CN111909033A - 一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柠檬酸领域，具体涉及一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法。通过控制氢钙法提取柠檬酸过程中一次中和、二次中和的电导率，取代现有技术中的人工测pH值的控制方法，减少淡酸产生的同时，能够使生产过程实现自动化，操作更加简单，工艺更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及柠檬酸领域，具体涉及一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法。
背景技术
柠檬酸是一种重要的有机酸，又名枸橼酸，无色晶体，常含一分子结晶水，无臭，有很强的酸味，易溶于水。其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。结晶时控制适宜的温度可获得无水柠檬酸。在工业，食品业，化妆业等具有极多的用途。中国是世界上最大的柠檬酸生产国和出口国。
从发酵液中进行提取柠檬酸方法很多，我国广泛采用钙盐法提取，在柠檬酸发酵过滤清液中加入石灰石粉进行中和反应，生成的柠檬酸钙在水中溶解度低而沉淀析出，含柠檬酸钙的浆料利用真空过滤机进行过滤，洗涤，在此基础上又进行了改进采用氢钙法，先用部分发酵清液与石灰石粉进行反应到反应终点到pH4.6-5.1后将柠檬酸钙浆料过滤洗涤，得到柠檬酸钙调浆后进入多级反应罐中与其余部分发酵清液进行二次中和反应，pH2.8-3.2,生成柠檬酸氢钙沉淀，再进行过滤洗涤，进入下一步工序。
在此过程中两次反应终点的控制至关重要，如果控制不好将直接影响产品质量和收率，由于该方法操作过程中环境的影响，传统方法靠人工用试纸检测pH值和取样进行检测，人为操作主观性和误差较大，存在滞后性，不利于自动化生产，在生产过程中还会产生大量淡酸，淡酸酸度较低，2％左右，大量的低酸度溶液在系统循环使用，存在以下问题：
1、低酸度淡酸会造成系统设备利用效率低下，在这过程中还需要较大的淡酸储存灌进行存储，否则影响生产的连惯。
2、淡酸回一次中和再进行反应利用，降低了反应物初始浓度，增加残糖水的生成量，给后续处理增加负担。
3、淡酸酸中含有很多有机杂质，影响一次中和生成物柠檬酸的质量。
为了解决或缓解以上问题，就必须在生产中减少稀酸产生量，这对氢钙系统的稳定、高效运行至关重要。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法，通过控制氢钙法提取柠檬酸过程中一次中和、二次中和的电导率，取代现有技术中的人工测pH值的控制方法，减少淡酸产生的同时，能够使生产过程实现自动化，操作更加简单，工艺更加稳定。
本发明的技术方案，包括步骤如下：
发酵清液Ⅰ与石灰石粉进行一次中和反应过程中电导率达到2800-3200终止反应，将柠檬酸钙浆料过滤洗涤，得到柠檬酸钙调浆后进入与发酵清液Ⅱ进行二次中和反应，反应体系电导率达到4200-5500时，进入下一步工序。
优选的，发酵清液Ⅰ与发酵清液Ⅱ的质量比为1:1-2，优选1：1.52。
优选的，发酵清液Ⅰ中柠檬酸浓度为7-8wt%，发酵清液Ⅱ中柠檬酸浓度为15-16wt%。
所述电导率可以通过电导率仪来测定控制，电导率仪可直接连接自动化操控程序，实现柠檬酸提取工艺的全自动化。除上述所述工艺外，其他的工艺条件均为常规技术，在此不再赘述。
常规工艺通过控制一次中和、二次中和过程中物料的pH值决定反应终点，经过反复研究验证发现，氢钙工艺中，在一次中和未加钙前电导率最高此时物料酸度最高，随着石灰石粉的加入，柠檬酸三钙的生成，物料中的酸度越来越低，当电导率降到本发明所述的范围时，物料pH满足工艺要求；二次中和同理。采用本发明上述的工艺，一次中和电导率在2800-3200时，物料pH为4.8-5.1，二次中和电导率在4500-5500时，物料pH为2.8-3.2，电导率能准确反映物料的变化过程，能准确控制工艺所需pH范围,而传统单纯采用检测pH的方法仅能验证结果，不能准确控制过程。
综上所述，发酵清液Ⅰ与发酵清液Ⅱ的比例以及一次中和与二次中和两次反应终点的控制对于两次中和过程中柠檬酸钙与柠檬酸氢钙的质量指标至关重要，如果控制不好将直接影响最终产品质量和收率。本发明通过控制电导率能精确控制工艺要求的pH值，能准确反映物料的变化过程，减少了淡酸的产生，提高提取柠檬酸的产率。
具体实施方式
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容做进一步的详细说明，但不以任何方式限制本发明。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围，除特殊说明外，下述实施例中均采用常规现有技术完成。
