1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
{title}文 献 综 述一、研究背景乳酸又名2-羟基丙酸，是一种重要的多用途有机酸，被广泛应用于食品、化妆品、医药及化工等行业。
乳酸按其构型和旋光性可分为D-型、L-型和DL-型3种类型，由于人体只具有L-乳酸脱氢酶，因此只能代谢L-型的乳酸，若过量摄入D-型或DL-型的乳酸则会引起人体代谢功能紊乱、造成酸中毒等不良反应。
世界卫生组织明确规定，D-型或DL-型的乳酸不得加入到婴幼儿食品中，而成人每天摄入的D-型乳酸也不能超过100 mg/kg体质量[1]。
但是乳酸提取的技术比较复杂，其中发酵醪液中残糖的分离是其最大的难点。
提取工艺路线选择不妥，残糖去除不掉。
残糖量是影响L-乳酸经济效益和产品质量的一项重要指标，残糖量高，则发酵产酸相应较低，同时会增加L-乳酸的提取难度，降低L-乳酸提取收率，也影响成品的色度和残糖含量[2]。
虽然L-乳酸发酵工艺已经较为成熟，但发酵残糖的控制仍是当前L-乳酸工业生产企业面临的主要难题，不仅影响产品的质量而且会进一步影响企业的效益。
L-乳酸的光学纯度是L-乳酸提取过程中又一个难点，因为其光学纯度的下降会直接影响聚乳酸的生产[3]。
众所周知，L-乳酸的提取已经成为乳酸、聚乳酸[4]生产中的瓶颈。
因此，如何完善和改进现有的L-乳酸的提取和精制工艺，寻求更为经济、有效的分离提取方法，以提高产品的质量和产品的收率，降低生产成本，适应大规模生产的需要，已成为一个重要的课题。
二、研究现状1.生产工艺L-乳酸的工业生产主要分为化学法和生物法 2 种。
其中，生物法通过微生物（细菌或霉菌）细胞在无氧环境下消耗可酵解糖得到L-乳酸，所得产品主要为L-乳酸和少量 D-L-乳酸。
生物法所得的L-乳酸产品一般纯度较高，可用于食品药品领域[5]。
截至2015年，根据统计所得数据，食品与医药领域的L-乳酸消耗量占全球L-乳酸总消耗量的52. 7%。
聚L-乳酸的消耗量约占总消耗量的37.5%。
聚 L-乳酸的生产同样需要高纯度(96% ～ 99%) 的 L-乳酸，因此，生物法也是聚 L-乳酸原料的主要来源。
从数据上来看，目前市场上所消耗的L-乳酸都主要由生物法生产而来[6]。
2.提取精制工艺乳酸提取常用的方法有钙盐法、萃取法、液膜法、吸附法、蒸馏法[7]。
目前，国内大部分 L-乳酸的生产厂家都采用的是钙盐法。
首先，对L-乳酸发酵液进行加热升温处理，然后加入生石灰 ( 或氢氧化钙) 和凝聚剂，以除去发酵液中的菌体、蛋白质等胶体物质，随后对发酵液进行浓缩，降温结晶得到 L-乳酸钙。
将得到的L-乳酸钙分离再溶解后，经过活性炭脱色，然后通过离子交换树脂得到L-乳酸溶液。
将所得溶液再浓缩后结晶得到成品L-乳酸。
钙盐法可分为预处理、结晶、洗涤、酸化、再结晶5步。
该方法工艺简单且成熟，其中，钙离子对L-乳酸发酵具有促进作用。
然而，该方法对活性炭的需求量较大，且在L-乳酸钙结晶时为防止溶液固结，L-乳酸钙浓度不宜过高，结晶率仅有 40%~45%，对糖类物质的分离程度也不高[5]。
对此，有报道提出可联合活性炭与大孔吸附树脂对L-乳酸钙溶液进行脱糖脱色，并通过 2 次降温的方式 (先由30 ℃降至15℃，再由15 ℃ 降至4 ℃ ) 结晶 L-乳酸钙。
该方法可将结晶率提升至80%，且L-乳酸的纯度达到97. 2%[8]。
钙盐法存在L-乳酸产品纯度不高的问题，而通过酯化蒸馏法可以有效地分离L-乳酸和糖类物质，提升L-乳酸产品的纯度。
