一水柠檬酸生产工艺研究

一水柠檬酸生产工艺研究杨克林（中粮生物化学（安徽）股份有限公司 蚌埠 233010）【摘要】文章首先阐述了一水柠檬酸的用途，常规的生产方法，以及存在的问题。然后针对一水柠檬酸生产过程中的结晶、分离和烘干三道关键工序进行研究分析，最后得出较为理想的一水柠檬酸生产工艺。【关键词】一水柠檬酸结晶分离烘干Citric Acid Monohydrate Production Process of ResearchYang Ke-lin（Anhui BBCA Biochemical Co.,Ld.Bengbu 233000）AbstractThe paper first describes the use of a water citric acid, conventional production methods, as well as the existing problems. Then the three key processes of crystallization, separation and drying in the production of citric acid were studied and analyzed. Finally, the ideal water citric acid production process was obtained.Key wordsCitric acid monohydrate Crystal Separate Dry中图分类号：TQ03 文献标识码：A 文章编号：0 前言一水柠檬酸主要用于食品、饮料行业作为酸味剂、调味剂及防腐剂、保鲜剂。还在化工行业、化妆品行业及洗涤行业中用作抗氧化剂、增塑剂、洗涤剂。目前工业上一水柠檬酸晶体的生产方法包括先将柠檬酸发酵液经固液分离得到柠檬酸清液，柠檬酸清夜经过钙盐法(氢钙法)、酸解法、脱色所得提纯后的溶液加热浓缩结晶，先生产无水柠檬酸。无水柠檬酸晶浆液分离出来的母液经过板框过滤后放入结晶缸，通过降温使柠檬酸浓缩液达到过饱和状态，使晶体析出，降温到13C左右开始进行离心分离，湿晶体进入烘干机进行烘干。母液再经过板框过滤、脱色、浓缩后注入结晶缸，重复上述步骤进行降温结晶、离心分离和烘干，如此往复四至五次，最后将分离出来的母液经色谱分离后返回到提取车间，重新进行提纯。1 存在的问题用常规的生产方法得到的一水酸往往会出现以下问题：（1） 颗粒不均匀且较小，粒度分布宽；（2） 晶体表面粗糙,没有光泽；（3） 包装储存后容易结块。解决上述问题的关键在于一水柠檬酸生产过程中的结晶、分离、烘干和储存四道工序的工艺设计。2 一水柠檬酸的结晶实验发现，对柠檬酸浓缩液进行降温结晶时，如果冷却介质与柠檬酸浓缩液的温度差没有限制，特别是为了加快降温结晶的速率采用与柠檬酸浓缩液的温度差较大的冷却介质时，例如温度差超过10C时，常常得到颗粒不均匀且较小，粒度分布范围较宽的一水柠檬酸晶体，这种一水柠檬酸晶体的抗结块性能较差。降温介质的温度与溶液的温差最高时，高达29C，得到的一水柠檬酸晶体的抗结块性能更差。大量实验证明，在柠檬酸浓缩液进行降温结晶过程中，控制冷却介质与柠檬酸浓缩液的温度差在8以内，能够获得颗粒均匀性较高的一水柠檬酸晶体。这是由于控制了冷却介质与柠檬酸浓缩液的温度差，避免了局部冷却过快导致过饱和度过高产生次级晶核，从而有效抑制了次级晶核的出现，起到控制颗粒均匀性的作用。3 一水柠檬酸的分离 一水柠檬酸生产企业常用的分离设备有吊带离心机、转鼓离心机、520全自动离心机等，其中吊带离心机产能小且耗费人力，基本上已经被淘汰。虽然如此，但是吊带离心机的使用对一水柠檬酸晶体颗粒的保护较好，出来的产品晶莹透亮。