CN1043314A - 柠檬酸提取方法的改进 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改进的柠檬酸提取方法，它包括预处理、过滤、中和沉淀、酸解、脱色、离子交换、浓缩和结晶步骤，其特征在于所述的浓缩步骤之后，还有一个过滤步骤。这样，在浓缩过程中析出的CaSO₄微粒可以通过过滤而除去。此外，由于CaSO₄的去除，可减轻后步的离子交换操作的负担，相应地，使离子交换树脂的利用率也得到提高。所得到的产品纯度高，色泽好，可广泛用于食品和制药等行业的生产中。

Description

本发明涉及一种改进的柠檬酸提取方法。

众所周知，目前柠檬酸提取的工艺过程是这样的：首先将柠檬酸发酵液进行加热预处理，然后采用板框机过滤去除菌丝体和一些固体培养基，往滤液中加入Ca CO₃得到柠檬酸钙沉淀物，然后加入浓度约70-80%的H₂SO₄进行酸解，之后再在约80℃下进行脱色，脱色一般是采用活性炭进行的，再将经脱色的柠檬酸液进行离子交换（一般采用1×7强酸性阳离子交换树脂）以进一步除去金属离子，诸如Fe³⁺和Ca²⁺等，然后进行浓缩，在常压条件下降温冷却柠檬酸浓缩液，最后经离心分离即可获得所需要的柠檬酸晶体。

但是，从上面的工艺过程可以看出，在用H₂SO₄酸解柠檬酸钙沉淀物的同时会生成Ca SO₄（石膏）沉淀，虽然过滤可除去析出的Ca SO₄沉淀，但是，因Ca SO₄在酸性溶液中有一定的溶解度，所以，一部分溶解在溶液中的Ca SO₄也随柠檬酸溶液一起进入随后的提取步骤，当进行浓缩后，由于浓度提高，上述的这部分Ca SO₄就会随之析出。现有工艺中无法去除这一部分Ca SO₄，而它的存在则对最终的产品的质量产生了不利的影响，使产品的纯度降低，不能满足某些特殊用途，如药用的需要。

本发明的目的是提供一种能去除浓缩后产生的Ca SO₄沉淀，提高最终的产品质量的改进的柠檬酸提取方法。

本发明的目的是通过如下构思来完成的：一种从柠檬酸发酵液中提取柠檬酸的方法，主要包括预处理、过滤、中和沉淀、酸解、脱色、离子交换、浓缩和结晶步骤，其特征在于在所述的浓缩步骤之后，还有一个过滤步骤。

所述的过滤是在精密过滤机中进行的，精密过滤机采用瓷棒作为过滤介质，瓷棒的过滤孔径为0.5-3μ，较佳为0.8-1.2μ，最佳为1μ。

所述的过滤的速率为0.2-0.6m³/hr.m²，较佳为0.4m³/hr.m²。

所述的离子交换是在浓缩之后进行的。所述的离子交换也是在过滤之后进行的，离子交换的温度是35-45℃。

本发明的优点和效果是明显的，由于在浓缩后增加了一个过滤步骤，所以在浓缩时析出的Ca SO₄（石膏）微粒可以被除去，这样，就提高了最终的产品的纯度，使作为衡量产品质量优劣的指标之一的SO^2- ₄的含量在产品中大大降低。另一方面，由于本发明中离子交换是在浓缩之后进行的，在浓缩和离子交换之间加入一个过滤步骤去除Ca SO₄后，可以减轻离子交换树脂的负担，相应地，离子交换树脂的利用率也进一步得以提高。

下面，将通过对本发明的最佳实施例的说明，进一步阐明本发明的优点和效果。

本发明中的工艺过程是这样的：首先对发酵液进行预处理，然后过滤除去滤渣，再中和沉淀，然后用H₂SO₄酸解沉淀物，活性炭脱色，然后真空浓缩，过滤柠檬酸浓缩液，再离子交换，最后结晶而获得所需要的柠檬酸晶体。

实例1：柠檬酸发酵液预处理

如果柠檬酸发酵是采用液体发酵的话，则首先将从发酵罐中放出的柠檬酸发酵液进行加热预处理，加热温度为80-90℃，使残留于发酵液中的菌丝体和固体培养基等杂质沉淀，然后进行板框过滤，除去滤渣，滤液待用。

如果柠檬酸发酵是采用固体发酵的话，则首先将所得到的发酵物装入一级萃取槽，往其中加入经二级萃取得到的稀萃取液，用蒸汽将料液加热至约70℃，然后搅拌进行萃取，搅拌进行约30分钟，将所得到的浆状物用泵打入一个振动筛进行固液粗分离，滤液待用。然后将残留的渣置于榨汁机中进一步压榨，将榨出的滤液与前面所得到的滤液合并起来待用。此外，可将榨汁机中的渣置于二级萃取槽中，加入约50℃的热水，再用蒸汽将其加热至70℃，再如上所述那般进行萃取和分离，所得到的稀释液被送往一级萃取槽，二次渣则可作饲料用。

采用上述的预处理方法，可使柠檬酸较充分地转入液相中，从而可提高柠檬酸收率。

实例2：中和沉淀、酸解和脱色

将从实例1中得到的预处理后的柠檬酸滤液用泵打入中和槽，以每吨柠檬酸液加入0.7吨Ca CO₃的比例往其中缓慢地加入固体Ca CO₃，加热至约80℃，并不断搅拌40分钟，得到柠檬酸钙沉淀。离心分离出沉淀物，用约80℃的热水洗涤后，将其送入酸解槽。

