。
(比较例14)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸300ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛5ppm、 5-羟甲基糠醛25ppm、乳酸甲酯350ppm，使用由此而成的乳酸水溶液 150g，除此以外，与实施例13相同地合成交酯。
(比较例15)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸300ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛25ppm、 5-羟甲基糠醛5ppm、乳酸甲酯350ppm，使用由此而成的乳酸水溶液 150g，除此以外，与实施例13相同地合成交酯。
(比较例16)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇65ppm、甲酸100 ppm、乙酸300ppm、丙酮酸300ppm、2-羟基丁酸150ppm、糠醛5ppm、 5-羟甲基糠醛5ppm、乳酸甲酯650ppm，使用由此而成的乳酸水溶液 150g，除此以外，与实施例13相同地合成交酯。
(比较例17)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：甲醇70ppm、2-羟基丁 酸750ppm、乳酸甲酯500ppm，使用由此而成的乳酸水溶液150g， 除此以外，与实施例13相同地合成交酯。
(比较例18)乳酸的杂质分析、交酯的物理性质评价
在实施例9得到的乳酸中添加如下各成分并进行调节，以使在实 施例9得到的乳酸的90％水溶液中的杂质中：乙酸600ppm、丙酮酸 300ppm，使用由此而成的乳酸水溶液150g，除此以外，与实施例13 相同地合成交酯。
将实施例13～15、比较例12～18中得到的交酯的收率及着色度 APHA示于表6。在实施例13～15中，交酯收率、着色度项目均得到良 好的结果。但是，在比较例12～18中，收率低于80％，而且丙酮酸或 糠醛等多，比较例13～15的着色度高。由以上结果可知，作为乳酸中 的杂质，如果为规定量以下，则可以得到收率高且着色度低的交酯。
(实施例16)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
将实施例13中得到的交酯50g、硬脂醇0.05g加入到带搅拌装置 的反应容器中，对体系内进行氮气置换后，在190℃下加热使交酯溶解。 接下来，添加辛酸锡(Ⅱ)0.025g作为催化剂，在190℃下聚合2小时。 用实施例6记载的方法分析所得到的聚乳酸的重均分子量、熔点、热 失重率、着色度。
(实施例17)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用实施例14中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
(实施例18)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用实施例15中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例19)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用比较例12中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例20)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用比较例13中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例21)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用比较例14中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例22)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用比较例15中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例23)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用比较例16中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例24)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用比较例17中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
(比较例25)以交酯为原料的聚乳酸的聚合、聚乳酸的物理性质评价
除了使用比较例18中得到的交酯50g以外，通过与实施例16相 同様的顺序由交酯聚合得到聚乳酸并进行分析。
将实施例16～18、比较例19～25中得到的聚乳酸的重均分子量、 熔点、热失重率、着色度APHA示于表6。在实施例16～18中，可得 到重均分子量、热失重率、着色度项目均具有高物理性能的聚乳酸。 但是，在比较例19、20中，重均分子量小。另外，在比较例20～22中， 失重率高而且着色度高，在比较例23～25中，失重率高。
[表6]
工业实用性
利用本发明的乳酸制造方法得到的乳酸，除适合用于食品、药品 以外，还可以适合用于聚乳酸(其为生物降解性常用塑料)的单体原 料，另外，以该乳酸为原料得到的聚乳酸在热稳定性、机械强度、色 调方面优异，因此，适用于纤维、膜、成型品等多方面用途。
符号说明
1发酵反应槽
2膜分离槽
3分离膜元件
4气体供给装置
5搅拌机
6水位差控制装置
7培养基供给泵
8pH调节溶液供给泵
9pH传感器·控制装置
10发酵液循环泵
11水平传感器
12温度调节器
13原水槽
14安装有纳滤膜或反渗透膜的槽
15高压泵
16膜透过液的流向
17膜浓缩液的流向
18利用高压泵输送的培养液的流向
19纳滤膜
20支撑板