乳酸的生产工艺
聚乳酸生产工艺
聚乳酸（PLA）是一种生物可降解塑料，其优点包括环保、可再生和生物兼容性，因此在包装、纺织、医疗器械等领域越来越受欢迎。
聚乳酸主要是由可再生资源（如玉米淀粉、甘蔗等）中提取的乳酸（lactic acid）为原料生产的。
聚乳酸的生产工艺主要包括以下几个阶段：
1. 原料制备：使用生物发酵法从可再生生物质（如玉米淀粉、甘蔗等）中提取乳酸。
这些原料通过发酵产生高纯度的乳酸。
2. 应用预处理技术和工艺：预处理过程包括从乳酸溶液中层析提纯、除去杂质及水分等步骤，以提高乳酸的纯度和质量。
经预处理后的乳酸可达到高纯度，使得接下来的聚合过程更为顺利。
3. 脱水缩聚反应：高纯度的乳酸在脱水缩聚过程中，通过催化剂的作用，水分子从乳酸分子中移除，导致乳酸分子之间相互结合，形成聚乳酸前体——低聚乳酸酯。
4. 环化过程：低聚乳酸酯经过进一步的失水反应，形成环状乳酸酯（lactide），即聚乳酸的环状单体。
5. 聚合过程：环状乳酸酯在特殊的催化剂作用下进行链式开环聚合反应，形成聚乳酸长链分子。
该过程的控制因素包括温度、压力、催化剂选择和反应时间等，这些因素影响着聚乳酸的性能。
6. 聚乳酸加工：生产完成的聚乳酸树脂颗粒可以进一步加工，通过熔融、挤出、吹塑等方法，形成不同类型和形状的聚乳酸制品，如薄膜、纤维、容器等。
聚乳酸生产工艺的关键是控制各阶段的反应参数，确保产品质量稳定和性能优良。
随着科学技术的不断发展和环保意识的提高，聚乳酸在日常生活中的应用愈发广泛。
乳酸的生产工艺
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
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
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。
发酵工艺流程
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
plla聚左旋乳酸工艺流程
plla聚左旋乳酸工艺流程
Plla聚左旋乳酸工艺流程包括以下步骤：
1. 原料准备：准备聚左旋乳酸（PLLA）原料，通常为无色固
体且易分散。
2. 溶解：将PLLA原料溶解在相应的溶剂中，常用溶剂有氯仿、二氯甲烷、氯苯等。
在溶解过程中可以加入一定量的助溶剂或增塑剂。
3. 过滤：将溶解的PLLA溶液通过滤纸或滤膜进行过滤，去除杂质和颗粒。
4. 凝固：将过滤后的PLLA溶液倒入凝固模具中，然后通过降温或溶剂挥发等方式使其凝固。
凝固温度和时间根据具体要求进行控制。
5. 拉伸：将凝固后的PLLA薄膜或片状产品放入拉伸机中进行拉伸处理。
通过拉伸可以改变产品的物理性能和形状。
6. 干燥：将拉伸后的PLLA产品在干燥设备中进行干燥处理，去除残留的溶剂和水分。
7. 分切：将干燥后的PLLA产品进行分切，得到最终的PLLA
片状或纤维状产品。
8. 包装：对PLLA产品进行包装，以保证产品质量和保存期限。
需要注意的是，PLLA聚左旋乳酸的工艺流程可以根据具体需求和生产设备的不同而有所调整。
以上步骤仅为一种常见的工艺流程，具体操作要根据实际情况进行调整。
乳酸及乳酸钙生产工艺
乳酸及乳酸钙生产工艺乳酸及乳酸钙是一种广泛应用于食品、医药、化妆品和其他工业领域的重要化学品。
乳酸是一种有机酸，可以通过发酵法或化学合成法生产。
乳酸钙是乳酸与钙盐反应得到的盐类化合物，具有补钙、增强食品保存性和酸度调节等功能。
乳酸的生产工艺主要分为发酵法和化学合成法。
发酵法是通过利用乳酸菌或其他乳酸产生菌将碳源转化为乳酸的过程。
首先，在发酵罐中加入发酵培养基，然后加入具有乳酸发酵能力的菌种，如乳杆菌。
发酵过程中，乳酸菌代谢碳源，产生乳酸和二氧化碳。
当乳酸浓度达到一定水平时，终止发酵过程，通过过滤、浓缩和结晶等步骤提取乳酸产品。
化学合成法是通过化学反应合成乳酸的过程。
最常用的方法是氰化氢法和水合丙烯腈法。
氰化氢法是将氢氰酸和乙烯氰化物在催化剂的作用下进行酯化反应，生成乳酸酯。
然后，在水中加入碱，使乳酸酯水解生成乳酸。
水合丙烯腈法是将丙烯腈和水在催化剂的作用下反应生成乳酸。
乳酸钙是将乳酸与钙盐反应得到的产物。
乳酸钙的生产工艺主要分为乳酸中和法和化学反应法。
乳酸中和法是将乳酸与氢氧化钙或碳酸钙反应，生成乳酸钙沉淀。
化学反应法是将乳酸与其他钙盐如硫酸钙反应，生成乳酸钙沉淀。
乳酸及乳酸钙生产工艺的选择取决于产品的要求和应用领域。
发酵法生产的乳酸通常被认为是天然和无污染的，适用于食品和医药领域。
