Procedimiento continuo de obtención de un éster láctico, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

a) Reacción de esterificación de una composición que comprende un alcohol en presencia de una composición que comprende ácido láctico en exceso;

b) Extracción de una fase vapor de este medio de reacción, cargada de éster láctico, alcohol, agua y trazas de ácido láctico;

c) Destilación de la fase vapor obtenida en la etapa b) para recuperar en la parte superior el éster láctico, el alcohol y el agua;

d) Destilación de la fracción obtenida de la etapa c) para recuperar en la parte inferior el éster láctico purificado.

Procedimiento continuo de obtención de un éster láctico.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento continuo de obtención de un éster láctico purificado a partir de una disolución de ácido láctico en exceso y de un alcohol.

Ímbito de la invención

Los ésteres lácticos son unos ésteres hidroxilados, encontrándose algunos naturalmente en pequeñas cantidades en una gran variedad de alimentos que incluye el vino, los cítricos, etc. Se presentan en forma líquida, incoloros, poseen un olor característico y son miscibles en agua y en numerosos disolventes. Estos ésteres lácticos son unos disolventes sintetizados a partir de materias renovables, se trata por consiguiente de disolventes verdes o biodisolventes, utilizados comúnmente en las preparaciones farmacéuticas, como aditivo alimenticio y como aroma. Sin embargo, se utilizan más frecuentemente en combinación con otros disolventes o en sustitución de disolventes tóxicos.

Estado de la técnica

Las dos formas ópticamente activas de ácido láctico (L-LA) y (D-LA) pueden dar un éster láctico en dos formas estereoisoméricas, el éster L-láctico y el éster D-láctico.

En la continuación de la descripción, se expondrá la invención a partir del ácido láctico de forma L (+) , pero se podrá aplicar a la otra forma enantiomérica o a la mezcla de estas últimas. Se entiende por ácido láctico cualquier disolución acuosa de ácido láctico que tenga una pureza en ácido láctico variable y de concentración que puede variar entre 50 y 100% en masa y preferentemente entre 80 y 100% en masa. Se entiende que estas disoluciones son unas mezclas de agua y de monómeros, dímeros, trímeros de ácido láctico.

La presente invención es aplicable a diferentes ésteres plásticos y a sus alcoholes respectivos como por ejemplo, el metanol, en el caso del lactato de metilo o el butanol para el lactato de butilo. Sin embargo, en la continuación de la descripción, con el fin de simplificar su comprensión, se particularizará la invención al éster en forma de lactato de etilo.

El método de producción del lactato de etilo utilizado más frecuentemente a nivel industrial se realiza a partir de ácido láctico y de etanol, el cual puede ser obtenido asimismo a partir de recursos renovables, por medio de una reacción de esterificación, tal como se describe en particular en las patentes FR 2 848 208 A1 y FR 2 848 209 A1. Esta esterificación entre el ácido láctico y el etanol conduce a la formación de agua y de lactato de etilo:

CH3CHOHCOOH + C2H5OH ↔ CH3CHOHCOOC2H5 + H2O

La reacción de esterificación es una reacción química equilibrada, es decir que una parte del agua y del lactato de etilo formado pueden reaccionar juntos para volver a dar el ácido láctico y el etanol inicial. Se trata en este caso de una hidrólisis. Las reacciones de esterificación tienen la reputación de ser atérmicas, es decir que su ΔrHº (298 k) es próximo a cero.

La reacción de esterificación se cataliza por los ácidos ya sean minerales, como por ejemplo el ácido sulfúrico, el ácido clorhídrico, el ácido paratoluensulfónico, u orgánicos (pudiendo el ácido láctico desempeñar él mismo el papel de catalizador) .

Debido a la polifuncionalidad del ácido que comprende una función carboxílica y una función alcohol, es posible observar unas esterificaciones intermoleculares sucesivas que conducen a la formación de oligómeros:

CH3CHOHCOOH + CH3CHOHCOOH ↔ CH3CHOHCOOCH (CH3) COOH + H2O

Según la concentración inicial de las disoluciones de ácido láctico monomérico, se establece un cierto equilibrio de distribución entre los diferentes oligómeros. Esta reacción de oligomerización es una reacción espontánea entre dos moléculas de ácido láctico. Por el contrario, en presencia de alcohol, esta reacción es menor, incluso inexistente. En este ámbito y con el fin de suprimir estas reacciones, los procedimientos industriales se muestran en presencia de un gran exceso de etanol según, por ejemplo, las patentes FR 2 848 208 A1 y FR 2 848 209 A1 y, generalmente, la relación molar etanol/ácido láctico es superior a 2:1.

Por otra parte, el hecho de que el ácido láctico se oligomeriza espontáneamente puede inducir a la formación de oligómeros de lactato de etilo durante la esterificación. En efecto, tal como el ácido láctico, los diferentes oligómeros pueden reaccionar con el etanol según la reacción:

CH3CHOHCOOCH (CH3) COOH + C2H5OH → CH3CHOHCOOCH (CH3) COOC2H5 + H2O

Por otra parte, durante la purificación del lactato de etilo, se puede observar asimismo la formación de oligómeros de lactato de etilo obtenidos mediante transesterificación de dos moléculas de ésteres:

2 CH3CHOHCOOC2H5 → CH3CHOHCOOCH (CH3) COOC2H5 + C2H5OH

Esta reacción tiene lugar durante el calentamiento del lactato de etilo durante la etapa de purificación y está favorecida por una catálisis ácida. Con el fin de evitar esta transesterificación, será preferible disminuir la temperatura de trabajo, por ejemplo trabajando al vacío.

