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发酵专家徐昌洪教授谈乳酸工业的现状及发展

2019-01-10 12:22:42

发酵专家徐昌洪教授谈乳酸工业的现状及发展方向_食品添加剂_产业经济

乳酸是一种性能优良的添加剂,在食品工业和医药工业都有着十分重要的用途。生产成本偏高、产品纯度偏低、工艺复杂,一直是困扰我国乳酸工业的重大问题。  南京绿天源生物化工工程有限公司总经理、发酵专家徐昌洪教授认为,采用先进的生产工艺、降低生产成本、提高产品质量,是大力发展我国乳酸工业的必由之路。   乳酸,学名为2-羟基乳酸。分子中有一个不对称碳原子,具有旋光性,因此有L-乳酸与D-乳酸两种旋光异构体。工业上生产乳酸的方法有发酵法和化学合成法。目前国内外所用发酵法主要生产L-乳酸;化学合成法则生成外消旋乳酸,即DL-乳酸。  由于人体内只有代谢L-乳酸的酶,如果摄入过量D-乳酸,会引起代谢紊乱甚至酸中毒。因此在食品工业中,或制造医药应用的乳酸酯及聚乳酸,则需要L-乳酸为原料。  目前国外的生产工艺是由玉米等谷类为碳源,采用细菌发酵法生产L-乳酸。而国内大都还采用米根霉发酵法,以淀粉为碳源,用碳酸钙等中和剂控制发酵液的pH值,然后用硫酸中和,产生大量硫酸钙沉淀,使工艺繁复,而且带入大量杂质和染菌,使产品纯度下降。米根霉发酵是好氧发酵,能耗高,转化率仅80%。南京绿天源公司用一种厌 氧菌发酵,加氢氧化铵控制发酵液pH值,采用膜分离技术与清液单罐细菌连续发酵耦合工艺生产L-乳酸,以玉米为碳源,用湿法工艺制糖液,发酵液经微滤除菌丝体后,用膜澄清,一般电渗析提纯,再经双极膜电渗析,用高真空蒸馏得到纯L-乳酸,转化率≥95%,提取收率≥ 90%,工艺简单,投资少,能耗低,无废渣废水排放,成本约在每吨75 00 元。  乳酸在食品工业方面用作酸味剂、防腐剂和食品强化剂等,目前在世界乳酸总消费中,食品工业约占60%,其他主要用于医药工业和制造乳酸衍生物。目前世界乳酸年产能力约为20万吨,实际消费量约15万吨。我国目前年生产能力约3~4万吨,产品纯度较低,生产成本较高,而预计2005年我国L-乳酸的需求将达到2万吨以上。为适应国内外对乳酸的需求量逐年增长的形势,我们必须在产量与质量方面加快发展。  近年来,许多国家为解决“白色污染”问题,开发出由L-乳酸聚合得到的聚乳酸,这种聚合物有良好的生物相容性和可生物降解性,其降解的终产物是二氧化碳和水,分解的中间产物乳酸对人体无害,因此在美国、日本和欧洲等国引起极为广泛兴趣,并已较大规模投产和投放市场。例如,一些国家已将聚乳酸用来制作食品包装材料。  目前聚乳酸已应用于包装业,医药工业和纺织业。在纺织纤维方面的应用还存在一定限制。应用较广泛的是医药方面,尤其是L-聚乳酸对人体有高度安全性,并可被组织吸收。近年来,已有各种商品投放市场,如手术缝合线、药物控释制剂和骨折内固定材料等。不同用途,需要有不同性能的聚乳酸。分子量是重要性能之一。如分子量在1.5× 104~5.0×104,用做胶粘剂或缓释药物;5.0×104~10×104,可以制膜,12×104~22×1 04,适用于纺织纤维;用做骨固定材料,则需要在50万以上。当然还要控制其热性能、分子量分布和纯度等,有时必须 控制一定比例的D-型与L-型的聚乳酸或共聚物。  南京绿天源公司在聚乳酸工艺方面也已进行了研究开发,利用高纯度L-乳酸为原料,得到高光学纯度的丙交酯,经开环聚合,可制得用做医药材料的聚乳酸。(梁庆华 邱德生)

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