浅谈柠檬酸提取的工艺方法

浅谈柠檬酸提取的工艺方法

摘要：本文主要是论述在柠檬酸生产过程中柠檬酸提取的方法，并对目前柠檬酸企业提取柠檬酸的方法进行比对分析。

关键词：提取、工艺、方法。 引言：

随着柠檬酸市场的饱和，市场竞争加剧，节能减排的严格要求，近年来各厂家不断的通过技术革新，从而达到降低成本的目的，提高市场竞争力，先后发明或引进更加先进的工艺技术、工艺设备。所以在柠檬酸的生产过程中，使用何种提取工艺方法至关重要，因为它将直接、间接的影响到柠檬酸的生产质量、收率、环境、成本。

一、传统的柠檬酸提取工艺方法

目前，我国大部分的柠檬酸生产厂家均采用的是钙盐法生产提取柠檬酸，其原理是利用酸碱中和反应，从而达到提取柠檬酸的目的。具体的操作方法是先将发酵液进行过滤，得到柠檬酸清液，再将清液与碳酸钙进行中和反应，使用氢氧化钙进行微调，生成柠檬酸钙，将柠檬酸钙沉淀、过滤，生成的柠檬酸钙再与硫酸进行酸解反应，再经过过滤，去除硫酸钙，从而得到柠檬酸粗溶液，再经过精细过滤后，得到合格的柠檬酸溶液。钙盐法的生产柠檬酸工艺流程为：发酵液经过滤（去除酸渣）清液中和反应釜（加碳酸钙、氢氧化钙） 胶带机过滤（废水去环保）柠檬酸钙 酸解反应釜（加入硫酸）胶带机过滤柠檬酸粗溶液（硫酸钙用于石膏生产） 板框过滤酸解液离交浓缩结晶甩水 烘干柠檬酸包装。传统的生产工艺方法工艺成熟、设备简单、产量稳定，但劳动强度大，质量偏差，收率低，成本高，而且使用大量的硫酸原辅料，对设备腐蚀性较大，对环境、生产成本影响大。

传统柠檬酸提取的化学方程式：

2C6H8O7·H2O+3CaCO3 = Ca3(C6H5O7)2·4H2O↓+3CO2↑+H2O

2C6H8O7·H2O+3Ca(OH)2 = Ca3(C6H5O7)2·4H2O↓+4H2O

Ca3(C6H5O7)2·4H2O+3H2SO4+4H2O2C6H8O7·H2O+3CaSO4·2H2O

二、新型柠檬酸提取技术

新型的柠檬酸提取方法主要有柠檬酸酸氢钙法、纯化色谱分离技术、膜分离法提取柠檬酸。

（一）、氢钙法提取柠檬酸工艺方法

氢钙法的工艺原理是利用碳酸钙与清液中柠檬酸反应生成比重较大、溶解度较小的柠檬酸钙沉淀、过滤，得到柠檬酸钙，再与清液中的柠檬酸反应，生成柠檬酸氢钙沉淀，使含在柠檬酸中的杂质释放出来，随液体的分离得以去除，由于反应过程中柠檬酸的阶位降低，结合的钙离子减少，可以有效减少碳酸钙的消耗及酸解硫酸的消耗，减少硫酸钙产生，从而减少对环境污染，降低生产成本。 在操作的过程中主要是通过改变物料反应物配比、调节pH值、控制反应深度等工艺手段，形成一步氢钙技术；从结晶机理出发，采用稀酸分步调浆，配合偏心搅拌技术，应用连续中和工艺；集成一步氢钙技术和连续中和工艺，实现连续化生产，提高了产品收率、降低了能源消耗、减少了废水排放、实现了清洁生产，提高了自动化程度。目前氢钙法提取柠檬酸工艺技术水平国内领先。氢钙法较钙盐法提取柠檬酸产品收率能提高0.3%以上，吨产品减少水耗2.1吨、减少废水排放2.1吨、降低蒸汽消耗0.47吨，从而降低了柠檬酸生产成本，产生了明显的经济效益和环境效益。目前氢钙法是技术比较成熟、生产成本低、应用比较普通的一种柠檬酸提取方法。由传统的钙盐法不断创新，已成功实现氢钙法和连续酸解的重大突破，实现了自动化控制和连续生产。

氢钙法反映方程式：

一次中和：2C6H8O7·H2O+3CaCO3 = Ca3(C6H5O7)2·4H2O↓+3CO2↑+H2O

二次中和： C6H8O7·H2O+Ca3(C6H5O7)2.·4H2O = 3CaHC6H5O7↓+5H2O

当PH值在4.0-6.0时

Ca3(C6H5O7)2+Ca2H2（C6H5O7)2. 2CaHC6H8O72CaC6H-5O7+2H-

（二）、纯色谱分离技术提取柠檬酸方法。

目前，纯色谱分离技术是提取柠檬酸的最先进技术，其原理是采用强碱、弱酸专用树脂吸附分离柠檬酸的色谱分离法。所采用的树脂吸附能力强、要求温度低。这种树脂要用热水洗脱，因为水在不同温度时将产生显著变化，当水由25℃

升到85℃时，H+和OH-的浓度可增大30倍，用热水替代酸碱洗脱吸附了柠檬酸的饱和树脂，将柠檬酸洗脱出来。一方面减少酸碱带来的污染，一方面降低了酸碱所带来的成本。纯色谱分离技术的最大特点就是真正实现了清洁化、简单化的生产。降低生产成本、提高生产效率，可实现全自动化连续生产。但该技术对发酵液的质量要求很高，目前还处于理论实验阶段。并没有应用于生产中。相信随着技术的不断研究和进步，迟早有一天会取代传统的柠檬酸提取方法。

（三）、膜分离法提取柠檬酸方法。

膜分离法又分为电渗析法和超滤法。电渗析法是在电场力的作用下将发酵液清液中的阴阳离子通过离子交换膜来提取柠檬酸的方法。它的工艺流程为发酵液过滤 清液 离子吸附、解析浓缩、结晶烘干成品。

超膜法是一种物理筛选过程，用以去除和分离滤液中的糖类、蛋白质、色素等，这种方法要选用抗氧化性、耐酸性较好的超滤膜，此方法的工艺流程为：发酵液预处理 超膜滤浓缩、结晶 烘干成品。

膜分离法生产提取柠檬酸工艺比较简单、对环境污染小，但能耗较大。目前国内研究较少，此方法主要集中在高性能离子交换膜的开发研究中，期待近一步提高分离效率。

【参考文献】：

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[2] 王博彦、金其荣. 《发酵有机酸生产及应用手册》 [M].北京：中国轻工业出版社。2000。

[3] 常琴琴、王苗、李志洲.发酵法提取柠檬酸的工艺研究[J].化工技术与开发，2011，（02）。

[4] 崔心水、张建民、郭昌梓. 支撑液膜法提取柠檬酸的研究[J].纺织高校基础科学报，2005（04）。