CN102241585A - 柠檬酸母液净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柠檬酸母液净化工艺，包括絮凝和分离，絮凝处理采用分子量为1200万至1800万、离子浓度为40%—55%的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，将母液加热到不高于20℃，按母液10-12g/m3的比例边搅拌边加入上述絮凝剂；20-30分钟后停止搅拌，静置沉降，将静置分层后的母液上清液抽提收集，絮凝沉淀过滤，并单独收取滤液。本发明母液无需稀释，而且控制温度在20度以下进行絮凝反应，不仅节能节水，生产成本低，而且可大幅度提高结晶率。

Description

柠檬酸母液净化工艺

技术领域

本发明属于发酵法柠檬酸生产中母液处理工艺技术领域，具体是涉及一种柠檬酸母液净化处理工艺。

背景技术

柠檬酸深层发酵法生产中，其发酵液除了主要产物外，还含有一些其它代谢产物和蛋白质、胶体物质等杂质。这些杂质在提取过程中，经过滤、吸附及离子交换等处理后大部分被去除，但仍有部分杂质会进入柠檬酸的结晶工序，并留存于结晶母液中。由于母液杂质含量较高，且蛋白质、胶体等杂质难以有效去除。目前行业内多数厂家对于这部分母液通常不进行净化处理，有的是直接进行浓缩结晶，生产柠檬酸盐，这种处理方式由于杂质没有去除，结晶率比较低，得到的柠檬酸盐质量也较差，而且由于母液量大，耗能大，设备负担也重。也有的是将母液返回到中和工序，重新与发酵滤液一起进行钙盐提取。这种方式存在着原材料、能耗等方面的二次消耗，生产成本高等缺点。同时，重复结晶杂质会在母液中富集，致使母液质量不断下降，而且质量差的母液难以处理。

中国发明专利（200710113693.5）公开了一种“柠檬酸母液处理工艺”。它是将柠檬酸母液稀释到20-70%，并升温至20-65度后，加入助凝剂和脱胶剂处理，并过滤后，将上清液和滤液合并后进行重结晶。这种方法虽能有效去除母液中的杂质，但存在着原材料和能源消耗大等缺点。一是母液必须稀释到20-70%，前期用水量大，后期结晶能耗高，资源消耗多，治污负担重。二是稀释液需升温至20-65度，需消耗大量能源；特别是一水柠檬酸的母液，其温度一般在10度以下，如果升至20-65度，耗能巨大。三是净化处理时需加入助凝剂和脱胶剂共同作用，不仅原材料消耗多，处理成本高，而且这些处理剂的加入同样会提高母液外来杂质的含量，影响母液质量。

通常情况下，需要处理柠檬酸母液的量占到柠檬酸的10%，这些母液中，柠檬酸含量达到70%以上，如果不对母液进行净化处理，就很难连续获得质量合格的柠檬酸产品，降低收率和生产效益。而且由于柠檬酸发酵受原料、发酵条件的影响，柠檬酸发酵过程中产生杂质的量也会波动，柠檬酸母液量有时会更高。因此，开发工艺简单、低成本的母液净化技术，最大限度地提高柠檬酸收率，是柠檬酸行业迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单，成本低，便于控制的柠檬酸母液净化工艺。

为解决上述技术问题，本发明包括絮凝和分离，所述分离包括絮凝后母液上清液的收集和絮凝沉淀的过滤；絮凝处理采用阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，所述阳离子聚丙烯酰胺分子量为1200万-1800万，其离子浓度为40%-55%；

具体工艺步骤是：

1）、母液预热：将母液加热到不高于20℃；

2）、絮凝反应：按母液10-12 g/m3的比例边搅拌边加入上述絮凝剂；20-30分钟后停止搅拌，静置沉降；

3）、分离提取：将静置分层后的母液上清液抽提收集，絮凝沉淀过滤，并单独收取滤液。

优选的是所述阳离子聚丙烯酰胺分子量为1300万至1400万，其离子浓度为 40-50%。

另一优选的是所述絮凝反应前5-10分钟的搅拌速度为150-200转/分钟，后10-20分钟搅拌速度为60-100转/分钟。

本发明絮凝反应中采用单一阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，外加剂少，不仅工艺简单、生产成本低，而且最大限度的降低了外加剂对母液杂质含量影响，不会对母液造成二次污染。由于母液PH一般小于2，且受发酵影响，其杂质成分复杂多变，选用不同的絮凝剂直接影响到杂质的絮凝结团和沉降等效果。本发明采用分子量为1200万至1800万，离子度为40-55%的阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，具有絮凝效果好，沉降速度快等优点。其次，本发明无需对母液进行稀释，不仅节约水资源，而且净化后母液在浓缩结晶时耗能低。再是，目前柠檬酸厂家多是以处理生产一水柠檬酸的母液为主，其母液温度在10度以下，本发明絮凝反应的温度控制在较低的温度下进行，能够节约大量的热能，且母液净化后可提高母液结晶率10%以上。我国是世界上柠檬酸生产大国，需要处理的母液量非常大，本净化工艺每吨母液的净化总成本不到20元人民币，这对于柠檬酸产业的节能降耗具有重要意义。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明工艺流程框图；

