CN114790467A - 一种柠檬酸发酵工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柠檬酸发酵工艺。所述柠檬酸发酵工艺包括：准备工序和制备工序；所述准备工序包括如下：S1.准备三个储存罐，三个储存罐分别为1号储存罐、2号储存罐、3号储存罐，所述1号储存罐、2号储存罐和3号储存罐分别存储有柠檬酸母液、热水和氢氧化钠；S2.准备四个处理罐，四个处理罐分别为1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐。本发明提供的柠檬酸发酵工艺可以减少工人劳动强度和环境污染，提高柠檬酸生产的总收率和产品质量，并且可以大幅度减少Ca2+Fe2+等离子的浓度，大大降低了压力与费用，节省了真空抽滤和搅拌电消耗，致使节省了煤耗，同时也节省了50％以上的操作工和硫酸钙运输费用的优点。
Description
技术领域
本发明属于柠檬酸发酵技术领域，尤其涉及一种柠檬酸发酵工艺。
背景技术
柠檬酸又名枸橼酸，学名为2-羟基丙烷三羧酸、2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，它是无色透明或半透明晶体，或粒状、微粒状粉末，无臭，虽有强烈酸味，但令人愉快，稍有后涩味，安全无毒，被广泛用作食品和饮料的酸味剂。生产柠檬酸的主要原料为玉米、瓜干、木薯，其中以玉米作为原料的居多，而在我国东北地区的玉米产量占全国的30％左右，东北地区的玉米由于其自然气候特点，玉米收获时的含水量较高(25％-30％)，目前收购企业主要采用热风干燥方式方式(干燥温度在55-65℃)将玉米含水率降至14％，以达到安全储存的要求，但在高温烘干过程中玉米的蛋白质、蛋白酶及维生素等微量元素都受到一定程度的破坏，从而对柠檬酸种子培养及发酵产酸产生一定的影响，导致种子质量下降、种龄延长、发酵速率降低、周期延长。现有技术中采用的玉米原料主要是自然晾干玉米，相关技术中，公开了一种柠檬酸发酵工艺，其特点是在柠檬酸种子罐及发酵罐培养过程中，通过添加混合氮源及微量元素来弥补高温烘干玉米在高温烘干过程中营养成分的损失以达到理想的培养效果；本发明根据菌种生长及产酸阶段的不同特性，通过调控氮源的种类及配比、添加微量元素，以达到最优的培养效果。采用本发明的工艺后，不仅能缩短种子培养的种龄，提高发酵稳定性，而且能加快发酵生产强度、缩短发酵周期、提高发酵糖酸转化率和设备利用率，扩大了柠檬酸发酵原料的来源，提升了柠檬酸行业的竞争力，进而提高了企业的经济效益。
但是，上述结构中还存在不足之处，柠檬酸的测定方法主要有2种:蒸馏水直接提取法和乙醇蒸发提取法，当今,水果的生产已经产业化，水果产量也随之增加，并且比较集中,因此考虑生态果园的综合利用时,可以利用这种方法来提取柠檬酸，在水果中提取柠檬酸(尤其在未成熟的杏、苹果或李子和柑橘等含柠檬酸较高的水果中提取)，可用水或乙醇作提取剂，经过加热、浓缩和结晶后得到的柠檬酸可以直接应用于食品添加剂等。但从水果中提取柠檬酸，生产成本比较高，不利于工业化生产。
因此，有必要提供一种新的柠檬酸发酵工艺解决上述技术问题。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种可以减少工人劳动强度和环境污染，提高柠檬酸生产的总收率和产品质量，并且可以大幅度减少Ca2+Fe2+等离子的浓度，大大降低了压力与费用，节省了真空抽滤和搅拌电消耗，致使节省了煤耗，同时也节省了50％以上的操作工和硫酸钙运输费用的柠檬酸发酵工艺。
为解决上述技术问题，本发明提供的柠檬酸发酵工艺包括：准备工序和制备工序；
所述准备工序包括如下：
