CN101117314A - 一种柠檬酸钠的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柠檬酸钠的生产方法，其包括如下步骤：先将柠檬酸除菌清液中加入碳酸钙和/或氢氧化钙进行中和反应，反应终点pH值为3－9，固液分离后得到柠檬酸钙；将所得的柠檬酸钙与柠檬酸除菌清液反应，调节pH值为1.5－6，生成柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙；然后进行固液分离，液相返回中和工序，固相与碳酸钠和/或氢氧化钠进行复分解反应，生成柠檬酸钠及碳酸钙和/或氢氧化钙沉淀；最后进行固液分离处理，固相经洗涤后返回中和工序，液相经过后处理得到柠檬酸钠。本方法工艺路线短，反应速度快，由于碳酸钙和/或氢氧化钙可循环利用，因此生产成本低，而且获得的柠檬酸钠易于脱色，产品质量好。

Description

一种柠檬酸钠的生产方法
技术领域
本发明涉及一种柠檬酸钠的生产方法，具体地说，涉及一种采用钙盐-复分解法生产柠檬酸钠的方法，属于食品化工领域。
背景技术
柠檬酸钠是一种广泛应用于饮料、食品、医药及化工等行业的有机酸盐，国内外柠檬酸钠的生产方法主要有直接中和法、复分解法及离子交换法。
直接中和法工艺是经提纯后的柠檬酸直接与氢氧化钠和/或碳酸钠反应生产柠檬酸钠，该方法的主要缺点为：对柠檬酸提纯过程中消耗硫酸及碳酸钙等辅料，同时提纯时柠檬酸收率降低，从而导致了生产成本高。
传统复分解法是柠檬酸除菌清液与碳酸钙反应生成柠檬酸钙，柠檬酸钙与碳酸钠反应生成柠檬酸钠和碳酸钙，该法的主要缺点为：反应速度慢、柠檬酸钠脱色困难、产品质量差。
离子交换法首先将经处理后的柠檬酸除菌清液中的柠檬酸吸附在树脂上，然后用氢氧化钠洗脱，生产柠檬酸钠，该法的缺点为：除菌清液需经脱色、离子交换等前处理后，方可使用，设备投资大，生产成本高。
因此，需要寻找一种不仅可提高柠檬酸钠产品质量，又能降低生产成本的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种可提高产品质量、降低生产成本的柠檬酸钠生产方法。
为了实现本发明目的，本发明的一种柠檬酸钠的生产方法，包括如下步骤：
1)先将柠檬酸除菌清液中加入碳酸钙和/或氢氧化钙进行反应，反应终点pH值为3-9，分离得到柠檬酸钙；
2)将柠檬酸钙与柠檬酸除菌清液反应，调节pH值为1.5-6，生成柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙；
3)然后进行固液分离，液相返回步骤1中，固相洗涤后与碳酸钠和/或氢氧化钠进行复分解反应，生成柠檬酸钠，以及碳酸钙和/或氢氧化钙沉淀；
4)最后进行固液分离处理，固相经洗涤返回步骤1中，液相经过后处理得到柠檬酸钠。
其中，所述的柠檬酸除菌清液为柠檬酸生产的发酵液进行除菌处理所得的清液。
步骤1)中反应温度为50～100℃。
碳酸钙与氢氧化钙可以单独使用，也可混合使用。
步骤2)中反应温度控制在20～100℃。
步骤3)中固相洗涤采用20～100℃的水洗涤。
液相返回步骤1，可以单独或与柠檬酸除菌清液混合后加入碳酸钙或氢氧化钙进行中和反应，固液分离，排出废水并得到柠檬酸钙。
复分解反应可以单独加入碳酸钠，也可以单独加入氢氧化钠，也可以同时加入碳酸钠和氢氧化钠。
步骤4)中固相洗涤采用20～100℃的水洗涤。
固液分离可采用过滤式、沉降式或它们的组合。
所述柠檬酸钠的后处理工序为本领域常规方法，比如经过脱色、离子交换、浓缩结晶、离心、烘干等工序，便可得到柠檬酸钠产品。
本发明柠檬酸钠生产方法的优点在于：
1.比中和法、色谱法工艺路线短四分之一，节约大量人力、物力、财力；
2.因不使用硫酸，碳酸钙和/或氢氧化钙循环利用，较中和法和色谱法辅料消耗少，生产成本低；
3.因柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙溶解度比柠檬酸钙大，所以反应速度较传统复分解法快。
4.柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙晶体比表面积比柠檬酸钙小，吸附杂质量少，所以较传统复分解法柠檬酸钠易于脱色，产品质量好。
5.本发明的方法生产的柠檬酸钠反应液浓度较传统复分解法生产的柠檬酸钠反应液浓度提高8％以上，后工序浓缩能源消耗较传统复分解法低。
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
柠檬酸钠的生产方法，包括如下步骤：
1.先将2.0m3酸度为11％的柠檬酸除菌清液放入到中和反应锅中，并将料液温度加热到80℃。
2.缓慢加入碳酸钙进行中和反应，当pH值为4.5后，加入氢氧化钙，调节PH值为5.5后，停止加料。静置20分钟，待反应液分层后，将上清液排出，得到约0.5m3柠檬酸钙浆状物料。
3.将柠檬酸除菌清液缓慢加入到上述浆状物料中，反应温度控制在85℃，终点pH值控制在2.3，反应结束后保温30分钟，消耗酸度为11％的柠檬酸除菌清液1.25m3。
4.用带式过滤机分离步骤3得到的反应液，固相为柠檬酸氢钙和柠檬酸二氢钙(对应PH2.3时)，用50℃的水洗涤后备用，收集液相1.65m3其中柠檬酸含量为2.4％，返回中和工序中和反应锅中，可以和清液任意比例混合。
5.将洗涤后的固相物料在复分解反应锅中与碳酸钠反应生成柠檬酸钠和碳酸钙。
6.分离柠檬酸钠反应液，固相碳酸钙用50℃的水洗涤后返回中和工序，得到含柠檬酸钠52％的溶液0.884m3。
7.将0.884m3上述柠檬酸钠溶液放入脱色系统，加入1.75公斤粉末活性炭，65℃脱色半小时后过滤；经过滤后的柠檬酸钠溶液进入浓缩、结晶系统，浓缩后结晶，最后用离心机分离结晶物料，晶体烘干后包装。
实施例2
柠檬酸钠的生产方法，包括如下步骤：
1.先将柠檬酸除菌清液放入到反应锅中，并将料液温度加热到50℃。
2.缓慢加入碳酸钙进行中和反应，当pH值为3.0后，停止加料，待反应液分层后，将上清液(废水)排出，得到含柠檬酸钙浆状物料。
3.将柠檬酸除菌清液缓慢加入到上述浆状物料中，反应温度控制在65℃，终点pH值控制在1.5。
4.分离步骤3得到的反应液，液相收集后返回步骤1中中和工序的反应锅，可以和清液任意混合，固相用20℃的水洗涤后备用，固相为柠檬酸氢钙和柠檬酸二氢钙。
5.将洗涤后的固相在复分解锅中与碳酸钠和氢氧化钠反应生成柠檬酸钠。
6.分离柠檬酸钠反应液，固相用水洗涤后返回中和工序。
7.将上述柠檬酸钠溶液放入脱色系统，用活性炭65℃脱色半小时后过滤；经过滤后的柠檬酸钠溶液进入浓缩、结晶系统，浓缩后结晶；最后分离结晶物料，晶体烘干后包装，母液返回脱色系统。
实施例3
柠檬酸钠的生产方法，包括如下步骤：
1.先将柠檬酸除菌清液放入到反应锅中，并将料液温度加热到100℃。
2.缓慢加入碳酸钙进行中和反应，当pH值为9.0后，停止加料，并分离废水，得到含柠檬酸钙浆状物料。
3.将柠檬酸除菌清液缓慢加入到上述浆状物料中，反应温度控制在20℃，终点pH值控制在6.0。
4.分离步骤3得到的反应液，液相收集后返回中和工序反应锅中，可以和清液任意混合，固相用100℃的水洗涤后备用，固相为柠檬酸氢钙。
5.将洗涤后的固相在复分解锅中与氢氧化钠反应生成柠檬酸钠。
6.分离柠檬酸钠反应液，固相氢氧化钙用水洗涤后返回中和工序，液相使用提纯后的柠檬酸反调pH至7左右。
7.将上述柠檬酸钠溶液放入脱色系统，用活性炭65℃脱色半小时后过滤；经过滤后的柠檬酸钠溶液进入浓缩、结晶系统，浓缩后结晶；最后分离结晶物料，晶体烘干后包装，母液返回脱色系统。
实施例4
1.将实施例1步骤4产生的第二次反应液相与柠檬酸除菌清液混合后加热到90℃。
2.缓慢加入实施例3产生的氢氧化钙，当pH值为5.5后，停止加料，并分离全部废水，得到含柠檬酸钙浆状物料。
3.将柠檬酸除菌清液和柠檬酸钙同时缓慢加入到另一套反应罐中，反应温度为100℃，终点pH值控制在4.0。
4.分离步骤3得到的反应液，并加入50℃的水洗涤固相，液相收集后返回中和工序。
5.步骤4得到的固相在复分解锅中与碳酸钠反应生成柠檬酸钠。
6.分离上述反应液，固相碳酸钙洗涤后返回中和工序。
7.将上述柠檬酸钠溶液放入脱色系统，用活性炭65℃脱色半小时后过滤；经过滤后的柠檬酸钠溶液进入浓缩、结晶系统，浓缩后结晶；分离结晶物料，晶体烘干后包装，母液返回脱色系统。
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。