图2是本发明工艺操作运行图。

具体实施方式

实施例1：

取分子量为1200万，离子度为40%的阳离子聚丙烯酰胺500克作为絮凝剂，用水配置成浓度为0.3%的溶液。

在搅拌罐中加入50立方米柠檬酸结晶母液，加热升温到10摄氏度，边搅拌边加入上述配置好的絮凝剂溶液。按150转/分钟搅拌速度搅拌10分钟，再按60转/分钟搅拌速度搅拌20分钟，停止搅拌，静置自然沉降。

 静置2个小时后，抽取上清液，直接进入浓缩结晶工序。沉淀物用离心机或者板框过滤机过滤取滤液。

经上述净化处理后的母液与同等浓度未净化母液一起检测，其检测结果如下：

指    标	浓度（g/ml）	浊度（NTU）	透光率（%）	结晶率（%）
					对照母液	68.7%	26.3	80.9	20.5
处理母液	68.7%	1.3	92.4	32.1

可以看出，母液经净化处理后其浊度大幅下降，透光度明显提高，结晶率提高10%以上。

实施例2

取分子量为1300万，离子度为50%的阳离子聚丙烯酰胺1100克作为絮凝剂，用水配置成浓度为0.3%的溶液。

在搅拌罐中加入100立方米柠檬酸结晶母液，加热升温到15摄氏度，边搅拌边加入上述配置好的絮凝剂溶液。按180转/分钟搅拌速度搅拌8分钟，再按80转/分钟搅拌速度搅拌15分钟，停止搅拌，静置自然沉降。

  静置2.5个小时后，抽取上清液，直接进入浓缩结晶工序。沉淀物用离心机或者板框过滤机过滤取滤液。

取上述净化处理后的母液与同等浓度未净化母液一起检测，其检测结果如下：

指    标	浓度（g/ml）	浊度（NTU）	透光率（%）	结晶率（%）
					对照母液	87.6%	46.2	75.8	19.7
处理母液	87.6%	2.3	90.4	30.1

可以看出，浓度较高母液经净化处理后其浊度下降幅度同样较大，透光度也有明显提高，结晶率提高10%以上。

实施例3：

取分子量为1400万，离子度为45%的阳离子聚丙烯酰胺1050克作为絮凝剂，用水配置成浓度为0.3%的溶液。

在搅拌罐中加入100立方米柠檬酸结晶母液，加热升温到16摄氏度，边搅拌边加入上述配置好的絮凝剂溶液。按160转/分钟搅拌速度搅拌7分钟，再按70转/分钟搅拌速度搅拌15分钟，停止搅拌，静置自然沉降。

 静置2个小时后，抽取上清液，直接进入浓缩结晶工序。沉淀物用离心机或者板框过滤机过滤取滤液。

上清液直接汇入结晶工序，滤液回中和工序。

实施例4：

取分子量为1800万，离子度为55%的阳离子聚丙烯酰胺1200克作为絮凝剂，用水配置成浓度为0.2%的溶液。

在搅拌罐中加入100立方米柠檬酸结晶母液，加热升温到19摄氏度，边搅拌边加入上述配置好的絮凝剂溶液。按200转/分钟搅拌速度搅拌5分钟，再按100转/分钟搅拌速度搅拌15分钟，停止搅拌，静置自然沉降。

  静置3个小时后，抽取上清液，直接进入浓缩结晶工序。沉淀物用离心机或者板框过滤机过滤取滤液。

由图1和图2所示，絮凝剂用水配置成0.2-0.3%的溶液后，流加到盛有母液的搅拌罐中，搅拌20-30分钟后，静置自然沉降2-3个小时。抽提上清液，直接进入浓缩工序生产柠檬酸；絮状沉淀可以直接离心过滤，也可放入收集罐中，并加入硅藻土等助滤剂，搅拌混匀后泵入板框过滤器，进行板框过滤，过滤后的淡酸清液进入钙盐提取的中和工序，废渣则倒入垃圾。

一水柠檬酸母液经过净化处理后，其总酸的95%左右存在于上清液中，这部分柠檬酸通过结晶工序，直接生产柠檬酸；只有总酸的5%左右存在于滤液中，这少部分柠檬酸经中和工序重新提取。也就是母液中绝大多数的柠檬酸不再返粗提中和工序进行提取，减少了硫酸、碳酸钙、水等物力和人力消耗，节约生产成本。

Claims (3)

1. 一种柠檬酸母液净化工艺，包括絮凝和分离，所述分离包括絮凝后母液上清液的收集和絮凝沉淀的过滤；其特征是絮凝处理采用阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂，所述阳离子聚丙烯酰胺分子量为1200万-1800万，其离子浓度为40%-55%；

具体工艺步骤是：

1）、母液预热：将母液加热到不高于20℃；

2）、絮凝反应：按母液10-12 g/m3的比例边搅拌边加入上述絮凝剂；20-30分钟后停止搅拌，静置沉降；

3）、分离提取：将静置分层后的母液上清液抽提收集，絮凝沉淀过滤，并单独收取滤液。

2.按照权利要求1所述的柠檬酸母液净化工艺，其特征是所述阳离子聚丙烯酰胺分子量为1300万-1400万，其阳离子浓度为 40-50%。

3.按照权利要求1所述的柠檬酸母液净化工艺，其特征是所述絮凝反应前5-10分钟的搅拌速度为150-200转/分钟，后10-20分钟搅拌速度为60-100转/分钟。

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