乳酸的生產(chǎn)工藝_第1頁
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文檔簡介

1、乳酸的生產(chǎn)工藝第一頁,共11頁。乳酸(Lacticacid)n乳酸是一種天然有機酸,據(jù)旋光性可分為D-乳酸、L-乳酸和混合型DL-乳酸。n由于人體內(nèi)只有代謝L乳酸的酶,如果攝入過量D乳酸,會引起代謝紊亂甚至酸中毒。因此在食品工業(yè)或制造醫(yī)藥中應(yīng)用的乳酸酯及聚乳酸,都使用L乳酸為原料。第二頁,共11頁。乳酸的用途n乳酸是一種多用途的精細化學品,可廣泛用于食品,制藥,制革,紡織,環(huán)保和農(nóng)業(yè)中。在食品工業(yè)中,乳酸是一種重要的酸味劑和反腐劑。在美國,乳酸在軟飲料方面很大程度上取代了檸檬酸磷酸等,在啤酒制造中所用的磷酸已經(jīng)全部改用乳酸。在醫(yī)療工業(yè)中,乳酸可以直接制成藥品或制成乳酸鹽類,內(nèi)服可用于腸內(nèi)消毒,

2、外用可以作為收斂性殺菌劑。利用乳酸親水性的特點將其和難溶性藥物結(jié)合,可以增加人體對藥物的吸收。第三頁,共11頁。第四頁,共11頁。乳酸的生產(chǎn)n乳酸主要通過發(fā)酵法和化學合成法生產(chǎn),發(fā)酵法采用天然原料,是乳酸生產(chǎn)的主要方法,具有較大的市場和較強的競爭力。n發(fā)酵法的關(guān)鍵是菌種的選擇,用于發(fā)酵生成乳酸的菌種主要有細菌細菌和根霉根霉。第五頁,共11頁。第六頁,共11頁。n細菌細菌的乳酸發(fā)酵主要采用下列兩種方式:n同型乳酸發(fā)酵同型乳酸發(fā)酵:葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑降解為丙酮酸,丙酮酸在乳酸脫氫酶的催化下還原為乳酸。此發(fā)酵過程中,1mol葡萄糖可以生成2mo1乳酸,理論轉(zhuǎn)化率為100%n異型乳酸發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵:

3、異型乳酸發(fā)酵是某些乳酸菌利用己糖單磷酸鹽途徑,分解葡萄糖為5-磷酸核酮糖,再經(jīng)差向異構(gòu)酶作用變成5-磷酸木酮糖,然后經(jīng)磷酸酮解酶的作用下發(fā)生裂解反應(yīng),生成乙酰磷酸和3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛進一步還原為乳酸。異型乳酸發(fā)酵的菌種除生成乳酸外,異型乳酸發(fā)酵的菌種除生成乳酸外,還生成乙醇、還生成乙醇、CO2和乙酸。和乙酸。n生產(chǎn)中應(yīng)該選用能夠進行同型乳酸發(fā)酵同型乳酸發(fā)酵的菌種,以提高乳酸的產(chǎn)量。工業(yè)中常用德氏乳桿菌發(fā)酵,德氏乳桿菌產(chǎn)生DL型乳酸,對糖的轉(zhuǎn)化率高達90%以上。細菌發(fā)酵第七頁,共11頁。根霉發(fā)酵n根霉多數(shù)采用米根霉米根霉,傳統(tǒng)的米根霉發(fā)酵采用游離細胞在攪拌罐中進行。米根霉的菌絲發(fā)達,

4、游離細胞發(fā)酵過程中米根霉會形成很大的菌絲團,引起氧氣及其它營養(yǎng)物質(zhì)的傳遞困難,造成產(chǎn)酸速率低產(chǎn)酸速率低、生產(chǎn)不穩(wěn)定生產(chǎn)不穩(wěn)定等缺點。固定化米根霉發(fā)酵能使菌絲均勻地分布在固定介質(zhì)上,在一定程度上緩解這一問題。n根霉與乳酸菌相比,發(fā)酵過程很少發(fā)生乳酸的消旋作用很少發(fā)生乳酸的消旋作用,有利于制得純凈的L-乳酸。由于人體含有的L-乳酸脫氫酶只能分解L-乳酸,從保健的角度出發(fā)在食品和醫(yī)藥中應(yīng)盡量使用L-乳酸。第八頁,共11頁。發(fā)酵工藝流程n發(fā)酵法主要以淀粉為原料,還可以葡萄糖、糖蜜等為原料,實際是己糖或能分解為己糖的化合物。n傳統(tǒng)的鈣鹽法生產(chǎn)乳酸的發(fā)酵工藝為:首先將淀粉糖化,接入篩選的菌種后,再加入碳酸

5、鈣以中和生成的乳酸,調(diào)節(jié)pH值在5.05.5,讓菌種在適合產(chǎn)酸的溫度下發(fā)酵36d,生成產(chǎn)品為粗乳酸鈣的發(fā)酵液。第九頁,共11頁。發(fā)酵液中乳酸的分離n對于發(fā)酵生產(chǎn)乳酸,最適的pH為5.56.0。乳酸發(fā)酵過程中,隨著乳酸的不斷生產(chǎn),發(fā)酵液的pH值不斷降低,pH5時產(chǎn)酸受到抑制。為了提高乳酸產(chǎn)率,需要控制發(fā)酵液pH值。傳統(tǒng)的pH值調(diào)節(jié)是用CaCO3來中和產(chǎn)生的乳酸,以維持適宜的pH值。傳統(tǒng)工藝從乳酸鈣中提取乳酸的過程復雜,而且乳酸鹽對細胞代謝有抑制作用。n隨著乳酸需求量的增加需要開發(fā)消除產(chǎn)物抑制的新型乳酸分離方法。近幾年,原位分離技術(shù)(InSituProductRemove,簡稱ISPR)在乳酸發(fā)酵的應(yīng)用引起了世界范圍的關(guān)注,如溶劑萃取發(fā)酵法溶劑萃取發(fā)酵法(使用油酸、叔胺等為萃取劑)、吸附法吸附法(離子交換樹脂、活性炭、高分子樹脂等)、膜法發(fā)酵(滲析、電滲析、中空纖維超濾膜、反滲透膜等)等,這些方法在發(fā)酵過程中從培養(yǎng)介質(zhì)中及時移走乳酸,達到減少產(chǎn)物抑制、控制pH值的目的,從而提高原料的利用率和產(chǎn)品產(chǎn)率提高原料的利用率和產(chǎn)品產(chǎn)率,對于實現(xiàn)連連續(xù)生產(chǎn)續(xù)生產(chǎn)過程具有重要意義第十頁,共11頁。幾點思考n中國的乳酸工業(yè)和國外發(fā)達國家相比還有一定差距,目前和今后的工作應(yīng)著眼于以下幾點:n1)篩選生產(chǎn)L-乳酸選擇性更高的菌種,以滿足L-乳酸日益增加的需求

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