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1、柠檬酸及生产工艺一. 柠檬酸的简介1. 柠檬酸的理化性质柠檬酸 Citric acid ，又称枸椽酸，是一种三元羧酸 , 其学名为 3- 羟基-3- 羧基戊二 酸，分子式C6H8O7无水物，在自然界中存在于柠檬、柑桔、梅、李子、梨、桃、无花果 等水果中。 柠檬酸具有无毒， 无色，无臭特性， 一般为半透明结晶或白色粉末， 易溶于水、 乙醇、乙腈、乙醚等1，不溶于苯，微溶于氯仿。相对密度 1.542g/cm3，熔点153C 失 水。柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同，有无水柠檬酸，也有含结晶水的柠檬酸。在 枯燥空气中微有风化性，在潮湿空气中有潮解性，175C以上分解放出水及二氧化碳。柠檬 酸是一种
2、较强的有机酸，有3个H+可以电离；水溶液呈酸性，加热可以分解成多种产物， 与酸、碱、甘油等发生反响。2. 柠檬酸的用途柠檬酸具有令人愉悦的酸味，入口爽快，无后酸味，平安无毒，被广泛用作食品和饮 料的酸味剂； 能与二价或三价的阳离子形成络合物， 被用作金属加工的鳌合剂和洗净剂 起 软化水作用的洗净力补充剂 ；还能衍生形成许多衍生物，可用作有机化学工业的原料。因 此被广泛用于食品饮料、医药化工、清洗与化装品、 有机材料等领域，是目前世界需求量 最大的一种有机酸 2 ，到目前还没有一种可以取代柠檬酸的酸味剂。二 . 生产技术柠檬酸的生产方法共可分为 3 种: 水果提取法 ,化学合成法, 生物发酵法三
3、种 17 ， 目前以发酵法生产柠檬酸为主 18 。发酵法又分为固体发酵法和液体深层发酵法。固态发酵能耗小但劳动力大，占地面积大，不适合大规模的生产应用。深层通风发酵法采用不锈 钢罐体，机械搅拌通风，微生物在液体相中分布均匀，发酵时不生成抱子，全部菌体细胞用于代谢柠檬酸，发酵速度高，实现了机械化或自动化操作，利于大规模生产。三.生物发酵法制取柠檬酸1. 本工艺选择的原料及生产方法本次生产工艺设计以薯干为原料，采用直接粉碎、调浆、液化，进行好气液体深层发酵，钙盐法提取，最后结晶、枯燥得到柠檬酸2. 工艺流程接收糖浆后，根据糖浆组成作适当的处理或配制，配成发酵原料，进行连续杀菌并冷却后，进入发酵罐，
4、参加菌种和净化压缩空气后进行发酵；发酵液经升温、过滤处理后，进入中和罐，用 中和处理；再经过过滤洗涤，得到柠檬酸钙固体，送入酸解罐，再添加 酸 解，并参加活性炭进行脱色；然后，通过带式过滤机过滤、酸解过滤，除去及废炭；酸解过滤液经离子交换处理后，进行蒸发、浓缩，再进行结晶；结晶后，用离心机进行固液分 离，对得到的湿柠檬酸晶体进行枯燥与筛选，最后得到成品柠檬酸。淀粉糖配料种子酸液 I灭菌消泡剂柠檬酸生产工艺流程框图发酵3. 操作工艺1 原料的处理根据发酵的要求，对薯干原料，采用直接粉碎、磨粉、调浆、液化、连续灭菌的处理 方法；以薯干原料生产时，根据我国薯干粗料的特征，发酵工艺要求将薯干从平仓运至