化学合成法生产的乳酸成本较低，适用于工业领域。
乳酸钙的生产工艺通常与乳酸的生产工艺相结合，可以通过改变反应条件和操作参数来控制产品的物理性质和化学性质。
总之，乳酸及乳酸钙是一种重要的化学品，广泛应用于各个领域。
乳酸的生产工艺主要包括发酵法和化学合成法，乳酸钙的生产工艺主要包括乳酸中和法和化学反应法。
选择合适的生产工艺可以提高产品的质量和产量，满足市场需求。
乳酸及乳酸钙是一种应用广泛的化学品，被广泛用于食品、医药、化妆品和其他工业领域。
乳酸钙具有补钙、增强食品保存性和酸度调节等功能，因此在各种产品中得到广泛应用。
本文将继续讨论乳酸及乳酸钙的生产工艺和相关应用。
乳酸的生产工艺
乳酸的生产工艺乳酸是一种重要的有机酸，在食品、制药、化妆品和环境等领域有广泛的应用。
乳酸的生产主要包括两个工艺：微生物发酵和化学合成。
微生物发酵生产乳酸的工艺是利用乳酸菌对含有易于发酵的碳源（如糖类）的物质进行发酵，产生乳酸。
常用的微生物包括乳酸菌属的乳酸杆菌、乳酸球菌等。
该工艺具有原料来源广泛、生产过程简单、产品纯度高等优点。
主要工艺流程如下：1. 提取菌种：从自然界中分离乳酸菌，经培养、筛选等步骤得到适合生产的菌种。
2. 激活菌种：将菌种转移到适合生长的培养基中，进行激活。
3. 培养菌种：将激活的菌种转移到大规模培养罐中，通过控制温度、pH等条件培养增殖。
4. 发酵：将培养好的菌种与含有易于发酵的碳源的物质混合，通过控制温度、pH等条件进行发酵。
5. 分离纯化：将发酵液进行分离纯化，去除杂质、提取乳酸。
化学合成生产乳酸的工艺主要适用于无法通过微生物发酵得到乳酸的特定情况，如高浓度、高纯度的乳酸。
化学合成工艺主要通过氧化反应和非氧化反应来合成乳酸。
常用的化学合成工艺有以下几种：1. 二氧化碳法：将含有二氧化碳的气体通入含有金属盐的溶液中，反应生成乳酸。
该工艺需要高压氧化器和脱碳装置。
2. 氧化法：将含有氧气的空气通入含有金属盐的溶液中，反应生成乳酸。
该工艺需要氧化反应器和乳酸蒸馏装置。
3. 甲醇法：将甲醇和含有盐酸的溶液反应生成氯乙酸甲酯，再通过水解反应生成乳酸。
该工艺需要甲醇反应器和水解装置。
以上是乳酸的生产工艺的简要介绍。
根据具体需求和条件，选择适合的工艺来生产乳酸，能够满足各个领域的应用需求。
随着生物工程技术的不断发展和创新，乳酸的生产工艺将进一步优化和提高。
L-乳酸的用途及生产工艺
一、概述L-乳酸是近年来人们十分关注并发展较快的有机酸。
这不仅是因为它是以淀粉质(如玉米、大米、薯干等)粮食为原料，通过生物发酵的方法生产有机酸，从而提高粮食附加值的新产品，同时L-乳酸具有在食品、饲料、医药、塑料、饲料、农药、日用化工、造纸及电子工业等多领域应用前景。
更主要的是由于L-乳酸可以通过聚合成为聚乳酸，制成完全可降解的塑料，为人类长期使用塑料制品所形成的废弃物无法处理的难题提供了一种解决的方法，因此其应用前景无法估量。
二、产品用途L-乳酸用于食品、饲料、医药、塑料、农药、日用化工、造纸及电子工业等许多领域。
在食品、饲料工业上，L-乳酸用作酸味剂、强化剂、防腐剂，是绝对安全的添加剂。
在医药工业中，L-乳酸及其衍生物(L-乳酸钠)可与氯化钠、氨基酸等配伍，生产治疗高钾血症或酸中毒大输液，L-乳酸钙、L-乳酸锌等是治疗金属元素缺乏症的药物。
在国外，美日等国均已掌握了由L-乳酸合成聚乳酸树脂的技术，而聚乳酸与人体有很好的相容性，于是他们将聚乳酸用于制造医用材料，如缓释药物的包囊材料(微囊)，可口服或注射，也可植入病灶部位，可减少用药量和延长药效，避免一般口服药瞬时浓度过高易产生毒副反应及易于排出的不足。
此外，还用于制造医用缝合线及修复骨骼损伤的骨钉、骨板等，在伤口愈合后，不必拆线或再次手术取出，而是能被人体慢慢代谢，不留残余，这样不仅免去了手术的麻烦，也减少了病人再次手术的痛苦或异物留在体内的不适。
L-乳酸的聚合物(聚乳酸)更多的是用来制造生物降解塑料，这是塑料工业的重大进步，用这种塑料制成的包装材料(袋、瓶、盒等)和日用塑料(餐具、玩具、文化用品、生活用品等)废弃在自然界，能在三至六个月内被自然界存在的至少100种以上的常见微生物完全分解为二氧化碳和水，不发生像聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯那样破坏环境的“白色污染”，是保护环境造福子孙的理想材料，现在已在不少国家成为商品，受到人们的欢迎。
L-乳酸在农药生产上，是制造高效、低毒、低残留的新锄草剂一苯氧丙酸除草剂(如精嘌马、精哇禾灵等)，L-乳酸的左旋性赋予该类农药的生理活性，产生了除草效果(用D-乳酸则无效)。
