一种柠檬酸的重结晶生产方法.pdf

本发明提供了一种柠檬酸的重结晶生产方法，包括如下步骤：将柠檬酸发酵醪液经除菌、除杂后得到柠檬酸清液，柠檬酸清液经一级浓缩后结晶出粗柠檬酸晶体，粗柠檬酸晶体经溶解、脱色、脱盐、二级浓缩、结晶后得到柠檬酸晶体，二级浓缩结晶母液返回一级浓缩工序。该方法具有产品质量稳定、产品收率高、辅料消耗少、副产浓缩糖饲料、降低了CO2排放量、无废水排放等优点。

1.  一种柠檬酸的重结晶生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)柠檬酸发酵醪液经去除菌体、悬浮颗粒及大分子物质，得到柠檬酸清液；
2)柠檬酸清液经一级浓缩后结晶得粗柠檬酸晶体和一级浓缩结晶母液；
3)粗柠檬酸晶体加水溶解后，经脱色、脱盐处理；
4)处理后的物料经二级浓缩后结晶；
5)结晶后分离，得晶体和二级浓缩结晶母液，二级浓缩结晶母液返回步骤2)进行一级浓缩。

2.  根据权利要求1所述的柠檬酸的重结晶生产方法，其特征在于，所述的柠檬酸发酵醪液为各种原料经生物发酵法生产的柠檬酸物料。

3.  根据权利要求1或2所述的柠檬酸的重结晶生产方法，其特征在于，步骤1)中去除菌体、悬浮颗粒及大分子物质的方法包括过滤、沉降方法。

4.  根据权利要求1-3任意一项所述的柠檬酸的重结晶生产方法，其特征在于，步骤2)中一级浓缩采用膜浓缩、热力浓缩或它们的组合。

5.  根据权利要求1-4任意一项所述的柠檬酸的重结晶生产方法，其特征在于，步骤2)中结晶方式采用连续结晶、间歇结晶或它们的组合。

6.  根据权利要求1-5任意一项所述的柠檬酸的重结晶生产方法，其特征在于，步骤4)中结晶方式采用连续结晶、间歇结晶或它们的组合。

7.  根据权利要求1-6任意一项所述的柠檬酸的重结晶生产方法，其特征在于，所述一级浓缩结晶母液使用钙盐法、色谱法、离子交换法或萃取法中的任意一种或其组合进行处理得到柠檬酸和浓缩糖饲料。

