年产3200吨乳酸工厂提取车间设计汇编

毕业设计（论文）年产3200吨乳酸工厂提取车间设计THEDESIGNOFTHEEXTRACTEDWORKSHOPWHICHPRODUCE3200TONOFLACTICACIDINAYEAR学生姓名学号所在系部专业班级指导教师日期毕业设计（论文）任务书系部生化工程系指导教师职称学生姓名专业班级学号设计题目年产3200吨乳酸厂提取车间设计设计内容目标和要求（设计内容目标和要求、设计进度等）一内容设计生产能力为3200吨乳酸工厂提取车间及总平面布置设计。主要完成物料、设备衡算，工艺流程设计，设备布置以及主体设备的结构设计。二目标通过这次设计，使学生对乳酸生产技术及知识进行补充学习，对乳酸生产平衡、设备平衡、能量平衡计算进行训练。掌握发酵工艺的流程设计、设备布置设计、设备结构设计以及全厂平面布置设计。提高学生工程设计能力和综合知识应用能力，从而培养学生的实践能力。二要求1查阅2025篇中文资料及10篇以上英文资料。2设计过程要在到孝感凯风生物有限公司实习的基础上完成。3阅读和使用化工工艺设计手册（上、下册）、化工工程制图、有机酸发酵工艺学、发酵工厂工艺设计概论等书籍。4设计说明书书写条理清楚，论述充分，设计图纸规范、整洁。5设计阶段应严格遵守规章制度，认真严谨，不得随意请假。三进度本次设计是从二月二十三号查找资料开始，经过大约三个月的设计过程于五月底完成设计。指导教师签名年月日系部审核此表由指导教师填写由所在系部审核21毕业设计（论文）学生开题报告课题名称年产3200吨乳酸工厂提取车间设计课题来源自选课题类型AY指导教师学生姓名学号专业班级本课题的研究现状、研究目的及意义一、研究现状1，乳酸性质乳酸又名2羟基丙酸，其分子式为C3H6O3；常见的乳酸主要有L乳酸、D乳酸和它们的混合物外消旋DL乳酸，纯品为无色液体，工业品为无色至浅黄色液体，无气味，具有吸湿性；相对密度1206025/4，熔点18，沸点122（2KPA，能与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚；在常压下加热分解。2，生产工艺乳酸是世界上应用广泛的三大有机酸之一，广泛应用于食品、医药等轻工、化工领域；目前生产乳酸主要采取的方法有（1）发酵法，包括传统发酵工艺和新工艺；传统发酵法即发酵钙盐法，其发酵工艺一般包括原料的预处理、糖化和发酵过程，它先采用乳杆菌或米根霉等发酵，由于乳酸菌不耐酸，所以通常发酵是在过剩的CACO3存在的条件下进行，乳酸和CACO3反应生成乳酸钙，再进一步提取精制成精乳酸。由于传统发酵生产过程存在菌种的发酵条件严格、效率低、成本高、分离难、工艺步骤多等缺点，人们在筛选更优的菌种和改进乳酸发酵工艺方面做了相当的工作；同时，针对传统工艺所存在的一些主要问题，近年出现了许多发酵新工艺，主要有固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵法、膜法发酵法、吸附发酵法、同时糖化发酵工艺。（2）化学合成法，包括乙醛氢氰酸法乳腈法、丙酸氯化水解法、丙烯氧化法、生物质化学降解法等；其中只有生物质降解法具有较大的应用前景，其他化学方法则因为各种原因无法应用于实际大规模生产。3，提取精制工艺传统乳酸生产采用钙盐法提取乳酸，一般通过在发酵过程中加入钙中和剂生成含乳酸钙的发酵液，经过反复结晶、洗晶后加入硫酸酸解提取乳酸，并通过反复的吸附脱色等步骤精制得到产品。其工艺流程如下发酵液的预处理过滤浓缩冷却结晶洗晶离心分离乳酸钙结晶解热溶解酸解（硫酸）过滤活性炭脱色粗乳酸纯水溶解活性炭脱色过滤浓缩二次结晶晶体分离干燥粉碎包装。由于其提取精制过程步骤繁多，劳动强度和生产成本都很大，产品质量也不稳定；此外，传统的发酵钙盐法在中和过程和酸解过程中会消耗大量的碱和硫酸，且会副产大量硫酸钙，因此人们也在寻找改进方法来进行改进，如使用碳酸钙作为中和剂，将得到的含乳酸钙的发酵液与碳酸氢钠反应，生成的碳酸钙循环使用，而乳酸钠则与CO2在3MPA压力下反应并通过萃取分离乳酸和碳酸氢钠，碳酸氢钠循环使用，同样解决了大量副产物的问题。