精制无水柠檬酸生产工艺规程VIP

1、无水柠檬酸生产工艺规程1 产品概述 1.1 产品名称、化学结构、理化性质1.1.1 产品名称1.1.1.1 法定名称：无水柠檬酸（英文名Citric Acid Anhydrous）1.1.1.2 学名：3-羟基-3-羧基戊二酸1.1.1.3 其它名称：枸橼酸1.1.2 分子式、结构式： C6H8O7 CH2 COOHHOC COOH CH2 COOH 1.1.3 理化性质1.1.3.1 物理性质 柠檬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,易溶于水和乙醇，水溶液显酸性。 柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同，有无水柠檬酸C6H8O7也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7.H2O、

2、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O。本公司产品无水柠檬酸是由36.6以上水溶液中结晶析出，经分离干燥后的产品，分子量192.13，熔点153，密度d420=1.6650。在干燥空气中易风化。无水柠檬酸晶体形态为单斜晶系的棱柱形-双棱锥体。1.1.3.2 化学性质： 柠檬酸是一种较强的有机酸，有个可以电离； 加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。1.2 用途： 柠檬酸在食品工业上广泛用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥臭剂、螯合剂等。 医药工业上广泛用柠檬酸及其盐类，柠檬酸盐用于补充相应的元素时，具有溶解度高、生理宽容性大，酸根直接被吸收而无积留等优点。 柠檬酸及其盐

3、类和衍生物在化学工业中广泛用作缓冲剂、催化剂、激活剂、增塑剂、螯合剂、清洗剂、吸附剂、稳定剂、消泡剂。 柠檬酸及其盐类在印染、原子能工业、石油开采、建筑工业、铸造工业、皮革工业等行业中也有广泛的用途。1.3 质量标准：1.3.1 产品质量标准 本产品质量执行GB、BP93、BP98、USP23、USP24、E330等标准或根据客户需要生产。1.3.2 包装规格： 出口柠檬酸系定量包装商品，一般25kgs或1000kgs为一包装袋。特别情况根据用户要求包装。 每件实衡净重与规定净重的差重幅度定在4以下，鉴重时按规定比例抽查，抽查部分总净重与规定总净重差重幅度在2以内。1.3.3 包装贮存要求：

4、柠檬酸包装成品应遮光，密闭贮存，库房内应阴凉、通风、干燥、无虫鼠等，不得与异物混合存放。2 原辅包装材料质量标准及规格2.1 原辅材料质量标准规格名 称指 标瓜 干外观：个大洁白，无霉变，无地瓜母子。淀粉含量66，水份13玉 米无霉粒，不完善粒5%，色泽气味正常，淀粉含量66，水份14，沙杂1%木薯干片状、条状或不规则形状。色泽一致，无光泽的白色，无发酵、霉变、结块及异味异嗅。淀粉含量67%，水分13%，粗纤维4%，沙土2%盐 酸外观：无色或淡黄色透明液体 HCL含量31，SO42-0.007, Fe3+ 0.01液体烧碱NaOH含量32 符合国标209-93硫 酸外观：澄清透明无杂质可见 H

5、2SO4 含量95碳酸钙外观：白色粉末（略带黄色）含量97 镁 0.35 200目透过率90%2.2 包装材料质量标准及规格 内包装袋：聚乙烯薄膜袋，无色透明，无杂质，壁厚5.56.0丝，袋底部封口严密，外型尺寸：宽×长55×105cm。 外包装袋：复合塑料编织袋，外观整洁边缘整齐,外型尺寸：宽×长(4250)×(7880)cm， 对已印刷唛头的包装袋要求印刷规范清楚。对材质及规格有特殊要求的按客户要求制作。3 工艺过程原理及工艺流程图3.1 工艺过程原理3.1.1原料预处理3.1.1.1原料粉碎 原料(瓜干、木薯干、玉米)经破碎机破碎后，采用气力输送而