年产5000吨乳酸工厂提取车间设计[技巧]
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年产5000吨乳酸工厂车间设计乳酸是世界上应用广泛的三大有机酸之一，目前生产乳酸主要采取的方法有传统发酵工艺以及固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵法、膜法发酵法、吸附发酵法、同时糖化发酵法等新工艺，在工业生产中多采用微生物发酵法生产L-乳酸。
乳酸的提取精制是乳酸生产中非常重要的步骤，工业生产中常用的乳酸提取工艺主要有：钙盐法、锌盐法、离子交换法、溶剂萃取法和电渗析法等。
本设计采用德式乳杆菌为菌种，以大米为主要原料，麸皮为辅助原料经糖化发酵并行式来生产乳酸。
在发酵时加入CaCO3作为乳酸中和剂和发酵液稳定剂，得到的发酵液经预处理→浓缩→冷却结晶→洗晶→离心分离→乳酸钙结晶→溶晶→酸解→过滤→脱色等一系列步骤得到粗乳酸；粗乳酸先经浓缩再经离子交换法（先通过732阳离子交换柱再通过331阴离子交换柱）得到纯乳酸。
根据上述工艺流程，在进行乳酸工厂提取车间设计时，根据工厂的实际生产工艺和产能采取最优的提取工艺，通过对乳酸生产平衡、设备平衡和能量平衡等的计算，选取相应的生产设备，合理布局设计，使生产操作可靠性、方便性达到生产要求，降低成本，最终使生产效益最大化，并设计出合理的工艺流程图、设备结构和布置图以及全厂平面布置图。
关键词：发酵工艺；乳酸提取车间；工厂设计目录1 绪论 (1)1.1 乳酸的概况 (1)1.1.1 乳酸的理化性质 (1)1.1.2 乳酸的工业生产 (2)1.1.3 乳酸的用途及功能 (2)1.1.4 乳酸的质量检验与储存 (3)1.2 乳酸的发酵方法 (3)2 生产工艺 (5)2.1 发酵工艺 (6)2.1.1 发酵工艺流程及特点 (7)2.1.3 发酵工艺操作要点及注意事项 (8)2.2 提取精制工艺 (9)2.2.1 提取工艺流程及特点 (9)2.2.2 提取工艺条件 (9)2.2.3 提取注意事项以及工艺操作要点 (10)3 工艺计算及设备选型 (12)3.1 发酵工段 (13)3.1.1 物料平衡计算 (13)3.1.2 设备计算及选型 (13)3.2 提取工段 (14)3.2.1 生产平衡计算 (14)3.2.2 设备平衡计算及选型 (15)4 车间布置设计 (17)4.1 设计依据 (17)4.2 车间布置（厂房平面布置） (18)4.2.1 车间布置设计原则 (18)4.2.2 车间平面布置 (18)4.2.3 车间立面布置 (18)4.2.4 设备布置 (18)结论...............................................................................错误！未定义书签。
乳酸的应用与发酵生产工艺
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河北工业大学学报
2004 年第 3 期
2.2.4 分子蒸馏提纯 分子蒸馏属于高真空蒸馏技术，它克服了常规蒸馏操作温度高、受热时间长、分离效率低等Байду номын сангаас点，
特别适合于高沸点、热敏性及易氧化物质的分离 ． [25] 分子蒸馏的特点在于蒸发器与冷凝器之间的居里 小于分子间的平均自由程，一般为 10 2 ~ 0.2 m．许多生化产品若采用传统的分离方法提纯，难以克服操 作温度高、受热时间长等缺点，导致有效成分的聚合、分解等变化 ．分 [26] 子蒸馏技术恰恰克服了这一 缺陷，对于规模化生产的乳酸产品，分子蒸馏技术优于超临界萃取、柱层析分离等技术．通过分子蒸馏 提纯 L-乳酸，可以达到蛋白质清除、重金属离子清除、脱臭、脱色、提纯等目的．在进行分子蒸馏提 纯乳酸之前需要对发酵液进行预处理．
（ 1. 河北工 业大学 化 工学院 ，天津 300130；2. 天津大 学 化工 学院，天 津 300072 ）
摘要：介绍了乳酸的应用、发酵生产和分离提纯的工艺，并提出了加快中国乳酸工业发展亟待
解决的几个问题．乳酸是具有良好生物相容性的有机酸，可应用于食品、制药、生物降解性塑
料生产等领域．发酵法是生产乳酸的主要方法，发酵液中的乳酸可以通过萃取、吸附等方法与
收 稿日期： 2003-09-15 基 金项目： 国家自然 科学基 金资助项 目 （20036010） 作 者简介： 闫智慧 （1978-）， 女 （汉族），硕士 生．