乳酸提取的新工艺技术有乳酸锌结晶工艺，采用此工艺，粗制品收率可由70提高到80以上，总体收率由4050提高到6065，溶剂萃取法提取乳酸，它具有操作简便，对设备腐蚀性小，可连续自动化操作等优点，离子交换法提取乳酸，该工艺简单，乳酸回收率高，产品质量高，电渗析法提取乳酸等。近年来不断有研究者将酯化、膜分离、萃取、吸附、精馏等各种分离手段应用于乳酸的提取和精制，新的乳酸分离技术不断出现。此外，通过类似前述原位发酵乳酸技术中耦合的分离技术同样可应用于乳酸的提取精制过程。离子交换法、溶剂萃取法、膜分离法和吸附分离法等均有相关研究，其优缺点也相类似。为了得到品质较高尤其是耐热性好的乳酸，在乳酸精制中又引入了酯化法的使用，酯化法最初用于化学合成法中乙醛氢氰酸法乳酸的精制，通过乳酸高温酯化后水解的方法精制乳酸。总之，乳酸的提纯与精制正向着高效、经济、连续化、自动化方向迈进。各种提取新工艺、新技术和新设备的应用，将有利的推进乳酸生产的发展。二、研究目的及意义1、目的通过对乳酸性质及其发酵生产工艺参数及设备参数的充分认识，了解乳酸生产的原料组成，能源消耗情况；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，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。2、意义乳酸广泛应用与现代化工，轻工领域，尤其在复合环保材料方面有广阔的应用前景，但现在乳酸生产成本仍然较大，不利于乳酸制品的广泛应用。乳酸的提取精制是将粗产品制取成品乳酸的重要步骤，在传统乳酸发酵法生产工艺中，提取精制过程耗费的费用为整个乳酸生产成本的一半以上。因此，通过设计合理的乳酸提取工艺可以降低乳酸生产成本，对乳酸生产普及应用及现代社会的可持续发展具有重大的意义。课题类型（1）A工程实践型；B理论研究型；C科研装置研制型；D计算机软件型；E综合应用型（2）X真实课题；Y模拟课题；（1）、（2）均要填，如AY、BX等。22本课题的研究内容1、本设计内容设计生产能力为3200吨乳酸工厂提取车间及总平面布置设计。主要完成（1）物料、设备衡算；根据要求产能和生产工艺算出所需物料量，进而选取合理的标准生产设备型号算出所需数量。（2）工艺流程设计；根据得到的设备型号及数量采取合理的生产工艺流程，画出工艺流程图。（3）设备布置以及主体设备的结构设计；通过得到的设备型号及数量，根据工艺流程图和要求产能对提取车间进行合理布局，画出设备布置及主体设备的结构设计图。此外，还需编写设计说明书。本课题研究的实施方案、进度安排（1）实施方案通过查阅相关文献，了解乳酸生产工艺，根据给定的产能要求算出所需产能物料量，查阅化工工艺设备标准，选取合理的生产设备，确定工艺流程图，进而画出提取车间设计图。（2）进度安排内容时间安排（周）文献查阅、实习及方案制定12确定参数、计算及撰写设计说明书36绘制草图79绘制正式图纸1013答辩141523已查阅的主要参考文献1曾炜,陈丰秋,詹晓力乳酸的生产技术及其研究进展J化工进展,2006（25）2曹本昌，徐建林食品与发酵工业M化学工业出版社，19933雷燕湘聚乳酸技术与市场现状及发展前景J当代石油石化,2007（6）4熊洁羽化工制图M化学工业出版社，20075杨汝德现代工业微生物学教程M高等教育出版社，20066霍贵成乳酸菌的研究与应用M中国轻工出版社，20077金其荣，张继民有机酸发酵工艺学M中国轻工业出版社，19898吴思芳发酵工厂工艺设计概论M中国轻工业出版社，19959王博彦，金其荣发酵有机酸生产应用M中国轻工业出版社，200010汪镇安化工工艺设计手册M中国石化集团上海工程有限公司，200311DANNERH,MADZINGAIDZOL,HOLZERM,ETALEXTRACTIONANDPURIFICATIONOFLACTICACIDFROMSILAGESMBIORESOURCETECHNOLOGY200012KIMYH,MOONSHLACTICACIDRECOVERYFROMFERMENTATIONBROTHUSINGONESTAGEELECTRODIALYSISMJOURNALOFCHEMICALTECHNOLOGYANDBIOTECHNOLOGY200113TSAOGEORGET，ETA1FERMENTATIONPROCESSFORPRODUCINGLACTICACIDWO，9306226P99314