发酵液中乳酸的分离提取研究进展

孙启梅，乔凯，王领民，高大成，王崇辉

（中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺 113001）

综述与专论

发酵液中乳酸的分离提取研究进展

孙启梅，乔凯，王领民，高大成，王崇辉

（中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺 113001）

乳酸是合成聚乳酸的原料，生物法制备乳酸是目前工业上生产乳酸的主要方法。但乳酸发酵液成分复杂，后续的分离提纯过程成了制约乳酸生产的技术瓶颈和难点，也决定着乳酸的品质与收率。本文对乳酸发酵液的主要的分离提取工艺进行了介绍，包括结晶分离技术、酯化水解法、萃取法、分子蒸馏法、膜分离法、吸附法及与发酵耦合的原位分离技术。并提出单一的分离技术很难有效提取乳酸，需将多种技术集成、改良提纯工艺路线。其中，将各种新型高效的集成技术与发酵过程的有机结合，实现连续或半连续的发酵过程，可提高乳酸产率和产品质量，有望形成高效率、高品质、低污染、低能耗、可工业化的乳酸提纯工艺路线。

乳酸；分离/提取；发酵液

自1881年FERMI通过发酵法得到乳酸以来，经微生物发酵或采用化学法合成的乳酸，逐渐应用于食品、医药、化工、日化及新材料（聚乳酸）等领域［1］。其中，聚乳酸（PLA）因其生物可降解性、生物相容性和可再生性等特点，在各个行业中得到了广泛的应用［2］。为制得性能好、分子量高的聚乳酸，需要其原料乳酸的品质高，即要求化学纯度和光学纯度都高，而生物法相比化学法更能得到光学纯度较高的L-乳酸或D-乳酸［3］，因此目前工业上多采用生物法生产乳酸。

微生物发酵法，是以淀粉、葡萄糖等为原料，接种米根霉或乳酸菌类，通过发酵生成含乳酸或乳酸盐的发酵液，再经分离得到乳酸。而乳酸发酵液是一种成分非常复杂的体系，除含乳酸外，还有大量的菌体、蛋白质、残糖、色素、无机盐、副产有机酸及未转化的淀粉等，这些杂质的存在为乳酸后续的分离精制带来了很大的困难。而在实际的生产中，乳酸的提取成本也占到了总生产成本的50%～60%［4］，是制约乳酸生产的技术瓶颈和难点所在，也决定着乳酸的品质与收率。目前从发酵液中分离提取乳酸的主要方法有结晶分离技术、酯化水解法、萃取法、分子蒸馏法、膜分离法、吸附法及与发酵耦合的原位分离技术。

1　结晶分离技术

1.1 乳酸钙结晶-酸解工艺

乳酸钙结晶-酸解工艺是目前工业上普遍采用的乳酸分离提取工艺。发酵液经碱化处理-过滤-浓缩-降温-结晶得到乳酸钙溶液，经酸解-初步浓缩-脱色-超滤-离子交换-浓缩蒸发得到乳酸产品。该过程工艺成熟、易于控制，但乳酸钙结晶时浓度不宜过高，否则会使冷却后的液体全部固结，这就限制了采用提高浓缩比来提高结晶收率的办法。同时整个过程流程长、劳动强度大、硫酸和活性炭用量大、乳酸损失量大、产品收率低。姜绍通等［5］对传统的钙盐法工艺进行了改进，采用大孔吸附树脂进行脱色，降低了乳酸的损失；采用两次降温法，一次结晶工艺提取乳酸钙，结晶率可达80%，产品提取率和纯度均有所提升。

1.2 成品乳酸的结晶分离

成品乳酸的结晶分离是对乳酸的进一步精制，在一定的温度和浓度下乳酸结晶，再经分离、融化制得高纯度产品，分离母液循环结晶。光学纯度98%、化学纯度95%以上的L-乳酸产品经结晶分离后，所得产品光学纯度大于 99.5%、化学纯度大于97%［6］。该法能够较好地提升产品的光学纯度，但收率低。在制备高品质乳酸方面该技术仍是研究的热点。

2　酯化水解法

酯化水解法是将乳酸与醇类物质在催化剂作用下反应，生成乳酸酯，然后乳酸酯经蒸馏提纯、水解得到精制乳酸。JOGLEKAR等［4］对酯化-水解制备纯乳酸的方法进行了研究，乳酸与甲醇酯化后，蒸馏得到乳酸甲酯，然后水解蒸馏，脱除甲醇，得纯乳酸溶液。刘模［7］采用酯化水解精制乳酸，研究了乳酸与甲醇的酯化及酯的水解过程中反应条件对转化率的影响；并采用Aspen Plus软件，对乳酸甲酯反应精馏水解塔进行了设计、动态模拟和控制。虽然该法可以生产高纯度乳酸，并能将其与其他有机酸分离，但是由于反应动力学的限制，提纯乳酸的收率较低。

