【正文】 247。(158) =2個(gè) 第一次壓濾處理量為60=45m3①板框壓濾機(jī)選型：，型號(hào)為BMS10247。（12）3247。30） =種子罐的罐數(shù)為4個(gè)。= m3（3）罐數(shù)（種子罐體積為10 m3，種子的培養(yǎng)時(shí)間是30小時(shí)）N種=247。（60） =取6 0m3的調(diào)漿罐4個(gè)。②調(diào)漿罐的數(shù)目 N=4V發(fā)酵罐容積發(fā)酵罐的裝液系數(shù)247。72） =4個(gè)取體積為60m3的發(fā)酵罐4個(gè)。72） =800247。②發(fā)酵罐的數(shù)目單個(gè)發(fā)酵罐單批次生產(chǎn)100%的乳酸的生產(chǎn)量M單管單批量=V發(fā)裝液系數(shù)糖濃度轉(zhuǎn)化率總收率（1－%）密度 =6010%70%111%93%75%（1－%） =年產(chǎn)100%乳酸的量純?nèi)樗崃繛?000=800噸發(fā)酵罐所需的罐數(shù)N發(fā)酵罐數(shù)=年產(chǎn)純?nèi)樗崃?47。能量計(jì)算主要是蒸汽用量的計(jì)算和冷卻水用量的計(jì)算。再生過(guò)程主要是去除離子交換樹(shù)脂中的雜質(zhì)，具體方法是用大量水清洗之后，用酸和堿處理除去與功能基團(tuán)結(jié)合的雜質(zhì)，使離子交換樹(shù)脂回復(fù)靜電吸附能力。離子交換時(shí)要經(jīng)常檢測(cè)流出液中的是否含有Ca2+和Fe3+。該法的目的即能除去乳酸鈣中的鈣離子還能使乳酸達(dá)到工業(yè)級(jí)乳酸的標(biāo)準(zhǔn)。（9）乳酸純化①離子交換法是指通過(guò)帶電的溶質(zhì)分子與離子交換介質(zhì)中的離子相互交換，使帶電粒子附著在離子交換柱上，從而達(dá)到分離純化的目的。第一次濃縮在較低的真空度下可得到35%的乳酸，第二次濃縮是在在80kPa的蒸發(fā)器下濃縮后得到工業(yè)級(jí)乳酸。后期的檢查指標(biāo)主要是濃縮液的密度，結(jié)束濃縮時(shí)要先停止加熱，再關(guān)閉真空系統(tǒng)。然后再打開(kāi)真空系統(tǒng)，使蒸汽發(fā)生器保持工作一段時(shí)間后使其真空度達(dá)到一定的值，到達(dá)特定值后再向其中添加物料。操作過(guò)程中，物料溫度必須達(dá)到70℃左右。通過(guò)降低壓力來(lái)使沸點(diǎn)降低，使其低于常壓下乳酸的分解點(diǎn)，則會(huì)使乳酸蒸餾出來(lái)。%的甲基紫溶液進(jìn)行檢驗(yàn)乳酸鈣，當(dāng)溶液呈現(xiàn)橘黃色時(shí)表示酸解反應(yīng)完成，酸解反應(yīng)結(jié)束后料液即進(jìn)入第三次板框過(guò)濾。（7）酸解先將乳酸鈣的晶體添加到酸解罐中，再向其中加入石膏洗滌水，然后再直接通蒸汽使乳酸鈣晶體溶解，并使得乳酸鈣的濃度達(dá)到180g/kg左右，然后再向酸解罐內(nèi)加入濃硫酸酸解。（6）雙效蒸發(fā)在經(jīng)過(guò)雙效蒸發(fā)塔處理后，可以使得乳酸鈣的濃度可達(dá)到26%。（5）第二次板框過(guò)濾第二次板框過(guò)濾的主要過(guò)濾物質(zhì)為蛋白質(zhì)、氨基酸等雜質(zhì)，可以很大程度上降低雜質(zhì)含量。并通入熱水沖洗濾渣，同時(shí)將濾液沖送到沉降罐中澄清。壓縮機(jī)將預(yù)熱液從壓料罐壓入板框壓濾機(jī)，使板框壓濾機(jī)進(jìn)行第一次板框過(guò)濾。 提取工藝的控制（1）預(yù)熱將發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液用泵泵入預(yù)熱罐內(nèi)進(jìn)行加熱，使發(fā)酵醪的溫度由50℃升高到80℃左右，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄嚢瑁ㄟ^(guò)添加堿來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)酵醪的pH值到10，整個(gè)過(guò)程要防止析出無(wú)水乳酸鈣晶體和固體化整個(gè)發(fā)酵醪，為后續(xù)的操作帶來(lái)不必要的麻煩。