开放式发酵年产1万吨高光学纯乳酸的工厂设计文献综述

 2022-01-18 22:35:13

全文总字数：6744字

1、选题背景和研究意义

乳酸是一种重要的有机酸，乳酸及其盐类在医药、农业、工业等部门有着广泛的用途。在发酵工业中，常用乳酸来调节发酵过程中，常用乳酸来调节发酵过程中的酸度，创造发酵菌的良好生产条件，以利发酵的顺利进行。除乳酸本身有着广泛用途以外，乳酸系列产品包括乳酸盐乳酸衍生物和乳酸聚合物等三大类产品[1]。制取纯乳酸，有着重要的作用。选用发酵法、粮食原料，在制乳酸工业中有着重要地位。

发酵工业是主要的生物技术产业化部门。20世纪60年代以前，我国轻工、食品领域的发酵工业主要由酿酒和酿造产品组成，几十年来我国的发酵工业取得了长足进步，随着现代生物技术的崛起，不仅对原有的酿酒和酿造工艺进行了技术改造，还不断开发出以现代生物技术为特征的新型发酵工业[2]。

乳酸的生产和利用，在人们认识微生物之前就开始了。饮料酒在有氧条件下自然放置可制成醋，牛奶酸败可制成酸奶。而在有机酸工业，则是随着现代发酵技术的建立而逐渐形成的。霉菌和细菌都具有生产有机酸的能力，其生产方法可分为两类：一类是以碳水化合物和碳氢化合物为原料的中间代谢产物发酵；另一类是以糖、糖醇、醇、有机酸等为原料的生物转化发酵[3]。随着乳酸因其多方面优势而不断受到人们的重视，乳酸的使用量也亦趋增加。2014年，全球乳酸需求量(除聚乳酸外)为35-40万吨左右，到2018年，全球乳酸需求量(除聚乳酸外)达到52万吨左右。据统计，2014年全球对聚乳酸需求量为11-12万吨左右，随着聚乳酸的优势不断凸显，至2020年，聚乳酸市场将达到30-50万吨左右[4]，全球对乳酸的需求量将达到100万吨。

发酵工业原料利用存在单一组分、原料利用率低的问题；发酵工业原料利用中存在单一技术利用、环境污染严重的问题[3]。天然的物料组分复杂，往往不能直接用于工业发酵，需经过预处理、糖化、酶解等过程，主要是提炼其中的糖分用于发酵[3]。传统的发酵主要用玉米淀粉糖化后发酵，提高原料利用率的问题是当前发酵工业生产中的重中之重。

凝结芽孢杆菌具有独特的生理特性，能够进行高温发酵从而降低染菌风险，同时通过发酵可以获得高光学纯L-乳酸，研究发现通过改变发酵条件，凝结芽孢杆菌会表现出较大的发酵表型差异，因此对凝结芽孢杆菌发酵过程的代谢特性分析变得尤为重要。工业乳酸发酵主要以玉米淀粉或玉米粉为原料，其水解液属于混合碳源，在发酵结束时会有以异麦芽糖为主的残糖存在，从而使得乳酸产量降低以及后续提纯成本增加。

2、文献综述

2.1乳酸简介

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