一种柠檬酸的重结晶生产方法
技术领域
本发明涉及一种柠檬酸的重结晶生产方法，具体地说，涉及一种采用浓缩结晶法对发酵液中柠檬酸进行提取分离的方法，属于食品化工领域。
背景技术
柠檬酸是一种广泛应用于饮料、食品及医药等行业的有机酸，我国是柠檬酸生产大国，有20余家生产厂，产量已超过70万吨。国内外柠檬酸的提取方法主要为钙盐法、色谱法、膜分离法和萃取法。
钙盐法工艺的缺点，一是中和工序间歇操作，操作条件差、工人劳动强度大、自动化水平低；二是中间品质量不稳定，不利于工艺过程控制；三是设备投资大，运行成本高；四是辅料消耗高，每吨柠檬酸消耗约0.85吨硫酸和0.85吨碳酸钙；五是每吨柠檬酸产生约2吨固体废弃物硫酸钙。
色谱法工艺的缺点，一是设备及辅助设施投资高；二是物料前处理较复杂，消耗大、成本高。
电渗析的缺点，一是设备及辅助设施投资高；二是电力消耗高，生产成本高。
萃取法的缺点，一是产品质量差；二是萃取剂残留导致产品不能应用于食品及医药行业。
因此，需要寻找一种可提高收率、节约辅料、降低硫酸钙污染的柠檬酸提取方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高收率、低辅料消耗、低(无)硫酸钙污染、低CO₂排放、无废水排放、产出糖浓缩饲料的柠檬酸提取方法。
为了实现本发明目的，本发明的一种柠檬酸的重结晶生产方法，包括如下步骤：
1)柠檬酸发酵醪液经去除菌体、悬浮颗粒及大分子物质，得到柠檬酸清液；
2)柠檬酸清液经一级浓缩后结晶得粗柠檬酸晶体和一级浓缩结晶母液；
3)粗柠檬酸晶体加水溶解后，经脱色、脱盐处理；
4)处理后的物料经二级浓缩后结晶；
5)结晶后分离，得晶体和二级浓缩结晶母液，二级浓缩结晶母液返回步骤2)进行一级浓缩。
其中，所述的柠檬酸发酵醪液为各种原料经生物发酵法生产的柠檬酸物料。
所述的去除菌体、悬浮颗粒及大分子物质的方法包括过滤、沉降等方法。
所述的一级浓缩可采用膜浓缩、热力浓缩或它们的组合。
所述的结晶方式可采用连续结晶、间歇结晶或它们的组合。
所述一级浓缩结晶母液可使用钙盐法、色谱法、离子交换法或萃取法中的任意一种或其组合进行处理得到柠檬酸和浓缩糖饲料。
所述脱色可采用活性炭脱色，或是采用纳滤膜脱色。
所述脱盐采用阳、阴离子交换树脂柱进行脱盐。
本发明的柠檬酸的生产方法，其优点在于：
1.产品收率高；
2.辅料消耗少；
3.副产浓缩糖饲料；
4.降低CO₂排放量；
5.无废水排放；
6.低(无)固体废弃物硫酸钙排放。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
柠檬酸的重结晶生产方法，包括如下步骤：
1.将2.0m³柠檬酸浓度为15％的发酵醪液经板块压滤后通过截留分子量20000道尔顿的卷式超滤膜处理后得到浓度为14％的柠檬酸清液2.058m³。
2.清液经截留分子量为500道尔顿的纳滤膜和RO膜组合系统浓缩至柠檬酸浓度20％，然后通过热力浓缩，将物料浓缩至柠檬酸浓度90％以上。
3.浓缩液降温结晶后进行固液分离，得到柠檬酸粗晶体147公斤和浓度为86％的一级结晶母液180升。
4.147公斤粗晶体加入145升无离子水溶解后通过装填GH-15的活性炭柱脱色，装填732阳离子交换树脂、D315阴离子交换树脂柱脱盐，得到柠檬酸浓度为46％的脱盐液309升。
5.脱盐液热力浓缩，结晶后进行固液分离得到柠檬酸湿晶体138公斤和浓度为74％的结晶母液11升。
6.柠檬酸晶体进入烘干、包装工序，生产出柠檬酸产品。
实施例2
柠檬酸的重结晶生产方法，包括如下步骤：
1.将实施例1步骤3产生的5升一级结晶母液加水稀释至浓度15％后与碳酸钙和氢氧化钙反应，控制反应温度80℃，反应终点pH6.5。
2.将反应液进行固液分离，得到柠檬酸钙盐和废糖液。废糖液可制成浓缩糖饲料。
3.柠檬酸钙盐与硫酸反应，控制反应温度80℃，反应终点pH2.0，分离反应液得到柠檬酸和硫酸钙。
4.柠檬酸溶液进行脱色、脱盐处理后浓缩结晶并分离出2.4公斤柠檬酸晶体和柠檬酸浓度为80％的母液2升。
5.柠檬酸晶体进入烘干、包装工序，生产出柠檬酸产品。
实施例3
柠檬酸的重结晶生产方法，包括如下步骤：
1.将实施例1步骤3产生的50升一级结晶母液连续进入装填D318阴离子交换树脂、稳定运行的的模拟移动床系统后得到废糖液60升。
2.吸附交换饱和的树脂用硫酸洗脱后得到柠檬酸浓度为35％的溶液120升，消耗98％硫酸17.64公斤。
3.柠檬酸溶液进行活性炭脱色、阴阳离子交换树脂脱盐处理后浓缩结晶并分离出26公斤柠檬酸晶体和23.3升柠檬酸浓度为75％的母液。
4.柠檬酸晶体进入烘干、包装工序，生产出柠檬酸产品。
5.步骤1产生的60升废糖液与180公斤柠檬酸菌体混合后烘干。
实施例4
柠檬酸的重结晶生产方法，包括如下步骤：
1.将实施例1步骤3产生的50升一级结晶母液连续进入装填CR1320阳离子交换树脂、稳定运行的模拟移动床色谱系统，热水洗提后得到废糖液80升和浓度为18％的柠檬酸溶液235升。
2.柠檬酸溶液进行脱色、脱盐处理后浓缩结晶并分离出27.5公斤柠檬酸晶体和浓度为75％柠檬酸母液19.7升。
3.柠檬酸晶体进入烘干、包装工序，生产出柠檬酸产品。
4.步骤1产生的80升废糖液浓缩到60％干物后，作为液体浓缩糖饲料。
实施例5
柠檬酸的重结晶生产方法，包括如下步骤：
1.将实施例1步骤3产生的50升结晶母液连续进入装填201×4阴离子交换树脂、稳定运行的的模拟移动床系统后得到废糖液60升。
2.吸附交换饱和的树脂用氢氧化钠洗脱后得到浓度为42％柠檬酸钠溶液140.5升，消耗40％氢氧化钠60公斤。
3.柠檬酸钠溶液通过装填GH-15颗粒活性炭的脱色柱进行脱色后浓缩、结晶并分离出柠檬酸钠晶体45公斤和柠檬酸钠浓度为88％的母液15.9升。
4.柠檬酸钠晶体进入烘干、包装工序，生产出柠檬酸钠产品。
5.步骤1产生的60升废糖液浓缩至干物浓度60％后与180公斤柠檬酸菌体混合后烘干。
实施例6
柠檬酸的重结晶生产方法，包括如下步骤：
1.将500升柠檬酸浓度为14％的发酵醪液经板块压滤后通过截留分子量为10000道尔顿的超滤膜处理后得到柠檬酸浓度为13.3％的清液510升。
2.清液经截留分子量500道尔顿的超滤膜和RO膜组合系统浓缩至浓度20％，然后与实施例1步骤5产生的11升柠檬酸浓度为74％的结晶母液混合后进行热力浓缩，使柠檬酸浓度达到90％以上。
3.浓缩液降温结晶后进行固液分离得到柠檬酸粗晶体45.6公斤和柠檬酸浓度为85％的母液35.75升。
4.45.6公斤柠檬酸粗晶体加入45升无离子水溶解后通过装填GH-15的活性炭柱脱色，装填732阳离子交换树脂、D315阴离子交换树脂柱脱盐，得到柠檬酸浓度为45％的脱盐液99升。
5.脱盐液热力浓缩，结晶后进行固液分离得到柠檬酸湿晶体40公斤和浓度为78％的结晶母液5.7升。
6.柠檬酸晶体进入烘干、包装工序，生产出柠檬酸产品。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。