柠檬酸
柠檬酸使用技术说明
柠檬酸使用技术说明柠檬酸是一种广泛应用于食品、化工、医药等领域的有机酸。
它具有多种独特的性质和用途，正确使用柠檬酸对于发挥其功效、确保安全和达到预期效果至关重要。
以下将为您详细介绍柠檬酸的使用技术。
一、柠檬酸的基本性质柠檬酸的化学式为C₆H₈O₇，是一种无色晶体或白色粉末，无臭，有强烈的酸味。
它易溶于水，在水中的溶解度随温度升高而增大。
柠檬酸是一种三元羧酸，具有较强的酸性，其水溶液的 pH 值通常在 1530 之间。
二、柠檬酸的用途1、食品工业在食品中，柠檬酸主要用作酸味剂、调味剂、防腐剂和抗氧化剂。
它可以增加食品的酸味，改善口感，如在饮料、糖果、果酱、果冻等产品中广泛应用。
同时，柠檬酸还能抑制微生物的生长，延长食品的保质期。
2、化工行业在化工领域，柠檬酸可用于生产洗涤剂、化妆品、金属清洗剂等。
它具有良好的螯合性能，能够与金属离子形成稳定的络合物，从而去除污垢和锈迹。
3、医药行业在医药方面，柠檬酸可作为抗凝剂、抗凝血剂和抗酸剂。
例如，在血液透析中，柠檬酸可以防止血液凝固。
三、柠檬酸的使用方法1、食品工业中的使用（1）根据食品的种类和口感需求，确定柠檬酸的添加量。
一般来说，饮料中的添加量约为 01% 03%，糖果中的添加量约为 1% 5%。
（2）将柠檬酸先溶解在适量的水中，制成一定浓度的溶液，再均匀地加入到食品中，以确保其分布均匀。
（3）注意添加的时机和顺序，避免与其他食品添加剂发生不良反应。
2、化工行业中的使用（1）在洗涤剂和清洗剂中，根据产品配方和清洁对象的性质，确定柠檬酸的用量。
（2）通常需要与其他表面活性剂、助剂等配合使用，以提高清洁效果。
（3）在金属清洗中，根据金属的材质和污垢的程度，调整柠檬酸溶液的浓度和清洗时间。
3、医药行业中的使用（1）严格按照医生的处方和药品说明书的要求使用柠檬酸制剂。
（2）在医疗操作中，如血液透析，要精确控制柠檬酸溶液的浓度和流速，以确保安全有效。
四、使用柠檬酸的注意事项1、安全防护柠檬酸具有一定的腐蚀性，使用时应佩戴防护手套、眼镜等防护用品，避免与皮肤和眼睛直接接触。
柠檬酸 资料(详细参考)
柠檬酸一、简介柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，无色晶体，常含一分子结晶水，无臭，有很强的酸味，易溶于水。
其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸，在室温下，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，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78 ℃时一水合物会分解得到无水合物。
在15℃时，柠檬酸也可在无水乙醇中溶解。
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。
柠檬酸结构式三、作用柠檬酸主要用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂、风味增进剂、胶凝剂、调色剂等。
此外，柠檬酸还有抑制细菌、护色、改进风味、促进蔗糖转化等作用。
柠檬酸还具有螯合作用，能够清除某些有害金属。
柠檬酸能够防止因酶催化和金属催化引起的氧化作用，从而阻止速冻水果变色变味。
四、存在天然柠檬酸在自然界中分布很广，天然的柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中。
人工合成的柠檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵而制得的，可分为无水和水合物两种。
纯品柠檬酸为无色透明结晶或白色粉末，无臭，有一种诱人的酸味。
