柠檬酸的提取工艺
柠檬酸提取生产新工艺介绍
柠檬酸提取生产新工艺介绍
膜分离技术在柠檬酸发酵中的应用十分重要，特别是对于柠檬酸生产的新工艺，无论是离交还是色谱分离，膜分离技术对发酵液进行澄清过滤都是至关重要的预处理步骤。
因为无论是离子交换法还是色谱分离法，都需要经过良好预处理的料液通过树脂柱，否则柠檬酸料液中的一些固体悬浮物及大分子蛋白，会影响熟知的工作效率，且容易导致树脂柱结柱。
频繁反洗不仅损失生产效率，而且耗水量巨大导致废水较多。
柠檬酸提取的技术主要有：
1、应用陶瓷膜替代板框等传统过滤方式，澄清发酵液，提高滤液质量，减少后工序中的树脂污染。
2、应用膜脱除小分子杂质，使产品质量提升一个档次。
3、应用连续移动床替代固定床，提高脱盐的稳定性、产品收率。
节省树脂用量、降低单耗。
4、应用连续色谱分离技术提取柠檬酸，整体改变提取工艺。
柠檬酸生产工艺：
大体工艺为将蔗糖等发酵为柠檬酸溶液，该溶液可溶性杂质含量太高，传统工艺采用板框过滤后，用石灰中和生成柠檬酸钙沉淀，分离沉淀，高温水洗沉淀后，用硫酸酸解沉淀得到硫酸钙及粗柠檬酸，再经过脱色、离子交换、减压浓缩、结晶、干燥等工序得到成品柠檬酸。
柠檬酸的提取工艺
柠檬酸的提取工艺柠檬酸是一种广泛应用于食品、药物、化妆品和清洁产品等领域的有机酸。
它可以通过多种提取工艺进行获取。
以下是其中一种常见的柠檬酸提取工艺的步骤：1. 柠檬汁的制备：首先，从柠檬果实中提取出柠檬汁。
可以选择新鲜柠檬进行手工榨取，也可以使用工业化的柠檬汁提取设备进行提取。
2. 过滤：对提取出的柠檬汁进行过滤，去除其中的固体杂质，例如果肉和果皮碎片。
可以通过布料或滤纸进行过滤。
3. 中和：将过滤后的柠檬汁以较小的流量慢慢加入刚好过量的氢氧化钙溶液中。
中和反应的目的是将酸中和成柠檬酸盐，生成的盐为柠檬酸钙。
4. 植物酶去除：对反应后的混合物进行瞬时的高温处理，以去除植物酶活性。
5. 过滤：对混合物进行过滤，以去除沉淀物和未被中和的非柠檬酸盐。
6. 浓缩：将过滤后的溶液进行浓缩，除去其中大部分的水分。
可以通过使用真空蒸发器或其他浓缩设备进行。
7. 结晶：将浓缩后的柠檬酸溶液进行结晶处理，通过提高溶液的浓度使柠檬酸结晶出来。
8. 过滤和干燥：将结晶后的柠檬酸进行过滤和干燥，使其形成干燥的柠檬酸晶体。
9. 粉碎和包装：将干燥的柠檬酸晶体进行粉碎处理，并进行包装，以便后续运输和使用。
这是一种常见的柠檬酸提取工艺，可以根据实际需求进行适当的调整和改进。
提取工艺的优化不仅可以提高柠檬酸的提取效率和产量，同时也能减少生产成本和对环境的影响，使得柠檬酸在各个领域中的应用更加广泛和可持续。
柠檬酸的提取工艺是一项关键的工序，对柠檬酸的产量、质量和成本都有着重要的影响。
在柠檬酸的提取过程中，需考虑以下几个关键因素：原料的选择与处理、中和反应的条件控制、提取液的处理以及产品的后续加工等。
首先，原料的选择与处理对柠檬酸提取的效率起着关键作用。
新鲜柠檬是最常用的原料，其酸味较浓且富含柠檬酸。
柠檬果实应当选择新鲜、未受病虫害侵扰和重金属污染的果实，并洗净去除果皮及果肉中的固体杂质。
只有在原料质量得到保证的情况下，才能更好地提高柠檬酸的提取效率和产量。
柠檬酸
影响净化的技术参数
温度：粉末活性碳，70℃；颗粒活性碳，50℃。
时间：0.5-1h。 活性碳用量：与每批生产料液的质量有关。根据小 试决定。如：料液色素多、杂质多、粘度大的物料， 在相同的温度条件下，脱色难度大，活性碳用量多。
pH：酸性条件下色素较易脱除。
离子交换：指用阴阳离子交换树脂，除去酸解液中的有
优点：形成较大颗粒的疏松的四水柠檬酸钙定型晶粒，易 于过滤和洗涤。