6、分离掉粒径大的砂石和金属杂质等，经永磁筒磁除铁后，进入粉碎机。粉碎机为锤式，由电动机带动主轴旋转，主轴上装有刀架，架上装着锤片，高速旋转的锤片打击粉碎室内原料，粉碎后的料粉由筛网排出，未达到粉碎粒度的物料继续留在机内，反复受锤片的冲击而粉碎。由筛网排出的粒径1.2mm以下的料粉，输送至料仓待用。3.1.1.2 料粉液化、糖化、灭菌3.1.1.2.1 配料 料粉与水按适当比例投入拌料桶中，在搅拌作用下，混料均匀无粉块后，泵送至液化工序进行原料液化处理。3.1.1.2.2 糊化、液化、糖化 柠檬酸发酵菌种黑曲霉，有糖化能力，但糖化或液化能力不强，需外加淀粉酶完成淀粉液化和部分糖化，而后的糖化由发酵

7、菌种（黑曲霉）完成。 淀粉在加水调浆后，淀粉颗粒本身吸收水分体积膨胀，温度升高则吸水膨胀速度、程度增大。料粉在温度达到70-80时，淀粉分子间的联系削弱，淀粉颗粒解体，使淀粉分子释放出来，淀粉浆变为均一的粘稠液体，称为淀粉糊化。 淀粉酶在85-105时，能较快地水解淀粉分子内部的1.4糖苷键，生成短链糊精及低聚糖。随着淀粉中糖苷键的断裂，淀粉糖的分子量越来越小，反应体系的粘度不断降低，流动性增强，完成液化和部分糖化。 淀粉糊化、液化、糖化过程和产物： -淀粉酶 (C6H10O5)n(C6H10O5)xC12H22O12C6H12O6 H2O H2O 生产中采用喷射器进行原料喷射液化处理，将耐高

8、温- 淀粉酶按需混入料浆中，用高温高压蒸汽与料浆在喷射器中均匀混合，喷射温度为95-105。由于瞬间完成了原料升温且升温均匀，有利于原料中淀粉颗粒糊化和液化。3.1.1.2.3 灭菌 灭菌指杀死或去除微生物的操作，灭菌方法可分为物理灭菌法、化学灭菌法、无菌操作。从柠檬酸发酵菌种培养到发酵罐在发酵生产过程中，都需要严格各环节无杂菌操作。 麸曲培养基和无菌水、种子罐和发酵罐培养基采用热压法灭菌。利用高压饱和蒸汽使菌体内蛋白凝固等作用达到灭菌效果。在110121、30分钟条件下能杀死细菌繁殖体和芽孢。 菌种筛选、麸曲瓶接种、孢子悬浮液制备、种子罐（发酵罐）接孢子等采用火焰操作，保证过程无菌。 接种管

9、道的消毒采用饱和蒸汽流通法灭菌。3.1.3 无菌空气生产 空气经压缩机压缩后，经冷却器冷却湿度增大，再经旋风分离器，分离水分、油污 (无油压缩机不用)，含湿度降低。通过加热器加热降低空气相对湿度。干燥的空气通过过滤器滤除菌类得到符合生产需求的无菌空气。3.1.4 菌种培养发酵3.1.4.1 菌种制备 采用麸曲生产法，黑曲霉原种经斜面培养筛选、麸曲瓶培养、摇床试验和种子罐培养，制得合格的生产菌种后，转入处理好的发酵原料中进行发酵生产。3.1.4.2 发酵产酸 黑曲霉在经过灭菌的培养基中，采用适宜的通氧、控制温度等条件，经过体内EMP途径， 丙酮酸羧化和三羧酸循环等系列复杂的生理代谢过程积累柠檬酸

