乳酸提取和精制技术研究进展 .pdfVIP

乳酸提取和精制技术研究进展

作者：暂无

来源：《食品安全导刊》2015年第5期

王浩崔耀军顾永华河南金丹乳酸科技股份有限公司

摘要：本文介绍了当前乳酸提取和精制技术进展现状，对结晶分离技术、萃取技术、酯化

水解技术、分子蒸馏技术、色谱分离技术、膜分离技术、电渗析分离技术等主要提取和精制技

术在乳酸规模化生产应用中的优缺点进行了讨论，并对乳酸提取精制技术的前景进行了展望。

关键词：乳酸提取精制

乳酸又称为2-羟基丙酸，主要是以淀粉生物质为原料经微生物发酵或采用化学合成法制取，

广泛应用于食品、医药、化工、新材料、饲料等诸多重要产业领域。提高乳酸、聚乳酸等产品

的生产技术水平是我国“十二五”科学和技术发展规划重点支持的领域。

以乳酸为原料制备聚乳酸、丙酮酸（PA）等乳酸下游产品，乳酸产品质量和价格对下游产

品收率和成本有着决定性影响，这是当前聚乳酸及其它乳酸下游产品未能广泛推广的一个主要

因素。现有乳酸生产技术多为发酵法生产，乳酸发酵料液蒸发-酸解-脱色-离交-浓缩-成品这一

提取工艺一直在乳酸提取技术中占据主流地位，为提高乳酸产品质量，满足使用需求，目前我

国主要采用分子蒸馏、膜过滤等方法对乳酸成品进行再加工，国外先进乳酸制造企业采用色谱

分离法取代乳酸酸解后的脱色和离交工艺。现就近年来乳酸必威体育精装版提取和精制技术的主要进展和

新的发展趋势进行简要分析。

1结晶分离技术

以前我们所提的乳酸结晶分离技术是指乳酸钙结晶-酸解工艺。本文所提的乳酸结晶分离技

术是最近正在研究的乳酸成品结晶分离技术。该技术是乳酸成品在一定的温度、浓度等条件下

实现结晶，其晶体乳酸经过分离、融化制得高纯度产品，分离的母液进行循环结晶。L-乳酸

（当前市场上主要乳酸产品，光学纯度98%以上，化学纯度95%以上）经过结晶分离制得的产品

经检测，光学纯度（L-乳酸占总乳酸的含量）≥99.5%，化学纯度（L-乳酸占总酸的含量）

≥97%，色度＜25APHA。由于L-乳酸的光学纯度主要受发酵菌种决定，精制提取技术很难对其

提升，而结晶分离技术可以对L-乳酸光学纯度进一步提升。因此，该技术相比较其它同类产品

工业化技术，在产品光学纯度方面可达到世界领先。该技术的乳酸收率约为60%，尽管结晶分

离出的母液可以循环再制成普通乳酸，但成本仍是该技术面临的主要难题。在高端乳酸产品工

业化生产技术方面，结晶分离技术将是研究的热点。

2萃取技术

萃取技术是依据相似相溶的原理，采用适当的溶剂加入发酵体系将乳酸萃取到萃箱进行分

离提纯的一种方法。发酵与萃取耦合的原位分离技术是目前报道最先进的发酵提取技术，在发

酵的同时通过添加萃取剂将乳酸从发酵体系中萃取出来，在简化了发酵过程的同时消除了产物

抑制，提高了发酵转化率[1]。但一般萃取剂大多具有一定的毒性，影响发酵菌种的活性，且生

产过程不易控制，该技术目前仅停留在实验室阶段。从乳酸发酵结束后的发酵液中萃取乳酸是

现在研究最热的提取技术之一，萃取剂采用正丁醇、三正辛基氧化膦、磷酸三丁酯以及胺类物

质等均已有报道，但存在收率低、萃取剂残留等问题，特别是这些报道的反萃取过程不能直接

得到乳酸，只能得到乳酸盐或者乳酸衍生物类，致使该技术难以工业化应用。目前有研究采用

复合萃取剂提取乳酸酸解料液中的乳酸，反萃取通过热水可以直接提取出乳酸，该技术若能成

功实施工业化，将是我国乳酸提取技术的一大进步。尽管萃取技术提取的乳酸成品质量与分子

蒸馏、色谱分离以及结晶分离等技术有着些微差距，但它以乳酸酸解料进行，具有无可比拟的

成本优势。应用萃取技术的关键是寻找无毒、高效、可实现温差反萃、经济可行的萃取剂，以

及高效的从有机相中直接分离出乳酸。

3酯化水解法

酯化水解法在1946年就有文献[2]报道，乳酸或乳酸钙在催化剂的作用下，与低级醇反应

生成酯，蒸馏出乳酸酯进行水解制得高纯度的乳酸。但受反应平衡限制，收率低，难以实现工

业化应用。目前有研究在对酯化水解法进行改进，原料采用无毒廉价的乙醇，环己烷作带水剂，

在安全环保方面实现了突破。催化反应和渗透汽化等过程集成技术[3]的出现，也为乳酸酯化水

解法提供了一项选择，只要解决了收率和成本问题，乳酸酯化水解法可实现规模化推广。

4分子蒸馏技术

分子蒸馏是一项较新的尚未广泛应用于产业化生产的分离技术，能解决大量常规蒸馏技术

所不能解决的题目。分子蒸馏是一种特殊的液－液分离技术，能在极高真空下操纵，依据分子

运动均匀自由程的差别，实现的非平衡连续蒸馏过程，能使液