四、酸解： 酸解原理：利用柠檬酸钙在酸性条件下，其解离常数随H+ 浓度的增高而增大的特性，在强酸存在的溶液中产生复分 解反应，生成难溶于水的石膏沉淀，而将弱酸游离出来， 溶存于溶液中。 目标 把柠檬酸完全分解为柠檬酸和石膏。 石膏渣中的柠檬酸含量减小到允许程度。 尽可能提高酸解液中柠檬酸含量。 控制酸解液中SO42-在适当的范围内(防酸性腐蚀）。 酸解液中石膏的微粒要降低到最低限度。
亚铁氰化钙除Fe3+、Ni2+
加硫化物除去Pb2+、As3+
五、净化(脱色、离子交换）：
目标 除去酸解液中的色素 除去酸解液中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋和SO42－、Cl－阴离子 尽可能提高净化柠檬酸的浓度 把柠檬酸的损失降到最低。 把再生剂和水的消耗降到最低限度
净化的工艺流程 粗柠檬酸 碳柱 脱色 阳离子交换柱 去阳离子 去阴离子 阴离子交换柱 精柠檬酸液
中和工艺的要点：
将复滤后的澄清液，经换热器间接加热至料温达60－ 70℃进入中和桶，液位60％。启动搅拌，将含有CaSO4的 石灰乳（用离子交换工序淡柠檬酸液配制， CaSO4可降低 柠檬酸钙的溶解度）按化学计量的1/3加入中和桶内，当 pH达3.3时暂停加石灰乳，搅拌反应10min，形成酸式柠檬 酸钙（不沉淀）。然后继续加石灰乳调整pH5.0-5.5为终 点。在85℃时保持10min，然后送带式过滤机过滤。
柠檬酸液态发酵及提取工艺
1.4.2 发酵液预处理
➢ 取细度为60目以上的玉米粉300g装入2000ml烧杯中，加 入1000mL水和7～8个单位α-淀粉酶(高温)/g玉米粉；
➢ 于80℃液化l0min后，继续加热至90℃保温30min，碘检 不变色后，再加热到100℃煮沸(5～l0min)，趁热经过二 层纱布过滤;
➢ 滤液加水冷却并调整糖度至15％～20％和蛋白质含量不超 过4g/L，pH6.0。
总糖及残糖(还原糖) 采用测定：试剂或DNS法， 测上清的总糖。
1.4.5 柠檬酸提取
• 过滤： 加热至65±2℃，3 层纱布过滤， 可用少量75±2℃水洗；
• 离心：3000 r/min，10 min离心去掉菌体 等杂质；
• 水洗：75±2℃水洗至柠檬酸＜1％；
④ 中和
➢ 滤液中除含柠檬酸外，还含可溶性的残糖以及蛋白质、金属离子等杂 质。利用柠檬酸钙难溶于水的特点，与杂质分离；
柠檬酸积累的原因
• Mn2+缺乏→抑制蛋白合成→NH4↑ • 由于丙酮酸羧化酶是组成型酶，不被调节控制。丙酮酸氧
化脱羧生成乙酰CoA和CO2的固定两个反应的平衡，以及 柠檬酸合成酶不被调节，增强了合成柠檬酸的能力。 • 由于顺乌头酸水合酶在催化时建立了以下平衡： 柠檬酸：顺乌头酸：异柠檬酸=90：3：7 控制Fe2+含量时，顺乌头酸酶活力降低，使柠檬酸积累 。 • 随柠檬酸积累，pH降低到一定程度时，顺乌头酸酶和异 柠檬酸脱氢酶失活，更有利于柠檬酸的积累及排出胞外。
用途
➢ 柠檬酸因无毒、水溶性好、酸味适度、易被吸收和价格低廉等优点，被 广泛应用于食品、医药、化工、化妆品、清洗(洗涤)、建筑等工业部门。
➢ 其中食品和饮料业占56％，清洗(洗涤剂)业占20％，医药和化妆品占11％ ，其他工业占13％。
柠檬酸的提取工艺
FRIENDS
3 离子交换法提取柠檬酸 4 传统钙盐法提取柠檬酸
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水果中柠檬酸的提取
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FR得IEN到DS 的柠檬酸可以直接 应用于食品添加剂等。
柠檬酸的提取工艺
概述 传统提取方法
新型提取方法 展望
概述
成熟的柠檬酸发酵液中，除含有主产物柠 檬酸之外，还含有纤维、菌体、有机杂酸、糖 、蛋白类胶体物质、色素、矿物质及其他代谢 产物等杂质，它们或来FRIE自NDS发酵原料、或在发酵 过程中生产，或溶存或悬浮于发酵液中。通过 各种理化方法，清除这些杂质，得到符合各级 质量标准的柠檬酸产品的全过程，即为柠檬酸 生产的下游工程。它是一个确保产物“丰收”，提 高企业效益的生产系统工程。
