柠檬酸提取工艺.doc

柠檬酸提取工艺 柠檬酸是一种有机酸，学名2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，该产品在食品工业、医药工业和化学工业有广泛的用途。在食品工业中主要用于饮料、果酱、果冻、冰激凌生产中作为风味剂；在医药主要用于抗血凝剂、退热剂、尿酸度矫正剂等；在化学工业中，主要用作增塑剂、螯合剂、抗氧化剂等。近年来，由于对日用洗涤剂工业含磷化合物的限制甚至取缔，使得柠檬酸及其盐类在洗涤剂工业得到了广泛的应用，年需求量以3-6%速度增长。柠檬酸生产有两条途径，一条是以淀粉及糖类为原料，用微生物发酵方法来制取；另一条是从含酸分丰富的原料中提取，特别是在果品加工中进行综合利用如制梅胚后排出的咸酸汁液，其含酸量可达45%，制柑橘胚后排出的咸酸汁液都是提取柠檬酸很好原料。原料提取工艺：1. 原料澄清过滤：橘汁、梅汁中含有不少果胶及杂质，需进行澄清，促进杂质沉淀，然后用压滤机压滤。2. 中和：可用碳酸钙或石灰中和，要预先调成浆状进行，最好加入15%碳酸钙中和。具体做法是：把橘汁、梅汁等咸酸水加热至75摄氏度时，逐渐加入碳酸钙乳浆，继续加热2小时，初温控制在5摄氏度左右，最后可升高到100摄氏度，至溶液呈青绿色时，即表示已完成中和反应。然后静置沉淀，此沉淀即为果酸钙（以柠檬酸钙为主）。3. 除盐：所得柠檬酸钙含有盐分，可用清水洗涤，加热至7080摄氏度，反复多次，直至盐分除净为止，干燥备用。4. 酸解脱色：柠檬酸钙浆液加热至6070摄氏度，加入浓度为35 %的硫酸，沸腾3小时左右，待柠檬酸钙分解完成，即静置沉淀，上层清液为柠檬酸溶液。将暗红色的柠檬酸用12%活性炭脱色半小时，则得无色清液。5. 浓缩、晶析：将无色柠檬酸液进行浓缩，至固形物含量75%时，于结晶缸内静置结晶。45天可完成晶析。6. 离心、干燥：柠檬酸结晶还含有一定水分和杂质，需用离心机除去。然后在75摄氏度下干燥到含水量达1%以下，最后通过过筛、分级、包装即为成品。以地瓜（红薯）粉渣作原料为例。用地瓜加工酒、粉条后，剩下的粉渣中含有40至50的淀粉和一定数量的蛋白质、维生素、碱基、灰分等物质，可以用发酵法制取柠檬酸。1.菌种培养：在46波美度的麦芽汁内加入25至30的琼脂，然后接入黑曲霉菌种（无茵操作），在3032条件下培养4天左右。这种培养方法称为“斜面培养”。将麸皮和水以1：1的比例掺拌，再加入10的碳酸钙、05的硫酸铵，拌匀后装入容量为250毫升的三角瓶中，用15公斤压力灭菌60分钟。接人斜面培养法培养出的菌种，培养96120小时后即可使用。2.原料处理：湿粉渣必须经过压榨脱水，使含水量在60%左右；干粉渣含水量低，应按60的比例补足水分；结块的粉渣需粉碎成二至四毫米颗粒。然后加入2%碳酸钙、 10至11的米糠，掺匀后，堆放2小时，再进行蒸煮。蒸煮可采用加压蒸料和常压蒸料两种方式。加压蒸料最好用旋转式蒸锅，常压蒸料可用固定式蒸锅或固定式水泥蒸锅。先用扬麸机将蒸煮好的料破碎，再加入含抗污染药品的沸水。3.接种、发酵：当磷温冷却到3740时，接入菌种悬浮液。接种后，送入曲室发酵(此时料温不得低于27)。4.发酵工艺条件的控制： (1)发酵过程中没有解决注意适当通风，因黑曲霉菌是喜空气细菌。 (2)发酵室内的相对湿度应保持在86至90之间。 (3)注意发酵过程中的温度控制。整个发酵过程分为三个阶段：第一阶段为前18小时，室温在2730之间，料温在2735左右；第二阶段为1860小时，料温为4043，不能超过44，室温要求33左右；第三阶段为60小时料温在3537左右，室温为3032。5浸取柠檬酸：将曲料放人浸取缸，用温度90以上的水连续浸泡五次，每次浸泡约1小时。当浸液酸度低于0.5%时，停止浸泡进行出渣。