5、备 料车间，经过磁选装置除去原料中含铁杂质，以保护设备。然后进入粗粉碎机，将薯干先 轧成 1-3cm 大小的小块，以提高磨粉机的效率，便于物料的输送。粗碎后，由斗式提升机 提送至中间粉仓，由粉仓落入磨粉机粉碎，粉碎后进入粉仓，再经计量送至配料罐。配料 罐内加水调浆，同时参加淀粉酶升温液化。液化完成后送至连消装置连续灭菌，再送至发 酵车间2 发酵工序由备料车间提供的经连续灭菌并冷却的料液，通过灭菌管道泵入已空消灭菌待料的发 酵罐，通过差压法或零磅火焰倒种法， 接入已培养好的柠檬酸菌种， 在通风、 搅拌情况下， 进行发酵或培养。在发酵培养过程中，对罐温、罐压、通风量、搅拌转速等实行连续记录 监控，
6、并定期检测原糖消耗情况、菌种生长状态、pH值、泡沫等变化情况。根据发酵的工艺特性要求，及时调整控制发酵工艺过程，以获得最正确工艺产酸率或种罐菌活力，一般经 66 小时种罐约 25 小时培养，大罐在残糖指标、产酸情况到达放罐条件即可放罐；种 罐菌活力及菌群数量达标后，即可移种。在发酵或陪种过程的定期检测中，假设发现异常情 况，如染菌等，应针对具体情况及时处理，对中、前期染菌，可加大种量形成，主菌群生 长优势，或及时罐实消，补入适当营养源重新接种发酵；后期时可加强监控，提前放罐； 对倒罐等应予灭菌排放处理，并认真查找原因，进一步强化灭菌操作中的各个环节。3 醪液处理工序柠檬酸发酵完成后，应即时进行
7、热处理，以灭活发酵，絮凝蛋白、提高收率，为提高设备利用率，增设醪液贮罐，通过热交换器，及时将醪液加热至80C后进入醪液热贮罐，再经泵压入过滤机，除掉固形物及菌体残渣，将清醪液泵入下道工序。4 提取工序由压滤工段送来的柠檬酸清醪液泵入中和罐，在 80C下进行中和。碳酸钙经密闭的输送机送入车间，经无级调速下料螺旋分散投入中和罐，以防止局部浓度过高，使中和沉淀反响均匀，经终点检测合格后，将柠檬酸钙悬浮液排入带式过滤机中，将固体柠檬酸钙从悬浮液中别离出来，为满足玉米原料及薯干原料生产工艺的双重要求，中和带式过滤机用特定的加长、强洗型，生产原料操作灵活，以确保粗原料生产时的中和洗糖要求及成品的指标控制，
8、又热水或酸解液调浆，浓硫酸由酸碱站泵入，再计量到酸碱桶中与柠檬酸钙在80 C下生成硫酸钙与柠檬酸的悬浊液送入酸解带式过滤机进行过滤，清洗液即酸解液收集 用于调浆，硫酸钙运至渣场综合利用，柠檬酸酸解送至精制工段 .5 精制工序a. 离子交换与脱色柠檬酸液从暂贮罐中泵送离交纯化工序， 经由阳离子交换塔，阴离子交换塔和活性炭脱色塔， 离交脱色出去色泽及影响成品质量加速设备腐蚀的阴阳离子， 阴阳树脂需经过酸洗、碱洗再生处理，离交后的柠檬酸精制母液送入蒸发工序。b. 蒸发与结晶 在提纯溶液进入蒸发局部前， 通过精过滤出去清液中的微小树脂颗粒。精滤后的溶液经热交换器预热后送至双效真空浓缩器经浓缩至特定浓度后，转入真空结晶 器，或者低温结晶器进行结晶。以确定产品一水成品或无水产品 ，再经别离将柠檬酸晶 粒从液相中别离出来，液相在别离后分别放至各级母液贮罐，根据其杂质离交浓度情况， 送往重新蒸发式回流到前工序处理提纯，晶体送往枯燥机。c. 枯燥与包装 从离心机别离出来的湿柠檬酸晶粒被送到流化床枯燥器， 根据生产品 种控制枯燥空气、温度及冷却空气量进行枯燥，排空经湿式旋风别离器处理排放，枯燥后 的柠檬酸晶粒通过传送装置运到筛选机，不合格颗粒被筛选分出来，溶解后返回到结晶系 统，柠檬酸成品进行定量、包装，存放。