第三篇第二章乳酸
• 有淀粉糖化能力
• 发酵生产L-乳酸最适宜温度30 ℃
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二、乳酸菌的分离
• 动、植物的汁液之自然发酵，首先为乳酸发酵， 即自然发酵的先峰菌
• 乳酸菌是兼性厌氧菌，杆状或球状，革兰氏呈 阳性，发酵葡萄糖生成50%以上乳酸的一类群细 菌
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L-乳酸微生物发酵优劣比较
• 目前应用发酵法生产L-乳酸常用的微生物,一类为乳酸菌, 另一类
5
第一节 乳酸的性质
• 乳酸分子中有一个不对称C原子，有旋光性
COOH
OH
H
CH3
L（+）乳酸
COOH
H
OH
CH3
D（-）乳酸
• 乳酸分子内有-OH、-COOH，故有自动酯化能力 • 密度 1.1848 kg/L ( 80% W/W ) • 与水完全互溶，较难结晶析出,商品乳酸通常为60%溶液 。。
• B点为最大点，过了B点，可发酵糖
产率呈下降趋势 • 这是因副反应增加所引起 • 故要在最大值B点之 前，即A点放料，到C点完成。
发 100
• 营养盐添加量 亚适量水平
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1、麸皮
• 是面粉工业的副产品，乳酸菌生长需要的许多 生长因子麸皮中均有
• 如 镁、磷、铁、钙、生物素、维生素
2、玉米浆 玉米用亚硫酸盐溶液浸出和浓缩而成
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2、麦根
• 是啤酒工业制麦工段的副产物，含氮量高达30% • 麦根中含有许多种游离的 氨基酸，碳水化物，维生素，
2、淀粉水解方法
（1）酸法水解
• 酸法水解是以无机酸或有机酸为催化剂，在高温高压下
水解淀粉的方法，其工艺流程如下
原料
调浆
糖化
冷却
糖液
乳酸及乳酸钙生产工艺课件(PPT 101页)
乳酸亚铁：主要用作食品、医药、饲料的铁强化剂。 乳酸钠：医药上是止血剂，用于因腹泻脱水、糖尿病和胃炎等引起的酸中
毒及高钾血症。试剂工业中用做酪蛋白增韧剂、吸水剂。食品工业中用作 pH 调节剂、风味改进剂、保湿剂、干酪增塑、防冷剂等。 乳酸锌：是一种新型补锌剂，可用于医药、食品、饮料及乳制品中，也用 于船舶防污涂料、化妆品、牙膏、漱口剂中。 乳酸酯类作为溶剂广泛用于香料、合成树脂涂料、胶粘剂、印刷油墨等产品 中，也用于石油管道和电子工业及产品的清洗。优点是溶解性好，可降解， 挥发性小，无毒，环境污染小，易回收等，它将逐步取代石油类溶剂，其市 场潜力很大。
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2、国内乳酸及乳酸钙工业发展简史
1944年重庆振元化学药品厂采用德氏乳杆菌发酵生产 乳酸
1985—1992年，采用“双酶法”处理原料，大型发酵 罐生产乳酸
1991年，开始研究用米根霉发酵生产乳酸 1991年，用固定化技术
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二、生产方法
主要有发酵法和合成法两种。
最早使用的是发酵法，该法以大米、玉米、薯干、 糖蜜等为原料，经蒸煮、糖化、乳酸菌发酵等系列 工序制得乳酸。
用化学合成法可以大规模连续地生产乳酸，合成乳 酸在美国已得到食品药物管理局(FDA)的认可。
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1、发酵法
发酵法分为传统发酵法和连续发酵法。
传统发酵法控制发酵温度一般在40～50℃，pH值在6.0 左右，用碱式钙化物中和，用硫酸酸解乳酸钙为游离 乳酸，再经提纯得乳酸产品；
连续法为美国加利福尼亚大学开发成功的，特点是菌 体循环，产率高，但该技术尚未经大规模生产装置的 考验，菌体寿命也还有限。
L(+)-乳酸钙、L(+)-乳酸亚铁、L(+)-乳酸锌都是补充金属元素的良好药品， 此外由聚乳酸制成的手术缝合线、生物植片等在临床上都被广泛应用。
试析玉米淀粉制糖发酵生产乳酸的工艺
T logy科技工艺技术玉米作为主要农作物，在全国各地得以大范围种植。
它是制糖或者乳酸工艺的主要原材料，淀粉糖的制作过程较为复杂，需要经过深加工等过程，所以在研究玉米淀粉制糖发酵生产乳酸时，首先要弄清楚玉米淀粉制糖的工艺流程，在此基础上进一步研究生产乳酸的工艺流程[1]。
