L'acido lattico alimentare è un acido organico ampiamente utilizzato in alimenti, bevande, prodotti farmaceutici e sostanze chimiche quotidiane, che richiedono severi standard di purezza e sicurezza (ad es. Metalli pesanti ≤0,001%, sali di arsenico ≤0.0001%). Il metodo di produzione tradizionale è la fermentazione microbica, che utilizza risorse rinnovabili e combina la sostenibilità ambientale con l'efficienza economica. Il processo principale è analizzato di seguito per fase:
I. Pretrattamento e saccarificazione delle materie prime
- Selezione e trattamento delle materie prime
- Materie prime primarie : amido di mais (percentuale più alta), saccarosio, siero di latte, cellulosa.
- Processo di pretrattamento :
- Crush Materials (mais/manioca), miscela con acqua con un rapporto 4: 1.
- Aggiungi amilasi (10 unità/g di materiale asciutto) per la gelatinizzazione, idrolizzante l'amido negli zuccheri.
- Requisiti di sterilizzazione : trattamento termico a 90-95 ° C per 5-10 minuti per inattivare i contaminanti e migliorare l'efficienza di fermentazione.
- Omogeneizzazione
- Il liquido gelatinizzato viene omogeneizzato a 65–70 ° C sotto la pressione di 15-20 MPa per ottimizzare la fluidità e l'uniformità della fermentazione.
Ii. Processo di fermentazione microbica
- Selezione e inoculazione della deformazione
- Ceppi dominanti :
- Batteri di fermentazione omolattica : Lactobacillus delbrueckii: tasso di conversione di Sugar> 90%, producendo acido DL-lattico.
- Ceppi geneticamente ingegnerizzati : lievito ricombinante (con knockout genico del geni del lattato di lattato deidrogenasi del piruvato decarbossilasi), producendo direttamente L ( +) o D (-)-acido lattico puro ottico, tollerante a basso pH (pH = 3).
- Volume di inoculazione : 2,5–3% del volume del brodo di fermentazione, con rapporto di materiale deformazione a gelatinizzato a 9: 1.
- Controllo di fermentazione
- Regolazione della temperatura e del pH :
- Processo tradizionale: la fermentazione a 50 ± 1 ° C, richiede un'aggiunta di caco₃ continua per neutralizzare l'acido lattico (mantenere il pH 5-6).
- Processo di lievito ricombinante: fermentazione a 40–45 ° C e pH = 3, eliminando la neutralizzazione e semplificazione della purificazione.
- Ciclo e produzione : 40–45 ore, la concentrazione di acido lattico raggiunge 100–130 g/L.
Iii. Tecnologia di separazione e purificazione
- Pretrattamento: rimozione dell'impurità
- Difetti del processo tradizionale :
Richiede procedure a più fasi (riscaldamento → precipitazione → evaporazione → cristallizzazione → lavaggio), prendendo 7-10 giorni con bassa resa e elevato inquinamento. - MODERNO MIGLIORAMENTO-METODO DI SEDAZIONE DELLA CLACCUCULAZIONE :
- Reazione di Maillard : aggiungere il catalizzatore di sale di magnesio per convertire zuccheri/proteine residue in complessi marroni colloidali.
- Flocculazione sensibilizzata : regolare il pH in alcalino, aggiungere flocculanti per formare i colloidi impurità di adsorbimento (ad esempio, grassi, pigmenti).
- Separazione della sedimentazione : agenti di assestamento polimerico (ad es. Polyacrilammide) neutralizza le cariche per la separazione solida-liquido.
- Vantaggi : completato entro 6-8 ore in un singolo reattore, aumentando la resa di> 30%.
- Purificazione raffinata
- Exchange ionico : rimozione di ioni metallici (EG, Ca²⁺, Mg²⁺).
- Concentrazione e filtrazione : evaporazione del vuoto → doppia decomposizione → concentrazione secondaria → filtrazione di aspirazione.
- Standard di prodotto : la concentrazione di acido lattico di grado alimentare ≥80%, deve passare test di sostanze cloruro, solfato e carbonizzabile.
Conclusione
La produzione di acido lattico alimentare sta passando da processi tradizionali a più energia (ad es. Cristallizzazione) a tecnologie integrate efficienti e verdi (edimentazione della flocculazione, fermentazione del lievito ricombinante). Le scoperte future si trovano nell'ottimizzazione delle prestazioni della deformazione (ad es. Resistenza agli acidi, purezza ottica) e controllo dei costi di purificazione per soddisfare le doppie richieste di mercato per additivi alimentari e materie plastiche biodegradabili.
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