2 生产工艺

本次生产工艺设计以大米和麸皮为原料，采用直接粉碎、调浆、液化，进行好气液体深层发酵，钙盐法提取，最后结晶、干燥得到乳酸。

乳酸生产工艺流程为：原料（辅料）—→调浆—→液化—→发酵罐—→预热罐—→板框过滤—→沉降罐—→板框过滤—→浓缩—→酸解—→板框过滤—→浓缩—→脱色—→离子交换—→脱色—→浓缩—→成品

本次生产工艺的基本过程是：在接收糖浆后，根据糖浆组成作适当的处理或配制，配成发酵原料，进行连续杀菌并冷却后，进入发酵罐，加入菌种和净化压缩空气后进行发酵；发酵液经升温、过滤处理后，进入中和罐，用CaCO3中和处理；再经过过滤洗涤，得到乳酸钙固体，送入酸解罐，再添加H2SO4酸解，并加入活性炭进行脱色；然后，通过带式过滤机过滤、酸解过滤，除去CaSO4及废炭；酸解过滤液经离子交换处理后，进行蒸发、浓缩，再进行结晶；结晶后，用离心机进行固液分离，对得到的湿乳酸晶体进行干燥与筛选，最后得到成品乳酸，如图。

图2 乳酸的生产工艺流程

2.1 发酵工艺

2.1.1 发酵工艺流程及特点

2.1.1.1 发酵工艺工艺流程：

原料—→调浆—→蒸煮糊化—→定溶—→糖化发酵（同时进行） 2.1.1.2 发酵工艺特点：

这是以无机酸或有机酸为催化剂，在高压高温的条件下水解淀粉的方法。其主要的优点是设备体积小，时间段，设备生产的能力较大。并行发酵工艺是发酵与糖化同时进行的一种发酵工艺。这是日本科学家根据清酒发酵（清酒发酵）也是一种并行发酵）的原理发明出来的一种发酵方法。其最大的有点事无需先行提取淀粉或先制糖，因而可以减少设备的投资。由于乳酸发酵温度(50°C)十分接近于糖化酶的最适温度（55°C~60°C),所以并行发酵工艺十分适合乳酸的发酵。根据实际生产中的经验，并行发酵工艺染杂菌机会极少，所以发酵容器可以敞开而不必担心杂菌的污染。 2.1.2 发酵工艺条件 2.1.2.1 原料

以大米为主要原料，大米不需要粉碎，但是要先进行糊化。糊化在糊化罐内进行。以麸皮为辅助原料；将大米与麸皮和水按4:1:5的比例加入罐内进行糊化。 2.1.2.2 菌种

发酵法生产乳酸主要菌种为乳酸杆菌，生产中常用的是徳氏乳酸杆菌和保加利亚乳酸杆菌。国内外菌种保藏机构收藏的有徳氏乳杆菌ATCC 9649、米根霉ATCC 9363、干酪乳杆菌亚种 ATCC 1143。我国大连科学研究所 M287、M300、M301，兰州工业试验所以及江苏省微生物研究所等单位收藏皆为根霉。

本设计发酵法采用德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）为菌种

（1）分类：大小2.0-9.0×0.5～0.8um，属真菌目，乳杆菌科，乳杆菌属，细胞杆状。单个或成短链，，革兰氏阳性，不运动。德式乳酸杆菌是淀粉糖制造乳酸的主要生产菌，能依靠蔗糖、麦芽糖、果糖等碳源发酵产生乳酸。最适生长温度45°C。对徳氏乳杆菌具有明显促进作用的物质有天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸、维生素B2、烟酸、叶酸。具有明显抑制作用的物质有维生素B1、苯胺绿、苯胺蓝、甲基橙等。

（2）菌种的扩大培养：将种子培养基泵入种子罐内，种子罐体积是发酵罐的1/13~1/12,其体积填充系数为80%，大概没10000L罐装液8000L。种子的培养基与发酵的培养基相同。

