发酵法生产乳酸的提取与精制研究进展

等特点，在乳酸发酵与原位分离耦合过程中倍 受 青 睐。离子交换法应用于发酵体系中， 不需加中和剂， 尚未工业化， 究其原因在于： 操作复杂， 乳状液膜工 艺包括制乳、 提取、 澄清、 破乳、 回用等工序； 乳状液 膜不稳定， 特别是存在严重的渗透溶胀现象； 液膜配 方具有一定毒性。 支撑液膜 支撑液膜 ,-./0 是以被吸附在固体 如图 8 所示。
液膜法提取乳酸
液膜分为三类： 乳状液膜、 支撑液膜、 中空纤维
液膜。
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乳状液膜
!")*++$4 等人采用 CH 的 表 面 活 性
剂 !J&%QG ， 溶于正庚 DH 的叔胺 5+&6#%$ 778 作载体， 烷和石蜡的混合溶剂中组成膜相， 内相为 R&<IB7 溶 液。其萃取机理如图 7 所示。 该工艺具有高选择性，高通量， 液 膜 两 侧 浓 差 小， 适于提取低浓度、 热敏性物质等优点。但该工艺
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膜微孔内的有机萃取剂为选择性渗透体系，它集萃 取与反萃取于膜的两侧同时进行，萃取剂则往返于 膜内两侧之间， 实现物质的选择性传输， 因而不存在 溶剂萃取过程的分相问题及乳状液膜中乳液的稳定 性、 破乳等问题。同时， 萃取剂用量大为减少， 使得某 些性能良好， 而价格昂贵的萃取剂的应用成为可能。 ， 溶解于煤 周可可等人选用三烷基氧磷 （ 1234 ） 微孔 油中组成载体溶剂 ， 疏水性聚偏氟乙烯 （3!56） 膜作为支撑体， 其传递过程如图 & 所示。 支撑液膜液膜性能衰减主要由以下两 个 原 因 引 起： 被微量污物污染； 微孔中的液膜溶液不断地向水 中流失。 中空纤维液膜 中空纤维液膜的优点是： 单 据文献报道， 大孔吸附树脂基本上不吸 附 乳 酸 ； 弱碱性阴离子交换树脂的交换容量比较大，其 交 换 能力大大高于强碱性阴离子交换树脂 9:;。 阳离子交换树脂对发酵不产生任何副作用， 无 大大降低了反应器尺寸， 提高了乳酸产 需 调 节 <=， 量， 从而降低了回收精制乳酸的成本。 离子交换法要求选择对乳酸有高度专一性和选择 性的离子交换树脂， 同时需防止细胞对树脂的污染， 这就 需要分离前对发酵液进行预处理， 导致分离成本提高。
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水相体系不会对细胞产生毒害作用，为发酵提供了
述
一种生物相容的环境，可利用在双水相中发酵而消 除产物抑制。 双水相体系用于发酵萃取，需解决三 个 主 要 问 题： 乳酸组分优先进入细菌含量少的相中； 还原糖等 杂质在另一聚合物相中； 聚合物回收利用。
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吸附法
吸附法常作为分离和浓缩产品的手段 ， 高 分 子
吸附剂对有机物有较大的吸附能力，且对微生物无 副作用。表 5 列出了一些分离有机酸的常用吸附剂。 表5 常用吸附剂 文献
参考文献
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吸附剂
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也有浓缩液不结晶而直接用硫酸酸解 乳 酸 钙 提 取乳酸的工艺。该工艺虽具有易于控制、 工艺成熟的 优点， 但流程长， 硫酸及活性炭的用量大， 副产物石 劳动强度高， 特别是产品收率低， 国 膏 I&!BC 量 大 ， 内厂家的乳酸收率一般在 CGH;CDH 之间。
收稿日期： <GG<SGFS:D 作者简介：吴宇琼 （%&$’( ） ， 女， 硕士， 研究方向： 化工传质与传递。
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双蒸馏法
减压蒸馏法是至今生产结晶乳酸的唯一方法。
综
述
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电渗析法
电渗析法 ,>560 的基本原理是利用离子在直流电 场作用下的定向移动和离子交换膜的选择透过 性 而 进行的分离过程， 如图 ? 所示。
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食品工业科技
该方法的特点是分离效率高， 能耗低， 便于 自 动 控制， 发酵产物乳酸能在位分离， 避免添加中和剂。 但 在回收液中发现一些其它阴离子和葡萄糖， 这对底物 的有效利用及回收产物的纯度产生不良影响， 因此提 高膜的选择性研究将是很有意义的， 同时微生物菌体 吸附在膜上， 使膜电阻增大， 电流效率降低。
!"#$%"$ &%’ ($")%*+*,- *. /**’ 0%’1234据报导， 此方法不用活性炭和离子交换 ， 仅经两 次减压蒸馏就使精乳酸达到国标。
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结束语
发酵法生产乳酸，其工艺流程长 ， 乳 酸 的 收 率
低。为缩短该工艺流程， 可从以下三种途径考虑： 从 发酵液中把乳酸分离出来；在乳酸钙结晶酸解 后 把 乳酸分离出来； 在三次浓缩后把乳酸分离出来。 如前述， 在这三种途径中， 从发酵液中 分 离 乳 酸 是最好的一种方法。
由上面研究可知，萃取乳酸为离 子 缔 合 反 应 机 理， 萃取乳酸溶液所用萃取剂， 一般选用胺类， 尤以 叔胺为多， 但该类萃取剂具有一定毒性； 且存在乳酸 发 酵 过 程 中 要 求 JKLJM& ， 而 其 萃 取 过 程 要 求 JKN 发酵液中乳酸浓度过高将会直接 JM& 的矛盾。另外， 影响过程速率。因此， 寻找一种低毒或无毒， 并有足 够 ?$O#2 碱性的萃取剂是研究的关键。
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综
Hale Waihona Puke $%’双水相萃取体系法
双水相萃取是近年来出现的新型分离技术， 双
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由表 5 可知， 现在研究最多的是 CDC 树脂， 虽然 它对乳酸有较好的选择性， 较大的吸附能力， 脱附较 易， 但价格很贵。吸附法的缺点在于： 吸附剂不具备 高度专一性， 且脱附困难。