综述：乳酸生产与提取

乳酸是一种天然存在的有机酸，可用于化妆品，药物，化学品，食品，以及最近的医疗行业。通过从可再生资源获的发酵来制造，作为环保产品，近年来引起了很多关注。2010年，美国能源部发布了一份报告，将乳酸列为未来基础产品。

乳酸是黄色至无色液体（15°C时）和1个大气压，并且无味。它是最简单的羟基羧酸。

乳酸既是醇又是酸，有两种旋光异构体，L（+）-乳酸和D（-）-乳酸，或称外消旋形式。这两种异构体具有相同的物理性质（熔点，溶解度，解离常数，密度等）和相同的化学性质，所以难以通过传统技术（色谱，蒸馏和分级结晶）分离两种旋光异构体。

食品工业所需乙酸占35％，作酸化剂，因为与食品中使用的其他酸相比，具有温和的酸味，并且作为橄榄和泡菜中的防腐剂。它还可用作食品加工中的调味剂，pH调节剂和残留细菌抑制剂，例如糖果，面包，软饮料，啤酒和其他产品。乳酸也是发酵食品中必不可少的成分，如酸奶，黄油和蔬菜罐头。

乳酸在皮革鞣制工业，除垢工艺，纺织工业中作为染色的媒染剂（固定剂）也有应用，并且可以代替防冻剂乙二醇，特点是高效和低成本。在化学工业中，乳酸可以转化为乙醇，丙二醇和丙烯酸聚合物。乳酸衍生物，盐和酯用作溶剂，乳化剂和增塑剂。乳酸还用于生产环氧丙烷，乙醛，丙烯酸，丙酸，2,3-戊二酮，乳酸乙酯，丙交酯和聚乳酸。

在制药工业中，乳酸用于植入物，丸剂，透析，手术缝合线和受控药物释放系统。在化妆品行业，乳酸因其保湿而被用于制造卫生和美容产品。

微生物发酵产生的全球乳酸占乳酸总产量的约90％。

淀粉材料，如小麦，玉米，玉米，木薯，马铃薯，水稻，黑麦，大麦是潜在的乳酸生产原料，优点是淀粉质材料可以避免葡萄糖抑制，当培养基中葡萄糖浓度过高，会抑制乳酸菌的生长称为葡萄糖抑制。

作为世界最丰富的碳源，木质纤维素可用于生产乳酸，具有广阔的前景。

可通过几步处理，获得可利用的木质纤维素：

（a）预处理，分解木质纤维素结构，（b）酶解，将木质纤维素解聚为发酵糖，和（c）糖发酵成乳酸。奶酪的生产副产品乳清、食物垃圾、甘油等可以作为生产乳酸的底物。

用于发酵的微生物可分为两组：细菌和真菌。选择使用哪种微生物主要取决于待发酵的碳水化合物，大多数乳酸菌（LAB）是球菌，但乳杆菌和棒状杆菌例外。

因为LAB合成B族维生素和氨基酸的能力有限，因此需要富含营养的培养基才能生长。

真菌发酵有一些优点。例如，米曲霉仅需要一种简单的培养基并产生L（+）-乳酸，但它也需要剧烈通气，因为米根霉是一种专性的好氧菌。

真菌发酵中生产率低于3g/L/h，很可能是由于传质限制，富马酸和乙醇也可导致产物收率低。

除了底物来源和微生物之外，可能影响发酵效率的一些参数是培养基的pH和温度，氮和维生素来源，发酵操作和副产物形成。

分离过程对化学工业和其他相关行业至关重要。大约40％至70％的运营和资本成本与分离步骤相关。在乳酸生产过程中，从发酵液中开发有效的乳酸分离和纯化方法对于经济可行性是极其重要的。尽管乳酸和水的沸点之间的差异相对较大，但几乎不可能获得纯的结晶乳酸。这是因为当乳酸浓度足够高时，乳酸对水具有高亲和力并形成乳酸二聚体。

经典的乳酸提取方法，包括沉淀，常规过滤，酸化，碳吸附，蒸发，结晶等。

通过发酵产生的乳酸具有几个优点：底物成本低，生产温度和能量消耗低。然而，乳酸生产仍然受到最终生产成本的限制，如工艺步骤多、强度低、转化效率低等。因此，开发更有效和可行的技术，是当前乳酸发酵的重点。

乳酸用途比例

生产乳酸方法

生产乳酸原料