葡萄糖150，麦根3.75,（NH4）2HPO4 2.5，CaCO3 100 （以上单位均为g/l）

2.1.3 发酵工艺操作要点及注意事项

2.1.3.1 原料处理

大米不需要粉碎（粒径<0.25mm）。但是要先进行糊化。糊化在糊化罐内进行。以麸皮为辅助原料；将大米与麸皮和水按4:1:5的比例加入罐内进行糊化。 2.1.3.2 调浆池

将大米与麸皮和水按4:1:5的比例加入罐内进行糊化。 2.1.3.3 糊化锅

搅拌均匀后进入糊化锅，直接通入蒸汽，蒸汽压为1.5kg/cm2使糊化锅内的压力达到100Pa表压，维持此压力约20-30min后糊化结束。糊化醪的要求是，大米无夹生，充分膨胀，即达到糊化醪的要求。糊化结束后，降下糊化锅的压力，放出多余的蒸汽，在夹套中通入冷却水进行冷却，使糊化醪降至60℃以下，放到发酵罐中。 2.1.3.4 种子罐

（1） 配料：种子培养基与发酵培养基相同，葡萄糖150，麦根3.75,（NH4）2HPO4 2.5，CaCO3 100（以上单位均为g/l）种子培养基与发酵培养基皆不必灭菌。接入培养合格的德式乳酸杆菌1%，将种子培养基投入种子罐中后开动搅拌，在50℃左右的条件下培养24h。

（2） 放罐：调节种子罐内pH4.0左右，产酸0.6-0.7，如镜检合格，菌丝生长良好，则接入蒸煮罐内，进入进一步扩大培养。 2.1.3.5 发酵罐

（1）发酵配料：发酵罐中先入放一定量的冷水，水温50-55℃。放入原料，加水定容，发酵培养基浓度约100g/L，往罐中通入压缩空气，使料液翻匀，加乳酸调至pH4.8-5.0，温度50-52℃时加糖化酶，每克大米120单位，接种量10%翻匀，进行发酵。

（2）发酵控制：德式乳杆菌的特点是在45°C~50°C时进行繁殖，是一种耐高温的乳酸菌，但是不能耐高酸度，故而在发酵过程中要保持pH≥4。培养基中的碳酸钙是中和剂，在发酵开始的约6小时后，开始加CaCO3进行中和，可以分批添加，但要注意不要使pH降到5.0以下。CaCO3添加的总量为大米总量的75%，每8小时加一次，分6次加完。每个班次要检查2~3次pH值和残糖，以便于检测发酵过程是否一切正常。培养基不必灭菌，但要保持50±1°C发酵。 （3）发酵后期管理：当测试残糖降至1g/L以下，同时发酵醪带有一种特别的粘性时，说明发酵结束，总发酵时间约5~6天。由于此时乳酸菌活动减弱，而丙酸菌等开始活动，会影响产品的产率和纯度。所以要往罐中添加石灰以中和，调节pH提高到10左右，在加石灰时要通气搅拌均匀，待石灰完全溶解后停止通气，使菌体和其他悬浮物沉淀下来，澄清后将上清液和沉淀物分别放出后，即可进入提取工序。

2.2 提取精制工艺

2.2.1 提取工艺流程及特点

2.2.1.1 提取工艺流程

发酵液——预热罐——压料罐——板框过滤——沉降罐——板框过滤——浓缩——酸解——板框过滤——浓缩——脱色——离子交换——脱色——浓缩——成品

2.2.1.2 提取工艺特点

发酵结束后，加石灰调节pH至10左右，升温至80℃以上，放入沉降罐使菌体和其他悬浮物沉淀下来，过滤后进行蒸发浓缩，冷却结晶后再在酸解罐中的加温加水溶解，再用硫酸中酸解。过滤除去杂质，这时酸浓度为7-8°Be。蒸发浓缩至11°Be后，先通过732#阳离子交换柱，再通过701#阴离子交换柱，除去其中所含杂质，再次进行蒸发浓缩，同时加入活性炭脱色处理，真空过滤，最后得到成品进行包装。

2.2.2 提取工艺条件

2.2.2.1 预热沉淀流程

预热罐和沉降罐均不能超过其容积的80%，保持预热罐液pH10.0，煮沸