ROBERTSONNC，ETA1PREPARATIONOFLACTICACIDUS，2847464P199815HAROLDBURAHAMTINKERPRODUCTIONOFLACTICADDUS，4072709P1998指导教师意见指导教师签名年月日3毕业设计（论文）学生申请答辩表课题名称年产3200吨乳酸工厂提取车间设计指导教师（职称）申请理由本次设计各项内容全部完成并通过导师审核学生所在系部专业班级学号学生签名日期毕业设计（论文）指导教师评审表序号评分项目（理工科、管理类）评分项目文科满分评分1工作量外文翻译152文献阅读与外文翻译文献阅读与文献综述103技术水平与实际能力创新能力与学术水平254研究成果基础理论与专业知识论证能力255文字表达文字表达106学习态度与规范要求学习态度与规范要求15总分100评语（是否同意参加答辩）同意答辩该毕业设计工作量满足要求，参考了足够量的相关文献，文字表达水品及相关内容都合格，在对发酵、化工等相关专业知识结合上都做到了较好的应用，学习态度热情，积极思考，敢于发问，非常配合老师的工作。但在一些细节问题上还有待改进。指导教师签名另附毕业设计（论文）指导记录册年月日4毕业设计（论文）评阅人评审表学生姓名专业班级学号设计（论文）题目年产3200吨乳酸工厂提取车间设计评阅人评阅人职称序号评分项目（理工科、管理类）评分项目文科满分评分1工作量外文翻译152文献阅读与外文翻译文献阅读与文献综述103技术水平与实际能力创新能力与学术水平254研究成果基础理论与专业知识论证能力255文字表达文字表达106学习态度与规范要求学习态度与规范要求15总分100评语该设计内容较全面，准备也较充分，文献查阅和外文翻译都经过了仔细琢磨，在设计中的计算处理和设备选型上都参照了相应的标准，语言较流畅，思路清晰，学习态度端正，设计严格按照规范要求进行。在设计中也出现了一些小的差错，希望能改进。评阅人签名年月日5毕业设计（论文）答辩表学生姓名专业班级学号设计（论文）题目年产3200吨乳酸工厂提取车间设计序号评审项目指标满分评分1报告内容思路清新；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。402报告过程准备工作充分,时间符合要求。103创新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。104答辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答准确，深入。40总分100答辩组评语该设计内容较完整，思路清晰，语言文字表达较流畅，计算正确，设备选型符合相应标准，在一些设备选择上根据实际做了相应处理，问题回答与本次设计内容相符，并有独特见解。答辩组组长（签字）年月日答辩委员会意见本设计完全按照相关要求进行，文件查阅真实有效，计算较准确，设备选型符合相关标准，问题回答正确，有一定自己的见解。答辩委员会负责人（签字）年月日61毕业设计（论文）答辩记录表学生姓名专业班级学号设计（论文）题目年产3200吨乳酸工厂提取车间设计答辩时间答辩地点答辩委员会名单问题问题1提问人回答（要点）问题问题2提问人回答（要点）问题问题3提问人回答（要点）记录人签名（不足加附页）62问题问题4提问人回答（要点）问题问题5提问人回答（要点）问题问题6提问人回答（要点）问题问题7提问人回答（要点）问题问题8提问人回答（要点）记录人签名7毕业设计（论文）成绩评定总表学生姓名专业班级毕业设计（论文）题目年产3200吨乳酸厂提取车间设计注成绩评定由指导教师、评阅教师和答辩组分别给分以百分记，最后按“优90100”、“良8089”、“中7079”、“及格6069”、“不及格60以下”评定等级。其中，指导教师评定成绩占40，评阅人评定成绩占20，答辩组评定成绩占40。成绩类别成绩评定指导教师评定成绩评阅人评定成绩答辩组评定成绩总评成绩402040评定等级摘要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，设计出合理的工艺流程图，通过对乳酸生产平衡、设备平衡和能量平衡等的计算，选取相应设备，设计出设备结构和布置图以及全厂平面布置图。