很多种水果和蔬菜，尤其是柑橘属的水果中都含有较多的柠檬酸，特别是柠檬和青柠——它们含有大量柠檬酸，在干燥之后，含量可达8%（在果汁中的含量大约为47 g/L）。
在柑橘属水果中，柠檬酸的含量介于橙和葡萄的0.005 mol/L和柠檬和青柠的0.30 mol/L之间。
这个含量随着不同的栽培种和植物的生长情况而有所变化。
五、应用在食品添加剂方面主要用于碳酸饮料、果汁饮料、乳酸饮料等清凉饮料和腌制品，其需求量受季节气候的变化而有所变化。
柠檬酸约占酸味剂总消耗量的2/3。
在水果罐头中添加柠檬酸可保持或改进馆藏水果的风味，提高某些酸度较低的水果罐藏时的酸度（降低pH值），减弱微生物的抗热性和抑制其生长，防止酸度较低的水果罐头常发生的细菌性胀罐和破坏。
柠檬酸化学品
化学品：柠檬酸
1：性能
柠檬酸，一种重要的有机酸，分子式： C6H8O7 分子量： 192.14 外观与性状：白色结晶粉末，无臭。
熔点(℃)： 153 沸点(℃)： (分解) 相对密度(水=1)： 1.6650 熔点(℃)： 100
引燃温度(℃)： 1010(粉末)
溶解性：溶于水、乙醇、乙醚，不溶于苯，微溶于氯仿。
水溶液显酸性。
2：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, 在潮湿的空气中微有潮解性
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、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O。
3 ：化学性质：
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。
工业危险
柠檬酸具刺激作用。
在工业使用中，接触者可能引起湿疹。
燃烧的危险：柠檬酸可燃。
粉体与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧的危险。
柠檬酸知识大全
柠檬酸知识大全中文名称：柠檬酸英文名称：Citric acid别名名称：2-羟1,2,3-丙三酸β-羟基丙三羧酸枸椽酸无水柠檬酸 3-羟基-3-羧基戍二酸 2-羟基-2-羟基戊二酸更多别名：2-Hydroxy-1,2,3-propanetri-carboxylic acid β-Hydroxytricarballylic acid物竞编号：01MF分子式：C6H8O7分子量：192.121.柠檬酸是白色半透明晶体或粉末。
无气味，味酸，从冷的溶液中结晶出来的柠檬酸含有1分子水，在干燥空气中或加热至40-50℃成无水物。
在潮湿空气中微有潮解性。
75℃时变软，100℃时熔融，易溶于水和乙醇，溶于**。
可燃。
不溶于氯仿、苯等有机溶剂。
水溶液呈酸性。
柠檬酸是强有机酸，对碳钢有强腐蚀作用，但对不锈钢无腐蚀。
遇强氧化剂(如高锰酸钾)可被氧化生成草酸;与氢氧化钾熔融时，分解为草酸及乙酸。
2.柠檬酸存在于烤烟烟叶、白肋烟烟叶中。
存在于柠檬、柑橘等许多天然植物中。
3.柠檬酸有两种形式：从热水中结晶得无水物，从冷水溶液中结晶得一水物。
一水物在干燥空气中可失水。
1. 性状：白色半透明晶体或粉末，具有令人愉快的酸味。
2. 密度(g/mL,25/4℃)：1.665(无水物)3. 相对密度(20℃，4℃)：1.6654. 熔点(ºC)：153(无水物)5. 晶相相标准燃烧热(焓)(kJ·mol-1)：-1960.66. 晶相标准声称热(焓)( kJ·mol-1)：-1543.87. 折射率：1.493～1.5098. 闪点(ºC)：1009. 溶解性：易溶于水和乙醇，溶于**。