超滤法提取柠檬酸的工艺流程
柠檬酸发酵液预处理→超滤→结晶→离心分离的母 液→干燥→成品。
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采用该提取方法，不使用任何有害物质， 无废弃物产生，而且实施简便，容易实现自动 化，应该说实现了柠檬酸的清洁化生产。
但是，该方法要F求RIE柠ND檬S 酸发酵液残糖含量 ≤1 g／L，柠檬酸产率与残糖含量之比>1275， 方能得到较好的效果。
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提取工艺
FRIENDS
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1.发酵液预处理
预处理是指待发酵液加热至75-90℃， 可以及时杀死柠檬酸产生菌及其他杂菌，终 止发酵作用，同时使发酵液中部分蛋白质变 性、絮凝、降低酵液浓FRIE度ND利S 于过滤。此外也 可能使菌体内部分柠檬酸释放出来。预处理 加热时间不能太长，若破坏菌丝球则影响过 滤。
柠檬酸提取工艺
一、钙盐法提取工艺
二、发酵液预处理
• （一）发酵液的特性 • 1.组成
• 2.色泽 • 成熟发酵液呈黄褐色至深褐色。
• 色泽深浅顺序：甘蔗糖蜜＞甜菜糖蜜＞薯 干粉＞正烷烃。
• 影响色泽还有灭菌条件和杂菌污染
（二）预处理的方法
• 目的：为柠檬酸的提取创造一个好的条件。 • 热处理，75~90℃ • 作用 • （1）杀灭柠檬酸产生菌和杂菌，终止发酵，
流速可加快
• （3）树脂交联度大，离子扩散慢，应减小 流速
• （4）进液中杂质离子多可加快，否则减慢 • （5）开始操作室杂质离子不流出，可加快
流速，随后逐渐减慢
• （6）综合各因素考虑
• 3.脱色柱的再生
• 脱色柱使用失效后，先水洗柱内残酸和浮 色，流出液无酸味用水反冲，使柱内悬浮 性杂质浮起漂走。漂清后用1mol/LNaOH冲 洗并浸泡1h，然后水洗至中性，反向漂清， 用1mol/LHCl冲洗并浸泡1h，水洗至pH4， 用水浸没树脂备用。
• 3.注意事项
• （1）各容器进料前应检查各阀门是否开闭 正常，以防逃料。
• （2）料液的预升温，在采用轻质碳酸钙时， 温度可比使用重质碳酸钙低些，采用干粉 比湿粉预升温低些，采用石灰乳比碳酸钙 乳低些，
• （3）钙盐的洗涤应连续完成，中途不能搁 置不管，洗好以后也应及时酸解
• （4）在原料液草酸含量较高的情况下，应 先除去草酸
• 4.离交柱的再生
• 离交柱失效后先用水洗下残酸，至无酸 味用水反冲洗出悬浮杂质，再用2mol/L盐 酸再生，当流出酸浓度1.5mol/L时，停止通 酸，浸泡1h，然后水洗至pH4左右备用。
（五）注意事项
• （1）封闭式离交柱装柱前用0.2MPa表压的水试 压，无渗漏方可使用。
柠檬酸的提取工艺
5.影响过滤速度的主要因素
（1）发酵醪的性质 （2）温度 （3）过滤的推动力 （4）过滤介质
（5）助滤剂
（1）培养基液化不良、发酵质量不佳、
染菌后的发酵醪和被杂菌污染了的 “陈发酵醪”以及醪中悬浮颗粒的大 小、含纤维量的多寡、保持良好的菌 球体或菌球体被破坏都影响过滤速度。 （2）温度对过滤速度影响很大。 （3）柠檬酸发酵醪中的固体颗粒所形 成的滤饼属可压缩性滤饼，注意压力 要逐渐增加，特别开始过滤时。
（2）pH的控制
中和终点pH对柠檬酸 钙的质量有决定性的影响， pH在偏酸 性范围时，柠檬酸钙的质量比偏碱性条 件下纯的多，但溶解度也相应增加，在 接近和达到碱性范围时，发酵醪中固有 的可溶性有机杂质（主要是蛋白质和碳 水化合物），会形成胶黏性物质而析出， 许多弱酸络合物也会变成不溶性化合物， 这些杂质都会混入钙盐沉淀中。因而造 成与因素（1）中所述的同样后果。