关键词并行发酵乳酸提取车间工厂设计ABSTRACTLACTICACIDISONEOFTHETHREEORGANICACIDSWHICHWIDELYUSEDINTHEWORLDNOWTHEMAINAPPROACHTOPRODUCELACTICACIDINCLUDETHETRADITIONALFERMENTATIONPROCESSANDIMMOBILIZEDMICROORGANISMS,CONTINUOUSELECTRODIALYSISFERMENTATION,EXTRACTIONFERMENTATION,MEMBRANEFERMENTATION,ADSORPTIONFERMENTATION,LAWSACCHARIFICATIONANDFERMENTATIONTECHNOLOGYECTTHESENEWPROCESSMICROBIALFERMENTATIONISTHEPROCESSWHICHMOSTWIDELYUSEDININDUSTRIALPRODUCTIONTOPRODUCELLACTICACIDEXTRACTIONOFLACTICACIDPRODUCTIONISREFINEDVERYIMPORTANTSTEPSOMEPROCESSESLIKECALCIUMMETHOD,ZINCSALTS,IONEXCHANGE,SOLVENTEXTRACTIONANDELECTRODIALYSISLAWWHICHARENORMALLYUSEDININDUSTRIALPRODUCTIONOFLACTICACIDTHEDESIGNUSEDTHEGERMANLACTOBACILLUSFORSTRAINSANDRICEASTHEMAINRAWMATERIALS,WHEATBRANASAUXILIARYRAWMATERIALSANDTHENFORPARALLELSACCHARIFICATIONANDFERMENTATIONTOPRODUCELACTICACIDTHECACO3ISUSEDASLACTICACIDNEUTRALIZERANDSTABILIZERFERMENTATIONBROTHINTHEFERMENTATIONTHEFERMENTATIONBROTHOBTAINEDFROMTHEFERMENTATIONMUSTBETREATBYTHESESTEPTOBECRUDELACTICBYTHEPRETREATMENTOFTHEFERMENTATIONBROTHCONDENSETHEBROTHCOOLINGCRYSTALLIZATIONOFCONCENTRATEDWASHCRYSTALWASHTHECRYSTALCENTRIFUGEDISSOLVEDCRYSTALLIZETHECALCIUMLACTATEINTOCRYSTALDISSOLVEITWITHWATERDISSOLVEITWITHACIDFILTERITDECOLORITECTCRUDELACTICACIDCONCENTRATIONFROMTHEFIRSTUSEDTHEVIAIONEXCHANGEFIRSTPATHTHROUGHTHE732CATIONEXCHANGECOLUMNANDTHENTHROUGHTHE331ANIONEXCHANGECOLUMNTOBEPURELACTICACIDDESIGNPROCESSFLOWCHARTAREASONABLEONTHEBASEDOFABOVEPROCESSSELECTTHEAPPROPRIATEEQUIPMENT,CALCULATIONTHEBALANCEONTHELACTICACIDPRODUCTION,EQUIPMENTANDENERGY,THENDESIGNTHESTRUCTUREANDLAYOUTOFEQUIPMENTANDFACTORYFLOORPLANATLASTKEYWORDSPARALLELFERMENTATIONTHEWORKSHOPFOREXTRACTEDLACTATETHEFACTORYDESIGN目录摘要IABSTRACTII1绪论111乳酸的概况1111乳酸的性质和用途1112乳酸的质量检验与储存312乳酸的生产技术3121发酵法3122化学合成法4123乳酸生产新技术5124乳酸的提取和精制技术62生产工艺721发酵工艺7211发酵工艺流程及特点7212