1 玉米淀粉制糖的特点及优势1.1 玉米淀粉制糖的特点随着人们对制糖工艺的逐渐重视，其生产工艺也在不断改进和完善。
玉米干磨制粉技术备受关注，此类技术主要是通过干磨的方式将玉米颗粒磨碎，保证其呈米粉状态，在此基础上，通过其他工艺对此米粉进行加工，调制成粉浆态后，运用物理化学方法和其元素变化机制，将玉米中的较大分子剥离开来，并用有效的方法将其中的淀粉糖成分提取出来。
相对于传统制粉工艺来说，新的工艺流程具备很多优点，它不仅降低了整体成本，从一定角度来说，还对生产工艺中所产生的废弃物总量进行了有效控制。
不仅如此，玉米干磨制粉的新工艺还对传统制粉的繁琐步骤进行了简化，以达到减少能源浪费的目的。
但是从实践应用来说，玉米干磨制粉整体工艺的出糖率相对较低，并且在研磨过程中避免不了会掺杂其他物质，使得玉米粉的杂质较多，最终导致所生产出来的淀粉不管是从成色上还是产量上都差强人意。
这种生产方式在工艺流程上有很多独到之处，但是它低效率和低产量的问题，却不利于企业整体上的利益收入。
1.2 玉米淀粉制糖的优势我国作为农业大国，每年玉米的产量高达数十亿千克。
因此，作为我国的主要粮食作物之一，玉米在农作物中扮演着不可或缺的角色，同时也为玉米淀粉的制糖工艺提供了大量的原材料。
从各粮食作物的淀粉含量来说，玉米遥遥领先，其中的淀粉含量在70%以上，在制糖原料范围中，属于出糖率最高的原材料之一。
现如今，温湿度等因素对玉米的影响越来越弱，这也就意味着制糖的玉米原材料可以随时获得，提高了用玉米制糖的可行性，降低了成本上的投入。
不仅如此，随着现如今生产技术的不断提高和生产工艺的不断完善，传统制糖工艺和设备也逐渐趋于现代化、小型化以及方便化，从而使其操作简便化，提高了工艺效率，这对玉米淀粉制糖工艺来说有很大的便利性。
乳酸发酵工艺
1、种类——细菌
乳杆菌属(Lactobacillus)的菌种有干酪乳杆菌、嗜热乳杆菌、唾液乳杆菌、清酒乳杆菌、嗜 酸乳杆菌、德氏乳杆菌、嗜淀粉乳杆菌、植物乳杆菌等。
链球菌属(Streptoccoccus)有嗜热链球菌、乳脂链球菌、唾液链球菌等。
芽孢杆菌属(Bacillus)主要是凝结芽孢杆菌。
3、溶剂萃取法
异丙醚常用于乳酸萃取，并与吸附、离子交换法结合使用
发酵醪
加热 80℃
酸化
过滤
萃取
浓缩
离子交换
脱色
4 减压蒸馏法
乳酸在常压下的沸点为 190 ℃ 真空精馏 乳酸蒸馏温度﹤130 ℃ ，才无明显分解
5、锌盐法
乳酸盐在乳酸中是最容易结晶的，能用于检验乳酸存在 在乳酸钙溶液中加入 ZnSO4
CaL2 + ZnSO4
2、常用细菌
(1) 德氏乳杆菌 细胞杆状 单个或短链 革兰氏阳性 不运动 能利用糖类 发酵生成 D-和 L-乳酸 能利用麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、糊精等碳源，发酵产生 D-乳酸，少数菌株 产生 DL-乳酸。最适生长温度为 45℃，50℃仍能旺盛发育并产酸，最高耐受温度为 55℃。 (2) 赖氏乳杆菌 能利用麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、果糖和海藻糖产酸；利用半乳糖、甘露醇和α-甲基配糖体 生成微量酸；不发酵乳糖、棉子糖、阿拉伯糖、鼠李糖、糊精和菊芋糖。能耐受 13g/l 的 D乳酸，最适生长温度为 36℃。 (3) 植物氏乳杆菌 异名：阿拉伯糖乳杆菌 细胞杆状，3～8×0.7～1μm，单个或呈短链，末端变圆。革兰氏阳性，不运动。在琼脂斜 面培养基上生长不旺盛。明胶酵母膏葡萄糖穿刺呈丝状生长，不液化明胶。硝酸盐还原试验 阴性。 能利用麦芽糖、蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、阿拉伯糖、乳糖、和棉子糖产酸；利用甘露 醇、山梨醇、甘油、木糖和糊精生成微量酸；不发酵鼠李糖、淀粉和菊芋糖。一般产 DL乳酸，能耐受 13g/l 的 D-乳酸，最适生长温度为 30℃。
年产1000吨乳酸的生产工艺设计
交通大学毕业设计（论文）任务书兰州交通大学毕业设计（论文）开题报告表兰州交通大学毕业设计（论文）学生自查表指导教师签字：年月日摘要乳酸是应用最为广泛的三大有机酸之一，本设计采用同步糖化发酵法来生产乳酸，同步发酵技术克服了传统发酵产物抑制作用，节约生产成本，提高生产效率。
该设计的生产方案为：以大米为主生产原料，麸皮为辅助原料，以德氏乳杆菌为菌种，添加碳酸钙作为乳酸发酵的中和剂和稳定剂，经过发酵得到的发酵液。
发酵液经过预处理和一系列分离反应，从而得到粗乳酸，在经过离子交换法处理得到纯度为80%的纯乳酸。