将反应蒸馏、催化反应、渗透汽化等技术与酯化-水解法相结合，强化传质过程，移走反应产物，在得到纯乳酸的同时，可提高收率。采用渗透蒸发反应器可以强化乳酸与醇之间的酯化反应［8］。PANWANA等［9］采用渗透蒸发协助酯化反应的方法提纯发酵液中的乳酸，将发酵液经电渗析预处理后，与乙醇反应，以沸石分子筛膜为渗透蒸发膜，不断脱除反应生成的水，打破了酯化反应的平衡，使大部分的乳酸转化为乳酸乙酯，然后经蒸馏、水解，得到高纯度的L-乳酸，其回收率可达95%以上。李雪辉等［10］对渗透汽化-酯化反应耦联过程的动力学模型进行了分析，系统考察了复合膜反应器中可能影响酯化反应化学平衡移动的因素，模拟结果与实验结果能很好吻合。CHOI等［11］采用一塔反应精馏与酯化反应耦合精制乳酸的工艺，乳酸回收率超过95%，乳酸纯度大于99%。MA等［12］以发酵液中的乳酸与甲醇的酯化反应、催化蒸馏水解精制乳酸为主工艺路线，以强酸阳离子交换树脂为催化剂，对甲醇与乳酸酯化反应的动力学模型进行了研究，采用L-H模型和非理想溶液进行矫正，最终模拟结果与实验数据相吻合。

酯化法不需要在高温条件下进行，乳酸不会发生分解，产品的稳定性相对较好，但存在着乳酸收率较低的问题。只要选用合适的酯化用醇和带水剂，或将酯化水解法与催化反应或渗透汽化等过程集成技术相结合，会使得产品的收率和品质得到提高，具有较大的发展前景。

3　萃取法

萃取法是提取化工产品的主要方法之一，它是利用萃取剂与提取组分相似相溶的原理，将组分从原料液中提取出来，再经反萃取过程得到最终产品。乳酸具有较强的亲水性，常规有机溶剂对乳酸的萃取效率很低，故需复合溶剂或与其他技术集成来提取乳酸。在乳酸提取过程中常用的萃取方法有溶剂反应萃取、盐析萃取、双水相萃取及发酵与萃取耦合、膜萃取技术等。

3.1 溶剂反应萃取技术

目前，已报道的用于乳酸萃取的萃取剂有正丁醇［13-14］、三烷基氧化磷［15］、磷酸丁酯以及胺类物质［16-17］，特别是长链叔胺，如三辛胺（TOA）。

CHEN等［13］用正丁醇做萃取剂提纯乳酸，然后经蒸馏过程将乳酸从萃取剂中分离出来，乳酸的单程收率可达61.73%，与未经萃取的工艺相比，收率提高20.43%，且产品纯度较高，分子蒸馏过程也不需要过高的真空度和温度。王家卫等［14］以正丁醇为萃取剂，在30%的乳酸发酵液中，经3次萃取，萃取率可达75.7%，萃取完成后，不需将乳酸进行反萃，而是直接将正丁醇-乳酸的混合体系作为底物进行酯化反应，避开提取纯乳酸的高操作要求。卢英华等［15］采用有机溶剂萃取乳酸，通过对萃取剂和稀释剂的筛选，确定了萃取相组成为50%、三烷基氧化膦/50%磺化煤油的萃取体系，并对影响萃取过程的各个因素进行了详细的研究。FRIELING等［16］以仲胺、叔胺、氧化磷为载体，乙酸丁酯或煤油为溶剂对发酵液中的乳酸进行分离提取，发现与氧化磷相比，胺类做载体时，其萃取效果更好；并发现非极性的煤油做溶剂时，其萃取效果的模拟计算与实验数据的吻合度较高。KRZYZANIAK等［17-18］将比TOA中的叔胺官能团具有更高酸亲和力的功能化硅化合物的官能团合并到萃取剂中，即以4-二月桂氨基吡啶为萃取剂，萃取效果好，25℃下，与TOA的分配系数比为27∶11，乳酸单程收率可达80%，并对其在不同温度下的平衡数据进行了研究。

