Milchsäure für Lebensmittelqualität ist eine organische Säure, die in Lebensmitteln, Getränken, Arzneimitteln und täglichen Chemikalien weit verbreitet ist und strenge Reinheit und Sicherheitsstandards erfordert (z. B. Schwermetalle ≤ 0,001%, Arsensalze ≤ 0,0001%). Die Mainstream -Produktionsmethode ist die mikrobielle Fermentation, die erneuerbare Ressourcen verwendet und die ökologische Nachhaltigkeit mit wirtschaftlicher Effizienz kombiniert. Der Kernprozess wird unten nach Stufe analysiert:
I. Rohmaterial Vorbehandlung und Saccharifikation
- Auswahl und Behandlung von Rohstoffmaterialien
- Primär Rohstoffe : Maisstärke (höchster Anteil), Saccharose, Molke, Cellulose.
- Vorbehandlungsprozess :
- Rohstoffe zerquetschen (Mais/Maniok), mit Wasser nach 4: 1 -Verhältnis mischen.
- Fügen Sie Amylase (10 Einheiten/G -Trockenmaterial) zur Gelatinisierung hinzu und hydrolysiert Stärke in Zucker.
- Sterilisationsanforderungen : Wärmebehandlung bei 90–95 ° C für 5–10 Minuten, um Verunreinigungen zu inaktivieren und die Fermentationseffizienz zu verbessern.
- Homogenisierung
- Gelatinisierte Flüssigkeit wird bei 65–70 ° C unter 15–20 MPa -Druck homogenisiert, um die Fluidität und die Gleichmäßigkeit der Fermentation zu optimieren.
Ii. Mikrobieller Fermentationsprozess
- Selektion und Inokulation der Dehnungsstämme
- Dominante Stämme :
- Homolaktische Fermentationsbakterien : Lactobacillus delbrueckii-Sugar-Umwandlungsrate> 90%, die DL-Blacinsäure produzieren.
- Gentechnisch veränderte Stämme : Rekombinantes Hefe (mit Pyruvat-Decarboxylase-Gen-Knockout + Lactat-Dehydrogenase-Geninsertion), die direkt L ( +) oder D (-) produzieren-optische reine Milchsäure, tolerant bis niedriger pH (pH = 3).
- Inokulationsvolumen : 2,5–3% des Fermentationsbratenvolumens mit Dehnung zu glattinisiertem Materialverhältnis bei 9: 1.
- Fermentationskontrolle
- Temperatur- und pH -Regulierung :
- Herkömmlicher Prozess: Fermentation bei 50 ± 1 ° C, erfordert eine kontinuierliche Caco₃ -Zugabe, um Milchsäure zu neutralisieren (pH 5–6 aufrechtzuerhalten).
- Rekombinantes Hefeprozess: Fermentation bei 40–45 ° C und pH = 3, eliminiert die Neutralisation und Vereinfachung der Reinigung.
- Zyklus und Ausgang : 40–45 Stunden, Milchsäurekonzentration erreicht 100–130 g/l.
III. Trennungs- und Reinigungstechnologie
- Vorbehandlung: Verunreinigungsentfernung
- Mängel des traditionellen Prozesses :
Erfordert mehrstufige Verfahren (Heizung → Niederschlag → Verdunstung → Kristallisation → Waschen) und dauert 7–10 Tage mit geringer Ausbeute und hoher Verschmutzung. - Moderne Verbesserung-Flocculations-Sedimentierungsmethode :
- Maillard -Reaktion : Fügen Sie Magnesiumsalzkatalysator hinzu, um Restzucker/Proteine in kolloidale braune Komplexe umzuwandeln.
- Sensibilisierte Flockung : PH PH PH in Alkalin einstellen, Flockmittel hinzufügen, um Kolloide zu bilden, die Verunreinigungen (z. B. Fette, Pigmente) adsorbieren.
- Sedimentationstrennung : Polymerablösungsmittel (z. B. Polyacrylamid) neutralisieren Ladungen für die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung.
- Vorteile : Innerhalb von 6 bis 8 Stunden in einem einzigen Reaktor abgeschlossen und die Ertrag um> 30%erhöht.
- Raffinierte Reinigung
- Ionenaustausch : Entfernung von Metallionen (z. B. Ca²⁺, mg²⁺).
- Konzentration und Filtration : Vakuumverdampfung → Doppelzersetzung → Sekundärkonzentration → Saugfiltration.
- Produktstandards : Milchsäurekonzentration von Lebensmitteln ≥ 80%müssen Chlorid-, Sulfat- und karbonisierbare Substanztests bestehen.
Abschluss
Die Milchsäureproduktion für Lebensmittelqualität wechselt von hochenergetischen, mehrstufigen traditionellen Prozessen (z. B. Kristallisation) zu effizienten, grünen integrierten Technologien (Flocculations-Sedimentation, rekombinante Hefefermentation). Zukünftige Durchbrüche liegen bei der Optimierung der Dehnungsleistung (z. B. Säurebeständigkeit, optischer Reinheit) und der Reinigungskostenkontrolle, um die doppelten Marktanforderungen für Lebensmittelzusatzstoffe und biologisch abbaubare Kunststoffe zu erfüllen.
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