转鼓离心机常用的有PGZ1600离心机，有人机操作界面，可实现全自动操作，且该设备在进料、洗涤、脱水、卸料全过程都不会对一水柠檬酸晶体颗粒造成破坏。520离心机是德国进口设备，性能稳定，产量大，可实现高度自动化，美中不足的是对一水柠檬酸晶体颗粒破坏较为严重。实验表明，使用520离心机处理一水柠檬酸晶浆液，则其晶体破坏比例达到40%左右，不仅破坏了一水柠檬酸产品的外观，而且破坏了其内在质量。首先是晶体在离心机内高速旋转被卸料器急速推下，颗粒表面造成刮痕或大颗粒破坏成多个小颗粒。这样，产品的外观失去了光泽，由于小颗粒较多，对一水柠檬酸产品的抗结块能力起到破坏作用。4 一水柠檬酸的烘干柠檬酸行业使用的烘干机有ZLG型直线振动流化床干燥机、GZQ(GZR)系列振动流化床干燥(冷却)机和双质体震动流化床，使用最多的是双质体震动流化床，这主要因为双质体震动流化床具有以下特点：（1） 产品烘干过程中温度不超过48-50，产品烘干迅速、均匀；（2） 床子振动原理和结构科学先进，处理物料质量高；（3） 走料一致，流化非常稳定，操作可靠性高；（4） 系统风量、压降配备合理，床面实际通过的风量绝对符合理论设计量；（5） 床板为针对性专门计算得的空气分布板，水平气流分布器避免了热空气短路，防止粘床、漏料；（6） 排料干净，无需人工清理；（7） 上罩高度大，振动床流化速度低，尾气夹带量很低，除尘负荷低；（8） 设备操作方便，操作弹性大，适应性强；一水柠檬酸湿晶体可以通过干燥除去游离水后得到一水柠檬酸晶体，干燥除去游离水的方法和条件可以采用自然干燥、鼓风干燥、真空干燥等各种常规的干燥方式。双质体震动流化床适用的工艺控制条件是一段加热风温度35-45，二段加热风温度为40-50，三段冷却风温度为10-20，所有烘干机进风必须经过转轮除湿机除湿，且转轮出口空气湿含量在5g/kg以下。除湿的目的是在保证干燥风不饱和度的前提下降低加热风温度，防止一水酸晶体因鼓风温度高而脱水，进而造成产品结块。烘干效果除了于烘干设备和控制参数有关，与来料湿晶体的质量也有着很大的关系，烘干参数的控制也应该随之而调整。例如，利用一次母液和二次母液产的一水酸，因母液纯度较高，结晶颗粒大而均匀。这样的湿晶体烘干较为容易，一段和二段温度均可控制在35左右进行烘干，且产品烘干效果较好。当湿晶体是三次母液或四次、五次母液生产的，则必须适当提高烘干机的温度，因为这样的湿晶体中并晶、微晶较多，烘干较为困难，控制不好就会造成烘干机出料水分高或者脱水，极易造成产品结块。5 一水柠檬酸的存储生产工艺、设备固然重要，但是产品的存储条件更不可忽视。如图表1所示， 表1：一水柠檬酸产品存储过程水分变化表实验表明一水柠檬酸产品在40环境下存储，其产品水分会逐步降低，即产品会因高温失去部分水，而以气态存在于包装袋内。当温度下降，气态水会凝结成水滴渗入产品颗粒之间，颗粒表面会融化而粘在一起，或者是脱水的颗粒之间共用一个水分子，进而形成结块。所以，柠檬酸生产企业务必高度重视仓储条件，它是影响产品质量的关键因素之一。6 总结在行业竞争日趋激烈的今天，企业必须高度重视产品的生产工艺流程、生产过程控制及产品的存储等各个环节，选择最佳的设备、最优的生产工艺和最好的存储条件，不断降低产品的生产成本，提高产品的质量。唯有如此，方能占据鳌头，引领行业发展。【参考文献】1魏广成.浅析一水柠檬酸结晶工艺和设备选型J.公用工程设计,2008（12）.2王勇，顾忠池.一水柠檬酸降温结晶工艺研究J.科技博览,2011(9):111. 3曹海星.我国柠檬酸概况及发展趋势M.化学与生物工程，2008（1）. 4于春梅，满俊.世界柠檬酸生产概况及前景展望J.现代化工，2013（4）:292.5李长兴.柠檬酸结晶工艺探讨J.化学工程与装备，201