CAS号：77-92-9MDL号：MFCD00011669EINECS号：201-069-1RTECS号：GE7350000BRN号：782061PubChem号：248641221、摩尔折射率：36.042、摩尔体积(m3/mol)：109.03、等张比容(90.2K)：348.04、表面张力(dyne/cm)：103.95、极化率(10-24cm3)：14.281、疏水参数计算参考值(XlogP)：-1.72、氢键供体数量：43、氢键受体数量：74、可旋转化学键数量：55、拓扑分子极性表面积(TPSA)：1326、重原子数量：137、表面电荷：08、复杂度：2279、同位素原子数量：010、确定原子立构中心数量：011、不确定原子立构中心数量：012、确定化学键立构中心数量：013、不确定化学键立构中心数量：014、共价键单元数量：11、急性毒性大鼠口径LD50:3 mg/kg;大鼠腹腔LD50:290 mg/kg;大鼠皮下LD50:5500 mg/kg;小鼠口径LC50:5040 mg/kg;小鼠腹腔LC50:903 mg/kg;小鼠皮下LC50:2700 mg/kg;小鼠静脉LC50:42 mg/kg;兔子口径LD50:7mg/kg;兔子静脉LD50:330mg/kg;2、神经毒性兔子皮肤试验：500mg/24H; 兔子眼睛试验：750 ug/24HREACTI ON;1.柠檬酸主要采用发酵法生产，其原料可用糖蜜、蔗糖、甘薯和石油烃等碳水化合物。
柠檬酸简介
生产方法
• 从柑橘中提取
• 发酵法
主要用途
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。在食品和医学上用作多价螯合剂， 也是化学过程的中间体。
பைடு நூலகம்
柠檬酸在食品中的应用
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。 在所有有机酸的市场中，柠檬酸市场占有 率 70%以上，到目前还没有一种可以取代 柠檬酸的酸味剂。 一分子结晶水柠檬酸主 要用作清凉饮料、果汁、果酱、水果糖和 罐头等的酸性调味剂，也可用作食用油的 抗氧化剂。同时改善食品的感官性状，
使用注意事项
虽然柠檬酸对人体无直接危害，但它可以 促进体内钙的排泄和沉积，如长期食用含 柠檬酸的食品，有可能导致低钙血症，并 且会增加患十二指肠癌的几率。儿童表现 有神经系统不稳定、易兴奋、植物神经紊 乱；大人则为手足抽搐、肌肉痉挛，感觉 异常，瘙痒及消化道症状等。
基于柠檬酸对钙的代谢可产生的影响，经 常食用罐头、饮料、果酱、酸味糖果的人 们，特别是孩子，要注意补钙，多喝生奶 、鱼头、鱼骨汤、吃些小虾皮等，以免导 致血钙不足而影响健康，胃溃疡、胃酸过 多、龋齿和糖尿病患者不宜经常食用柠檬 酸。柠檬酸不能加在纯奶里， 否则会引起 纯奶凝固。乳制品行业常把柠檬酸配成 10%左右的溶液加入低浓度的牛奶溶液中 ，加入时应快速的搅拌。
柠檬酸
柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸 化学名称：2-羟基-1,2,3-已三酸
物理性质
在室温下，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 ，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78 °C 时一水合物会分解得到无水合物。在15摄 氏度时，柠檬酸也可在无水乙醇中溶解。
柠檬酸
来源
天然柠檬酸在自然界中分布 很广，天然的柠檬酸存在于 植物如柠檬、柑橘、菠萝等 果实和动物的骨骼、肌肉、 血液中。 人工合成的柠檬酸是用砂糖 、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖 物质发酵而制得的，可分为 无水和水合物两种。
柠檬酸应用
1.作为调味剂用 于各种饮料、糖 果、点心等食品 的制造。也可用 作食用油的抗氧 化剂。 4.用于乳液、乳霜 、洗发精、美白用 品、抗老化用品等