将浸液倒入搪瓷祸，加温至95以上，保持10分种后，停止加热，让其静置沉淀6小时。6清液中和：将经过沉淀的清液移入中和罐，加温至60后，加入碳酸钙中和，边加边搅拌。柠檬酸与碳酸钙形成难溶性的柠檬酸钙，从发酵液中分离沉淀出来，达到与其它可溶性杂质分离的目的。 加完碳酸钙后，升温到90，保持半小时侍碳酸钙反应完成后，倒入沉淀缸内，抽去残酸，再放入离心机脱水，用95以上的热水洗涤钙盐，以除去其表面附着的杂质和糖分。在这里要重点检查糖分是否洗净，方法是将12%的高锰酸钾溶液滴一滴到20毫升洗水中，3分钟不变色即说明糖分已基本洗净。7.酸解与脱色:酸解是将已洗净的难溶性的柠檬酸钙与烈士作用，生成柠檬酸与硫酸钙。反应式如下:Ca(C6H5O7)2+3H2SO4=2C6H8O7+3CaSO4生产过程一定要严格注意无菌的操作。发酵室要注意消毒，定期用甲醛或硫磺熏蒸，其用最甲醛为10毫升立方米，硫磺为25克立方米。在清液中和过程中，控制中和的终点很重要，过量的碳酸钙会造成胶体等杂质一起沉淀下来，不仅影响柠檬酸钙的质量，而且给后道工序造成困难。一般按计算量加入碳酸钙（碳酸钙总量=柠檬酸总量0714），当pH为6570，滴定残酸为0102时即达到终点。一旦加过了碳酸钙量，需要补加发酵或母液。洗净的柠檬酸钙盐最好能迅速进行酸解，不要过久贮放，否则会因发霉变质造成损失。如因故不能及时处理，要晾干后再存放。柠檬酸液浓缩后，腐蚀性较大，因此多采用搪瓷衬里的浓缩锅，浓缩液的浓度要适当，如浓度过高，会形成粉未状；但浓度过低，也会造成晶核少，成品颗粒大，数量少，母液中残留大量未析出的柠檬酸，影响产量。母液可以再直接进行一次结晶，剩下的母液往往因含大量杂质，不宜作第三次结晶但可以在酸解液中套用，或用碳酸钙重新中和，须视杂质的含量多寡而定。在室温下,柠檬酸(C6H8O7)又名2-羟基丙烷-1, 2, 3-三羧酸,为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸,在潮湿的空气中微有潮解性。它可以以无水合物或者一水合物的形式存在:柠檬酸从热水中结晶时,生成无水合物;在冷水中结晶则生成一水合物。加热到78C时一水合物会分解得到无水合物。在15C时,柠檬酸也可在无水乙醇中溶解1。从结构上讲,柠檬酸是一种三羧酸类化合物,并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。加热至175C时它会分解产生二氧化碳和水,剩余一些白色晶体。柠檬酸是一种较强的有机酸,有3个H+可以电离;加热可以分解成多种产物,与酸、碱、甘油等发生反应。柠檬酸是有机酸中第一大酸,由于物理性能、化学性能、衍生物的性能,是广泛应用于食品、医药、日化等行业最重要的有机酸2。2柠檬酸清洗机理柠檬酸(C6H8O7)对金属腐蚀小,是一种安全清洗剂,表1是柠檬酸与一些无机酸、有机酸对金属的腐蚀性比较表,由于柠檬酸不含有Cl-,故不会引起设备的应力腐蚀,它能够络合Fe3+,削弱Fe3+对腐蚀的促进作用3。表1几种常用的有机酸和无机酸对钢铁溶解力对比4, 5酸的类别酸种类及浓度溶解铁的质量浓度/(gL-1)无机酸HCl 1% 7. 5H2SO41% 5. 7H3PO41% 8. 5HNO31% 4. 4HF 1% 14氨基磺酸1% 2. 9有机酸柠檬酸1% 4. 4甲酸1% 6. 1羟基乙酸1% 3. 7草酸1% 6. 2EDTA(乙二胺四乙酸)1% 3. 8注:表中“%”均为溶质质量分数柠檬酸可溶解氧化铁和氧化铜,生成柠檬铁、铜的络合物,如果采用氨化的柠檬酸溶液,能生成溶解度很大的柠檬酸亚铁氨和柠檬酸高铁络合物,清洗效果非常好,柠檬酸以除铁锈为主,所以主要用于清洗新建的锅炉,柠檬酸与氨基磺酸、羟基乙酸或甲酸混用,可用来清洗锅炉中的钙镁垢和铁锈,柠檬酸