然后，往酸解槽中加入约50℃的热水，热水的加入量约为柠檬酸钙沉淀物的重量的0.77倍，并往其中加入浓度70-80%的H₂SO₄，H₂SO₄的加入量是柠檬酸钙沉淀物重量的约0.80倍，搅拌反应10分钟，生成柠檬酸溶液和Ca SO₄（石膏）沉淀，过滤除去Ca SO₄沉淀。

将上述柠檬酸液加热至约80-90℃，再通入装有颗粒状活性炭的脱色柱中进行脱色，脱色速率一般为0.5-1.5BV/hr。

实例3：脱色液的浓缩

浓缩可采用间歇或连续的方式，但以连续式为佳，具体过程为：将实例2中得到的柠檬酸脱色液输入浓缩设备，该浓缩设备由浓缩罐和热交换器组成，料液在设备中经三次热交换，温度由约40℃提高至约80℃，然后在约470mmHg的真空度下蒸发浓缩，一般来说，浓缩后的柠檬酸液的浓度达到约65%。

实例4：柠檬酸浓缩液的过滤

从实例3中可以看到，通过浓缩步骤，柠檬酸液的浓度提高至约65%，这样，残留于柠檬酸液中的Ca SO₄的浓度也相应提高，它会达到过饱和而形成细小的颗粒悬浮于柠檬酸浓缩液中，所以必须采用一个过滤步骤将其除去。过滤是在精密过滤机中进行的，这样，可除去呈极细小微粒的Ca SO₄，过滤速率为0.2-0.6m³/hr.m²，较佳为0.4m³/hr.m²，精密过滤机可以是瓷管过滤机，即可采用瓷棒作为过滤介质，瓷棒的过滤孔径为0.5-3μ，较佳为0.8-1.2μ，最佳为1μ，这样，可以以适中的成本而彻底地除去Ca SO₄微粒，进一步提高产品的质量。

实例5：离子交换

将从实例4中得到的经精密过滤除Ca SO₄后的柠檬酸浓缩液打入离子交换塔中进行离子交换，所用的离子交换树脂可以是目前常用的1×7强酸性阳离子交换树脂，也可以是其它的强酸性阳离子交换树脂，离子交换的速率维持在1-2BV/hr之间。为了保证在离子交换时，柠檬酸不致于从其浓缩液中析出，最好是在保温的条件下进行离子交换，保温的温度是35-45℃，在该温度下，柠檬酸浓缩液未达饱和，且该温度也是树脂所能承受的。

经离子交换后，存在于柠檬酸溶液中的金属离子，主要是Fe³⁺和Ca²⁺被较充分地除去，尤其，因为离子交换是在浓缩之后进行的，所以，在柠檬酸浓缩液中存在的在前面的操作中未除尽的提高浓度的色素和金属离子可以在离子交换过程中被较彻底地除去，由此，使产品的质量又一次提高。

实例6：结晶

结晶可以采用间歇结晶方式，也可以采用由本发明人提出的与该案同日申请的名称为“柠檬酸结晶的方法和装置”的发明中所阐述的连续结晶方法。这里，本发明人建议采用连续结晶方法，即将得自实例5中的经离子交换后的柠檬酸液用料液泵不断打入浓缩设备的热交换器中，利用浓缩时产生的二次蒸汽将其预热至30℃以上，较佳为33-37℃，并在大于720mm        Hg，较佳为大于735mm        Hg的真空度下，将其抽入蒸发器使其进一步蒸发浓缩，用真空泵，如蒸气喷射泵或水冲泵将产生的蒸汽抽出，同时将得到的蒸发浓缩液连续地导入结晶罐，结晶罐中的温度一般为30-35℃，待达到一定饱和度析出晶体后，即从结晶罐中不断地取出析出的柠檬酸晶体。这样，只要控制好进料和出料的速度，就可以达到边进料，边蒸发浓缩，边结晶析出的连续结晶的目的。且所得到晶体晶粒粗大、均匀，晶型整齐，可用于食品和制药等应用场合中。

由上可见，采用本发明的方法可以得到纯度高，色泽好的高质量柠檬酸晶体，其优点和效果是明显的。

很显然，上面所列举的实例只是为了帮助该领域的技术人员更好地理解和实施本发明，而并非将本发明局限于这些实例。

Claims (8)

1、一种从柠檬酸发酵液中提取柠檬酸的方法，主要包括预处理、过滤、中和沉淀、酸解、脱色、离子交换、浓缩和结晶步骤，其特征在于在所述的浓缩步骤之后，还有一个过滤步骤。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的过滤是在精密过滤机中进行的。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于所述的精密过滤机采用瓷棒作为过滤介质。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于所述的瓷棒的过滤孔径为0.5-3μ，较佳为0.8-1.2μ，最佳为1μ。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的过滤的速率为0.2-0.6m³/hr.m²，较好为0.4m³/hr.m²。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的离子交换是在浓缩之后进行的。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于所述的离子交换是在过滤步骤之后进行的。

8、如权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述的离子交换是在35-45℃的温度下进行的。