生产柠檬酸及柠檬酸钠的方法有哪些

Question

如题所述

Answer 1

　　柠檬酸钠（sodium citrate）别名枸橼酸钠，是一种有机化合物，外观为白色到无色晶体。无臭, 有清凉咸辣味。常温及空气中稳定, 在湿空气中微有溶解性, 在热空气中产生风化现象。加热至150℃失去结晶水。易溶于水、可溶于甘油、难溶于醇类及其他有机溶剂，过热分解，在潮湿的环境中微有潮解，在热空气中微有风化，其溶液 pH 值约为8。
　　制备方法
　　依据生产原料的不同, 柠檬酸钠的制备方法主要有:
　　柠檬酸+氢氧化钠法
　　这也是最早研究开发的生产工艺。将柠檬酸溶于水, 加入氢氧化钠溶液中, 发生中和反应并产生大量的热, 经过滤浓缩结晶干燥等工序处理得到成品。本法工艺简单,产品纯度好;缺点是生产成品高。现仅用于制备实验室用品。
　　柠檬酸+纯碱法
　　中和法改良工艺, 作为原料的纯碱易采购好保存并且生产成本低的优势; 是目前各工业企业普遍采用的生产方法。
　　柠檬酸+小苏打法
　　本法是针对纯碱法产品不适用医药业而改进的制备方法。本法采用高品质的小苏打, 按计算量溶于水后与柠檬酸中和, 经浓缩结晶等工序处理, 制备药品级柠檬酸钠。其特点是反应条件温和, 产品质量好, 工艺操作性好。目前本法主要在部分药剂厂使用。
　　柠檬酸钙+纯碱法
　　本法是利用柠檬酸钙与纯碱混合发生复分解反应, 滤除不溶物而获取柠檬酸钠的。产品纯度差且操作流程长。前些年有报道通过调整混合条件pH 值, 从而简化了该工艺流程, 降低了生产成本,获得品质较好产品。
　　近来,有人采用树脂交换法生产柠檬酸钠。将发酵清液经过离子树脂交换, 再用氢氧化钠溶液洗脱吸附的柠檬酸, 所得钠盐溶液经浓缩结晶等获得柠檬酸钠产品。此法无污染, 成本低, 是柠檬酸发酵厂家应开发之路。

Answer 2

柠檬酸的发酵工艺

中国是世界上最大的柠檬酸生产国和出口国，
目前柠檬酸的合成
主要有水果提取法，
化学合成法和微生物发酵法三种，
相较于其它两
种，微生物发酵法生产柠檬酸其发酵周期短，产率高，便于连续化和
控制，是现在主要的生产方法。其发酵方程式如下：

C
12
H
24
O
11
(
蔗糖
)

+ H
2
O + 3O
2
→
2C
6
H
8
O
7
（柠檬酸）
+ 4H
2
O
主要工艺过程有：菌种培养，原料处理，接种、发酵，浸取柠檬
酸，酸解和脱色，浓缩结晶过程，工艺流程图如下：

图
1
发酵法生产柠檬酸流程图

Figure1
Schematic diagram for producing citric acid by fermentation

其过程可以简述如下
:
首先在培养基上接种黑曲霉素培养发酵细
菌，然后将培养出的细菌接种在无菌的原料中，然后送入曲室发酵，
发酵完成后将曲液放入浸取缸浸取，
然后向发酵液中加入沉淀剂一般

为石灰沉淀料液，
使得柠檬酸
（
C
6
H
8
O
7
）
沉淀为柠檬酸钙
（
Ca(C
6
H
5
0
7
)
2
）
,
之后在发酵液中加入硫酸酸化柠檬酸钙，
酸液经过离子交换树脂去除
Fe
2+
，
Ca
2+
离子，然后经过浓缩结晶得到柠檬酸。其方程式如下：

Ca(C
6
H
5
0
7
)
2
+ 3H
2
SO
4

→

2 C
6
H
8
O
7
+ CaSO
4
这时会产生大量的硫酸钙沉淀，一般每生产
1
吨的柠檬酸就会产生
3-4
吨的硫酸钙废料，这些废料会污染环境，从环境保护和可持续发
展角度来看这是很不可取的，
现在出现了一些新的方法来处理发酵液
从而达到结晶柠檬酸的目的，
例如电渗析法，
通过将发酵液通过阴膜
和阳膜根据设定次序交替组合后的电渗析淡化室，
通过施加一定的直
流电场，
在泵的驱动作用下连续循环一段时间后，
料液中的柠檬酸根
以离子形式通过阴离子交换膜并与氢离子在浓缩室结合成柠檬酸
（浓
缩室的引水为去离子水）
，从而达到浓缩提纯的目的，然后将浓缩液
通过阳离子交换树脂去除金属离子，
再经过浓缩结晶得到柠檬酸。
其
过程大体如下：

发酵液→过滤→电渗析→树脂交换→浓缩结晶→产品

其中过滤可为微滤和超滤的结合，若发酵液较纯可直接用超滤操作。
文献报道经过电渗析操作后柠檬酸的回收率可以达到
92.7%
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