500吨/年L-乳酸发酵工艺设计文献综述

文献综述

一、 研究背景L-乳酸是化学物质，分子式是C3H6O3，英文名称:L( )-Lactic acid，是乳酸的一种旋光异构体。

乳酸按其构型和旋光性可分为D-型、L-型和DL-型3种类型[1]，由于人体内只含有 L-乳酸脱氢酶，因此，只能代谢L-乳酸，一旦过量摄入D-乳酸，会导致人体代 谢紊乱，尿液酸度过高。

世界卫生组织声明，人体每日的D-乳酸摄入量应在 100 mg kg-1 以下,且出生3个月以内的婴儿食品中不应含有 D-乳酸[2]。

L- 乳酸一般以玉米淀粉为原料，经过生物发酵精制而成的一种有机酸，为无色澄清粘性液体，水溶液显酸性反应。

乳酸是世界上公认的三大有机酸之一, 被广泛应用于食品, 酿造、医药 、皮革 、卷烟 、化工和印染等工业中[3]，国外亦有研究者使用L-乳酸生产出可饮用的健康饮料[16]。

L-乳酸的需求仍在不断扩大，未来的发酵有机酸市场中乳酸的需求量将超过现有的柠檬酸而跃居第一位[4]。

目前，乳酸的生产工艺较为复杂，存在诸多难点与瓶颈，限制了乳酸生产。

如以目前的制法难以保证乳酸的光学纯度，而乳酸的光学纯度决定了聚乳酸的物理性质和生物可降解率，且聚乳酸材料的推广又进一步增加了高光学纯度L-乳酸的需求量[5]；另外，乳酸生产过程中的残糖量是影响L-乳酸经济效益和产品质量的一项重要指标，残糖量是影响L-乳酸 经济效益和产品质量的一项重要指标，残糖量高，则发酵产酸相应较低，同时会增加L-乳酸的提取难度，降低L-乳酸提取收率，影响成品的色度和残糖含量[6]；除此之外，在发酵培养基灭菌过程中由于葡萄糖在加热的情况下，部分发生脱水分解反应生成乙酞丙酸等物质，这些物质自身聚合或与淀粉中所含的有机物质相结合产生色 素影响了L-乳酸产品质量[7]，因此脱色工艺也需要改良。

因此，改良改进L-乳酸的生产，以获得更高的生产效率和产品质量，同时降低生产成本，提高经济效益，是当前的研究重点。