柠檬酸及生产工艺

一.柠檬酸的简介

1.柠檬酸的理化性质

柠檬酸（ Citric acid），又称枸椽酸，是一种三元羧酸 ,其学名为 3-羟基 -3-羧

基戊二酸，分子式 C6H8O7(无水物 )，在自然界中存在于柠檬、柑桔、梅、李子、

梨、桃、无花果等水果中。柠檬酸拥有无毒，无色，无臭特征，一般为半透明结

晶或白色粉末，易溶于水、乙醇、乙腈、乙醚等 [1] ，不溶于苯，微溶于氯仿。

相对密度 cm3，熔点 153℃(失水 )。柠檬酸结晶形态因结晶条件不一样而不一样，有

无水柠檬酸， 也有含结晶水的柠檬酸。 在干燥空气中微有风化性， 在湿润空气中

有潮解性， 175℃以上分解放出水及二氧化碳。柠檬酸是一种较强的有机酸，有

3 个 H＋可以电离；水溶液呈酸性，加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油

等发生反应。

2.柠檬酸的用途

柠檬酸拥有令人欢乐的酸味，进口痛快，无后酸味，安全无毒，被广泛用作

食品和饮料的酸味剂； 能与二价或三价的阳离子形成络合物， 被用作金属加工的鳌合剂和洗净剂（起融化水作用的洗净力增补剂） ；还可以衍生形成好多衍生物，可用作有机化学工业的原料。 所以被广泛用于食品饮料、 医药化工、冲刷与化妆品、 有机资料等领域，是目前生界需求量最大的一种有机酸 [2] ，到目前还没有一种可以代替柠檬酸的酸味剂。

二 .生产技术

柠檬酸的生产方法共可分为 3 种: 水果提取法 ,化学合成法 , 生物发酵法三种 [17] ，目前以发酵法生产柠檬酸为主 [18] 。发酵法又分为固体发酵法和液体深

层发酵法。固态发酵能耗小但劳动力大， 占地面积大，不合适大规模的生产应用。

深层通风发酵法采纳不锈钢罐体，机械搅拌通风，微生物在液体相中分布平均，

发酵时不生成孢子， 所有菌体细胞用于代谢柠檬酸， 发酵速度高， 实现了机械化

或自动化操作，利于大规模生产。

三.生物发酵法制取柠檬酸

1.本工艺选择的原料及生产方法

本次生产工艺设计以薯干为原料，采纳直接粉碎、调浆、液化，进行好气液

体深层发酵，钙盐法提取，最后结晶、干燥获取柠檬酸

2.工艺流程

接收糖浆后， 依据糖浆构成作合适的办理或配制， 配成发酵原料， 进行连续杀菌并冷却后， 进入发酵罐， 加入菌种和净化压缩空气后进行发酵； 发酵液经升温、过滤办理后，进入中和罐，用 中和办理；再经过过滤清洗，获取柠檬酸钙固体，送入酸解罐，再增添 酸解，并加入活性炭进行脱色；而后，经过带式过滤机过滤、酸解过滤，除去 及废炭；酸解过滤液经离子交换办理后，进行蒸发、浓缩，再进行结晶；结晶后，用离心计进行固液分别，对获取的湿柠檬酸晶体进行干燥与挑选，最后获取成品柠檬酸。

空

气

净化

淀粉糖

菌

种

种子

消泡剂

废渣办理

钙盐

废渣办理

配料

灭菌

发酵

过滤

中和

过滤

挑选

蒸发结晶

酸液

酸解 ^酸解液 离子交换办理

活性炭

柠檬酸生产工艺流程框图

3.操作工艺

（1） 原料的办理

依据发酵的要求，对薯干原料，采纳直接粉碎、磨粉、调浆、液化、连续灭菌的办理方法； 以薯干原料生产时， 依据我国薯干粗料的特色， 发酵工艺要求将薯干从平仓运至备料车间， 经过磁选装置除去原猜中含铁杂质， 以保护设备。 而后进入粗粉碎机， 将薯干先轧成 1-3cm 大小的小块， 以提高磨粉机的效率， 便于物料的输送。粗碎后，由斗式提高机提送至中间粉仓，由粉仓落入磨粉机粉碎，