关键词：乳酸生产工艺，微生物发酵，同步糖化发酵法AbstractLactic acid is one of the three organic acids which widely used in the world, this design uses simultaneous saccharification and fermentation to produce lactic acid. Simultaneous saccharification and fermentation overcomes the inhibitory effect of traditional fermentation product, saving production cost, improving production efficiency. The design used the German Lactobacillus for strains and rice as the main raw materials, wheat bran auxiliary raw materials,adding CaCO3 as neutralizing agent and stabilizer of lactic acid fermentation, after fermentation, the fermentation liquid was pretreated, then a series of separation and reaction were used , finally, ion exchange treatment was adopted, we obtained lactic acid with a purity of 80%.Keywords: production of lactic acid, fermentation technology, synchronous fermentation technology目录1 绪论 (1)1.1 乳酸的性质和应用 (1)1.1.1 乳酸的性质 (1)1.1.2 乳酸的应用 (1)1.1.3 乳酸的质量检测 (1)1.2 全球市场状况及生产状况 (2)1.2.1 全球市场状况 (2)1.2.2 全球乳酸的生产状况 (2)1.3 乳酸的生产方法 (3)1.3.1 化学合成法 (3)1.3.2 酶法合成 (3)1.3.3 发酵法生产乳酸 (3)1.4 乳酸发酵过程的介绍 (3)1.4.1 菌种 (4)1.4.2 乳酸的发酵方法 (4)1.4.3 乳酸发酵提取分离方法 (5)1.5 我国发酵法生产乳酸的现状 (6)1.6 我国发酵乳酸过程中存在的问题的解决方案 (7)2 工艺设计及控制 (8)2.1 同步糖化法生产乳酸的工艺流程 (8)2.2 乳酸发酵条件及控制 (9)2.2.1 原料 (9)2.2.2 发酵的菌种 (9)2.2.3 发酵工艺控制及注意事项 (9)2.3 提取工艺及其控制 (11)2.3.1 提取工艺流程 (11)2.3.2 提取工艺条件 (11)2.3.3 提取工艺的控制 (11)3 工艺计算及设备选型 (14)3.1 设计工艺的条件和要求 (14)3.2 设备计算及选型 (14)3.2.1 发酵罐的选型 (14)3.2.2 调浆罐的选型 (15)3.2.3 种子罐的选型 (15)3.2.4 预热罐的计算 (15)3.2.5 压料罐计算 (16)3.2.6 第一次压滤 (16)3.2.7 第二次板框压滤 (16)3.2.8 双效塔 (16)3.2.9 酸解锅 (17)3.2.10 第三次板框压滤 (17)3.3 生产过程的物料衡算 (17)3.3.1 发酵过程的物料平衡计算 (17)3.3.2 提取过程的物料衡算 (18)3.4 生产过程的能量衡算 (19)3.4.1 发酵过程的能量计算 (19)3.4.2 提取过程的能量衡算 (20)4 效益评估 (21)4.1 员工工资 (21)4.2 概算过程 (21)4.2.1 建筑工程费 (21)4.2.2 设备购买费用 (22)4.2.3 生产成本总估算 (23)4.2.4 经济分析 (23)5 工业三废的处理 (25)5.1 有机废水的处理 (25)5.2 废气的处理 (25)5.3 废渣的处理 (25)6 工厂生产的安全措施 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录一：英文文献附录二：英文文献翻译附录三：设备流程图附录四：主设备图1 绪论1.1 乳酸的性质和应用1.1.1 乳酸的性质乳酸英文名称lactic acid，学名2-羟基丙酸，分子式为C3H6O3，相对分子质量为90。