氢钙工艺中二次中和淡酸量的控制
实施例1
氢钙工艺流程：先用一部分发酵清液Ⅰ（浓度为7-8wt%）与石灰石粉进行一次中和反应到反应终点pH4.6-5.1后将柠檬酸钙浆料过滤洗涤，得到柠檬酸钙调浆后再加发酵清液发酵清液Ⅱ（浓度为15-16wt%）进入多级反应罐中进行二次中和反应，反应罐pH2.8-3.2,生成柠檬酸氢钙沉淀，再进行过滤洗涤，进入下一步工序（工艺过程中涉及的其他参数详见下表）。
实施例2
采用与实施例1相同的工艺流程，其中的区别参数详见下表。
实施例3
采用与实施例1相同的工艺流程，其中的区别参数详见下表。
对比例1
采用与实施例1相同的工艺流程，但采用传统的pH试纸测定pH的方法来控制一次中和反应终点和二次中和，其中的区别参数详见下表。
对比例2
采用与实施例1相同的工艺流程，但采用传统的pH试纸测定pH的方法来控制一次中和反应终点和二次中和，其中的区别参数详见下表。
将上述实施例与对比例中的条件参数以及过程产物和终产物进行对比，结果如下表：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | |
| 发酵清液Ⅰ体积（m3） | 7.2 | 7.6 | 9.6 | 7.6 | 7.6 |
| 发酵清液Ⅰ浓度（wt%） | 7-8wt% | 7-8wt% | 7-8wt% | 7-8wt% | 7-8wt% |
| 发酵清液Ⅱ体积（m3） | 6.6 | 5.75 | 5.0 | 5.75 | 5.75 |
| 发酵清液Ⅱ浓度（wt%） | 15-16wt% | 15-16wt% | 15-16wt% | 15-16wt% | 15-16wt% |
| 发酵清液Ⅰ、Ⅱ质量比 | 1:1.835 | 1:1.52 | 1:1.04 | 1:1.52 | 1:1.52 |
| 一次中和终止电导率 | 2800 | 3000 | 3200 | / | / |
| 一次中和终止pH值 | 5.1 | 4.9 | 4.8 | 4.9 | 4.5 |
| 一次中和残酸% | 0.12 | 0.13 | 0.15 | 0.13 | 0.18 |
| 钙含量 | 550 | 500 | 520 | 800 | 750 |
| 沉淀时间（分钟） | 35 | 32 | 33 | 43 | 45 |
| 三钙成型 | 饱满 | 饱满 | 饱满 | 较小 | 较小 |
| 二次中和反应电导率 | 5500 | 4500 | 4200 | / | / |
| 二次中和反应pH值 | 2.8 | 3.0 | 3.2 | 3.0 | 2.6 |
| 二次中和残酸% | 3.9 | 3.6 | 3.4 | 3.6 | 4.0 |
| 二次中和产淡酸体积（m3） | 9.8 | 9.5 | 9.6 | 11.8 | 12.0 |
综上所述，采用电导率方式控制两次中和反应过程，与传统测pH方式相比，一方面提高了产品质量，一次中和所需沉淀时间短，三钙成型较好，颗粒饱满，钙流失较少，二次中和产淡酸体积少；另一方面，提高了工艺稳定性，使操作更加简单，避免了人工测pH的不稳定和滞后性，即便如对比例2为了减少人工滞后性，将测pH时间提前（测得pH比较低），其效果仍然不如通过控制电导率的效果好，可见，本发明所述的方法为本领域工艺提供了一种新的工艺控制思路和方法，非常适合应用于氢钙法提取柠檬酸工艺过程。
Claims (5)
1.一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法，其特征在于，包括步骤如下：发酵清液Ⅰ与石灰石粉进行一次中和反应过程中电导率达到2800-3200终止反应，将柠檬酸钙浆料过滤洗涤，得到柠檬酸钙调浆后进入与发酵清液Ⅱ进行二次中和反应，反应体系电导率达到4200-5500时，进入下一步工序。
2.根据权利要求1所述的，一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法，其特征在于，发酵清液Ⅰ与发酵清液Ⅱ的质量比为1:1-2。
3.根据权利要求2所述的，一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法，其特征在于，发酵清液Ⅰ与发酵清液Ⅱ的质量比为1：1.52。
4.根据权利要求1所述的，一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法，其特征在于，发酵清液Ⅰ中柠檬酸浓度为7-8wt%，发酵清液Ⅱ中柠檬酸浓度为15-16wt%。
5.根据权利要求1所述的，一种降低柠檬酸提取过程中淡酸产生量的方法，其特征在于，所述电导率可以通过电导率仪来测定控制。
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