粉碎后进入粉仓， 再经计量送至配料罐。 配料罐内加水调浆， 同时加入淀粉酶升温液化。液化完成后送至连消装置连续灭菌，再送至发酵车间

（2） 发酵工序

由备料车间供给的经连续灭菌并冷却的料液， 经过灭菌管道泵入已空消灭菌待料的发酵罐， 经过差压法或零磅火焰倒种法， 接入已培育好的柠檬酸菌种， 在通风、搅拌状况下，进行发酵或培育。在发酵培育过程中，对罐温、罐压、通风

量、搅拌转速等实行连续记录监控，并按期检测原糖耗费状况、菌种生长状态、 pH 值、泡沫等变化状况。依据发酵的工艺特征要求，及时调整控制发酵工艺过

程，以获取最正确工艺产酸率或种罐菌活力，一般经 66 小时（种罐约 25 小时）培育，大罐在残糖指标、 产酸状况达到放罐条件即可放罐； 种罐菌活力及菌群数目达标后，即可移种。在发酵或陪种过程的按期检测中，若发现异样状况，如染菌

等，应针对详尽状况及时办理，对中、先期染菌，可加大种量形成，主菌群生长优势，或及时罐实消，补入合适营养源重新接种发酵；后期时可增强监控，提早放罐；对倒罐等应予灭菌排放办理， 并认真查找原由， 进一步增强灭菌操作中的各个环节。

（3） 醪液办理工序

柠檬酸发酵完成后， 应即时进行热办理， 以灭活发酵，絮凝蛋白、提高收率，

为提高设备利用率，增设醪液贮罐，经过热交换器，及时将醪液加热至 80℃后进入醪液热贮罐， 再经泵压入过滤机， 除去固形物及菌体残渣， 将清醪液泵入下道工序。

（4） 提取工序

由压滤工段送来的柠檬酸清醪液泵入中和罐，在 80℃下进行中和。碳酸钙经密闭的输送机送入车间， 经无级调速下料螺旋分别投入中和罐， 以防范局部浓度过高，使中和积淀反应平均， 经终点检测合格后， 将柠檬酸钙悬浮液排入带式过滤机中，将固体柠檬酸钙从悬浮液中分别出来， 为满足玉米原料及薯干原料生产工艺的两重要求， 中和带式过滤机用特定的加长、 强洗型，生产原料操作灵巧，以保证粗原料生产时的中和洗糖要求及成品的指标控制，又热水或酸解液调浆，

浓硫酸由酸碱站泵入，再计量到酸碱桶中与柠檬酸钙在 80℃下生成硫酸钙与柠檬酸的悬浊液送入酸解带式过滤机进行过滤， 冲刷液即酸解液采集用于调浆， 硫酸钙运至渣场综合利用，柠檬酸酸解送至精制工段 .

5） 精制工序

a.离子交换与脱色 柠檬酸液从暂贮罐中泵送离交纯化工序，经由阳离子

交换塔，阴离子交换塔和活性炭脱色塔， 离交脱色出去色彩及影响成质量量加快

设备腐化的阴阳离子， 阴阳树脂需经过酸洗、 碱洗再生办理， 离交后的柠檬酸精

制母液送入蒸发工序。

b.蒸发与结晶 在提纯溶液进入蒸发部分前，经过精过滤出去清液中的微

小树脂颗粒。精滤后的溶液经热交换器预热后送至双效真空浓缩器经浓缩至特定

浓度后，转入真空结晶器，也许低温结晶器进行结晶。以确立产品（一水成品或

无水产品），再经分别将柠檬酸晶粒从液相中分别出来，液相在分别后分别放至

各级母液贮罐， 依据其杂质离交浓度状况， 送往重新蒸发式回流到前工序办理提

纯，晶体送往干燥机。

c.干燥与包装 从离心计分别出来的湿柠檬酸晶粒被送到流化床干燥器，

依据生产品种控制干燥空气、 温度及冷却空肚量进行干燥， 排空经湿式旋风分别

器办理排放，干燥后的柠檬酸晶粒经过传递装置运到挑选机， 不合格颗粒被挑选

分出来，溶解后返回到结晶系统，柠檬酸成品进行定量、包装，存放。