10、。 柠檬酸积累是菌种代谢失调的结果。 为提高溶氧、传质、传热效果，采用搅拌操作，发酵过程为一个放热的过程，通过盘管用水换热降温，维持发酵温度，保证发酵效果。根据菌种生长代谢周期，当发酵产酸不再增加，残糖不再降低时，（一般菌种产酸达最高，糖耗尽），终止发酵过程，将发酵液升温进入提取过程。3.1.5 压滤 柠檬酸成熟发酵液中除了含有主要产品柠檬酸外，尚含有残糖、菌体蛋白质、色素和胶体物质、无机盐、有机杂酸以及原料带入的各种杂质。因而必须采用一系列物理化学方法进行提取处理。压滤操作为提取第一步,利用板框压滤机滤布两侧压力差,让液相透过滤布与菌丝体等分离。温度、过滤介质、发酵水平及料液质量等对过滤操作

11、都有不同程度影响。3.1.6 中和 柠檬酸与钙盐或钙碱反应可以生成柠檬酸钙。柠檬酸钙微溶于水，且在水中溶解度随温度升高进一步降低，沉淀析出，从而达到与可溶性杂质分离的目的。常用的中和剂是碳酸钙浆,与柠檬酸的反应为：2C6H8O7.H2O+3CaCO3=Ca3(C6H5O7)2. 4H2O +3CO2 +H2O3.1.7 洗糖 PBF 型水平真空带式过滤机为分离柠檬酸钙与废糖水的主要设备。中和后的料液放入滤机上，通过真空切换作用，适当调节热水量在单位行程内洗好钙盐。3.1.8 酸解、脱色柠檬酸钙与H2SO4发生酸解反应为：Ca3(C6H5O7)2.4H2O+3H2SO4+4H2O=2C6H8O7

12、.H2O+3CaSO4.2H2O 酸解到达终点后，酸解液中的色素与胶体物质会影响成品柠檬酸色泽。加入相当于柠檬酸量0.5-0.9左右的粉状活性炭，90-95高温下反应30分钟脱色，使之符合控制要求。3.1.9 酸抽、复滤 PBF型水平真空带式过滤机为酸抽工序主体设备，滤带上下两边的真空压力差促使CaSO4与柠檬酸液分离，80以上的热水多次重复洗涤使CaSO4酸含量符合控制要求，活性炭随CaSO4一同去掉。酸抽后的酸解液中尚含有许多活性炭颗粒、硫酸钙及胶体物质等杂质，需进一步过滤精制。现生产中采用板框压滤机，用硅藻土（或珍珠岩）作助滤剂，均匀涂布在滤布上形成滤层，加压过滤去除酸解液中杂质。3.1

13、.10 离子交换离子交换主要是去除酸解液中的阳离子和阴离子，是一种可逆化学反应： 交换R-SO3H+M+ R-SO3M+H+ 再生 交换 R-N-（CH3）3.OH+Cl- R-N-(CH3)3-Cl+OH- 再生在离交柱中随着柠檬酸液不断输入，树脂上的H+或OH-逐渐被Fe3+、Ca2+、Mg2+或Cl-、SO42-等离子取代，在柱上形成饱和层，此层中H+或OH-浓度为零，金属离子和阴离子浓度饱和。往下的树脂层中H+或OH-浓度逐渐降为零，交换带逐渐往下移动，最后达到底部，树脂失效，失效后的柱子重新用盐酸或液碱处理待用。经离交操作去除铁、镁等金属离子和氯离子、硫酸根离子的离交液收集入贮罐进入

14、浓缩工序。3.1.11 浓缩 离交液浓度一般在30-40，需浓缩至70以上才可进行结晶操作，柠檬酸蒸发温度过高易造成部分分解，因而采用真空蒸发操作（单、双效）。物料在石墨换热器中与蒸汽逆向流动换热升温，在真空作用下喷入蒸发室迅速蒸发。蒸发室内物料由于蒸发作用降温，而向下进入循环管再入石墨换热器，这样循环浓缩到预定浓度即可放料进入结晶工序。3.1.12 结晶溶质从溶液中结晶出来经历起晶和晶体生长两个过程，其推动力都是溶质分子间的引力。起晶方法有自然起晶、刺激起晶和添加晶种三种方法。过饱和浓缩液在结晶罐中冷却降温，通过控制冷冻盐水流速控制降温速度，从而保证柠檬酸在36.6以下以一水形式结晶析出，最

