乳酸的生产工艺

乳酸的生产工艺41110121顾行健乳酸（Lacticacid） 乳酸是一种天然有机酸，据旋光性可分为D-乳酸、L-乳酸和混合型DL-乳酸。 由于人体内只有代谢L－乳酸的酶，如果摄入过量D－乳酸，会引起代谢紊乱甚至酸中毒。因此在食品工业或制造医药中应用的乳酸酯及聚乳酸，都使用L－乳酸为原料。乳酸的用途 乳酸是一种多用途的精细化学品，可广泛用于食品，制药，制革，纺织，环保和农业中。在食品工业中，乳酸是一种重要的酸味剂和反腐剂。在美国，乳酸在软饮料方面很大程度上取代了柠檬酸·磷酸等，在啤酒制造中所用的磷酸已经全部改用乳酸。在医疗工业中，乳酸可以直接制成药品或制成乳酸盐类，内服可用于肠内消毒，外用可以作为收敛性杀菌剂。利用乳酸亲水性的特点将其和难溶性药物结合，可以增加人体对药物的吸收。乳酸的生产 乳酸主要通过发酵法和化学合成法生产，发酵法采用天然原料，是乳酸生产的主要方法，具有较大的市场和较强的竞争力。 发酵法的关键是菌种的选择，用于发酵生成乳酸的菌种主要有细菌和根霉。细菌发酵 细菌细菌的乳酸发酵主要采用下列两种方式： 同型乳酸发酵：葡萄糖经糖酵解途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下还原为乳酸。此发酵过程中，1mol葡萄糖可以生成2mo1乳酸，理论转化率为100%． 异型乳酸发酵：异型乳酸发酵是某些乳酸菌利用己糖单磷酸盐途径，分解葡萄糖为5-磷酸核酮糖，再经差向异构酶作用变成5-磷酸木酮糖，然后经磷酸酮解酶的作用下发生裂解反应，生成乙酰磷酸和3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛进一步还原为乳酸。异型乳酸发酵的菌种除生成乳酸外，还生成乙醇、CO2和乙酸。 生产中应该选用能够进行同型乳酸发酵的菌种，以提高乳酸的产量。工业中常用德氏乳杆菌发酵，德氏乳杆菌产生DL型乳酸，对糖的转化率高达90%以上。根霉发酵 根霉多数采用米根霉，传统的米根霉发酵采用游离细胞在搅拌罐中进行。米根霉的菌丝发达，游离细胞发酵过程中米根霉会形成很大的菌丝团，引起氧气及其它营养物质的传递困难，造成产酸速率低、生产不稳定等缺点。固定化米根霉发酵能使菌丝均匀地分布在固定介质上，在一定程度上缓解这一问题。 根霉与乳酸菌相比，发酵过程很少发生乳酸的消旋作用，有利于制得纯净的L-乳酸。由于人体含有的L-乳酸脱氢酶只能分解L-乳酸，从保健的角度出发在食品和医药中应尽量使用L-乳酸。发酵工艺 发酵法主要以淀粉为原料，还可以葡萄糖、糖蜜等为原料，实际是己糖或能分解为己糖的化合物。 传统的钙盐法生产乳酸的发酵工艺为：首先将淀粉糖化，接入筛选的菌种后，再加入碳酸钙以中和生成的乳酸，调节pH值在5.0~5.5，让菌种在适合产酸的温度下发酵3~6d，生成产品为粗乳酸钙的发酵液。发酵液中乳酸的分离 对于发酵生产乳酸，最适的pH为5.5~6.0。乳酸发酵过程中，随着乳酸的不断生产，发酵液的pH值不断降低，pH<5时产酸受到抑制。为了提高乳酸产率，需要控制发酵液pH值。传统的pH值调节是用CaCO3来中和产生的乳酸，以维持适宜的pH值。传统工艺从乳酸钙中提取乳酸的过程复杂，而且乳酸盐对细胞代谢有抑制作用。 随着乳酸需求量的增加需要开发消除产物抑制的新型乳酸分离方法。近几年，原位分离技术（InSituProductRemove,简称ISPR）在乳酸发酵的应用引起了世界范围的关注，如溶剂萃取发酵法（使用油酸、叔胺等为萃取剂）、吸附法（离子交换树脂、活性炭、高分子树脂等）、膜法发酵（渗析、电渗析、中空纤维超滤膜、反渗透膜等）等，这些方法在发酵过程中从培养介质中及时移走乳酸，达到减少产物抑制、控制pH值的目的，从而提高原料的利用率和产品产率，对于实现连续生产过程具有重要意义几点思考 中国的乳酸工业和国外发达国家相比还有一定差距，目前和今后的工作应着眼于以下几点： 1）筛选生产L-乳酸选择性更高的菌种，以满足L-乳酸日益增加的需求； 2）开发使用更廉价原料生产乳酸的工艺，如用纤维素代替淀粉； 3）进一步开发菌种固定化和提取工艺的耦合技术，提高乳酸的产出量； 4）加强以乳酸为原料的后续产品的开发．谢谢！