柠檬酸生产工艺

柠檬酸及生产工艺摘要：柠檬酸广泛应用于食品工业、医药工业和化学工业等方面。它可利用糖质原料如土豆、地瓜中的淀粉等，在多种霉菌及黑曲菌的作用下，控制较低的温度和pH值、较高的通气量和糖浓度，用发酵法制得。关键词：柠檬酸化工产品关键词：柠檬酸化工产品发酵法1产品说明柠檬酸又名枸橼酸，学名3-羟基-3-羧基戊二酸，分子式C6H8O7为无色、无臭、半透明结晶或白色粉未，易溶于水及酒精。加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。柠檬酸主要应用于食品工业，因为柠檬酸有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。柠檬酸在化学工业上可作化学分析用试剂，用作实验试剂、色谱分析试剂及生化试剂，用作络合剂，掩蔽剂，配制缓冲溶液。采用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂，可改善洗涤产品的性能，可以迅速和沉淀金属离子，防止污染物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性，使污垢和灰分散和悬浮，提高表面活性剂的性能，是一种优良的鳌合剂。2生产原理2.1生产方法简介中国现有柠檬酸生产厂近百家，总年产能力约80万吨，是全球最大的柠檬酸生产国和出口国。目前，柠檬酸生产方法有水果提取法，化学合成法和生物发酵法三种。水果提取法是指柠檬酸从柠檬、橘子、苹果等柠檬酸含量较高的水果中提取，此法提取的成本较高，不利于工业化生产。化学合成法的原料是丙酮，二氯丙酮或乙烯酮，此法工艺复杂，成本高，安全性低。而发酵法发酵周期短，产率高，节省劳动力，占地面积小，便于实现仪表控制和连续化，现已成为柠檬酸生产的主要方法。2.2反应方程式C12H220u+H20+302-2。6职+俱0（蔗糖） （柠檬酸）3工艺过程及流程图3.1工艺过程3.1.1菌种培养在4〜6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30〜32°C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、0.5%的硫酸铵，拌匀后装入容量为250毫升的三角瓶中，用1.5公斤压力灭菌60分钟。接人斜面培养法培养出的菌种，培养96〜120小时后即可使用。3.1.2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。3.1.3接种、发酵当磷温冷却到37~40°C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27C)。生产过程一定要严格无菌操作。发酵室要注意消毒，定期用甲醛或硫磺熏蒸，其用最好甲醛为10毫升/立方米，硫磺为25克/立方米。3.1.4发酵工艺条件的控制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。发酵室内的相对湿度应保持在86%至90%之间。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27〜30C之间，料温在27〜35C左右；第二阶段为18〜60小时，料温为40〜43C，不能超过44C，室温要求33C左右；第三阶段为60小时料温在35〜37C左右，室温为30〜32C。3.1.5浸取柠檬酸将曲料放人浸取缸，用温度90C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95C以上，保持10分种后，停止加热，让其静置沉淀6小时。3.1.6清液中和将经过沉淀的清液移入中和罐，加温至60°C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90C，保持半小时待碳酸钙反应完成后，倒入沉淀缸内，抽去残酸，再放入离心机脱水，用95C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（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），方法是将1〜2%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。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X0.714），当pH为6.5〜7.0，滴定残酸为0.1〜0.2%时即达到终点。一旦加过了碳酸钙量，需要补加发酵或母液。3.1.7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（CHOX+3HSO=2CHO+3CaSO,、657’2 2 4 687 4具体操作是把柠檬酸钙用水稀释成糊状，慢慢加入硫酸（一般根据投入碳酸钙的量来计算硫酸量，以碳酸钙用量的92〜95%为宜），在加入计算量的80%以后，即要开始测定终点。测定方法如下：取甲乙两支试管，甲管吸取20%硫酸1毫升，乙管吸取20%氯化钙1毫升，分别加入1毫升过滤后的酸解液，水浴内加热至沸，冷却后观察两管溶液，如果不产生混浊，再分别加入1毫升95%酒精，如甲乙两管仍不呈混浊，即认为达到终点。甲管有混浊，说明硫酸加量不足，应再补加一些柠檬酸钙。酸解达到终点后，煮沸30〜45分钟，然后放入过滤槽过滤。在所得清液中，加入活性炭（一般用量为柠檬酸量1〜3%，视酸解液的颜色而定）脱色，在85°C左右保温30分钟，即可过滤。滤瓶用85C以上热水洗涤，洗至残酸低于0.3〜0.5%即可结束，洗水单独贮放，作为下次酸解时的底水使用。3.1.8浓缩、结晶将脱色后过滤所得清液，用减压法浓缩（要求真空度在600〜740毫米汞柱，温度为50〜60C）。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。当浓缩达到36.7〜37波美度时即可出罐。柠檬酸结晶后，用离心机将母液脱净，然后用冷水洗涤晶体，最后用干燥箱除去晶体表面的水。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。干燥箱的温度要控制在35C以下，如气温高于20C时，可采用常温气流干燥。3.2工艺流程图

发酵法生产柠檬酸流程图发酵法生产柠檬酸流程图4主要设备选择本生产过程的主要设备有发酵罐、种母罐、抽滤桶、脱色柱、浓缩锅、结晶锅等。4.1发酵罐4.1发酵罐酵罐发酵罐是用来进行微生物发酵的装置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其容积在1m3至数百立方米。罐体当中有搅拌浆，用于发酵过程当中不停的搅拌，用来通入菌体生长所需要的空气或氧气。罐体盯盘上有控制传感器，用来监测发酵过程中发酵液的pH和DO的变化控制器，显示和控制发酵条件等。4.2抽滤桶主要适用于化工、医药、石油等行业生产工艺中真空过滤。具有重量轻、安装维修方便、操作简单等优点。操作压力-0.1MPa,操作温度-10°C〜100°C。4.3浓缩锅用外加热自然循环与真空负压蒸发现结合的方式，蒸发速度快，浓缩比重可达1.3，液料在全密封状态无泡沫浓缩用制作外壳，浓缩出来的药液，具有无污染，药味浓的特点，而且清洗方便（打开加热器的上下盖即可进行清洗）。5主要用途及注意事项5.1主要用途5.1.1用于食品工艺因为柠檬酸有温和爽快的酸味，普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。5.1.2用于化工、制药和纺织业柠檬酸在化学技术上可作化学分析用试剂，用作实验试剂、色谱分析试剂及生化试剂，用以配制缓冲溶液。采用柠檬酸或柠檬酸盐类作助洗剂，可改善洗涤产品的性能，可以迅速和沉淀金属离子，防止污染物重新附着在织物上，保持洗涤必要的碱性，使污垢和灰分散和悬浮。5.1.3用于环保柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液由于其蒸气压低、无毒、化学性质稳定、对SO2吸收率高等原因，是极具开发价值的脱硫吸收剂。5.1.4用于化妆品柠檬酸属于果酸的一种，主要作用是加快角质更新，常用于乳液、乳霜、洗发精、美白用品、抗老化用品、青春痘用品等。角质的更新有助于皮肤的中黑色素的剥落，毛孔的收细，黑头的溶解等。5.1.5用于杀菌柠檬酸与80°C温度联合作用具有良好杀灭细菌芽孢的作用，并可有效杀灭血液透析机管路中污染的细菌芽孢。享有 “西餐之王”美誉的柠檬具有很强的杀菌作用，对食品卫生很有好处，再加上柠檬的清香气味，人们历来喜欢用其制作凉菜，不仅美味爽口，