15、后降到12以下时，结晶完全放料离心。3.1.13 离心 结晶料放入离心机内，在离心力的作用下，以滤布为过滤介质达到结晶与母液分离。3.1.14 烘干 经离心洗涤与母液分离后的柠檬酸晶体，含2-3的游离水。通过烘干降低游离水含量。加压加热的空气在烘干机中经筛网吹入与物料接触，使物料迅速干燥并带走气化水分，完成烘干。3.1.15 包装烘干料经旋振筛筛分、金属探测、人工检测处理后，用包装材料定量包装。3.1.16 溶料将普通一水产品投入溶料罐中的热水中，搅拌状态下达到完全溶解。3.1.17 过滤精制 溶解后的柠檬酸溶液经过板式过滤器进行粗过滤，然后泵入精过滤器进行精滤，目的是去除机械杂质。3.1.1

16、8 浓缩结晶 将精滤后的酸溶液泵入连续浓缩结晶器,在真空状态下进行浓缩结晶后放入养晶缸养晶。3.1.18 离心烘干包装 将已起晶的料液连续放出，经连续离心机分离洗掉母液后，获得湿晶体，湿晶体进入烘干机烘去游离水，经风冷、分级、计量、金属探测后进行包装。3.2 工艺流程图（见附页1）4 生产工艺4.1 工艺控制点、控制内容（见附页）4.2 生产工艺过程原料经粉碎工序粉碎后定量配制，进行喷射液化处理，然后泵入发酵罐（种子罐）消毒降温。培养制备好的菌种接入发酵罐以适宜的工艺条件培养产酸，发酵终止加热后经板框过滤去除菌丝渣制成澄清酸液。酸液经中和洗糖、酸解、脱色、酸抽、板框复滤去除葡萄酸、草酸、残糖、

17、色素等杂质，完成粗提过程。酸抽液经离子交换去除Fe3+、Ca2+、Mg2+等金属离子和Cl-、SO42-等阴离子，经浓缩结晶离心制得湿晶体，再经烘干，制得烘干品，最终检验合格的烘干品经筛选去杂质后包装制得普通一水成品。将普通一水成品进行溶解，然后进行粗过滤和精过滤，再进行连续浓缩结晶，经连续离心烘干后进行分级包装。5综合利用与三废治理废 物产生工序日产生量主要成分处理方法中和洗糖水中和洗糖1000M3/d残糖、有机酸的钙盐可溶物生化处理制取沼气。废 酸离 交400T/d(浓度1N以下)HCl、Fe3+、Mg2+、Ca2+收集供处理钠盐母液用或化工厂胶生产用，低浓度弃去钙 泥酸 抽90T/d(以

18、CaSO4计)CaSO4.2H2O活性炭用于水泥作缓凝剂菌丝体压 滤110T/d(含水75)菌丝体、原料杂质烘干后用作饲料6安全技术措施6.1 盐酸（HCl）强腐蚀物品，能灼伤人的皮肤。预防措施：操作时戴好防护用品，接触浓酸后应及时用大量水冲洗。救治方法：皮肤溅上酸应以大量清水冲洗，然后以柔软的油或蜡涂上、碱物质稀释中和或送医院处理。6.2 硫酸（H2SO4）强腐蚀物品，能灼伤人的皮肤。救治方法：溅有硫酸的衣服应脱掉，皮肤溅上硫酸后先用布擦干，再用冷水冲洗。眼中溅入硫酸时，必须用大量冷水冲洗后，用5伏卡因或局部麻醉剂滴入眼中。防护：现场漏硫酸时用大量水冲洗或用干沙吸收，如发生火灾，最好用雾状水