发酵工艺条件7213发酵工艺操作要点及注意事项822提取精制工艺10221提取工艺流程及特点10222提取工艺条件10223提取工艺操作要点及注意事项113工艺计算及设备选型1431发酵工段15311生产平衡计算15312设备平衡计算及选型1532提取工段17321生产平衡计算17322设备平衡计算及选型1833水平衡及能量平衡计算20331水平衡计算20332能量平衡计算204车间布置设计2241设计依据2242车间布置（厂房平面布置）22421车间布置设计原则22422车间平面布置23423车间立面布置23424设备布置23结论24致谢25参考文献26附录281绪论乳酸又名又名丙醇酸，它是世界上应用广泛的三大有机酸之一，它广泛应用于食品、医药等轻化工领域，特别是在环保领域更有广泛的应用前景。目前工业化生产中，我国生产乳酸的主要采取的方法是微生物发酵法，同时开展了以米根霉深层发酵产L乳酸的研究工作，在生产、转化率、发酵周期等方面达到了国际水平，并建成了千吨以上规模的L乳酸生产数十家。但目前乳酸的普及应用人有较大的瓶颈，尤其是在乳酸提取精制方面，乳酸的提取精制占到了乳酸生产成本的一半以上，因此，以最低成本提取最优质的乳酸新技术是目前亟待解决的问题，近年来，很多国家在乳酸提取新技术研究方面也有一定进展，主要有乳酸锌提取技术，溶剂萃取法提取技术，离子交换法提取技术，电渗析发提取技术等。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，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。11乳酸的概况111乳酸的性质和用途乳酸（LACTICACID）学名为2一羟基丙酸，其分子式为C2H5OCOOH；分子中有一个不对称碳原子，因此具有旋光性。常见的乳酸主要有L乳酸（右旋性）、D乳酸（左旋性）和它们的混合物外消旋DL乳酸，乳酸纯品为无色液体，工业品为无色至浅黄色液体，无气味，具有吸湿性；乳酸相对分子质量为9008，相对密度1206025/4，熔点18，沸点122（2KPA，能与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚；在常压下加热分解。由于乳酸分子内有羟基和羧基，所以有自动酯化能力；乳酸浓度越高，这种趋势就越强，一般浓乳酸溶液中20或更多的乳酸自动酯化生成支链形式的乳酰乳酸的聚合体，又称聚乳酸。乳酸结构式乳酸，乳酸盐及其衍生物，广泛应用于食品、医药、饲料、化工等领域。在食品工业中，乳酸主要用作酸味剂、防腐剂和还原剂。可用于饮料、糖果、糕点的生产，也可用于鱼。肉、蔬菜的加工和保藏。例如乳酸盐硬酯酰乳脂酸钙（CSL）大量用于面包加工，可使面包质地松软、细腻、而且可延长其保存期。在医药方面，由于乳酸，特别是L乳酸，具有很强的杀菌作用且对人体无害，因此，乳酸可以直接用作手术室、病房、实验室、车间场所的消毒剂。另外，L乳酸还可以与许多化学物质（葡萄糖、氨基酸等）配置成药品。此外，乳酸可以添加于烟草中，能保持烟草的湿度，提高其品质，用于制革工业中的脱石灰，使皮革变得细腻，用于反刍动物的饲料添加剂。而聚L乳酸则以其可降解性和生物相容性广泛应用与许多产品的生产，如缓释剂胶囊制剂，可使血液中药物浓度相对降低，提高疗效，降低副作用。制成生物降解纤维，可用来制成可自动被人体吸收的手术缝合线，制成生物植片，已修复骨折或其他机体损伤。在环保产品方面，特别是在当今全球面临环境污染问题的今天，作为可降解日常生活用品工业原料的聚乳酸更是有广泛的应用前景。如，日常用的塑料袋，由于其很难降解，一直是困扰世界环境污染的一大难题，但由于人类已适应使用，所以一直无法有效控制“白色污染”但如果我们能以低成本生产聚乳酸，则可以将其推入市场，而从技术上解决环境污染问题。此外，乳酸衍生物也广泛应用与工业上产中。表11工业上可利用的乳酸盐及其衍生物的用途乳酸盐及其衍生物用途乳酸铁乳酸钠乳酸乙酯治疗贫血增塑剂、吸湿剂溶剂、润滑剂112乳酸的质量检验与储存乳酸可根据其需求和用途不同分为工业级、食品添加剂级和药典级三种，其中药典级和食品添加剂标准相同，即必须是淀粉或糖质原料用微生物发酵制成，外观为无色或为黄色、澄清、粘性液体。