发布时间 : 星期一 文章年产3000吨乳酸的生产车间工艺设计说明书更新完毕开始阅读0027944327fff705cc1755270722192e453658c6
中北大学2013届毕业设计说明书
表1-2 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
膜清洗和杀菌较为困难
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
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 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
吸附发酸(离子交换、
活性炭等) 同时糖化发酵(SSF)
分离效果好，工艺技术研究较多
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。劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。 1.2.4 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
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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40%~50%提高到60%~65%，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[10~11]。臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。
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2 生产工艺
乳酸生产工艺流程主要包括：发酵工艺和提取精致工艺。 2.1 发酵工艺
2.1.1 发酵工艺流程及特点 2.1.1.1 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） 2.1.1.2 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（55-60℃），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。
鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。 2.1.2 发酵工艺条件 2.1.2.1 原料：
以大米为主要原料（大米粒径<0.25），麸皮为辅助原料；大米：麸皮=4：1；加水比例为1：4，按淀粉计加入5～10u/g耐高温淀粉酶。穑釓虚绺滟鳗絲懷紓泺。 2.1.2.2 菌种：采用德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）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2.0-9.0×0.5～0.8um。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。隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽。 （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5%～10%，因此生产中需要采用菌种的扩大培养操作，其步骤如下：浹繢腻叢着駕骠構砀湊。 第 7 页 共 36 页
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试管原种→10mL试管→200mL三角瓶→1-3L三角瓶→200-300L种子罐→2000-3000L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10ml 5°Bx麦芽汁的试管中，然后在45°C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。鈀燭罚櫝箋礱颼畢韫粝。 （3）德式乳杆菌接种物成熟指标：醪液中积累乳酸5.7g/L，细胞密度7×1010～8×1010个/mL，细胞大小为（7～8）um×（0.5～0.8）um，镜检可见到2～4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。
惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵。 （4）种子罐培养：接种量：10%；含酶4.0；酸度0.6-0.7；周期30-40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30-40小时。贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐。 （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：8.5%左右；pH5.5-6.0，残糖低于0.1g/dL[12,13]。嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲。 2.1.3 发酵工艺操作要点及注意事项 2.1.3.1 原料处理
大米需要粉碎（粒径<0.25mm）。 2.1.3.2 调浆池
将大米：麸皮=4：1进行投料，开动搅拌，加水比为1：4。 2.1.3.3糊化锅
调浆池中搅拌均匀后进入糊化锅，通蒸汽，蒸汽压为1.5kg/cm2维持锅的压力为100Pa（表压），约20-30min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。薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫。 2.1.3.4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。齡践砚语蜗铸转絹攤濼。 （2） 放罐：调pH4.0左右，产酸0.6-0.7，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。绅薮疮颧訝标販繯轅赛。 第 8 页 共 36 页