19、、泡沫、CO2干粉灭火。6.3 液碱（NaOH）强腐蚀物品，能灼伤人的皮肤。救治方法：液碱溅到皮肤上应用大量水冲洗后用弱酸冲洗。误入口中严禁催吐，应立即吸入大量弱酸性药物（1-2小时后，可给牛奶或鸡蛋清）或送医院处理。预防：戴好防护用品按规定操作7操作工时与生产周期7.1 操作工时工序名称工时(小时)工序名称工时(小时)粉 碎8结 晶8配 料2-4离 心8发 酵8烘 干8压 滤8包 装8中 和8溶 解8洗 糖8粗过滤8酸解、脱色8精过滤8酸抽、复滤8连续浓缩结晶8离 交8离心8浓 缩8烘干8分级包装87.2生产周期菌种制备：约21天种子罐培养：约20小时（含消毒降温过程）发酵培养：约45-65

20、小时（含消毒降温过程及终止发酵过程）提取：64小时（含压滤）、精制：20小时8 生产规模、劳动组织与岗位定员8.1 生产规模：本公司柠檬酸生产装置暂定生产能力为10000TY。8.2 劳动组织定员岗 位班 制定 员一分厂二分厂办公室常白班66缝纫常白班11培菌常白班56保全一班三组、倒班1314投料一班二组、倒班34动力室一班三组、倒班88压滤一班四组、倒班3136发酵一班四组、倒班1612中控一班三组、倒班1313粗提三班、倒班2121精提一班三组、倒班4756烘干包装一班三组、倒班3542合计199219辅助车间定员岗位名称班制定员办 公 室常白班2粉碎保全三班、倒班10计 量三班、倒班4

21、配 钙三班、倒班5水化 供汽三班、倒班5瓜干装卸常白班10装载机驾驶三班、倒班3合 计39提取三车间定员岗位名称班制定员办 公 室常白班3无水精制班三班、倒班26无水GMP班三班、倒班25中 控三班、倒班4钠盐中和浓缩班三班、倒班8钠盐GMP班三班、倒班20保 全三班、倒班5合 计919 主要重点设备一览表(见附页2)10主要计量器具一览表（见附页3）11 原辅动力消耗定额和技术经济指标11.1.1原辅材料动力消耗定额名 称吨包装成品消耗核算价格消耗价值 元/t瓜 干2.09t904.8元/t1891.03电1450kwh0.46元/kwh667水30m31.9元/m357汽6.7t64.6元

22、/t432.82硫 酸0.96t295元/t283.2盐 酸0.09t307.7元/t27.69碳酸钙1.0t153.44元/t153.44活性炭10kg5.56元/kg55.6 消泡剂2.26kg10.26元/kg23.19液碱12.26kg0.37元/kg4.54助滤剂4kg2.02元/kg8.08淀粉酶0.5kg11.54元/kg5.77包装费80维修费7011.2技术经济指标发酵转化率>93总提取率 >7512 工艺规程更改 柠檬酸生产工艺规程企管部组织编制，企管部长组织审核，生产副总批准实施。在实施过程中，若因技术革新改造或工艺改进需修改时，企管部长组织各生产车间进行论证

23、修改。13 参考书目 有机酸发酵工艺学、中国轻工业出版社，金其荣、张继民、徐勤主编附页1： 工艺流程图 菌种 碳酸钙中和压滤发酵原料配制液化灭菌粉碎瓜干木薯玉米 无菌 菌丝渣空气 硫酸活性炭结晶浓缩离交抽滤、复滤酸解、脱色洗糖 残糖水 钙泥化料普通一水产品入库离心包装烘干合格母液去浓缩 不合格母液去粗提粗过滤烘干分级离心连续浓缩结晶精过滤母液去钠盐工序计量包装附页2 主要设备一览表车间部门设备名称规格型号台数配备位置发酵一车间种子罐SS-10m34发酵发酵罐A3-55m33发酵SS-55m31SS-75m36空压机4LD4-40/4.51动力室4LB-40/2.514LBW-40/2.53开启