在检验乳酸质量时，除对其外观进行观察外，还需检验以下指标1乳酸含量、2含量、3CL含量、4重金属（以PB计）含量、5FE2含量、6CA2含量、7砷含量、8灼烧含量、9易碳化物。此外，在乳酸制成乳酸钙时，乳酸钙还需符合药品卫生标准的规定，即每克乳酸钙含细菌数不得超过1000个，霉菌数不得超过100个，不含大肠杆菌。乳酸生产中主要的分析项目有原料（玉米粉、薯干粉）中的淀粉、蛋白质、水分含量，糖化酶的酶活力，发酵工序中的总糖含量、残糖含量、乳酸钙含量、细菌生长及杂菌污染情况，乳酸提取工序中的酸解终点测定、乳酸含量、铁离子、氯离子，以及上述的乳酸及乳酸钙成品分析。一般乳酸制品特别是活性乳酸菌饮料必须在冷藏的条件下运输、销售和储存，否则在很短的时间内，里面的活性菌就会大量死亡，从而失去其本生价值，甚至可能因变质而产生危害，因此乳酸的储存非常重要在储存和运输过程应严格按照食品安全法的要求处理。12乳酸的生产技术121发酵法传统的乳酸发酵法即为发酵钙盐法，此方法是目前我国乳酸生产所主要采取的方法。一般采用乳酸细菌或米根霉进行发酵。采用乳酸菌进行发酵时，发酵原料可选择如玉米、马铃薯等淀粉物质；废纸等纤维素物质以及糖类物质等各种易得生物质作亦可作为发酵原料，除这些主要原料外，乳酸菌的生长和发酵还需要复杂的外来营养物。必须提供各种氨基酸、维生素、核酸等营养因子，出于经济的考虑，工业上一般使用含上述所需营养成分的天然廉价辅助原料，如麦根、麸皮、米糠、玉米浆等。由于乳酸菌不能直接发酵淀粉质原料，所以原料必须经过糖化过程，转变为糖质原料才能用于发酵。乳酸菌发酵机理主要有同性乳酸发酵、异型乳酸发酵和双岐发酵途径三种。产乳酸细菌有很多，其中德式乳杆菌是国内外乳酸生产中常用的乳酸菌。与乳酸菌相比，米根霉对糖的转化率较低，但其营养要求简单，只需无机氮及少量无机盐即可，米根霉能产生淀粉酶和糖化酶，它既能利用糖也可以直接利用淀粉或淀粉质原料直接发酵生成L乳酸。且米根霉菌丝较大，易分离，且生产的L乳酸的纯度较高。122化学合成法利用化学合成法生产乳酸的方法很多，工业上使用的方法有三种乙醛氢氰酸法；丙酸氯化水解法；丙烯氧化法，其中实现规模化生产的是乳腈法。乳腈可以由丙烯腈生产的副产物而来，亦可由乙醛与氢氰酸反应得到，乳腈水解即可得到乳酸，并可通过酯化法精制。CH3CHOHCNCH3CH0HCN1CH3CHOHCN2H2OH2SO4CH3CHOHCOOH2CH3CHOHCOOHC2H5OHCH3CHOHCOOC2H5H2O3CH3CHOHCOOC2H5H2OCH3CHOHCOOHC2H5OH4乙醛、氢氰酸和循环水与少量的苛性钠一起注入搅拌式反应器。反应是在大气压力下进行，通过水的蒸发驱散反应热。将反应温度降至15以下，可促进腈生成。在间歇式工艺中，停留时间为2040MIN，转化率可达9095。对于当量加成HCN和乙醛可获得96以上的总收率。但由于乳腈法只能生产外消旋体乳酸，且其原料氢氰酸的剧毒性大大限制了生产和发展。丙酸氯化水解法是以丙酸为原料，经氯化生成一氯丙酸，用氢氧化钠将氯取代即得粗乳酸，将粗乳酸酯化、精馏，再通过水解，即得精乳酸。而丙烯氧化法是在1520将丙烯与液体N204反应，得到1一硝基一2一羟基丙烷，然后用盐酸或硫酸水解。通过生物质化学降解的方法也可以得到乳酸。因为糖类在酸和碱催化条件下可以发生降解，研究表明将纤维素和氢氧化钙等无机碱或铵类有机碱共混于水中，在250、525MPA的条件下可使纤维素迅速降解为乳酸。在300、25MPA的亚临界水环境中以蔗糖为原料加入少量如CO、CU等金属离子后，乳酸收率可达到42。生物质化学降解的研究是生物质资源利用的重要途径，而乳酸作为降解的产物之一具有很大的研究前景。生物质化学降解过程的复杂性是其发展主要障碍之一，详细的降解机理探索和合适的催化剂选择是生物质降解方法未来的重要研究方向。除以上方法外，还曾有乙酸乙烯酯羰基化法、乙醛一氧化碳合成法等化学合成技术出现，除乙醛氢氰酸法外，其他的化学合成技术或因成本问题，或仅仅在理论探索，并未实现实际的规模化生产。123乳酸生产新技术由于化学合成法的种种缺点，所以现在在乳酸合成新工艺的研究上还是以发酵法研究的比较多，基于传统发酵生产过程存在菌种的发酵条件严格、效率低、成本高、分离难、工艺步骤多等缺点，人们在筛选更优的菌种和改进乳酸发酵工艺方面做了相当的工作；同时，针对传统工艺所存在的一些主要问题，近年出现了许多发酵新工艺，主要有固定化微生物法、电渗析连续发酵法、萃取发酵法、膜法发酵法、吸附发酵法、同时糖化发酵工艺。