（4）濃縮工藝。（2）第一次板框過(guò)濾，所以其進(jìn)料量不得超過(guò)其總體積的80%，壓料罐中的壓力要小于等于40atm，濾渣中含鈣量不能超過(guò)2%。④發(fā)酵后期管理：殘?zhí)菨舛冉档偷? g/L時(shí)，并且發(fā)酵醪有特別黏性時(shí)，結(jié)束發(fā)酵，此時(shí)德式乳酸菌活動(dòng)減弱，丙酸等雜菌開(kāi)始生長(zhǎng)，向發(fā)酵液中加入石灰石調(diào)節(jié)酸堿度，使發(fā)酵液的pH=10左右，并向其中通入空氣使其混合均勻，待石灰完全溶解時(shí)停止通空氣，然后將其靜置、澄清后進(jìn)入后期提取上清液和沉淀物?；蛘卟捎没瘜W(xué)方法即添加化學(xué)消泡劑的方法削弱泡沫的產(chǎn)生，我們還可以通過(guò)利用物理的方法使液膜某些部分的局部受力改變，從而使得泡沫破裂。③泡沫的控制：如果在工業(yè)生產(chǎn)中泡沫控制不當(dāng)，使發(fā)酵液中產(chǎn)生大量泡沫時(shí)將會(huì)對(duì)該生產(chǎn)過(guò)程造成的巨大危害，比如使得發(fā)酵罐裝填系數(shù)減小，引起原材料的浪費(fèi)以及產(chǎn)物的損失等。②發(fā)酵控制：德氏乳桿菌的特點(diǎn)是在45~50℃時(shí)進(jìn)行繁殖，是一種耐高溫的乳酸菌，但不耐高酸，因此發(fā)酵過(guò)程保證酸堿值大于等于4，現(xiàn)今乳酸發(fā)酵所用的中和劑是碳酸鈣。，~，如果鏡檢合格菌絲體生長(zhǎng)良好，接入蒸煮罐內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。（2）種子罐種子培養(yǎng)基的組成成分與發(fā)酵培養(yǎng)基的組成成分基本相同，每升培養(yǎng)基中葡萄糖量為150 g，碳酸鈣量為100 g。 發(fā)酵工藝控制及注意事項(xiàng)（1）糊化鍋先將原料混合均勻后再將其通入糊化鍋，使得糊化鍋的表壓達(dá)到100Pa，保持表壓100Pa不變30分鐘后，然后再結(jié)束糊化反應(yīng)，此項(xiàng)過(guò)程結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)夾生大米且充分膨脹。該菌種為兼性好氧菌，應(yīng)采用斜面凍結(jié)保存菌種，使用時(shí)進(jìn)行活化處理，將原種轉(zhuǎn)接到10ml試管，在45℃下培養(yǎng)24小時(shí)，適當(dāng)轉(zhuǎn)接多次，再接種到發(fā)酵罐中。該菌種可以利用麥芽糖、葡萄糖、半乳糖和糊精等碳源來(lái)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，德氏乳桿菌的最適生長(zhǎng)溫度是45℃，但該菌在50℃時(shí)仍具有生物活性，能耐受55℃高溫。德氏乳桿菌在分類學(xué)上是屬于真細(xì)菌目、乳桿菌科、乳桿菌屬。 乳酸發(fā)酵條件及控制 原料該工藝生產(chǎn)的主要原料為大米，輔助原料為麩皮，大米與麩皮和水的比例為4：1：5。酸解罐中添加濃H2SO4進(jìn)行酸解，并加入活性炭進(jìn)行脫色；然后通過(guò)板框壓濾機(jī)過(guò)濾和沉降過(guò)濾，除去CaSO4及雜質(zhì)。 同步糖化法生產(chǎn)乳酸的工藝流程圖1：同步糖化法生產(chǎn)乳酸的工藝流程 原料粉碎糊化擴(kuò)大培養(yǎng)發(fā)酵罐滅菌處理過(guò)濾凈化糖化酶離子交換處理水濾渣空氣預(yù)熱斜面培養(yǎng)壓料板框過(guò)濾板框過(guò)濾酸解酸液活性炭濃縮乳酸成品酸解液配料該工藝的生產(chǎn)過(guò)程主要為：大米和麩皮經(jīng)粉碎糊化處理后，與水以4:1:5的比例混合配成發(fā)酵原料，經(jīng)過(guò)滅菌后通入發(fā)酵罐，再加入菌種、凈化空氣和淀粉糖化酶進(jìn)行發(fā)酵。