溶剂反应萃取技术简单易行，成本优势较为明显，经济可行性高，具有较好的应用前景。但是仍存在着收率较低、萃取剂残留等问题；得到的乳酸产品质量不高，仍需其他后提取工艺进一步提纯；且萃取剂价格较高，回收较繁琐。

3.2 盐析萃取和双水相萃取

盐析萃取是利用物质在有机溶剂与盐构成的互不相溶的两相中溶解度不同而实现分离的方法。修志龙等［19］向有机酸发酵液中加入可溶性无机盐或有机盐和萃取剂，形成两相，上相为富含有机酸的溶剂相，下相为富含其他成分的盐相，达到分离有机酸的目的。魏搏超等［20］利用盐析萃取法分离发酵液中的乳酸，通过系统考察乳酸在不同盐析萃取体系中的分配规律，发现K2HPO4-甲醇或乙醇体系适合分离发酵液中的乳酸，且在两个体系中乳酸的回收率分别为86.0%和90.6%，残糖、菌体和蛋白的脱除率分别达到了67.3%、100%和85.9%。

双水相萃取技术是利用乳酸发酵液中的乳酸及其他杂质组分在两相间的选择性分配达到提取乳酸的目的。任慧等［21］采用聚乙二醇（PEG）-磷酸盐双水相体系分离提取乳酸钙，考察了 PEG相对分子质量、PEG含量等因素对乳酸钙分配系数及提取率的影响，得到了较好的萃取条件；用双水相萃取方法提取乳酸钙能有效去除乳酸钙中的蛋白质、葡萄糖、有机酸等，可大大提高产品品质。

但是两种提取方法中乳酸的收率都不高，且萃取剂和盐的循环利用比较困难，工业化应用还存在一些关键性的问题有待解决。

3.3 与发酵耦合

萃取与发酵耦合的原位分离技术是目前各国研究者的热点，在发酵的过程中加入萃取剂，将乳酸从发酵体系提取出来，减少了产物抑制对发酵的影响，提高了发酵收率和分离效率。

陈敏等［22］在油醇中加入三辛胺组成复合溶剂，用于乳酸发酵的原位分离，效果较好，它能将乳酸从水相中萃取出来，同时对乳酸菌的毒性又较小。DISSING等［23］利用双水相提取法进行乳酸发酵，将PEG和轻基醚纤维素（HEC）加入发酵液中，使乳酸和菌体分别进入两相中，实现两者的分离，且HEC对菌体无毒害作用，与间歇发酵相比，乳酸产量提高15%。柴红等［24］采用乳酸液膜萃取法和有机溶剂萃取法与发酵耦合提取乳酸，比较了两种方法的传质机理，发现在各自的最佳操作条件下，提取相同的乳酸，有机溶剂萃取有机相的消耗量是乳化液膜法的3～4倍，乳化液膜法萃取率高，且能得到浓缩的乳酸。WASEWAR等［25］建立了发酵与萃取反应耦合过程的数学模型，考察了以Alamine-336为萃取剂、辛醇为稀释剂的情况下，影响发酵产率的各种因素，并发现在有萃取过程存在的情况下，半间歇操作的产率几乎是间歇操作的5倍，且该过程不消耗额外的溶剂，与传统工艺相比也不会产生大量的废弃物。

萃取与发酵耦合法具有生产成本低、简单易行的特点，但多数萃取剂都有一定的毒性，乳酸在各相中的分配系数偏低，生产不易控制，使得该方法的工业化存在一定的难度，还需进一步的研究。

4　分子蒸馏

分子蒸馏，也称短程蒸馏，是在高真空条件下进行的非平衡连续蒸馏过程，常用于分离低挥发度、高沸点、高黏度、热敏性及具有生物活性的物料［26］。由于乳酸沸点较高，高温易分解，故一般采用高真空操作蒸馏得到乳酸。

孙波等［27］采用离心式分子蒸馏设备提取乳酸，研究了蒸发面温度、蒸发面转速、冷热面间距及温差对L-乳酸纯度和收率的影响，确定了最适宜的工艺条件，所得产品纯度达到了 95%，收率达到了70%。王甲卫等［28］用分子蒸馏法对发酵液中的乳酸进行分离提纯，最终所得产品纯度达96%，质量符合国标要求。ANDREA等［29］对混合短程蒸发提取乳酸的工艺进行了评估，考察了进料流速、搅拌、冷凝器和蒸发器的温度对于乳酸纯度和收率的影响，通过一步提纯，馏出物中乳酸的纯度可达89.71%。