乳酸生产的工艺原理
4. 钱志良，胡军.乳酸的工业化生产,应用和 钱志良，胡军.乳酸的工业化生产, 市场.工业微生物，2001,31（ 市场.工业微生物，2001,31（2）： 49~53 5. 白冬梅，赵学明，李鑫钢等.米根霉发酵生 白冬梅，赵学明，李鑫钢等. 产L-（+）-乳酸研究进展.现代化工， 乳酸研究进展. 2002，22（ ）：9~13 2002，22（6）：9~13
乳酸纯品为无色液体，工业品为无色到浅 乳酸纯品为无色液体， 黄色液体。无气味，具有吸湿性。 黄色液体。无气味，具有吸湿性。相对密 1.2060(25/4℃ 熔点18℃ 度1.2060(25/4℃)。熔点18℃。沸点 122℃ 2kPa)。 122℃（2kPa)。折射率 nD(20℃)1.4392。能与水、乙醇、 nD(20℃)1.4392。能与水、乙醇、甘 油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。 油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。 在常压下加热分解，浓缩至50%时 在常压下加热分解，浓缩至50%时，部分 变成乳酸酐，因此产品中常含有10%变成乳酸酐，因此产品中常含有10%15%的乳酸酐 15%的乳酸酐。 的乳酸酐。
合成法
合成方法制备乳酸有乳腈法、丙稀腈法、丙酸法、丙稀法等，用于工业生产 的仅乳腈法(也叫乙醛氢氰酸法) 的仅乳腈法(也叫乙醛氢氰酸法)和丙稀腈法。 （1）乳腈法 乳腈法是将乙醛和冷的氢氰酸连续送入反应器生成乳腈（或直接用乳腈 作原料），用泵将乳腈打入水解釜，注入硫酸和水，使乳腈水解得到粗乳酸。 然后再将粗乳酸送人酯化釜，加入乙醇酯化，经精馏、浓缩、分解得精乳酸。 美国斯特林化学公司及日本的武藏野化学公司均采用此法合成乳酸。 （2）丙烯腈法 丙烯腈法是将丙烯腈和硫酸送入反应器中水解，再把水解物送人酯化反 应器中与甲醇反应；然后把硫酸氢铵分出后，粗酯送入蒸馏塔，塔底获精酯； 再将精酯送入第二蒸馏塔，加热分解，塔底得稀乳酸，经真空浓缩得产品。 （3）丙酸法 丙酸法以丙酸为原料，经过氯化、水解得粗乳酸；再经酯化、精馏、水 解得产品。该法原料价格较贵，仅日本大赛路公司等少数厂家采用。反应如 下： CH3CH2COOH Cl2一→CH3CHClCOOH NaOH— Cl2一 NaOH— →CH3CH(OH)COOH NaCl
有机酸工艺学-乳酸发酵工艺2
3.4.3乳酸精制工艺 3.4.3.1 乳酸精制工艺流程
3.4.3.2乳酸精制生产技术 （1）活性脱色
活性炭脱色是最常使用的乳酸净化除杂方法。粗乳酸的活性炭 脱色可在两种情况下进行。 ①在酸解过程中未除去石膏渣的溶液中，添加约2%的活性炭， 在硫酸钙结晶温度下，与结晶同时进行脱色1小时，活性炭随石 膏渣一起滤去。酸解同时脱色 ②在除去石膏渣的乳酸溶液中，视颜色的深浅，添加一定量的活 性炭，维持温度70～80℃、30min，进行脱色。
脂，进行阳离子交换。 pH 3.0以上的乳酸液供酸解工序做洗水， pH3.0以下开始收集。 每隔2 h检测一次铁的含量，严格控制铁离子的浓度小于3 mg/L。
当流出料液铁离子含量达3mg/L时，转入另一再生好的阳离子交 换柱，继续进行交换。 2)．阴离子交换树脂(331)交换 将去除阳离子的乳酸溶液以一定的流速通过树脂。 pH3以上的淡乳酸回收入淡乳酸贮槽，以作洗水之用。pH3.0开 始接收， 每隔2h检测一次氯化物，严格控制氯化物含量在5mg/L以下。树 脂吸饱后将料液放至树脂层，注入蒸馏水将乳酸压出至pH3.0， 回收淡乳酸。 3)．碳柱、331阴离子交换树脂、732阳离子交换树脂经多次反复使 用后，会吸附部分有机物和有害离子，使交换当量明显下降，应及 时进行活化，再生后方可使用。
（2）一次浓缩及脱色
将酸转入一次浓缩罐内，打开蒸汽阀加 热浓缩，
真空度不低于0.08MPa， 温度不得高于80℃。 料液浓度达45%～50%时，趁热放入脱
色罐中脱色。 视色度情况加入0.5%～1.0%的活性炭，
启动搅拌，脱色30分钟。 检查色度合格后进行过滤。
（3）碳柱脱色与离子交换
培添养加基。中的CaCO3是中和剂，可以分批
培养基无需灭菌，直接接入上述培养好 的种子液，培养物接种量为10%,
乳酸生产的工艺原理
乳酸生产工艺原理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。