24、式螺杆盐水机组YSKF2-161发酵二车间种子罐SS-25m33发酵发酵罐SS-200m36无油润滑空压机L5.5-60/44动力室提取一车间制冷压缩机2AV-12.53动力室提取二车间制冷压缩机4AV-12.53动力室提取三车间精密过滤器80m21精制工序浓缩结晶器1精制工序离心机LWL320*2001精制工序附页3 计量器具一览表部门测量参数名称器具名称规格型号配备位置数量企管部质量台秤TGT-100成品库1质量台秤SGT-2成品库1质量架盘天平JYT-1环保车间1流量水表LXL-1501流量水表LXS-401压力压力表Y-100 0-0.6MPa环保车间3发酵一车间质量涡街流量计LUGB

25、-2320一分厂1质量架盘天平JYT-5菌种室2压力压力表Y-60 0-0.25MPa菌种室4压力压力表Y-150 0-0.4MPa发酵14温度温度计0-150发酵14压力压力表Y-100 0-0.6MPa 板框4温度温度计0-100板框1压力压力表Y-60 0-0.6MPa动力室10压力压力表Y-100 0-0.6MPa动力室5质量扭力天平TN-100B中控1流量水表LXL-150发酵1酸度酸度计PHS-2C中控1提取一温度温度计0-150中和5压力真空表Z-100 0.1-0MPa洗糖5温度温度计0-150酸解3压力真空表Z-100 0.1-0MPa酸抽4温度温度计0-100浓缩2压力压力

26、表Y-100 0-0.6MPa浓缩8压力真空表Z-150 0.1-0MPa浓缩6婆美度婆美表0-10。Be'10-20。Be' 20-30。Be'30-40。 Be'结晶4温度温度计0-100结晶2压力真空表Z-100 0.1-0MPa离心2温度温度计0-100烘干2质量电子台秤TGS-60包装1质量台秤TGT-100包装1压力压力表Y-100 0-1MPa冷动室3压力氨压力真空表YZA-100 0.1-2.4MPa冷动室13流量水表LXL-150提取1质量扭力天平TN-100B中控1透光度分光光度计721-2000中控1计量器具一览表部门测量参数名称器具名称规

27、格型号配备位置数量企管部质量台秤TGT-100成品库1质量台秤SGT-2成品库1质量架盘天平JYT-1环保车间1流量水表LXL-1501流量水表LXS-401压力压力表Y-100 0-0.6MPa环保车间3发酵一车间质量涡街流量计LUGB-2320一分厂1质量架盘天平JYT-5菌种室2压力压力表Y-60 0-0.25MPa菌种室4压力压力表Y-150 0-0.4MPa发酵14温度温度计0-150发酵14压力压力表Y-100 0-0.6MPa 板框4温度温度计0-100板框1压力压力表Y-60 0-0.6MPa动力室10压力压力表Y-100 0-0.6MPa动力室5质量扭力天平TN-100B中控

28、1流量水表LXL-150发酵1酸度酸度计PHS-2C中控1提取一温度温度计0-150中和5压力真空表Z-100 0.1-0MPa洗糖5温度温度计0-150酸解3压力真空表Z-100 0.1-0MPa酸抽4温度温度计0-100浓缩2压力压力表Y-100 0-0.6MPa浓缩8压力真空表Z-150 0.1-0MPa浓缩6婆美度婆美表0-10。Be'10-20。Be' 20-30。Be'30-40。 Be'结晶4温度温度计0-100结晶2压力真空表Z-100 0.1-0MPa离心2温度温度计0-100烘干2质量电子台秤TGS-60包装1质量台秤TGT-100包装1压力

29、压力表Y-100 0-1MPa冷动室3压力氨压力真空表YZA-100 0.1-2.4MPa冷动室13流量水表LXL-150提取1质量扭力天平TN-100B中控1透光度分光光度计721-2000中控1部门测量参数名称器具名称规格型号配备位置数量发酵二车间质量涡街流量计LUGB-2330二分厂1质量架盘天平JYT-5菌种室1压力压力表Y-60 0-0.25MPa菌种室6压力压力表Y-150 0-0.4MPa发酵6温度温度计0-150发酵6压力压力表Y-100 0-0.6MPa 板框1温度温度计0-100板框1压力压力表Y-60 0-0.6MPa动力室5压力压力表Y-100 0-0.6MPa动力室13质