Ca(C6H507)2 + 3H2SO4 → 2 C6H8O7 +交换→浓缩结晶→产品
小结
在传统的发酵法生产柠檬酸工艺当中需要在发酵液 中加入硫酸酸化柠檬酸钙，这时会产生大量的硫酸钙沉 淀，一般每生产1吨的柠檬酸就会产生3-4吨的硫酸钙废 料，这些废料会污染环境，从环境保护和可持续发展角 度来看这是很不可取的，而选用电渗析法则避免了这个 问题，并且其对原料的回收率高，综合考虑是一种很有 发展前景的生产工艺。
柠檬酸
应化1202 李艳梅
目 录
01 02 03 柠檬酸概述 柠檬酸应用及前景 生产工艺
柠檬酸简介
柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，在室温下，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，是酸味剂中用量最多的一种 ，约占酸味剂总耗量的三分之二。
理化性质
中文名：柠檬酸 别 称：枸橼酸(jǔyuánsuān) 化学式：C6H8O7 熔 点：153 沸 点：175℃分解 闪 点:100℃ 引燃温度:1010（粉末） 爆炸上限:65℃ 水溶性：溶于水 密 度:1.6650 CAS登录号:77-92-9 英文名：Citric Acid 化学名称:3-羟基-1,3,5-戊三酸 分子量:192.14
。
食品工业
化妆品
柠檬酸的作用及功效
柠檬酸的作用及功效柠檬酸是一种广泛使用的食品酸味剂，也是一种常见的家用清洁剂成分。
除了在食品和清洁剂中的应用外，柠檬酸还被广泛用于药物和化妆品中。
下面将详细介绍柠檬酸的作用及功效。
1.食品添加剂：柠檬酸可用作食品酸味剂，为许多食物和饮料（如柠檬水、碳酸饮料、果汁、糕点和调味酱）提供酸味，增加食品的味道和风味。
柠檬酸还能够提高酒类饮料的酸度，作为调整酸碱度的酸度调节剂。
2.食品保鲜：柠檬酸作为抗氧化剂和食品酸化剂可以抑制食品的氧化和酸败，延长食品的保鲜期。
它能够与金属离子结合，减少金属催化剂对食物的氧化作用，保持食物的新鲜度。
3.药物用途：柠檬酸广泛用于药物中的多种形式。
柠檬酸钾是一种解热镇痛药，可用于缓解轻度到中度的疼痛和发热。
它还可以作为一些药物的配伍剂，帮助改善药物的稳定性和生物利用度。
4.化妆品用途：柠檬酸可调节pH值，用于化妆品和护肤品中。
它能够平衡皮肤的酸碱度，改善皮肤的光滑度和弹性，减少皱纹和细纹的出现。
柠檬酸还具有美白作用，可用于减少黑斑、雀斑和其他色素沉着问题。
5.清洁剂用途：柠檬酸是一种天然的清洁剂成分，可用于去除水垢和钙垢。
它能够与硬水中的钙和镁离子结合，形成不溶性的盐，并将其溶于水中。
因此，柠檬酸可用于清洁浴室、厨房和其他家居表面。
6.家居清洁：柠檬酸可以用于去除铁锈。
将柠檬酸溶液涂抹在生锈的金属表面上，然后用刷子擦拭，能够帮助恢复金属的光泽和亮度。
7.钙负荷试验：柠檬酸可以通过对钙的负荷试验来评估肾脏的功能。
在这个过程中，柠檬酸被用作溶解草酸钙的溶液，然后通过测定尿液中的钙含量来评估肾脏对钙的处理能力。
总结起来，柠檬酸的作用及功效包括食品添加剂、食品保鲜剂、药物用途、化妆品用途、清洁剂用途和家居清洁等。
它是一种多功能的物质，在食品、医药、化妆品和家居清洁等领域发挥着重要的作用。
柠檬酸简介演示
程。
03
柠檬酸的应用领域
食品和饮料行业
食品添加剂
柠檬酸广泛用于饮料、糖 果、饼干等食品中，改善 口感，同时具有防腐作用 。
肉类加工
柠檬酸可用于肉类加工， 提高产品质量和延长保质 期。
乳制品
柠檬酸可用于乳制品中， 改善口感和稳定性。
医药行业
药品辅料
02
柠檬酸是一种白色结晶粉末，具 有吸湿性，易溶于水，口感酸涩 。
柠檬酸的化学性质
柠檬酸是一种弱有机酸，具有 酸性，可与碱反应生成盐和水 。
柠檬酸在加热条件下可发生酯 化反应，生成柠檬酸酯。
柠檬酸在生物化学反应中常作 为中间产物，参与能量代谢和 蛋白质合成等重要生命活动。