S1.准备三个储存罐，三个储存罐分别为1号储存罐、2号储存罐、3号储存罐，所述1号储存罐、2号储存罐和3号储存罐分别存储有柠檬酸母液、热水和氢氧化钠；
S2.准备四个处理罐，四个处理罐分别为1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐，所述1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐内均设有活性炭过滤层，且所述1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐通过三个第一连接管连接；
S3.准备纯液罐和流出液罐，所述4号处理罐与流出液罐通过第二连接管连接，所述第二连接管与纯液罐通过第三连接管连接；
S4.准备两个发酵罐，两个发酵罐分别为1号发酵罐和2号发酵罐，所述1号发酵罐和2号发酵罐内均设有阴离子交换树脂，所述1号发酵罐和2号发酵罐通过第四连接管连接；
S5.准备柠檬酸钠成料罐和废液管，所述废液管与2号发酵罐通过第五连接管连接，所述第五连接管与柠檬酸钠成料罐通过第六连接管连接。
作为本发明的进一步方案，所述制备工序包括第一步骤、第二步骤、第三步骤和第四步骤。
作为本发明的进一步方案，所述第一步骤：所述1号储存罐与1号处理罐通过一号泵连接，所述2号储存罐与对应的第一连接管通过2号，所述3号储存罐、流出液罐和1号发酵罐分别通过3号泵和4号泵连接。
作为本发明的进一步方案，所述第二步骤：通过1号泵将1号储存罐内的柠檬酸母液排放到1号储存罐内，然后通过活性炭过滤层对其进行过滤净化处理，而随着柠檬酸母液的排放，1号储存罐内的溶液会通过第一连接管排放到2号处理罐内，然后通过活性炭过滤层对其进行第二次过滤净化处理，然后同理，溶液会再次通过3号处理罐进入到4号处理罐内，并且在其过程中，可以通过活性炭过滤层对其进行净化过滤处理。
作为本发明的进一步方案，所述第三步骤：通过第二连接管将4号处理罐的溶液分别排放到纯液罐和流出液罐内。
作为本发明的进一步方案，所述第四步骤：通过3号泵将流出液罐内的流出液排放到1号发酵罐内，然后再通过4号泵将3号储存罐内的氢氧化钠排放到1号发酵罐内，使其通过氢氧化钠、流出液和阴离子交换树脂的配合下进行初步发酵，然后再通过第四连接管来将1号发酵罐内的初步柠檬酸发酵液排放到2号发酵罐进行发酵，最后再通过第五连接管和第六连接管的配合下，来将2号发酵罐的溶液进行分类排放，废液排放的液管中，而柠檬酸钠则排放到柠檬酸钠成料罐中。
与相关技术相比较，本发明提供的柠檬酸发酵工艺具有如下有益效果：
1、本发明通过根除原“钙盐法”提取柠檬酸所产生的大量工业垃圾硫酸钙，使得可以减少工人劳动强度，减少了环境污染，提高柠檬酸生产的总收率和产品质量，并且由于新工艺提取液中大幅度减少了Ca2+Fe2+等离子的浓度，大大降低了精致工段的压力和费用，且可以节省了这两个工段的真空抽滤和搅拌电消耗，节省了因加热和热水洗涤所必须的煤耗，同时也节省了50％以上的操作工和硫酸钙运输费用。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
实施例1：
请结合参阅图1，其中，图1为本发明的原理框图。柠檬酸发酵工艺包括：准备工序和制备工序；
所述准备工序包括如下：
S1.准备三个储存罐，三个储存罐分别为1号储存罐、2号储存罐、3号储存罐，所述1号储存罐、2号储存罐和3号储存罐分别存储有柠檬酸母液、热水和氢氧化钠；
S2.准备四个处理罐，四个处理罐分别为1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐，所述1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐内均设有活性炭过滤层，且所述1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐通过三个第一连接管连接；
