CN101607890B - 一种柠檬酸的连续中和提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柠檬酸的连续中和提取方法，包括如下步骤：先将柠檬酸清液与碳酸钙和/或氢氧化钙连续进行反应，通过对pH值的分段控制，逐步生成柠檬酸钙；生产的柠檬酸钙与柠檬酸清液反应，固液分离后液相返回前工序，固相再经酸解、脱色、离子交换、浓缩、结晶处理后得柠檬酸。该方法连续化操作、自动化水平高、工人劳动强度低、设备利用率高、固定资产投入少、中间品质量稳定、辅料消耗低、污染小等优点。

Description

一种柠檬酸的连续中和提取方法
技术领域
本发明涉及一种柠檬酸的提取方法，具体地说，涉及一种采用钙盐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50万吨。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。
传统钙盐法工艺的缺点，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0.86吨硫酸和0.86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连续、高效、低投入、高收率、低辅料消耗、低硫酸钙污染的柠檬酸提取方法。
为了实现本发明目的，本发明的一种柠檬酸的连续中和提取方法，包括如下步骤：
1)在第一反应锅中同时加入柠檬酸清液、碳酸钙和/或氢氧化钙进行反应，调节pH值3～5；
2)然后保持第一反应锅液位恒定，将第一反应锅中物料流入第二反应锅，并加入碳酸钙和/或氢氧化钙，调节pH值5～9；
3)保持第一、二反应锅液位恒定，将第二反应锅物料流入第三反应锅后，调节pH值6～9，当第一、二、三反应锅液位维持恒定后，出料进行固液分离，得到固相进入第四反应锅；
4)固相加入第四反应锅，同时加入柠檬酸清液进行反应，控制反应PH值1.5～6.0；
5)最后将反应液进行固液分离，液相返回第一、第二或第三反应锅，排出固相；
6)固相经硫酸酸解、活性炭脱色、离子交换、浓缩、结晶处理后得到柠檬酸。
其中，所述的柠檬酸清液为柠檬酸生产过程中的发酵液进行除菌处理所得的清液或柠檬酸结晶母液，也可以是其它含柠檬酸的物料。
步骤1)中第一反应锅内温度为50～95℃。
步骤2)中第二反应锅内温度控制在50～95℃。
步骤3)中第三反应锅内温度控制在50～95℃。
步骤4)中第四反应锅内温度控制在20～95℃。
步骤5)中所述固相主要成分为柠檬酸钙盐，包括碳酸钙、氢氧化钙、柠檬酸钙、柠檬酸氢钙、柠檬酸二氢钙等。
步骤6)中固相的酸解、活性炭脱色、离子交换、浓缩、结晶处理均可采用本领域常规工艺进行。
所述液相返回一号、二号或三号反应锅，可以单独或与柠檬酸清液混合后与碳酸钙和/或氢氧化钙进行反应，得到柠檬酸钙盐并从第三反应锅排出废水。
本发明的柠檬酸的连续中和提取方法，通过对pH值的分段控制，逐步生成柠檬酸钙盐；固液分离后液相返回前工序，固相进入后工序。其优点在于：
1.连续化操作，自动化水平高，工人劳动强度低；
2.设备利用率高，固定资产投入少；
3.自动化水平高，中间品质量稳定；
4.辅料消耗降低40％；
5.降低CO2排放量；
6.减少40％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
柠檬酸的生产方法，包括如下步骤：
1.先将2立方米酸度为10％的柠檬酸清液放入到第一反应锅中，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5.0后，同时加入柠檬酸清液和碳酸钙，调节碳酸钙加入量维持pH5.0。
3.第一反应锅物料到达5立方米后，将第一反应锅内物料向第二反应锅输送，使进料量与出料量相同，保持第一反应锅物料液位恒定。
4.当第二反应锅物料体积达到2立方米后，温度控制在85℃，连续加入氢氧化钙，调节并维持pH6.0。
5.第二反应锅物料体积达到5立方米后，将第二反应锅物料向第三反应锅输送，并保持第二反应锅物料液位恒定。
6.当第三反应锅物料达到5立方米后，控制pH7.0，温度85℃进行固液分离，固相进入第四反应锅。液相为废水，可以进行环保处理，固相为浆状物料，大约为分离前总体积的25％。
7.将柠檬酸清液(酸度为10％)和步骤6所得固相物料连续流加到第四反应锅中，反应温度为85℃，pH值控制在3.0；
8.待第四反应锅中物料达到5立方米后，进行固液分离，中和反应系统连续运转，液相返回第一反应锅，固相柠檬酸钙盐进入后续酸解工序，酸解后经脱色、离子交换、浓缩结晶等常规工序处理得柠檬酸。
实施例2
柠檬酸的生产方法，包括如下步骤：
利用实施例1建立的连续中和系统
1.将实施例1第四反应锅物料分离后产生的液相与柠檬酸清液按1∶4比例混合后进入第一反应锅(温度80℃)，同时加入碳酸钙，维持pH4.5。
2.第二反应锅(温度80℃)加入碳酸钙，维持pH5.5。
3.第三反应锅(温度85℃)加入碳酸钙和/或氢氧化钙调pH6。
4.分离第三反应锅物料，固相柠檬酸钙进入第四反应锅，液相为废水。
5.将柠檬酸清液和固相物料连续流加到第四反应锅中，反应温度控制在90℃，pH值控制在2.5；待第四反应锅中物料达到5立方米后，进行固液分离。
6.固相进入后续酸解工序，酸解后需经脱色、离子交换、浓缩结晶等工序处理后得到柠檬酸。
实施例3
柠檬酸的生产方法，包括如下步骤：
利用实施例1建立的连续中和系统
1.将实施例2第四反应锅物料分离后产生的液相与柠檬酸清液按1∶5比例混合后进入第一反应锅(温度50℃)，同时加入氢氧化钙，维持pH4.5。
2.第二反应锅(温度55℃)加入氢氧化钙，维持pH7.5。
3.第三反应锅(温度50℃)加入氢氧化钙调pH8。
4.分离第三反应锅物料，固相进入第四反应锅，液相为中和废水。
5.步骤4产生的固相与柠檬酸清液反应在第四反应锅反应，反应温度为75℃，pH值控制在2.0。
6.分离上述反应液，液相收集，固相进入后续酸解工序，酸解后需经脱色、离子交换、浓缩结晶等工序处理后得到柠檬酸。
实施例4
柠檬酸的生产方法，包括如下步骤：
利用实施例1建立的连续中和系统
1.柠檬酸清液和碳酸钙同时加入到第一反应锅(温度90℃)，维持pH4.0。
2.将实施例3第四反应锅物料分离后产生的液相和氢氧化钙加入第二反应锅(温度85℃)，维持pH6.0。
3.第三反应锅(温度80℃)加入氢氧化钙调pH8。
4.分离第三反应锅物料，固相进入第四反应锅，液相为中和废水。
5.步骤4产生的固相与柠檬酸清液反应在第四反应锅反应，反应温度为50℃，pH值控制在4.0。
6.分离上述反应液，液相返回第二反应锅，固相进入后续酸解工序，酸解后需经脱色、离子交换、浓缩结晶等工序处理后得到柠檬酸。
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 (1)