表12发酵法生产乳酸新技术优缺点比较发酵方法优点缺点固定化法减少细菌流失，利于稳定和连续化生产固定化载体稳定性要求高，传递阻力和接触面积问题对菌种的生产能力有影响电渗析发酵不需要中和沉淀，简化后工艺缩短了发酵周期易于实现连续化生产较高的电力等能量消耗；副产大量盐类膜污染影响生产效率和成本膜法发酵超滤、反渗透等可连续性的移出产物减小抑制维持高细胞浓度利于发酵膜清洗和杀菌较为困难液膜萃取乳状液膜、支撑液膜、中空纤维液膜可实现固定化；大比表面积及高选择性表面活性剂乳状液膜操作复杂，渗透溶胀影响大支撑液膜稳定性不足中空纤维液膜对料液要求较高，易于形成乳浊液萃取发酵能耗低、选择性高、分离效率高工业化技术成熟萃取剂与发酵菌对环境的PH值要求不同萃取剂的毒性吸附发酸离子交换、活性炭等分离效果好，工艺技术研究较多易受污染需再生过程交换效率易受进料条件影响；交换废液需处理同时糖化发酵SSF糖化发酵过程同时进行，减少工艺步骤，利于降低成本需要寻找合适的糖化酶和发酵菌种；工艺控制要求高发酵法的各种技术各具特点，近年来，不少研究者尝试多种技术耦合以实现取长补短也取得了一些有益的进展。可以预见，多种技术的耦合、简化生产过程将是发酵法乳酸生产技术研究的重要方向。124乳酸的提取和精制技术乳酸的提取精制是将粗产品制取成品乳酸的重要步骤，在传统乳酸发酵法生产工艺中，提取精制过程耗费的费用为整个乳酸生产成本的一半以上。传统乳酸生产采用钙盐法提取乳酸，一般通过在发酵过程中加入钙中和剂生成含乳酸钙的发酵液，经过反复结晶、洗晶后加入硫酸酸解提取乳酸，并通过反复的吸附脱色等步骤精制得到产品。乳酸提取的新工艺技术有乳酸锌结晶工艺，采用此工艺，粗制品收率可由70提高到80以上，总体收率由4050提高到6065，溶剂萃取法提取乳酸，它具有操作简便，对设备腐蚀性小，可连续自动化操作等优点，离子交换法提取乳酸，该工艺简单，乳酸回收率高，产品质量高，电渗析法提取乳酸等。2生产工艺乳酸生产工艺流程为原料（辅料）调浆液化发酵罐预热罐板框过滤沉降罐板框过滤浓缩酸解板框过滤浓缩脱色离子交换脱色浓缩成品21发酵工艺211发酵工艺流程及特点2111工艺流程原料（大米和麸皮）调浆蒸煮糊化定溶糖化发酵（同时进行）2112特点采用大米为原料，将糖化酶与乳酸菌同时接入糊化醪中，糖化与发酵是同时进行的，其优点是不需要提取淀粉或者先行加糖，减少设备投资。由于乳酸发酵温度（50）接近糖化酶最适合作用温度（5560），适合二者同时进行。根据工业经验该工艺杂菌污染极少，这是因为乳酸有一定的杀菌功能，即使发酵容器敞开，也不必担心杂菌污染。212发酵工艺条件2121原料以大米为主要原料（大米粒径025），麸皮为辅助原料；大米麸皮41；加水比例为14，按淀粉计加入510U/G耐高温淀粉酶。2122菌种采用德氏乳杆菌（LACTOBACILLUSDELBRUECKII）为菌种。（1）分类属真菌目，乳杆菌科，乳杆菌属，细胞呈杆状，大小20900508UM。单个或短链，革兰氏阳性，不运动。能利用麦芽糖，蔗糖，葡萄糖，果糖，半乳糖、糊精等，发酵产生D乳酸，少数菌种产生DL乳酸，在不加中和剂的情况下，最高生成乳酸浓度可达16G/L，最适合生长温度为45，在50时仍能旺盛生长、产酸，最高能耐55。在琼脂平板培养基上菌落扁平，呈锯齿形；明胶平板培养基上菌落呈灰色，环状；在琼脂斜面培养基上呈半透明、灰色条纹。（2）菌种的扩大培养乳酸发酵生产必须采用纯种培养，并且接种量相当大，一般为510，因此生产中需要采用菌种的扩大培养操作，其步骤如下试管原种10ML试管200ML三角瓶13L三角瓶200300L种子罐20003000L种子罐。因德氏乳杆菌为厌氧或者兼性好氧菌，应采用斜面冻结保存或冷冻干燥保存，使用时先进行活化，将保存的原种转接到10ML5BX麦芽汁的试管中，然后在45C下培养24H，可适当转接多次，再经过一级种子活化，二级种子活化，最后即可使用。（3）德式乳杆菌接种物成熟指标醪液中积累乳酸57G/L，细胞密度7101081010个/ML，细胞大小为（78）UM（0508）UM，镜检可见到24个细胞排列成链，细胞原生质均匀，无大异染颗粒。