2 工藝設(shè)計(jì)及控制同步糖化發(fā)酵技術(shù)是將糊化液直接通入發(fā)酵罐中，并向其中添加糖化酶使淀粉糖化生成葡萄糖，糖化酶的酶活力隨溫度升高而增大，最適溫度為55℃。 我國(guó)發(fā)酵乳酸過(guò)程中存在的問(wèn)題的解決方案我國(guó)發(fā)酵采用傳統(tǒng)的發(fā)酵技術(shù)，其發(fā)酵受底物和產(chǎn)物的抑制作用，生產(chǎn)規(guī)模小、L乳酸產(chǎn)品拓展和聚乳酸研究滯后，還有糖化和發(fā)酵兩步工藝的經(jīng)濟(jì)效益低，有待于進(jìn)步，制約著L乳酸工廠化規(guī)?；陌l(fā)展。第二個(gè)主要因素是乳酸可以解決溫室效應(yīng)問(wèn)題，二氧化碳和水反應(yīng)生成乳酸，乳酸又可通過(guò)降解成二氧化碳，所以其在降低溫室氣體方面有很大的作用。 我國(guó)發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸的現(xiàn)狀 現(xiàn)今我國(guó)乳酸生產(chǎn)主要采用的方法是利用微生物發(fā)酵法 [3]，微生物發(fā)酵法是國(guó)家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)，該技術(shù)符合我國(guó)產(chǎn)業(yè)政策和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的方向。在發(fā)酵液中加入碳酸鈣與乳酸反應(yīng)，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，發(fā)酵結(jié)束后濃縮降溫結(jié)晶從而得到乳酸鈣晶體，乳酸鈣再與硫酸反應(yīng)制備乳酸，運(yùn)用此法生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量較高，但其收率低（50％以下）、物耗高和廢水量大等缺點(diǎn)，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。結(jié)晶法是一種傳統(tǒng)的分離方法，采用降溫處理使乳酸鹽在發(fā)酵液中結(jié)晶從而分離出來(lái)。雙極膜電滲析發(fā)酵法實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵過(guò)程中乳酸的在線移除。微濾和超濾的孔徑能達(dá)到除雜菌的目的，可以將乳酸菌體從發(fā)酵液中分離出來(lái)進(jìn)行重復(fù)使用，過(guò)濾過(guò)程中吸附和濃差對(duì)通量的衰減起主要的作用。膜分離是一種新型的化工分離方法，現(xiàn)今膜分離技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。Sun等采用銨鹽中和發(fā)酵法，采用丁醇與乳酸銨酯化，然后精餾出乳酸丁酯再水解制備得到純度極高的乳酸產(chǎn)品，％。但由于酯化反應(yīng)的特性，所以提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的主要手段是及時(shí)從體系中脫除產(chǎn)物和水。近年來(lái)，高效催化劑和工藝的使用使這種傳統(tǒng)的乳酸精制技術(shù)得到了新的發(fā)展。酯化水解法是指通過(guò)甲醇與發(fā)酵液反應(yīng)后，蒸餾出的乳酸甲酯后再水解得到高純度的乳酸，從而獲得精品級(jí)乳酸的有效方法。分子蒸餾技術(shù)的蒸發(fā)器部件主要分為降膜式、離心式和刮模式等三大類，其主要分離原理是根據(jù)蒸發(fā)器與冷凝器之間的距離為102 ~，該距離值小于分子間平均自由程來(lái)分離。 乳酸發(fā)酵提取分離方法分離方法主要有分子蒸餾提純、酯化水解法、膜分離法、結(jié)晶法、雙極膜電滲析法等幾種。糖化酶能隨作用的溫度升高活力增大，超過(guò)55℃又隨溫度升高而活力急劇下降，本品是最適作用溫度是5055℃， 。該方法中糖化酶的最適反應(yīng)溫度應(yīng)該較高，且在一定范圍內(nèi)，仍保持有酶活性，可以通過(guò)提高溫度來(lái)增加酶活性，同時(shí)加快反應(yīng)速度和提高產(chǎn)品質(zhì)量。