说说乳酸的生产方式有哪几种?
乳酸,是一种羧酸,化学式是C3H6O3,含有羟基,属于α-羟酸(AHA)。在水溶液中,其羧基释放出一个质子而产生乳酸根离子CH3CH(OH)COO−。
生产方法
发酵法
发酵法的主要途径是糖在乳酸菌作用下,调节pH值5左右,保持大约50~60dm;发酵3~5天得粗乳酸。
发酵法的原料一般是玉米、大米、甘薯等淀粉质原料(也有以苜蓿、纤维素等作原料,有研究提出厨房垃圾及鱼体废料循环利用生产乳酸的)。乳酸发酵阶段能够产酸的乳酸菌很多,但产酸质量较高的却不多,主要是根霉菌和乳酸杆菌等菌系。不同菌系其发酵途径不同,可分同型发酵和异型发酵,实际由于存在微生物其它生理活动,可能不是单纯某一种发酵途径。
发酵法分同型发酵和异型发酵。
合成法
合成方法制备乳酸有乳腈法、丙烯腈法、丙酸法、丙烯法等,用于工业生产的仅乳腈法(也叫乙醛氢氰酸法)和丙烯腈法。
(1)乳腈法
乳腈法是将乙醛和冷的氢氰酸连续送入反应器生成乳腈(或直接用乳腈作原料),用泵将乳腈打入水解釜,注入硫酸和水,使乳腈水解粗乳酸。然后再将粗乳酸送入酯化釜,加入乙醇酯化,经精馏、浓缩、分解得精乳酸。美国斯特林化学公司及日本的武藏野化学公司均采用此法合成乳酸。
(2)丙烯腈法
丙烯腈法是将丙烯腈和硫酸送入反应器中水解,再把水解物送入酯化反应器中与甲醇反应;然后把硫酸氢铵分出后,粗酯送入蒸馏塔,塔底获精酯;再将精酯送入蒸馏塔,加热分解,塔底得稀乳酸,经真空浓缩得产品。
(3)丙酸法
丙酸法以丙酸为原料,经过氯化、水解得粗乳酸;再经酯化、精馏、水解得产品。该法原料价格较贵,仅日本大赛路公司等少数厂家采用。
CH3CH2COOH →CH3CHClCOOH→CH3CH(OH)COOH
酶化法
(1)氯丙酸酶法转化
东京大学的本崎等研究利用纯化了的L-2-卤代酸脱卤酶和DL-2-卤代酸脱卤酶分别作用于底物L-2-氯丙酸和DL-2-氯丙酸,脱卤制得L-乳酸或D-乳酸。L-2-卤代酸脱卤酶催化L-2-氯丙酸,而DL-2-卤代酸脱卤酶既可催化L-2-氯丙酸,又可催化L-2-氯丙酸生成相应的旋光体,催化同时发生构型转化。
(2)丙酮酸酶法转化
从活力乳酸脱氢酶的混乱乳杆菌DSM20196菌体中D-乳酸脱氢酶,以无旋光性的丙酮酸为底物可D-乳酸。
工业生产乳酸方法主要是发酵法和合成法。发酵法因其工艺简单,原料充足,发展较早而成为比较成熟的乳酸生产方法,约占乳酸生产的70以上,但周期长,只能间歇或半连续化生产,且国内发酵乳酸质量达不到标准。化学法可实现乳酸的大规模连续化生产,且合成乳酸也已美国食品和药品管理局(FDA)的认可,但原料一般具有毒性,不符合绿色化学要求。酶法工艺复杂,其工业应用还有待于进一步研究。