高真空蒸馏是在分子蒸馏的基础上发展起来的，可将乳酸中的残糖完全脱除。南京绿天源公司将乳酸原料在 1.3～2kPa真空条件下脱水，然后将真空度降至200Pa以下，采用刮膜方式进行蒸发，可将残糖全部分离，得到高质量的耐热乳酸［30］。

分子蒸馏技术提取乳酸具有一定的有效性，且工艺简单，得到产品纯度较高，但产品单程收率低，设备投资较高，且只能对乳酸产品进行深加工，不能直接从发酵液获得乳酸。

5　吸附法

吸附法是利用固体吸附的原理，选用对乳酸分子有特定选择吸附功能的吸附剂，从发酵液中提取乳酸，是溶质从液相转移至固相的过程。

5.1 常规吸附法

常规吸附法是通过向发酵液中添加吸附剂或将发酵液通过阴离子或阳离子交换树脂将其中的乳酸提取出来，然后解吸。常用的有交联型聚乙烯基吡啶树脂（PVP）、微孔超高交联树脂、叔胺类树脂、离子交换树脂等。

胡友慧等［31］对树脂对乳酸的吸附性能及解吸剂的选择进行了探讨，发现D-301树脂的吸附容量小于PVP，但D-301吸附的乳酸比PVP的容易洗脱，且D-301树脂中甲醇的解吸性能明显大于热水。吴建等［32］采用微孔超高交联树脂HD-01对发酵液中的D-乳酸进行了吸附实验，发现分子形式的D-乳酸有利于吸附，D-乳酸的最佳吸附pH为2.1；并采用Frenundlich等温模型对吸附等温线进行拟合。TONG等［33］使用一种弱碱性阴离子交换树脂Amberlite IRA-92，发现当pH在5～6、低流速、低样品负载量时更有利于吸附分离的进行，乳酸产品的收率、纯度和产量均较高；在最优试验条件下，乳酸的收率可达82.6%，纯度96.2%，产量1.16g乳酸/g树脂。

常规吸附法具有设计操作简单、吸附容量大、选择性高、易再生、成本低等优点，且避免了有机溶剂的使用，但吸附剂的吸附容量与材料的吸附性能有关，且脱附过程大多需化学试剂，所得产品进一步提纯困难，工业化应用还存在一定的困难。

5.2 色谱分离技术

色谱分离技术又称层析分离技术，可用于分离复杂混合物中的各组分，在制药行业、生物技术及精细化学品上有较好的应用。

WU等［34］将极性大孔吸附树脂AX-1装填到固定床色谱柱中，用于发酵液中乳酸的提取，发现其吸附过程满足 Langmuir吸附等温线和拟一级动力学，为放热反应；80℃的热水进行洗脱，可将吸附在色谱柱上的D-乳酸完全脱除，整个过程未使用溶剂，且树脂吸附容量大，选择性高。安徽中粮生化格拉特公司采用顺序式模拟移动色谱技术从乳酸发酵酸解液中纯化乳酸，经多级分离后，提浓段乳酸的收率可达95%～98%，产品纯度大于99%［35］。

色谱分离技术具有分离效率高、选择性高等优点，但当发酵液中含有与乳酸极性相近的有机酸时，分离效果就不好，且洗脱过程溶剂耗量较大。目前，该方法在国内还停留在实验室研究阶段，还需探索各方面性能较好、稳定性高、成本较低的树脂及其吸附、脱附性能，以便实现其工业化应用。

5.3 与发酵耦合

将吸附与发酵过程耦合，简化提取流程，减少产物抑制对菌体发酵的影响，进一步提高乳酸产率。

SRIVASTAVA等［36］用离子交换树脂在发酵的同时提取乳酸，消除产物抑制，把离子交换树脂Amberlite IRA-400用于乳酸发酵和乳酸分离过程，其转化率为92%，产酸速率为1.67g/（L·h）；但多次提取影响了乳酸的发酵速度，延长了发酵周期。GARRETT 等［37］采用弱碱性树脂 AmberliteTMIRA-67提取发酵液中的乳酸，发酵萃取过程中，保持发酵液中乳酸含量小于 20g/L，以提高发酵的产率，其产率是可控的分批补料发酵系统的1.3倍，并发现树脂的等温吸附与Langmuir模型相吻合，其单层吸附量为203.8mg乳酸/g树脂，经过108天的发酵实验后，该树脂仍具有较好的稳定性。