不得检出形状和大小与德式乳杆菌有明显差别的杂菌。（4）种子罐培养接种量10；含酶40；酸度0607；周期3040小时。种子培养基与发酵培养基皆不必灭菌，接入到三角瓶中培养，开动搅拌，在50左右培养3040小时。（5）大罐发酵条件A淀粉酶用量100单位/天，敞口发酵；周期约为70小时；发酵结束指标乳酸钙含量85左右；PH5560，残糖低于01G/DL。213发酵工艺操作要点及注意事项2131原料处理大米需要粉碎（粒径025MM）。2132调浆池将大米麸皮41进行投料，开动搅拌，加水比为14。2133糊化锅调浆池中搅拌均匀后进入糊化锅，通蒸汽，蒸汽压为15KG/CM2维持锅的压力为100PA（表压），约2030MIN即糊化醪要求；糊化结束后，降下锅的压力，放出多余的蒸汽，夹套中通冷却水，使糊化醪降至60以下，放到发酵罐中。2134种子罐（1）配料种子培养基与发酵培养基相同，皆不必灭菌，接种量10，将种子培养基投入种子罐中，开动搅拌，在50左右培养24小时。（2）放罐调PH40左右，产酸0607，镜检合格，菌丝生长良好，接入蒸煮罐内，进入扩大培养，因发酵罐体积过大，浓度不易控制。2135发酵罐（1）配料发酵罐中先放一定量的冷水，可利用糊化罐进冷却水，水温5055，放入原料，加水定容，发酵培养基浓度约100G/L，往罐中通入压缩空气，使料液翻匀，加乳酸调至PH4850，温度5052时加糖化酶，每克大米120单位，接种量10翻匀，进行发酵。（2）发酵控制乳酸菌不能耐高酸度，发酵过程中PH4，发酵开始后约6小时，开始加CACO3进行中和。CACO3天家总量为大米总量的3/4，考虑发酵罐填充系数等因数，CACO3分批添加，每次加入总量的1/6，每8小时加一次，分6次加完。每加一次都要通过压缩空气搅拌，发酵过程维持料温度501，每隔2小时测试一次。（3）发酵后期管理当测试残糖降至1G/L以下时，表明发酵结束，总发酵时间约70小时，往罐中添加石灰以中和过量乳酸，使料液PH升至1112，再加碱时要通气翻拌均匀，待石灰溶解后停止通气，使菌体杂质沉淀下来，用泵抽出液相，送入板框过滤机，沉渣滤出，用少量冲洗发酵罐，沉渣与洗涤水一般置于另一容器中沉淀。这种上清夜与上述滤液一并集中在处理池中升温至85，加入12G/LMGCL2溶液及适量的石灰乳，用压缩空气搅拌，此时可见大量絮状物出现，澄清后进行提取工序。（4）放罐发酵结束时，乳酸钙含量85左右，PH5560残糖低于1G/L，可放罐，先将罐温升到70，压入贮罐或板框，压完后关闭进空气阀，排出罐口空气，打开人孔盖，用水洗罐，再盖上人孔盖，排出洗水。（5）发酵液处理应注意问题乳酸发酵通常在过剩的CACO3存在的情况下进行，生成5个水的水合型乳酸钙，由于杂质存在，发酵近结束时，发酵醪有一种粘性。在初糖浓度较高时，如不注意就会有五水乳酸钙针状晶体析出，晶体空隙也含水分，从而使整个发酵醪固体化，给后面操作带来麻烦。因此在乳酸菌活动减弱，料液浓度开始下降时要及时升温至90100，并同时加入石灰乳调PH至9510。搅匀后静置46小时，使菌体悬浮物下沉，为避免乳酸钙结晶析出，澄清过程保温55，将上清液放出，沉淀单独处理。22提取精制工艺221提取工艺流程及特点2211工艺流程发酵液预热罐压料罐板框过滤沉降罐板框过滤浓缩酸解板框过滤浓缩脱色离子交换脱色浓缩成品2212特点发酵结束后，升温至80以上，加石灰调节PH至10左右，放入沉降罐使菌体杂质沉淀下来，过滤后进行双效蒸发，再在酸解罐中的硫酸中酸解。过滤除石灰渣，这时酸浓度达到78BE蒸发浓缩至11BE后，进行第一次脱色，经板框过滤后，先通过732阳离子交换柱。再通过701阴离子交换柱，除去所含杂质离子，再次蒸发浓缩，同时加活性炭脱色处理，经过滤后得乳酸清夜，放入计量罐，桶装成品。222提取工艺条件2221预热沉淀流程预热、沉降罐不能超过其容积的80，预热罐液PH100，煮沸5MIN，沉降罐料温调至PH12以上，温度达8590。MGCL2加量不超过2。2222第一次板框过滤压料罐进料不得超过其容积的80，压力不超过40ATM，滤渣含钙量不得超过2。2223双效蒸发工艺双效蒸汽压不超过04ATM。真空度不得超过08AT