1.一种柠檬酸的连续中和提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)先将2立方米酸度为10％的柠檬酸清液放入到第一反应锅中，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5.0后，同时加入柠檬酸清液和碳酸钙，调节碳酸钙加入量维持pH5.0；
3)第一反应锅物料到达5立方米后，将第一反应锅内物料向第二反应锅输送，使进料量与出料量相同，保持第一反应锅物料液位恒定；
4)当第二反应锅物料体积达到2立方米后，温度控制在85℃，连续加入氢氧化钙，调节并维持pH6.0；
5)第二反应锅物料体积达到5立方米后，将第二反应锅物料向第三反应锅输送，并保持第二反应锅物料液位恒定；
6)当第三反应锅物料达到5立方米后，控制pH7.0，温度85℃进行固液分离，固相进入第四反应锅，液相为废水，进行环保处理，固相为浆状物料，大约为分离前总体积的25％；
7)将酸度为10％的柠檬酸清液和步骤6)所得固相物料连续流加到第四反应锅中，反应温度为85℃，pH值控制在3.0；
8)待第四反应锅中物料达到5立方米后，进行固液分离，中和反应系统连续运转，液相返回第一反应锅，固相柠檬酸钙盐进入后续酸解工序，酸解后经脱色、离子交换、浓缩结晶处理得柠檬酸。
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