因此，工业上往往将钙盐法所得的L-乳酸产品通过酯化蒸馏做进一步的提纯。
该工艺的L-乳酸收得率可达97%，而且得到的成品L-乳酸纯度较高，可达药用级标准。
国外现已普遍采用此工艺[5]。
王甲卫等[9]以L-乳酸发酵液为对象,以正丁醇为萃取剂，在合适的条件下，经过3次萃取后,以正丁醇为萃取剂萃取乳酸的萃取率可达到75.7%, 不需要将乳酸进行反萃, 将得到的产品作为底物进行酯化提高了乳酸的利 用率 。
苏理等[10]鉴酯化法和直接提取法优点对提取工艺进行了研究和改进。
创立了一套收率高，设备相对简单的提取方法－溶剂法，此溶剂来源易得，过程损失少，容易回收，能很好地除残糖及杂酸，并且提取收率也有很大地提高。
它不同于以往的钙盐法，避免因L-乳酸钙在水中有较大溶解度而造成的产品损失，能大大提高 L-乳酸的提取率，提取收率在76％以上。
江南大学的徐俭[11]选用0.01μm孔径的陶瓷膜进行实验室规模的L-乳酸纯化提取，并与常规工艺进行比较，他的研究结果表明陶瓷膜工艺完全可以生产出热稳定性合格的 L-乳酸。
陶瓷膜工艺不但可以获得性质合格的滤液，而且可以降低能耗，提高劳动生产效率，是一个较优的乳酸提取工艺。
L-乳酸新型提取精制方法还包括原位分离技术[12]、双极膜电渗析技术[13]和纳滤膜[14]等，有效的解决了传统钙盐法生产所产生的问题，部分新技术在工业生产中也得到了成功的应用。
但也有很多新技术目前还处于研发阶段，还需要不断的完善和改进[15]。
总之，随着各种精制技术研究的不断深入和提高，高收率低污染低能耗的乳酸生产提取技术必将得到广泛的应用。
参考文献：[1] 孙丽慧, 王云晓, 吕诗文,等. 1 株高产L-乳酸菌株的分离鉴定及其发酵培养基优化[J]. 食品科学, 2018, 39(6):135-140.[2] 顾永华, 崔 洋, 姜建友, 等. 淀粉质原料发酵生产 L-乳酸过程中的残糖控制[J]. 河南化工, 2020, 37(5):30-32. [3] 徐昌洪 王然明 方家骥. L-乳酸生物炼制技术的新进展[J]. 发酵通讯科技, 2010, 39(4):47-50.[4] 于波, 曾艳, 姜旭, 等. 聚合级 L-乳酸的非粮生物质发酵研究进展[J]. 生物工程学报, 2013, 29(4): 411421 [5] 金陈斌，甘恬，金晓，等．L-乳酸的提炼工艺简述 ［J］．浙江农业科学，2019，60 ( 10) : 1859-1953．[6] 甄光明．乳酸及聚乳酸的工业发展及市场前景 ［J］．生物产业技术，2015 (1) : 42-52[7] Sanz MT, Murga R, Sagrario Beltrn A, et al. Kinetic Study for the Reactive System of Lactic Acid Esterification with Methanol: Methyl Lactate Hydrolysis Reaction[J]. Industrial 4) 设计基本工艺流程图; 利用所学的生物化学、化工原理等以及查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，通过物料恒算和能量恒算，设计出带控制点的工艺流程，主要设备的选型，主要设备一览表，设备平面布置图与设备立面图。
5) 根据所学知识分析，论证本设计的可行性6) 用CAD画出流程图、设备平面图、设备立面图。
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