柠檬的自然来源
柠檬酸主要来源于柑橘类水果，如柠 檬、橙子、柚子等，以及某些蔬菜和 酵母。
缓解口渴
柠檬水口感清爽，能够缓解口渴，提供良好的口腔卫生。
柠檬酸在医疗领域的应用
预防和治疗心血管疾病
01
柠檬酸可以作为药物用于预防和治疗心血管疾病，降低血压和
血脂水平。
增强免疫力
02
柠檬酸可以增强人体免疫力，对于预防和治疗一些感染性疾病
有一定的帮助。
抗癌作用
03
研究表明，柠檬酸具有抗癌作用，可以抑制肿瘤细胞的生长和
提取和精制
发酵结束后，提取柠檬酸 ，进行过滤、浓缩、结晶 等精制过程。
现代生物技术生产工艺
01
02
03
04
基因工程菌的构建
利用基因工程技术，构建能够 生产柠檬酸的工程菌。
培养基的配置
根据工程菌的生长需求，配置 适合的培养基。
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柠檬酸生产工艺技术及进展柠檬酸生产工艺技术及进展周明（辽宁科技大学化学工程学院化工08·5）[ 摘要 ]介绍了水果提取法、化学合成法、生物发酵法3种柠檬酸的生产方法以及传统生产工艺。
详细阐述了目前国内外在开发柠檬酸生产的新原料、改进生产工艺及提取工艺等方面的进展情况,并对各种技术的原理、优缺点、应用等方面进行了论述和比较。
[ 关键词 ]柠檬酸；发酵；提取Abstract : Three methods of citric acid-production are introduced, such as separating from fruit, chemical synthesis, biological ferment .The tradition technology of citric acid-production is reviewed. The exploitation of new material, some progresses of production technology and separation technology are presented. In addition, the principles, technique development , advantages and application are described and compared.Key words: citric acid; ferment ; separation柠檬酸,又名枸橼酸,分子式C6H8O7(无水物),是世界产量较大的一种有机酸。
主要用于食品工业、医药业、化学工业,并且在电子、纺织、石油、皮革、建筑、摄影、塑料、铸造和陶瓷等工业领域中也有十分广阔的应用。
传统的柠檬酸生产是以薯干为原料,经生物发酵工艺和钙盐法提取工艺制得。
传统工艺存在环境污染严重,生产成本高,产品质量不高等问题。
近年来,在生产新原料方面,研究出了以玉米粉、稻米、秸杆等为原料的生产方法[1-4],使生产成本大大降低,废物排放减少。
采用工业离子色谱法、母液净化处理、循环利用废糖液等技术[5-7]对生产工艺进行了改进,降低了生产成本、能耗及污染物的排放。
为保护环境,使用了离子交换树脂法、电渗析、膜分离和吸交法等提取技术[8-12] ,基本实现了清洁的生产工艺。
通过这些改进,使柠檬酸的生产提高了产品质量,降低了生产成本,减少了对环境的污染等。
本文介绍了柠檬酸的生产方法及传统的生产工艺, 阐述了国内外在新原料,生产工艺改进及新提取技术等方面的进展,并对其原理、优缺点、应用等方面进行了论述和比较。
1 柠檬酸的生产方法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。
1.1 水果提取法柠檬酸可以从柠檬、橙、橘子、苹果等柠檬酸含量较高的水果中提取。
当今，水果的生产已经产业化,水果产量也随之增加,并且比较集中,在考虑生态果园和综合利用时,可以利用这种方法来提取柠檬酸。