S3.准备纯液罐和流出液罐，所述4号处理罐与流出液罐通过第二连接管连接，所述第二连接管与纯液罐通过第三连接管连接；
S4.准备两个发酵罐，两个发酵罐分别为1号发酵罐和2号发酵罐，所述1号发酵罐和2号发酵罐内均设有阴离子交换树脂，所述1号发酵罐和2号发酵罐通过第四连接管连接；
S5.准备柠檬酸钠成料罐和废液管，所述废液管与2号发酵罐通过第五连接管连接，所述第五连接管与柠檬酸钠成料罐通过第六连接管连接。
所述制备工序包括第一步骤、第二步骤、第三步骤和第四步骤。
所述第一步骤：所述1号储存罐与1号处理罐通过一号泵连接，所述2号储存罐与对应的第一连接管通过2号，所述3号储存罐、流出液罐和1号发酵罐分别通过3号泵和4号泵连接。
所述第二步骤：通过1号泵将1号储存罐内的柠檬酸母液排放到1号储存罐内，然后通过活性炭过滤层对其进行过滤净化处理，而随着柠檬酸母液的排放，1号储存罐内的溶液会通过第一连接管排放到2号处理罐内，然后通过活性炭过滤层对其进行第二次过滤净化处理，然后同理，溶液会再次通过3号处理罐进入到4号处理罐内，并且在其过程中，可以通过活性炭过滤层对其进行净化过滤处理。
所述第三步骤：通过第二连接管将4号处理罐的溶液分别排放到纯液罐和流出液罐内。
所述第四步骤：通过3号泵将流出液罐内的流出液排放到1号发酵罐内，然后再通过4号泵将3号储存罐内的氢氧化钠排放到1号发酵罐内，使其通过氢氧化钠、流出液和阴离子交换树脂的配合下进行初步发酵，然后再通过第四连接管来将1号发酵罐内的初步柠檬酸发酵液排放到2号发酵罐进行发酵，最后再通过第五连接管和第六连接管的配合下，来将2号发酵罐的溶液进行分类排放，废液排放的液管中，而柠檬酸钠则排放到柠檬酸钠成料罐中。
通过活性炭来对溶液进行净化过滤处理，然后再通过热水来当作解吸洗脱机，而水在不同温度时，离解度将会产生显著变化，当温度从25℃上升到85℃时，H+和OH-的浓度可增大30倍，通过热水代替酸、碱起到了改变离子交换平衡的推动作用，再通过氢氧化钠洗脱生产柠檬酸钠的工艺，进而在两则配合与结合的作用下，可以使柠檬酸的提取率达到90％以上，柠檬酸与柠檬酸钠两种产品的质量比大概是5：1，也就是说在生产5万吨柠檬酸的同时会生产1万吨的柠檬酸钠产品；
通过根除原“钙盐法”提取柠檬酸所产生的大量工业垃圾硫酸钙，使得可以减少工人劳动强度，减少了环境污染，提高柠檬酸生产的总收率和产品质量，并且由于新工艺提取液中大幅度减少了Ca2+Fe2+等离子的浓度，大大降低了精致工段的压力和费用，且可以节省了这两个工段的真空抽滤和搅拌电消耗，节省了因加热和热水洗涤所必须的煤耗，同时也节省了50％以上的操作工和硫酸钙运输费用。
实施例2：
一种柠檬酸发酵工艺：
采用钙盐法提取柠檬酸与生产柠檬酸，其过程如下：
在所提取的柠檬酸溶液中加入钙离子(如石灰乳等)，形成柠檬酸钙沉淀、过滤，沉淀物再与浓硫酸反应生成硫酸钙沉淀，经过滤液浓缩结晶便可得到柠檬酸，在水果中提取柠檬酸也可用钙盐法提取，由于水果汁中含有杂质及果胶，因此首先需将水果压榨过滤，得滤液，钙盐法生产柠檬酸工艺流程为：发酵液→过滤(除去菌体和残渣)→中和过滤(中和剂石灰乳)→柠檬酸钙盐→硫酸酸解、过滤→粗酸液→净化→浓缩结晶→离心→干燥→柠檬酸晶体。
操作比较简单，工艺较成熟，且原料易得，产品质量较稳定，但是劳动强度极大，提取率较低，生产过程中使用了硫酸不仅会对操作设备有一定的腐蚀而且对环境也造成了一定的影响。
实施例3：
一种柠檬酸发酵工艺：
采用离子交换树脂法提取柠檬酸，过程如下：