在較低溫度下進(jìn)行同步糖化發(fā)酵仍然有較高的利用率，該發(fā)酵法是高低物濃度在低反應(yīng)體積下進(jìn)行低生產(chǎn)成本的最佳方式。糖化過(guò)程中產(chǎn)生的葡萄糖立即就發(fā)酵生成乳酸，該法克服了高濃度葡萄糖對(duì)反應(yīng)的抑制作用和糖化酶對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)物抑制作用。淀粉糖化時(shí)間一般較長(zhǎng)，溫度較高，能耗高，因此以淀粉質(zhì)為原料，經(jīng)糖化和發(fā)酵兩步工藝的經(jīng)濟(jì)性較差，有待于進(jìn)一步的改進(jìn)。 乳酸的發(fā)酵方法乳酸發(fā)酵方法主要有半連續(xù)發(fā)酵法、連續(xù)發(fā)酵法、同步糖化發(fā)酵法、固定化發(fā)酵法和原位分離法發(fā)酵。根霉發(fā)酵的機(jī)理是好氧異型發(fā)酵，通過(guò)糖酵解途徑發(fā)酵生產(chǎn)，再生成乳酸的同時(shí)還生成唬拍酸、蘋(píng)果酸和乙酸等其他代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致乳酸光學(xué)純度降低了，其理論轉(zhuǎn)化率為75%。（2）根霉菌發(fā)酵根霉屬中米根霉生產(chǎn)乳酸的能力最強(qiáng)。細(xì)菌發(fā)酵的發(fā)酵產(chǎn)物純度高，副產(chǎn)物少，能耗少，發(fā)酵無(wú)需空氣，攪拌動(dòng)力低，成本較低，理論轉(zhuǎn)化率100%，實(shí)際轉(zhuǎn)化率大于90%，后期提取與生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)控比較簡(jiǎn)單還無(wú)污染。（1）細(xì)菌發(fā)酵細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的主要機(jī)理是同型發(fā)酵，該法主要是將丙酮酸轉(zhuǎn)化為乳酸。目前研究新型育種方法有誘變育種、基因工程與代謝工程育種、基因組改組和染色體融合技術(shù)育種，各種方法各有利弊，可根據(jù)目的不同選擇適宜的誘變方法，獲得目的菌株[12]。一般野生菌都不滿足該要求，只有通過(guò)誘變等方法選育出適合發(fā)酵的菌種。 菌種發(fā)酵乳酸的微生物主要有細(xì)菌類和霉菌類兩大類，細(xì)菌類主要有乳桿菌、鏈球菌和芽孢桿菌，霉菌主要是根霉菌。菌種對(duì)發(fā)酵營(yíng)養(yǎng)條件、生長(zhǎng)周期、產(chǎn)量等起著決定性因素，發(fā)酵方法是指對(duì)優(yōu)良菌種提供良好的生存環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)需求，保證菌種的正常生長(zhǎng)。發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸的主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)條件溫和和產(chǎn)品光學(xué)純度高 [7]。 酶法合成酶法合成主要有本崎等[9]人研究的1, 2氯丙酸酶法和Hummd等人研究的丙酮酸酶法轉(zhuǎn)化法，但這兩個(gè)方法都有個(gè)缺點(diǎn)，就是生產(chǎn)工藝復(fù)雜，不適用與工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)今主要應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)室研究。化學(xué)合成法的主要不足是其生產(chǎn)原料具有毒性，且不能生產(chǎn)單旋光性的乳酸。丙烯腈法是指先將丙烯腈和硫酸反應(yīng)，再將反應(yīng)產(chǎn)物和甲醇反應(yīng)，從而得到乳酸，再將其經(jīng)過(guò)分離和精餾得到純?nèi)樗岬倪^(guò)程。