La producción del lactato de etilo a partir de ácido láctico y de etanol no es, por lo tanto, evidente de aplicar debido a:

1. La formación espontánea de agua tras los diferentes mecanismos enunciados anteriormente durante la esterificación. Ahora bien, está última:

* provoca, bajo ciertas condiciones, la hidrólisis del lactato de etilo en ácido láctico,

* supone la formación de un azeótropo entre el etanol y el agua, que necesita una etapa suplementaria de purificación del etanol,

* puede suponer la formación de un azeótropo entre el lactato de etilo y el agua, complicando su separación,

2. La formación espontánea de oligómeros de lactato de etilo durante la reacción de esterificación, que complica la purificación del éster.

Descripción detallada de la invención

En la continuación de la descripción, los porcentajes indicados se expresarán siempre en peso y las relaciones se referirán a relaciones molares. Asimismo, el ácido láctico y el etanol son considerados puros o en disolución acuosa.

La presente invención evita estos inconvenientes permitiendo al mismo tiempo obtener el lactato de etilo purificado mediante esterificación de una disolución de ácido láctico por el etanol. El procedimiento se caracteriza porque 1) la reacción se realiza en presencia de un exceso de ácido láctico, en el que se introduce directamente el etanol con el fin de realizar una catálisis óptima, la reacción está por lo tanto auto-catalizada, 2) se extrae en continuo únicamente la fase vapor compuesta por agua, por etanol, por lactato de etilo formado así como por trazas de ácido láctico a una temperatura comprendida entre 110 y 140º C y preferentemente entre 115 y 125º C bajo un vacío de 15 a 40 kPa absoluto. Esta mezcla gaseosa se inyecta a aproximadamente media altura de una primera columna de destilación, que trabaja a esta misma presión reducida en la que se separan en dos fracciones: una primera recogida en la parte superior de la columna y rica en agua, etanol y lactato de etilo y una segunda mezcla obtenida en la parte inferior de la columna, rica en ácido láctico. La fracción que sale en la parte superior se dirige después a aproximadamente media altura de una segunda columna de destilación, que trabaja asimismo a presión reducida, preferentemente inferior a la primera columna, para separar el lactato de etilo de la mezcla etanol-agua.

De manera más general, el procedimiento se caracteriza porque comprende las etapas siguientes:

a) Reacción de esterificación de una composición que comprende un alcohol en presencia de una composición que comprende ácido láctico en exceso, estando el exceso caracterizado por una relación molar ácido láctico/alcohol comprendida entre 1, 1:1 y 50:1;

b) Extracción de una fase vapor de este medio de reacción, cargada en éster láctico, alcohol, agua y trazas de ácido láctico;

c) Destilación de la fase vapor obtenida en la etapa b) para recuperar en la parte superior el éster láctico, el alcohol y el agua;

d) Destilación de la fracción obtenida de la etapa c) para recuperar en la parte inferior el éster láctico purificado.

El procedimiento descrito en la presente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento continuo de obtención de un éster láctico, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

a) Reacción de esterificación de una composición que comprende un alcohol en presencia de una composición que comprende ácido láctico en exceso;

b) Extracción de una fase vapor de este medio de reacción, cargada de éster láctico, alcohol, agua y trazas de ácido láctico; 10 c) Destilación de la fase vapor obtenida en la etapa b) para recuperar en la parte superior el éster láctico, el alcohol y el agua;

d) Destilación de la fracción obtenida de la etapa c) para recuperar en la parte inferior el éster láctico purificado. 15

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el alcohol contiene de 1 a 12 carbonos tal como el metanol, el etanol, el n-butanol, el isobutanol, el sec-butanol, el terc-butanol, el n-propanol, el isopropanol, el 2-etilhexanol, el 2-etilbutanol, o el hexanol.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición de ácido láctico presenta una concentración en ácido comprendida entre 50 y 100% en masa en agua.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición de alcohol presenta una concentración comprendida en alcohol entre 30% y 100% en masa en agua. 25

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la reacción de esterificación se realiza bajo presión de 15 a 300 kPa absolutos.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la esterificación se 30 realiza a una temperatura comprendida entre 110 y 200º C.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla de reacción de esterificación tiene una relación molar ácido láctico/alcohol comprendida entre 1, 1:1 y 50:1.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la reacción de esterificación se realiza con una relación molar de la mezcla alcohol/ácido láctico alimentada en continuo comprendida entre 1:1 y 5:1.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fracción extraída en la parte superior de la primera columna de destilación tiene una acidez inferior a 0, 5% en masa (para 100% de éster láctico) .

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el éster láctico purificado presenta una pureza igual o superior a 97%.