但此法成本较高,不利于投入工业化生产[12,13] 。
1.2 化学合成法化学合成法的原料有丙酮、二氯丙酮或乙烯酮。
以二氯丙酮为原料的合成路线如下[12] :由于化学合成法工艺复杂,成本高,安全性较低,很少使用。
1.3 生物发酵法[12]1.3.1 表面发酵法此法又称浅层发酵法,多以甜菜糖蜜为原料。
工艺过程为:将原料先放入煮沸锅内加水煮沸,依次加黄血盐和ETDA二钠盐煮沸灭菌,再用无菌水配成培养基液,加入适量的硫酸铵、磷酸二氢钾作为氮源和营养盐,将培养基液在45-50℃下送入发酵室内装入浅底的铝盘或不锈钢盘中,干孢子接入黑曲霉干孢,发酵;过滤掉菌丝后将发酵液中和、酸解、净化、浓缩、结晶等后处理而得柠檬酸。
1.3.2 固体表面发酵法此法多以海藻酸钙为载体,也有采用聚丙烯酰胺(一种常用的包埋材料),其具有相当好的强度、弹性和化学惰性。
固定化方法以后者为例,将丙烯酰胺单体(ACAM)和N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)溶于水后与微生物细胞混合,搅拌,加入四甲基乙二胺(TEMED)和过硫酸钾,室温下放置30min,使之聚合完全,制得凝胶, 将其切成3 mm×3 mm×3 mm的小块,用生理盐水洗净后作为载体进行发酵,提取, 制得柠檬酸。
1.3.3 深层发酵法此法采用定向培养,紫外线诱变以及NTG处理等的配合作用对出发株W-1进行了选育,使其适应以糖蜜为原料的深层发酵,并提高了菌种的产酸率和转化率,对糖蜜进行预处理、处理, 后经发酵、提取等工艺过程,得到柠檬酸。
1.3.4 石油烃（正构烷烃）发酵法采用解脂覆膜孢酵母为菌种,以石油为原料发酵生产柠檬酸是基于分解长链烷烃的能力,先通过一端氧化产生长链脂肪酸,诱发子链打开,借β-氧化或ω- 氧化作用成为短链脂肪酸,然后进入三羧酸循环产生柠檬酸,反应历程如下:C16H34 + 0.5O2+ H2O → C16H32O2+ 2H2正十六烷正十六烷酸C16H32O2+16 H2O+ATP→8C2H4O2+14H2+AMP+2PI乙酸3C2H4O2 +H2O→C6H8O7+3H2柠檬酸2 柠檬酸生产的传统工艺2.1 生产原料柠檬酸的生产原料有糖蜜(甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、葡萄糖结晶母液等),淀粉质原料(木薯、玉米等),液体石蜡和纤维质原科的水解液等[14]。
2.2 发酵工艺柠檬酸发酵工艺在国际上被认为是较难的工艺,日本的生产现居世界领先水平。
我国的以薯干等为原料的深层发酵技术具有独创性,发酵指数居世界前列,自行开发的黑曲霉菌产酸效率也与国外接近[15]。
不同的发酵工艺需制备不同原料的培养基,然后再进行蒸料。
浅层发酵周期为6-11d,所需能耗小,但劳动力多;深层发酵周期为4-7d,所需能耗大,但劳动力少。
对于大规模生产多倾向于选择深层发酵。
国内深层发酵法约占发酵法产量的80%。
在发酵过程中,有的菌种不需加入引发剂,有的则采用甲醇作为引发剂,采用棕榈油或其他植物油作为发酵用消泡剂,通入的空气中不允许含油。
目前发酵过程多为间歇生产,但每个发酵罐的容积增大了,采用电子计算机程序控制,连续进出料发酵,采用新型发酵法生产[14]。
2.3 钙盐法提取工艺钙盐法是提取柠檬酸的传统方法。
其工艺流程为:发酵酸→过滤(除去菌体和残渣)→中和过滤(中和剂CaCO3,滤掉糖水)→柠檬酸钙盐→酸解、过滤(H2S04酸解,滤去石膏)→粗酸液→净化→浓缩结晶→离心→干燥→包装→成品。
钙盐法是利用柠檬酸钙不溶于水,但能溶于酸的特点来提取得到纯柠檬酸固体产品。
为了提高产品质量,降低生产成本,人们对钙盐法进行了很多改进工作,如用改性石灰乳代替碳酸钙中和的新工艺。
