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1、毕 业 设 计（论 文） 年产3200吨乳酸工厂提取车间设计学生姓名： 学 号： 所在系部： 专业班级： 指导教师： 日 期： 目 录摘要 iAbstract ii1 绪论 11.1 乳酸的概况 11.1.1 乳酸的性质和用途 11.1.2 乳酸的质量检验与储存 31.2 乳酸的生产技术 31.2.1 发酵法 31.2.2 化学合成法 41.2.3 乳酸生产新技术 51.2.4 乳酸的提取和精制技术 62 生产工艺 72.1 发酵工艺 72.1.1 发酵工艺流程及特点 72.1.2 发酵工艺条件 72.1.3 发酵工艺操作要点及注意事项 82.2 提取精制工艺 102.2.1 提取工艺流程及特
2、点 102.2.2 提取工艺条件 102.2.3 提取工艺操作要点及注意事项 113 工艺计算及设备选型 143.1 发酵工段 153.1.1 生产平衡计算 153.1.2 设备平衡计算及选型 153.2 提取工段 173.2.1 生产平衡计算 173.2.2 设备平衡计算及选型 183.3 水平衡及能量平衡计算 203.3.1 水平衡计算 203.3.2 能量平衡计算 204 车间布置设计 224.1设计依据 224.2车间布置（厂房平面布置）224.2.1车间布置设计原则 224.2.2车间平面布置 234.2.3车间立面布置 234.2.4设备布置 23结 论 24致谢 25参考文献 2
3、6附录 28 1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
4、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2-1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
5、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1.2060(25/4)，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
6、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
7、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
8、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。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
9、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
10、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；
11、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。2-2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
12、、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1-2确定参数、计算及撰写设计说明书3-6绘制草图7-9绘制正式图纸10-13答辩14-152-3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，1993 3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
13、图M.化学工业出版社，2007. 5杨汝德.现代工业微生物学教程M.高等教育出版社，2006. 6霍贵成.乳酸菌的研究与应用M.中国轻工出版社，2007. 7金其荣，张继民.有机酸发酵工艺学M.中国轻工业出版社，1989. 8吴思芳.发酵工厂工艺设计概论M.中国轻工业出版社，1995. 9王博彦，金其荣.发酵有机酸生产应用M.中国轻工业出版社，2000. 10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，2003. 11DANNER H, MADZINGAIDZO L, HOLZER M, et al; Extraction and purification of lactic ac
14、id from silages M;Bioresource Technology; 2000. 12KIM Y H, MOON S H; Lactic acid recovery from fermentation broth using one-stage electrodialysis M;Journal of chemical technology and biotechnology; 2001. 13Tsao George T，et a1Fermentation process for producing lactic acid：WO，9306226P.993 14Robertson
15、N C，et a1Preparation of lactic acid：US，2847464P.1998. 15HaroldBurahamTinkerProductionoflacticadd：US，4072709P.1998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生化工程系专业班级 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
16、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
17、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
18、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
19、，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6-1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1提问人： 问题：回答（要点）：问题2提问人： 问题：回答（要点）：问题3提问人： 问题：回答（要点）：记录人签名（不足加附页）6-2问题4提问人： 问题：回答（要点）：问题5提问人： 问题：回答（要点）：问题6提问人： 问题：回答（要点）：问题7提问人： 问题：回答（要点）：问题8提问人： 问题：回答（要点）：记录人签名7毕业设计（论文）成绩评定总
20、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40%+20%+40%评定等级注：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(90-100)”、“良(80-89)”、“中(70-79)”、“及格(60-69)”、“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%。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
21、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
22、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AbstractLactic acid is one of the three organic acids which widely used in the world.Now the main approach to produce lactic acid include:the traditional fermentation process and immobilized microorganisms,continuous electrodialysis fermentati
23、on, extractionfermentation,membrane fermentation,adsorption fermentation,law saccharification and fermentation technology ect.these new processMicrobial fermentation is the process which most widely used in industrial production to produce L-lactic acid.Extraction of lactic acid production is refine
24、d very important step;some processes like:calcium method,zinc salts,ion exchange,solvent extraction and electrodialysis law which are normally used in industrial production of lactic acid;The design used the German Lactobacillusfor strains and rice as the main raw materials,wheat branas auxiliary ra
25、w materials and then for parallel saccharification and fermentation to produce lactic acid.The CaCO3 is used as lactic acid neutralizer and stabilizer fermentation broth in the fermentation. The fermentation broth obtained from the fermentation must be treatby these step to be crude lacticby:the pre
26、treatment of the fermentation brothcondense the brothcooling crystallization of concentrated wash crystalwash the crystalcentrifuge dissolvedcrystallize the calcium lactate into crystaldissolve it with waterdissolve it with acidfilter itdecolor it ect;crude lactic acid concentration from the first u
27、sed the via ion exchange(first path through the 732 cation exchange column and then through the 331 anion-exchange column)to be pure lactic acid.Design process flow chart a reasonable on the based of above process.Select the appropriate equipment,calculation the balance on the lactic acid production
28、,equipment and energy,then design the structure and layout of equipment and factory floor plan at last.Key words: Parallel fermentation The workshop for extracted lactate The factory design1 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
29、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。1.
30、1 乳酸的概况1.1.1 乳酸的性质和用途乳酸（Lactic Acid）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90.08，相对密度1.2060(25/4)，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。乳酸结构式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
31、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，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
32、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
33、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1.1.2 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、3 Cl-含量、4 重金属（以Pb计）含量、5 Fe2+含量、6 Ca2+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
34、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。1
35、.2 乳酸的生产技术1.2.1 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
36、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。1.2.2 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。CH3CHO+HC
37、NCH3CH(0H)CN (1)CH3CH(OH)CN+2H2O+H2SO4CH3CH(OH)COOH(2)CH3CH(OH)COOH+C2H5OHCH3CH(OH)COOC2H5+H2O (3)CH3CH(OH)COOC2H5+H2OCH3CH(OH)COOH+C2H5OH (4) 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2040 min，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
38、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、525 MPa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
39、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。1.2.3 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
40、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
41、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
42、法乳酸生产技术研究的重要方向。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。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