通过吸附树脂，不断的从发酵液中移走乳酸，既可减少产物抑制作用，又可防止pH降低，减少了 pH调节剂的用量及副产物盐的形成。但树脂除了对乳酸的吸附外，对葡萄糖也有一定的吸附量，这就对树脂的强选择性有较高的要求。从工业化的角度来说，将离子交换树脂法与发酵耦合具有较好的应用空间。

6　膜分离

膜分离是利用膜的选择透过性，在膜两侧一定推动力的作用下，实现发酵液中不同组分的分离，达到提纯、浓缩乳酸的目的。常用的膜分离方法有微滤、超滤、纳滤及电渗析等。

6.1 超滤

超滤主要用于脱除发酵液中相对分子质量大于1000或粒径大于10nm的颗粒，如菌体、蛋白等。胡海江等［38］采用超滤膜脱除发酵液中的蛋白，比较了两种PS膜的膜通量衰减系数和蛋白脱除效率，发现 UEOS503脱蛋白的效果更好，并考察了膜压差、温度、pH和物料浓度对超滤效果的影响；在适宜条件下，通过 UEOS503膜蛋白质的去除率为92.85%。孙洪贵等［39］考察了6种超滤膜的分离性能，发现Suntar-5U3和Suntar-6U2两种膜对菌体、蛋白等杂质的截留率分别为96.7%和97.8%，并对各操作参数对膜性能的影响及膜的持续运行情况进行了考察。

超滤是一种有效的从发酵液中脱除菌体及大分子蛋白的方法，在工业化生产中得到了较好的应用。

6.2 纳滤

纳滤主要是用于脱除乳酸发酵液中相对分子质量大于200的物质，如大部分的糖类、部分色素和二价离子等。ANTOINE等［40］将纳滤作为双极电渗析精制乳酸的第一个步骤，用DK纳滤膜可以脱除乳酸发酵液中的64%±7%和72%±7%的镁离子和钙离子，并能脱除近40%的硫酸盐和磷酸盐，几乎全部的色素脱除，回收率也较高，故纳滤亦可作为精制过程的最后一步。也可将其与膜集成混合生物反应器系统相结合［41］。

纳滤可有效脱除小分子有机物及部分盐类，但是膜成本较高，易污染，随着膜使用时间的增加，膜通量衰减。

6.3 电渗析

电渗析是利用离子交换膜和直流电场的作用实现发酵液中阴、阳离子的定向移动，从而达到分离电解质与非电解质、浓缩乳酸盐的目的。NAREBSKA等［42］采用一种结构单元为负极、阳膜、阴膜、阳膜和正极的电渗析器来提取乳酸钠，发现在酸室中填充阳离子交换树脂可极大地提高装置的极限电流密度，此时电流效率为92%。李学梅等［43］采用电渗析法分离发酵液中的乳酸，验证了通过电渗析法分离浓缩低浓度（＜1%）乳酸的可行性，并考察了各个操作条件对乳酸电渗析速率的影响，为该工艺的进行提供了参考。

双极膜电渗析技术是电渗析技术的进一步发展，由阴、阳离子交换层复合而成，能够将水电离出 H+和 OH-，从而达到将乳酸盐变成高纯度乳酸，并回收氢氧化钠用于发酵过程pH调节的目的。MADZINGAIDZO等［44］先利用单极电渗析处理含乳酸钠的发酵液，得到乳酸钠浓缩液，其中乳酸盐浓度 15%，葡萄糖含量低于 2g/L，乙酸盐浓度1.5g/L，然后再经双极膜电渗析处理后，得到 16%乳酸，其中葡萄糖含量低于 1g/L，色素和无机盐完全脱除。林晗等［45］采用双极膜电渗析法提取乳酸，并对其离子迁移规律进行了研究，确定了分离适宜的操作条件，回收率可达 85.37%，电渗析前后乳酸的浓度增加1.6倍，乙酸等杂酸的浓度较低；进行了酸根离子的动力学研究，发现乳酸根的迁移速度最快。电渗析法可以有效的脱除色素、无机盐等，但是对各种杂酸的脱除率不高，还需通过离子交换树脂进一步提纯乳酸。