将柠檬酸或柠檬酸盐从发酵液中提取出来的方法，工艺流程为：发酵液→过滤→活性炭脱色→采用D301型弱碱阴离子交换柱吸附→氨水洗脱→H型阳离子树脂转型→浓缩、结晶→制成产品，离子交换法工艺比较简单，人工劳动强度低，能耗较小，收率可达96％以上，但离子交换树脂会产生大量的废液，而且在实用过程中需要频敏再生更换，工作稳定性也比较差。
Claims (6)
1.一种柠檬酸发酵工艺，其特征在于，包括：
准备工序和制备工序；
所述准备工序包括如下：
S1.准备三个储存罐，三个储存罐分别为1号储存罐、2号储存罐、3号储存罐，所述1号储存罐、2号储存罐和3号储存罐分别存储有柠檬酸母液、热水和氢氧化钠；
S2.准备四个处理罐，四个处理罐分别为1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐，所述1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐内均设有活性炭过滤层，且所述1号处理罐、2号处理罐、3号处理罐和4号处理罐通过三个第一连接管连接；
S3.准备纯液罐和流出液罐，所述4号处理罐与流出液罐通过第二连接管连接，所述第二连接管与纯液罐通过第三连接管连接；
S4.准备两个发酵罐，两个发酵罐分别为1号发酵罐和2号发酵罐，所述1号发酵罐和2号发酵罐内均设有阴离子交换树脂，所述1号发酵罐和2号发酵罐通过第四连接管连接；
S5.准备柠檬酸钠成料罐和废液管，所述废液管与2号发酵罐通过第五连接管连接，所述第五连接管与柠檬酸钠成料罐通过第六连接管连接。
2.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵工艺，其特征在于：所述制备工序包括第一步骤、第二步骤、第三步骤和第四步骤。
3.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵工艺，其特征在于：所述第一步骤：所述1号储存罐与1号处理罐通过一号泵连接，所述2号储存罐与对应的第一连接管通过2号，所述3号储存罐、流出液罐和1号发酵罐分别通过3号泵和4号泵连接。
4.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵工艺，其特征在于：所述第二步骤：通过1号泵将1号储存罐内的柠檬酸母液排放到1号储存罐内，然后通过活性炭过滤层对其进行过滤净化处理，而随着柠檬酸母液的排放，1号储存罐内的溶液会通过第一连接管排放到2号处理罐内，然后通过活性炭过滤层对其进行第二次过滤净化处理，然后同理，溶液会再次通过3号处理罐进入到4号处理罐内，并且在其过程中，可以通过活性炭过滤层对其进行净化过滤处理。
5.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵工艺，其特征在于：所述第三步骤：通过第二连接管将4号处理罐的溶液分别排放到纯液罐和流出液罐内。
6.根据权利要求1所述的柠檬酸发酵工艺，其特征在于：所述第四步骤：通过3号泵将流出液罐内的流出液排放到1号发酵罐内，然后再通过4号泵将3号储存罐内的氢氧化钠排放到1号发酵罐内，使其通过氢氧化钠、流出液和阴离子交换树脂的配合下进行初步发酵，然后再通过第四连接管来将1号发酵罐内的初步柠檬酸发酵液排放到2号发酵罐进行发酵，最后再通过第五连接管和第六连接管的配合下，来将2号发酵罐的溶液进行分类排放，废液排放的液管中，而柠檬酸钠则排放到柠檬酸钠成料罐中。
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- 2022-06-06 CN CN202210635658.4A patent/CN114790467A/zh active Pending
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