纤维预处理水洗液生产乳酸工艺的研究开题报告

1. 研究目的与意义

植物纤维类材料这一巨大而未被充分利用的资源，含有大量纤维素、半纤维素物质，是丰富的可再生资源。这类资源中的半纤维素、纤维素经水解后，可以获得以木糖为主的五碳糖以及葡萄糖为主的六碳糖，是发酵工业和许多化学工业及其他工业部门的重要原料。目前纤维水解产品主要有：酒精、乳酸、糠醛、木糖醇、木糖、饲料酵母及活性碳等。水解液经发酵生产酒精，可取代粮食酒精应用于工业生产中，并可取代汽油燃料用做汽车燃料。

乳酸是用途广泛的有机酸之一，其分子式为CH3CH(OH)COOH ,又名2-羟基丙酸,是一种重要的有机酸，由于乳酸分子中含有一个不对称原子,故根据旋光特性不同,可将乳酸分子分为3种类型: L-型(左旋) 、D-型(右旋) 和DL-型,其中只有L-乳酸能够被人体和微生物吸收利用。特别是L-乳酸的需求量，如果采用价廉的植物纤维原料，将大大拓展其生产原料的后备来源。原料糖转化为乳酸的产率依所用菌种不同可达75％-97％。因此采用植物纤维水解液发酵生产乳酸，即可节约粮食和石油资源，还可降低原料成本。

2. 国内外研究现状分析

乳酸酸性柔和且性质稳定，在食品工业中可以广泛用做酸味剂、风味剂、ph 调节剂和细菌酸败抑制剂。乳酸被美国fda 确认为安全(gras)优良的防腐剂和腌渍剂。可以用于清凉饮料、糖果、糕点的生产。乳酸水溶液可以延长禽肉和鱼肉的货架期。乳酸酯可作为乳化剂用于烘烤食品中，如用于面包生产，使面包质地松软、细腻，还可以延长其货架期。乳酸可用于制革工业，使皮革柔软细密，从而生产高级皮革。还可用来处理纺织纤可使之易于着色，增加光泽，使触感柔软。乳酸乙酯／丁酯，可用作绿色溶剂，具有高沸点、无毒、可降解等特点。

在农业生产中，低度l乳酸聚合物能够作为缓释材料（生产缓释肥料、农药），或作为可降解农用薄膜在农业生产中具有广泛应用。更具前景的是聚l乳酸在自然条件下能够缓慢分解生成c02 和h20，不象聚氯乙稀（pvc）、聚丙烯（pp）塑料那样造成白色污染。它可以代替pvc、pp 类塑料用于容器薄膜、纤维等制品的生产，进而形成一个可再生资源的良性循环。

据估计，今后10年内聚合乳酸将发展成年需要求45.5万吨的市场规模。目前，全世界的乳酸产量约为10万吨，其中90%采用细菌发酵法生产，10%通过乳清水解以化学合成法生产。常规乳酸发酵的主料是淀粉质原料，将纤维素和半纤维素水解成可发酵糖（主要是葡萄糖和戊糖），采用微生物发酵生产乳酸，即可节约粮食，又可降低乳酸发酵的原料成本。

3. 研究的基本内容与计划

2011年3月1日2011年3月4日：准备阶段。阅读文献资料，制定实验方案，配制溶液。

2011年3月5日2011年3月6日：纤维预处理水洗夜的成分分析。

2011年3月7日2011年3月21日：利用单糖发酵性能研究，木糖浓度对乳酸发酵性能的影响，葡萄糖浓度对乳酸发酵性能的影响，葡萄糖、木糖同步利用对乳酸发酵性能的影响。

4. 研究创新点

采用纤维预处理水洗液进行乳酸发酵是有利于资源有效利用和环境保护的重要课题。

但要使该技术在实际中得到应用,尚有许多课题有待于进一步研究。

由于目前纤维预处理方法的不同,导致水洗液中各成分的含量有很大差异，在乳酸生产的菌属选择上也存在差异，因此利用纤维预处理水洗液转化得到的乳酸产率较低。