檸檬酸的生產(chǎn)及提純

目錄X1檸檬酸制備方法發(fā)展K2檸檬酸的性質(zhì).3檸檬酸的應(yīng)用檸檬酸的生產(chǎn)方法.5 檸檬酸發(fā)酵工藝的優(yōu)點.6檸檬酸的提取一、檸檬酸制備方法發(fā)展1893年前，主要從柑橘、菠蘿和檸檬等提取1893年后發(fā)現(xiàn)微生物(青霉)可產(chǎn)生檸檬酸1951年美國Miles公司首先深層發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸我國20世紀(jì)40年代初開始淺盤發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸我國60年代深層發(fā)酵二、檸檬酸的性質(zhì)物理性質(zhì)分子式C6H8O7，又名枸櫞酸，為無色半透明晶體，或白色顆粒，或白色結(jié)晶性粉末。無臭味極酸。在潮濕空氣中微有潮解性。檸檬酸易溶于水，能溶于乙醇，而不溶于醚、苯、甲（2）化學(xué)性質(zhì)加熱至175°C時它會分解產(chǎn)生二氧化碳和水，剩余一些白色晶體。檸檬酸是較強(qiáng)的有機(jī)酸，有3個H+可以電離。檸檬酸與發(fā)煙濃硫酸反應(yīng)，常溫產(chǎn)生烏頭酸，加熱生成a-酮戊二酸。檸檬酸與堿液中煮沸時得到丙烯酸（C3H4O2）。三、檸檬酸的應(yīng)用（1） 在食品工業(yè)上的應(yīng)用檸檬酸也稱第一食用酸味劑，廣泛用作酸味劑、增溶劑、緩沖劑、抗氧化劑、除腥脫臭劑、螯合劑等。（2） 在醫(yī)藥上的應(yīng)用檸檬酸鹽用于補(bǔ)充相應(yīng)的元素時，具有溶解度高，酸根直接被吸收代謝而無積留等優(yōu)點。（3） 在化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用檸檬酸及其鹽類和衍生物在化學(xué)工業(yè)中廣泛用作緩沖劑、催化劑、激活劑、增塑劑、螯合劑、清洗劑、吸附劑、穩(wěn)定劑、消泡劑等。（4） 其他方面的應(yīng)用檸檬酸也是三羧酸循環(huán)中的一個分支。四、檸檬酸的生產(chǎn)方法?水果提取法檸檬酸從檸檬、橘子、蘋果等檸檬酸含量較高的水果中提取。此法提取的成本較高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。?化學(xué)合成法檸檬酸以丙酮，二氯丙酮或乙烯酮為原料合成。此法工藝復(fù)雜，成本高，安全性低。生物發(fā)酵法將黑曲霉等放入含有蔗糖或葡萄糖的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，以生產(chǎn)檸檬酸。檸檬酸發(fā)酵工藝的發(fā)展可以分為三個階段：第一階段（上世紀(jì)20年代）：青霉和曲霉表面發(fā)酵。第二階段（始于30年代）：曲霉深層發(fā)酵的發(fā)展。第三階段（50年代至今）：以黑曲霉深層發(fā)酵為主，表面和固體發(fā)酵并行。（1）檸檬酸生產(chǎn)菌青霉、毛霉、木霉、曲霉等。以糖質(zhì)原料生產(chǎn)檸檬酸的黑曲霉；以石油原料生產(chǎn)檸檬酸的如解脂假絲酵母。(2)原料薯干、甘蔗渣、廢糖蜜、馬鈴薯、玉米等。操作方法：在種子培養(yǎng)基中添加硫酸銨0.3%?0.5%拌勻，待種子培養(yǎng)基冷至約35°C接入黑曲霉麩曲，于35C下通風(fēng)培養(yǎng)20?30h。然后用無菌壓縮空氣將培養(yǎng)的菌絲體(保持在35C左右)輸入發(fā)酵罐中。發(fā)酵在35C左右進(jìn)行，通風(fēng)攪拌培養(yǎng)4天。當(dāng)酸度不再上升，殘?zhí)墙档?g/L以下時，立即將發(fā)酵醪泵送到儲罐中，并及時提取檸檬酸。深層發(fā)酵生產(chǎn)怦檬跋的具體條件見下表3所示:衰3深層培羿生產(chǎn)檸襟酸的奏件標(biāo)準(zhǔn)注接種量通常10%薯干尬濃度PH值>2.8二L5?L5—2.8形成草酸,有染菌危險降低擰株政產(chǎn)眥圈絲體生長速度此溶氧(DO)分階段逐布提高。.08—O.lwm攪拌器轉(zhuǎn)速90-110RPm發(fā)酵湛度31C-34C發(fā)靜周期96hr微批元索特別重要的宥散、窿、瞥重要的有：南.重金屬和堿金風(fēng) ^五、若檬酸發(fā)酵工藝的優(yōu)點發(fā)酵體系均一，傳熱傳質(zhì)良好設(shè)備占地面積小，生產(chǎn)規(guī)模大。發(fā)酵速率高產(chǎn)率高，菌體生成量少，原材料消耗低。發(fā)酵設(shè)備密閉，雜菌污染的可能性小，管理方便。