柠檬酸及生产工艺

柠檬酸及生产工艺柠檬酸及生产工艺 一一 柠檬酸的简介柠檬酸的简介 1 柠檬酸的理化性质 柠檬酸 Citric acid 又称枸椽酸 是一种三元羧酸 其学名为 3 羟基 3 羧 基戊二酸 分子式 C6H8O7 无水物 在自然界中存在于柠檬 柑桔 梅 李子 梨 桃 无花果等水果中 柠檬酸具有无毒 无色 无臭特性 一般为半透明 结晶或白色粉末 易溶于水 乙醇 乙腈 乙醚等 1 不溶于苯 微溶于氯仿 相对密度 1 542g cm3 熔点 153 失水 柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不 同 有无水柠檬酸 也有含结晶水的柠檬酸 在干燥空气中微有风化性 在潮 湿空气中有潮解性 175 以上分解放出水及二氧化碳 柠檬酸是一种较强的有 机酸 有 3 个 H 可以电离 水溶液呈酸性 加热可以分解成多种产物 与酸 碱 甘油等发生反应 2 柠檬酸的用途 柠檬酸具有令人愉悦的酸味 入口爽快 无后酸味 安全无毒 被广泛用 作食品和饮料的酸味剂 能与二价或三价的阳离子形成络合物 被用作金属加 工的鳌合剂和洗净剂 起软化水作用的洗净力补充剂 还能衍生形成许多衍生 物 可用作有机化学工业的原料 因此被广泛用于食品饮料 医药化工 清洗 与化装品 有机材料等领域 是目前世界需求量最大的一种有机酸 2 到目 前还没有一种可以取代柠檬酸的酸味剂 二二 生产技术生产技术 柠檬酸的生产方法共可分为 3 种 水果提取法 化学合成法 生物发酵法三 种 17 目前以发酵法生产柠檬酸为主 18 发酵法又分为固体发酵法和液体深 层发酵法 固态发酵能耗小但劳动力大 占地面积大 不适合大规模的生产应 用 深层通风发酵法采用不锈钢罐体 机械搅拌通风 微生物在液体相中分布 均匀 发酵时不生成孢子 全部菌体细胞用于代谢柠檬酸 发酵速度高 实现 了机械化或自动化操作 利于大规模生产 三三 生物发酵法制取柠檬酸生物发酵法制取柠檬酸 1 本工艺选择的原料及生产方法 本次生产工艺设计以薯干为原料 采用直接粉碎 调浆 液化 进行好气 液体深层发酵 钙盐法提取 最后结晶 干燥得到柠檬酸 2 工艺流程 接收糖浆后 根据糖浆组成作适当的处理或配制 配成发酵原料 进行连 续杀菌并冷却后 进入发酵罐 加入菌种和净化压缩空气后进行发酵 发酵液 经升温 过滤处理后 进入中和罐 用 中和处理 再经过过滤洗涤 得到柠檬 酸钙固体 送入酸解罐 再添加 酸解 并加入活性炭进行脱色 然后 通过带 式过滤机过滤 酸解过滤 除去 及废炭 酸解过滤液经离子交换处理后 进行 蒸发 浓缩 再进行结晶 结晶后 用离心机进行固液分离 对得到的湿柠檬 酸晶体进行干燥与筛选 最后得到成品柠檬酸 酸液 柠檬酸生产工艺流程框图 配料 灭菌 发酵 种子净化 过滤 中和 过滤 酸解 离子交换处理 蒸发结晶 分离 干燥 筛选 活性炭 废渣处理 钙盐 废渣处理 消泡剂 酸解液 次 品 回 流 湿 湿 柠 檬 酸 纯 水 淀粉糖 空 气 菌 种 3 操作工艺 1 原料的处理 根据发酵的要求 对薯干原料 采用直接粉碎 磨粉 调浆 液化 连续 灭菌的处理方法 以薯干原料生产时 根据我国薯干粗料的特征 发酵工艺要 求将薯干从平仓运至备料车间 经过磁选装置除去原料中含铁杂质 以保护设 备 然后进入粗粉碎机 将薯干先轧成 1 3cm 大小的小块 以提高磨粉机的效 率 便于物料的输送 粗碎后 由斗式提升机提送至中间粉仓 