电渗法能够得到纯度较高的产品，回收率较高，不会对料液产生二次污染，也不会产生任何酸碱废液，缺点就是能耗高，但该技术仍具有较好的发展前景和工业化应用的空间。

6.4 与发酵耦合

将膜分离与发酵耦合，可在发酵过程中保持较高的细胞浓度，并保证细胞的循环使用，乳酸可从发酵罐中连续的移走，提高产率。

SIKDER等［41］利用膜集成混合反应器进行发酵，通过微滤膜进行细胞的分离和循环使用，发酵液通过错流的纳滤膜进行过滤，糖的截留率为94%；该膜组件与双极膜电渗析集成可取代乳酸提纯的后续多个步骤，得到单品级乳酸。WANG等［46］将微滤与发酵耦合，保持了发酵体系中菌种的高密度，通过填充床吸附发酵液中的乳酸，该体系中乳酸浓度可达 183.4g/L，相比单一发酵过程其浓度提升了26.1%。BOONTAWAN等［47］用数学模拟方法对产物抑制作用进行说明，发酵过程乳酸盐的临界最高浓度为 80g/L，将电渗析与发酵耦合后，最高的乳酸盐浓度可达185g/L，该系统经过250h操作仍能稳定运行。GAO等［48］采用连续电渗析发酵法（EDF）提取乳酸，175g/L的葡萄糖浓度为原料最适浓度，连续电渗析发酵持续运行350h，其中稳定运行的时间大于200h，乳酸最大的产率为8.18g/（L·h），收率为68.8%；与传统的EDF及间歇操作的EDF相比，乳酸的产量分别是它们的19.5倍和9.7倍，这主要由于连续操作的发酵时间长、产率高。WANG等［49］将发酵与双极膜电渗析耦合，采用连续过程生产提纯乳酸，发酵液中乳酸盐的回收率可达69.5%，与间歇操作相比，减少了工作量，提高了效率。

将膜分离与发酵耦合，可实现过程的连续操作，实现菌体的循环使用，尤其是电渗析与发酵耦合，不用中和剂即可控制体系的pH；但乳酸的电化学性能较差，电渗析速率慢；当乳酸浓度较高时，容易造成对膜的吸附，限制了该技术的使用。

7　结　语

随着乳酸应用领域的不断扩增，尤其是生物降解材料（聚乳酸）方面，市场对于乳酸的需求量日益增加，同时对乳酸的品质也提出了更高的要求。这就需要对传统发酵法生产乳酸工艺进行不断的改进，以提高其生产效率，保证发酵、提纯生产工段持续稳定的运行。

发酵液中乳酸的分离提纯占到了整个乳酸生产费用的大半部分，是生物法生产乳酸的关键，不断开发新的乳酸提纯方法仍是各国科研工作者研究的重点。寻求高效率、低污染、低能耗、可工业化的乳酸提纯工艺路线，提高产品收率和品质（化学、光学纯度），降低生产成本（原料成本，发酵、分离成本等），实现大规模的生产，是当前乳酸及相关行业的迫切需求。尽管上文介绍的各项分离技术都有其自身的优点，如分离效率高、产品品质好、能耗低、环境污染少等，但单一技术很难有效的完成乳酸的分离，将多种技术集成、改良提纯工艺路线，往往会有更好的效果。其中，将各种新型高效的集成技术与发酵过程的有机结合，实现连续或半连续的发酵过程，可在提高乳酸产率和产品质量的同时，降低副产物的生成和环境污染。

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Advances in separation and purification of lactic acid from fermentation broths

SUN Qimei，QIAO Kai，WANG Lingmin，GAO Dacheng，WANG Chonghui
（Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals，SINOPEC，Fushun 113001，Liaoning，China）

Lactic acid is the raw material for synthesis of poly-（lactic acid）.Biological processes are the main industrial method for lactic acid production.Due to the complex composition of fermentation broth，separation and purification of lactic acid from fermentation broth become the key technologies for biosynthesis.They also determine the quality and yield of lactic acid.In this paper，separation methods of lactic acid from fermentation broth are discussed，including crystallization，esterification，extraction，molecular distillation，membrane separation，adsorption and in situ product removal technology combining fermentation with the above separation methods.However，a single technology cannot efficiently extract lactic acid.It has to combine multiple technologies and improve the process route.One of the methods is to combine efficient integration technologies with the fermentation process，realizing continuous or semi-continuous production.This can improve the productivity and quality of lactic acid，and also form a set of purification processes that are efficient，high-quality，low-pollution，low energy-consuming and also feasible for industrial production.

lactic acid；separation /purification；fermentation broth

TQ 923

A

1000-6613（2016）09-2656-07

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.09.004

2016-01-23；修改稿日期：2016-01-29。

及联系人：孙启梅（1987—），女，硕士，助理工程师，从事生物化工研究。E-mail sunqimei.fshy@sinopec.com。