發(fā)酵副產(chǎn)物少，有利于產(chǎn)品提取，所得產(chǎn)品質(zhì)量高。?六、檸檬酸的提取成熟發(fā)酵醪中除了含有主要產(chǎn)品檸檬酸之外，還含有殘?zhí)?、菌體、蛋白質(zhì)、色素、膠體物質(zhì)、無機(jī)鹽和有機(jī)雜酸，以及原料帶入的各種雜質(zhì)。提取工藝有鈣鹽法、萃取法、離子交換法、電滲析法和超濾膜法等。但目前普遍使用的仍是鈣鹽加離子交換的提取方法石灰乳、CaCO31發(fā)酵液—過濾一中和、過濾—檸檬酸鈣鹽一酸解、過濾一菌體,殘渣廢糖液 石膏渣粗檸檬酸液一凈化—濃縮—結(jié)晶一離心一干燥一包裝一成品 母液發(fā)酵醪預(yù)處理發(fā)酵醪成分如下：檸檬酸80%?95%，葡萄糖酸0.2%?0.3%，草酸0.1%?0.3%,殘?zhí)?.2%?0.5%。此外還含有蛋白質(zhì)等膠體物質(zhì)。在發(fā)酵結(jié)束之后，應(yīng)及時將發(fā)酵液加熱至100°C。熱處理的作用：（1） 殺死微生物終止發(fā)酵，防止檸檬酸被分解（2） 使蛋白質(zhì)等膠體物質(zhì)變性凝固，降低發(fā)酵液粘度，有利于過濾；菌絲過濾中和HQ+3ChCOs—C加（GHQ小WHQ+HQ+SCCM檸檬酸碳酸鈣檸檬酸三鈣2CrHQt?H&O+3Ch（OH）—C^（C#H5O7）2'4H2O+4Hs0檸檬酸石灰水 檸檬酸三鈣4.酸解脫色CMQLQ泌也0+3壓晌+阻J2&H0?也0+3C盛（V2HQ杼榛酸己鈣 檸檬酸蔬酸可樹脂凈化強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂去除Ca2+、Fe3+等金屬離子。濃縮與結(jié)晶將酸解液置于60C以下進(jìn)行減壓蒸發(fā)，濃縮至70%以上，待結(jié)晶。

7,干燥沸騰干燥箱，去除晶體表面的自由水。溫度控制在35°C以下，否則會失去一部分結(jié)晶水，影響成品光澤。鈣鹽法因為工藝成熟、設(shè)備簡單、原材料易得和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點而在國內(nèi)外被廣泛使用。缺陷：總收率低，消耗原料多，能耗高；環(huán)境污染嚴(yán)重，產(chǎn)生大量的固體廢棄物，其排放量1.0?2.5t廢物/t檸檬酸，提取工藝長、工作環(huán)境惡劣、提取設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等缺點2萃取法目前研究的萃取劑包括:丁醇、丙酮、磷酸三丁醋、TOA,N,N-二烷基酰胺、三烷基氧磷、N-烷基酰胺和石油亞磯等，但研究得更多的是有機(jī)胺.反萃取劑大多是熱水，但因為熱水反萃效率較低，為了提高反萃效率，有人還研究了醋酸水溶液、鹽酸的反萃效果.峰麻伎提取制菜■卜震臥藏率嚀■蛾節(jié)JL?.液程3離子交換吸附法離子交換吸附法是利用特定的有機(jī)高分子樹脂對檸檬酸或檸檬酸鹽的高選擇性，將檸檬酸或檸檬酸鹽從發(fā)酵液中提取出來的方法.國內(nèi)一般的流程是發(fā)酵液過濾后用離子交換柱提取，氨水洗脫后用陽離子交換柱轉(zhuǎn)型，經(jīng)脫色和除雜質(zhì)后進(jìn)人濃縮和結(jié)晶.留離子■交快吸附法提取檸推酸的典型工藝4變溫色譜法采用弱酸強(qiáng)堿兩性專用合成樹脂（熱再生樹脂）吸附檸檬酸，該樹脂對檸檬酸有很強(qiáng)的專一吸附能力。對其它雜質(zhì)幾乎不產(chǎn)生吸附。樹脂的解吸洗脫劑是用熱水，水在不同溫度時離解度將產(chǎn)生顯著變化，當(dāng)溫度從25C上升到85C時，H和OH—的濃度可增大3O倍，熱水代替酸、堿起到了改變離子交換平衡的推動作用，因此可用90C左右的熱水輕易地從吸附了檸檬酸的飽和樹脂上將檸檬酸洗脫下來。? 醐" 做酸洛波 瞽；顯蟬一吸陽泓)| ?瑚布—??5電滲析法,法從發(fā)酵液中提取檸檬酸，并取得了一定的進(jìn)展。?電滲析法提取葡萄糖糖蜜發(fā)酵液的工藝流程如圖4所示.發(fā)酵液(pH=1.5?3.0)經(jīng)過濾預(yù)處理后，用電滲析器分離，并濃縮2倍，這種粗提取液再利用活性炭和離子交換除去色素和雜質(zhì)離子，得到淡黃色、高純度檸檬酸水溶液我障皆回？有于交蛻巴竺圖4電解時8糖取軒■!?眄丁程6超濾法利用該方法提取檸檬酸時，只需簡單的物理操作，或加上一步離子交換。采用該提取方法，不使用任何有害物質(zhì)，無廢棄物產(chǎn)生，而且實施簡便，容易實現(xiàn)自動化，應(yīng)該說實現(xiàn)了檸檬酸的清潔化生產(chǎn)。但是，該方法要求檸檬