由粉仓落入磨 粉机粉碎 粉碎后进入粉仓 再经计量送至配料罐 配料罐内加水调浆 同时 加入淀粉酶升温液化 液化完成后送至连消装置连续灭菌 再送至发酵车间 2 发酵工序 由备料车间提供的经连续灭菌并冷却的料液 通过灭菌管道泵入已空消灭 菌待料的发酵罐 通过差压法或零磅火焰倒种法 接入已培养好的柠檬酸菌种 在通风 搅拌情况下 进行发酵或培养 在发酵培养过程中 对罐温 罐压 通风量 搅拌转速等实行连续记录监控 并定期检测原糖消耗情况 菌种生长 状态 pH 值 泡沫等变化情况 根据发酵的工艺特性要求 及时调整控制发酵 工艺过程 以获得最佳工艺产酸率或种罐菌活力 一般经 66 小时 种罐约 25 小时 培养 大罐在残糖指标 产酸情况达到放罐条件即可放罐 种罐菌活力 及菌群数量达标后 即可移种 在发酵或陪种过程的定期检测中 若发现异常 情况 如染菌等 应针对具体情况及时处理 对中 前期染菌 可加大种量形 成 主菌群生长优势 或及时罐实消 补入适当营养源重新接种发酵 后期时 可加强监控 提前放罐 对倒罐等应予灭菌排放处理 并认真查找原因 进一 步强化灭菌操作中的各个环节 3 醪液处理工序 柠檬酸发酵完成后 应即时进行热处理 以灭活发酵 絮凝蛋白 提高收 率 为提高设备利用率 增设醪液贮罐 通过热交换器 及时将醪液加热至 80 后进入醪液热贮罐 再经泵压入过滤机 除掉固形物及菌体残渣 将清醪 液泵入下道工序 4 提取工序 由压滤工段送来的柠檬酸清醪液泵入中和罐 在 80 下进行中和 碳酸钙 经密闭的输送机送入车间 经无级调速下料螺旋分散投入中和罐 以防止局部 浓度过高 使中和沉淀反应均匀 经终点检测合格后 将柠檬酸钙悬浮液排入 带式过滤机中 将固体柠檬酸钙从悬浮液中分离出来 为满足玉米原料及薯干 原料生产工艺的双重要求 中和带式过滤机用特定的加长 强洗型 生产原料 操作灵活 以确保粗原料生产时的中和洗糖要求及成品的指标控制 又热水或 酸解液调浆 浓硫酸由酸碱站泵入 再计量到酸碱桶中与柠檬酸钙在 80 下生 成硫酸钙与柠檬酸的悬浊液送入酸解带式过滤机进行过滤 清洗液即酸解液收 集用于调浆 硫酸钙运至渣场综合利用 柠檬酸酸解送至精制工段 5 精制工序 a 离子交换与脱色 柠檬酸液从暂贮罐中泵送离交纯化工序 经由阳离子 交换塔 阴离子交换塔和活性炭脱色塔 离交脱色出去色泽及影响成品质量加 速设备腐蚀的阴阳离子 阴阳树脂需经过酸洗 碱洗再生处理 离交后的柠檬 酸精制母液送入蒸发工序 b 蒸发与结晶 在提纯溶液进入蒸发部分前 通过精过滤出去清液中的微 小树脂颗粒 精滤后的溶液经热交换器预热后送至双效真空浓缩器经浓缩至特 定浓度后 转入真空结晶器 或者低温结晶器进行结晶 以确定产品 一水成 品或无水产品 再经分离将柠檬酸晶粒从液相中分离出来 液相在分离后分别 放至各级母液贮罐 根据其杂质离交浓度情况 送往重新蒸发式回流到前工序 处理提纯 晶体送往干燥机 c 干燥与包装 从离心机分离出来的湿柠檬酸晶粒被送到流化床干燥器 根据生产品种控制干燥空气 温度及冷却空气量进行干燥 排空经湿式旋风分 离器处理排放 干燥后的柠檬酸晶粒通过传送装置运到筛选机 不合格颗粒被 筛选分出来 溶解后返回到结晶系统 柠檬酸成品进行定量 包装 存放 四四 总结总结 通过本次设计 我发现将理论与实践有很大的差异 理论知识只有与实践 相结合才能更加完善并更好的指导实践工作 此次设计使我大学三年所学的专 业知识得到了全面的巩固 使理论和实践达到更好的结合