这种新工艺明显缩短了中和时间和柠檬酸钙的洗涤时间,中和时无大量气体逸出,改善了劳动条件,提高了设备利用率,并且产品质量稳定。
李秀等还研究了用乙炔废渣作为中和剂代替碳酸钙,提取效果比石灰好,并且还起到保护环境,降低生产成本等优点[16]。
钙盐法因为工艺成熟、设备简单、原材料易得和产品质量稳定等特点而在国内外被广泛使用。
但也存在缺陷:一是得到的提取液中柠檬酸质量分数较低;二是单元操作损失多,总收率低;三是在提取过程中柠檬酸经历了多次相变,消耗化工原料多,固液分离量大,能耗高;四是环境污染严重,产生大量的固体废弃物CaSO4 和废水。
另外还有提取工艺长、工人劳动强度大、工作环境恶劣、提取设备腐蚀严重等缺点[17]。
3.1 合理选用新原料3.1.1 以玉米粉为原料薛培俭等[1]提供了一种全部采用玉米粉为原料,直接发酵提取柠檬酸或制备柠檬酸钠的方法,该方法是将玉米粉调浆,加入定量的高温淀粉酶,加温处理,快速过滤掉过剩的蛋白质及玉米渣后,再发酵。
该方法溶氧效果好、产酸速度快、发酵周期短,柠檬酸生产总收率提高10%,产品质量好、废水少且一次性处理即可达标排放,并且脱色的活性炭大大减少, 降低生产成本,是一种相对低废工艺。
3.1.2 以稻米为原料丁云岭等[2]研究的以早稻米粉为原料生产柠檬酸的工艺,2t米粉可生产lt 柠檬酸。
武汉市双凤生物化学有限责任公司已将该项技术应用于柠檬酸的工业化生产[18],其产酸率l 4%, 转化率95%以上,发酵周期小于70h。
与以薯干为原料的工艺相比,发酵总收率提高5%,产品质量提高一个档次。
为了免除去壳工序,郭冰等[3]研究用稻谷为原料来发酵生产柠檬酸。
而利用加工稻谷的弃料——谷壳作为助滤剂和大幅度减缓起泡强度,解决了大米发酵产酸率低、周期长、过滤难度大和发酵过程中高强度起泡等多项问题,并且滤渣可制成作为上等饲料的大米蛋白粉,没有因产生大量无用的废渣而污染环境,解决了生产柠檬酸发酵过程中的环境污染问题。
3.1.3 以秸秆为原料张金生等[4]提出了以秸秆为原料生产柠檬酸的方法。
原料是作物秸秆,如风干谷子、荞麦、糜子、春麦、冬麦、大麦、稻子等秸杆。
方法是作物秸秆经粉碎至60-80目→调浆→降解→压滤除去无氯浸出物→将滤液送至发酵罐→在发酵罐内接入菌种发酵→送入提取工序用常规的“钙盐法”进行纯化→制得柠檬酸。
本方法利用资源丰富、价格极为低廉的作物秸杆代替淀粉和其他粮食作原料生产柠檬酸,使生产成本大大降低,并且所得产品符合GB-88标准, 其发酵指数、转化率、提取率均达到或部分超过淀粉为原料生产柠檬酸的各项指标,是发酵业生产原料的大突破。
3.1.4 用黑曲霉菌发酵联产柠檬酸和薯蓣皂素赵书申等[19]是以含薯蓣皂甙的薯蓣属植物为原料,用黑曲霉菌发酵,可联合生产薯蓣皂素和柠檬酸两项产品。
通过发酵,薯蓣皂素的分子结构保持不变,并使薯蓣皂素的产率成倍提高;经过发酵,将淀粉转为柠檬酸进入液相,使投入水解过程的物料减少,酸、溶剂和能量的消耗降低,并可以同时生产两种产品,降低原料成本,充分利用资源。
3.2.1 对传统发酵工艺流程的改进柠檬酸工艺主要包括预处理、过滤、中和沉淀、酸解、脱色、离子交换、浓缩和结晶等步骤。
李芳德等[20,21]提出对此工艺进行两种改进:一种是将离子交换在浓缩步骤之后进行;另一种是在浓缩步骤之后,还有一个过滤步骤。
这样, 在浓缩过程中析出的CaSO4微粒可以通过过滤而除去。
此外,由于CaSO4的去除,可减轻后步的离子交换操作的负担,相应地,使离子交换树脂的利用率也得到提高。
3.2.2 工业离子色谱法由中科院生态环境研究中心[5]开发的工业离子色谱法省去了柠檬酸生产“钙盐法”提取工艺中的“中和”、“洗糖”、“酸解”、“过滤”、“脱色”、“离交”等多道工序。
该工艺不但能分离提取出品质优良的柠檬酸产品,而且能够回收纯化工艺过程中绝大部分可利用资源,从根本上改变“钙盐法”提取工艺中先污染后治理的现状,大幅度降低能耗和生产成本,基本上解决了对环境的污染。