乳酸的作用这么大，世界各国都在使用各种方法来合成乳酸。
常见的生成方法有以下几种。
1、发酵法发酵法的主要途径是糖在乳酸菌作用下，调节pH值5左右，保持大约50ºC发酵三到五天得粗乳酸。
发酵法分同型发酵和异型发酵。
2、合成法合成方法制备乳酸有乳腈法、丙稀腈法、丙酸法、丙稀法等，用于工业生产的仅乳腈法(也叫乙醛氢氰酸法)和丙稀腈法。
（1）乳腈法乳腈法是将乙醛和冷的氢氰酸连续送入反应器生成乳腈（或直接用乳腈作原料），用泵将乳腈打入水解釜，注入硫酸和水，使乳腈水解得到粗乳酸。
然后再将粗乳酸送人酯化釜，加入乙醇酯化，经精馏、浓缩、分解得精乳酸。
（2）丙烯腈法丙烯腈法是将丙烯腈和硫酸送入反应器中水解，再把水解物送人酯化反应器中与甲醇反应；然后把硫酸氢铵分出后，粗酯送入蒸馏塔，塔底获精酯；再将精酯送入第二蒸馏塔，加热分解，塔底得稀乳酸，经真空浓缩得产品。
（3）丙酸法丙酸法以丙酸为原料，经过氯化、水解得粗乳酸；再经酯化、精馏、水解得产品。
反应如下：CH3CH2COOH Cl2一→CH3CHClCOOH NaOH—→CH3CH(OH)COOH NaCl3、酶化法（1）氯丙酸酶法转化利用纯化了的L-2-卤代酸脱卤酶和DL-2-卤代酸脱卤酶分别作用于底物L-2-氯丙酸和DL-2-氯丙酸，脱卤制得L-乳酸或D-乳酸。
L-2-卤代酸脱卤酶催化L-2-氯丙酸，而DL-2-卤代酸脱卤酶既可催化L-2-氯丙酸，又可催化L-2-氯丙酸生成相应的旋光体，催化同时发生构型转化。
酸奶生产工艺流程(带图)
酸乳生产工艺流程酸乳工艺流程如下:乳酸菌纯培养物→母发酵剂→生产发酵剂↓原料乳预处理→标准化→配料→均质→杀菌→冷却→加发酵剂灌装在零售容器内→在发酵室发酵→冷却→后熟→凝固型酸奶→在发酵罐中发酵→冷却→添加果料→搅拌→灌装→后熟→搅拌型酸奶酸奶的生产工艺流程：1.凝固型酸奶生产工艺流程鲜牛奶→标准化→均质→杀菌→冷却→接种→搅拌→灌装封口→发酵→冷却→后熟2.搅拌型酸奶生产工艺流程鲜牛奶→标准化→均质→杀菌→冷却→发酵→搅拌→灌装封口→冷藏后熟→酸乳↑果料、香精前者先冷却分装，后培养发酵。
后者先冷却接种发酵，后分装。
凝固型酸乳用于纯酸奶的生产，搅拌型酸乳还可用于果味、果料等花色品种酸奶的生产.一般凝固型纯酸奶要有良好的组织状态,要防止有裂纹出现，因此要先搅拌,分装，再发酵.带有果料的酸奶，影响乳酸菌的发酵，不能保持良好的组织状态，固采用先发酵,后搅拌加果料的方式。
酸奶生产工艺操作要点1.配料2.均质3.杀菌、冷却4.乳酸的制备（重点)5。
发酵的操作条件及终点判断（难点)配料的选择和要求：选择符合质量标准的各种原辅料:牛乳、乳粉、砂糖和稳定剂等。
乳粉、砂糖混合后加50～60℃温水溶解。
琼脂、明胶等稳定剂可与少量糖混合后加水加热溶解充分后添加.均质的目的是：防止脂肪上浮，使脂肪微粒化，改善口感。
一般采用高压均质机.均质工艺条件：均质前，应先将混合料预热至50～60℃，均质压力为9.81～24。
5MPa。
杀菌目的是什么？①除去原料乳中的氧，降低氧化还原反应，明显促进乳酸菌的生长。
②由于蛋白质的变性，改善了牛乳的硬度与组织.③对防止乳清分离有效。
杀菌及冷却的条件：杀菌条件:90℃、15min。
经杀菌后的混合料冷却到40~45℃备用。
还可以采用高温瞬时杀菌.操作:135—140℃加热２秒左右。
这样有利于营养成分的保存，减少煮沸气味.酸奶常用的乳酸菌发酵剂及工艺要求：①常用菌种：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌种（2：1-1:1）.②发酵剂的制备:母发酵剂－中间发酵剂－工作发酵剂③工艺条件：接种量2.0％～3.0％，菌种比为2：1～1：1。
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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。
发酵工艺流程
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。
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%．
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。
谢谢！
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．