Claims (7)

1.一种柠檬酸钠的生产方法，包括如下步骤：
1)先将柠檬酸除菌清液中加入碳酸钙和/或氢氧化钙进行反应，反应终点pH值为3-9，分离得到柠檬酸钙；
2)将柠檬酸钙与柠檬酸除菌清液反应，调节pH值为1.5-6，生成柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙；
3)然后进行固液分离，液相返回步骤1中，固相洗涤后与碳酸钠和/或氢氧化钠进行复分解反应，生成柠檬酸钠，以及碳酸钙和/或氢氧化钙沉淀；
4)最后进行固液分离处理，固相经洗涤返回步骤1中，液相经过后处理得到柠檬酸钠。
2.根据权利要求1所述的柠檬酸钠的生产方法，其特征在于，步骤1)中反应温度为50～100℃。
3.根据权利要求1或2所述的柠檬酸钠的生产方法，其特征在于，步骤2)中反应温度控制在20～100℃。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的柠檬酸钠的生产方法，其特征在于，步骤3)中固相洗涤采用20～100℃的水洗涤。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的柠檬酸钠的生产方法，其特征在于，步骤3)中液相返回步骤1)中，单独或与柠檬酸除菌清液混合与碳酸钙和/或氢氧化钙进行反应。
6.报据权利要求1-5任意一项所述的柠檬酸钠的生产方法，其特征在于，固相洗涤采用20～100℃的水洗涤。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的柠檬酸钠的生产方法，其特征在于，步骤4)中所述后处理包括脱色、浓缩结晶、离心和烘干工序。
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