【正文】 47。(158) =2個 第一次壓濾處理量為60=45m3①板框壓濾機(jī)選型：，型號為BMS10247。（12）3247。30） =種子罐的罐數(shù)為4個。= m3（3）罐數(shù)（種子罐體積為10 m3，種子的培養(yǎng)時間是30小時）N種=247。（60） =取6 0m3的調(diào)漿罐4個。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個取體積為60m3的發(fā)酵罐4個。72） =800247。②發(fā)酵罐的數(shù)目單個發(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。能量計算主要是蒸汽用量的計算和冷卻水用量的計算。再生過程主要是去除離子交換樹脂中的雜質(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)，使離子交換樹脂回復(fù)靜電吸附能力。離子交換時要經(jīng)常檢測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)級乳酸的標(biāo)準(zhǔn)。（9）乳酸純化①離子交換法是指通過帶電的溶質(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)束濃縮時要先停止加熱，再關(guān)閉真空系統(tǒng)。然后再打開真空系統(tǒng)，使蒸汽發(fā)生器保持工作一段時間后使其真空度達(dá)到一定的值，到達(dá)特定值后再向其中添加物料。操作過程中，物料溫度必須達(dá)到70℃左右。通過降低壓力來使沸點降低，使其低于常壓下乳酸的分解點，則會使乳酸蒸餾出來。%的甲基紫溶液進(jìn)行檢驗乳酸鈣，當(dāng)溶液呈現(xiàn)橘黃色時表示酸解反應(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）第二次板框過濾第二次板框過濾的主要過濾物質(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?，通過添加堿來調(diào)節(jié)發(fā)酵醪的pH值到10，整個過程要防止析出無水乳酸鈣晶體和固體化整個發(fā)酵醪，為后續(xù)的操作帶來不必要的麻煩。（4）濃縮工藝。（2）第一次板框過濾，所以其進(jìn)料量不得超過其總體積的80%，壓料罐中的壓力要小于等于40atm，濾渣中含鈣量不能超過2%。④發(fā)酵后期管理：殘?zhí)菨舛冉档偷? g/L時，并且發(fā)酵醪有特別黏性時，結(jié)束發(fā)酵，此時德式乳酸菌活動減弱，丙酸等雜菌開始生長，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)生大量泡沫時將會對該生產(chǎn)過程造成的巨大危害，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：德氏乳桿菌的特點是在45~50℃時進(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（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)，此項過程結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是無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，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發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，德氏乳桿菌的最適生長溫度是45℃，但該菌在50℃時仍具有生物活性，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；然后通過板框壓濾機(jī)過濾和沉降過濾，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)壓料板框過濾板框過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℃。 我國發(fā)酵乳酸過程中存在的問題的解決方案我國發(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。第二個主要因素是乳酸可以解決溫室效應(yīng)問題，二氧化碳和水反應(yīng)生成乳酸，乳酸又可通過降解成二氧化碳，所以其在降低溫室氣體方面有很大的作用。 我國發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸的現(xiàn)狀 現(xiàn)今我國乳酸生產(chǎn)主要采用的方法是利用微生物發(fā)酵法 [3]，微生物發(fā)酵法是國家重點支持的高新技術(shù)，該技術(shù)符合我國產(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，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。雙極膜電滲析發(fā)酵法實現(xiàn)了發(fā)酵過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)酵液中分離出來進(jìn)行重復(fù)使用，過濾過程中吸附和濃差對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從體系中脫除產(chǎn)物和水。近年來，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，可以通過提高溫度來增加酶活性，同時加快反應(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反應(yīng)的抑制作用和糖化酶對反應(yīng)的產(chǎn)物抑制作用。淀粉糖化時間一般較長，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，通過糖酵解途徑發(fā)酵生產(chǎn)，再生成乳酸的同時還生成唬拍酸、蘋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)酵無需空氣，攪拌動力低，成本較低，理論轉(zhuǎn)化率100%，實際轉(zhuǎn)化率大于90%，后期提取與生產(chǎn)過程的調(diào)控比較簡單還無污染。（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。菌種對發(fā)酵營養(yǎng)條件、生長周期、產(chǎn)量等起著決定性因素，發(fā)酵方法是指對優(yōu)良菌種提供良好的生存環(huán)境和營養(yǎng)需求，保證菌種的正常生長。發(fā)酵法生產(chǎn)乳酸的主要特點是設(shè)計工藝簡單、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，但這兩個方法都有個缺點，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)用與實驗室研究?；瘜W(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)過分離和精餾得到純?nèi)樗岬倪^程。 乳酸