V Vh = t(过滤+洗涤+装拆+准备) = 式中
V
∑ t
Vh----生产能力，即每1h平均所得的滤液量（m3） V ----一循环操作（四个阶段）周期所的滤液量（m3） ∑ t----整个循环周期的总时间（h）
过滤机的生产能力主要受过滤速度
所控制。由上式求得的Vh的量，除 以该过滤机的总面积，即该机的平 均过滤速度。
（5）在固体颗粒细小、胶体较多、粘度大 的物料中加助滤剂是提高过滤速度的较好 方法。助滤剂本身必须是颗粒均匀、性质 坚硬、理化性能稳定的不可压缩性物质。 助滤剂可以在过滤机上形成预涂层，作为 过滤介质使用，也可以按一定比例均匀地 混于被滤液中，然后一起被送入过滤机中， 可形成较疏松的滤饼，降低其可压缩性， 使滤液能顺畅通过。过滤结束后被除去。 需要回收利用的滤饼，不能加助滤剂。
柠檬酸分离提取实验
沉淀：将滤液放在80℃恒温水浴锅保温一段时间后，加入
Ca(OH)2调ph至6-8，并在80℃下保温30min，于5000r/min下离 ，并在 心10min的柠檬酸钙沉淀 80℃
酸化结晶：将沉淀移至三角瓶中，加入20%的硫酸调节ph
至2.0，用滤纸过滤得清液，取清液进行蒸发结晶，注意控制 结晶的温度和时间，不要使之被焦糖化，冷却后的到柠檬酸 晶体
发酵工艺学实验——
柠檬酸分离提取实验
中国海洋大学 食品科学与工程学院
一、、掌握从发酵液中提取柠檬酸的步骤；
二、实验原理
柠檬酸有称枸枸橼酸，学名2-羟基丙烷三 羧酸或2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸，是水果 中含量极为丰富的一种有机酸。柠檬酸因无毒 水溶性好、酸味适度、易被吸收和价格低廉的 优点，被广泛的应用于食品、医药、化工、洗 涤等工业部门。 本实验以玉米淀粉为原料，采用黑曲霉通 过摇瓶发酵产生柠檬酸，柠檬酸发酵经过过滤 出去菌丝体和残有物质，滤液中加入碳酸钙使 柠檬酸生产沉淀，将获得柠檬酸钙混合液离心 后保留沉淀，家硫酸酸化形成柠檬酸和硫酸钙
五、结果及思考题
1、发酵醪液气味如何？ 2、两种发酵醪柠檬酸产率有无差别？为什么 3、柠檬酸提取方法的讨论
的沉淀，过滤得粗柠檬酸液，将粗柠檬酸 液进行 蒸发结晶得到柠檬酸晶体，进一步纯化柠 檬酸。
三、实验仪器及试剂
试剂：柠檬酸发酵醪液 碳酸钙固体、 Ca(OH)2、98%浓硫酸 仪器：滤纸、离心机、纱布、电炉、恒 温水浴锅
四、实验步骤
粗提取：将醪液加热至80℃，保温一段时间用8层纱布过滤
除去菌丝体：对照组中因加入了2gCaCO3需要加入配制的20% 的硫酸10ml充分酸化；洗涤纱布，将柠檬酸充分洗下，保留 滤液
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柠檬酸的提取工艺
我们知道柠檬酸是食品加工业中很重要的食品添加剂，也广泛应用于医药、染料及其他工业。
柠檬酸生产有两条途径，一条是以淀粉及糖类为原料，用微生物发酵方法来制取；另一条是从含酸分丰富的原料中提取，特别是在果品加工中进行综合利用如制梅胚后排出的咸酸汁液，其含酸量可达4～5%，制柑橘胚后排出的咸酸汁液都是提取柠檬酸很好原料。
其工艺为：
1.原料澄清过滤：橘汁、梅汁中含有不少果胶及杂质，需进行澄清，促进杂质沉淀，然后用压滤机压滤。
2.中和：可用碳酸钙或石灰中和，要预先调成浆状进行，最好加入15%碳酸钙中和。
具体做法是：把橘汁、梅汁等咸酸水加热至75摄氏度时，逐渐加入碳酸钙乳浆，继续加热2小时，初温控制在5摄氏度左右，最后可升高到100摄氏度，至溶液呈青绿色时，即表示已完成中和反应。
然后静置沉淀，此沉淀即为果酸钙（以柠檬酸钙为主）。
3.除盐：所得柠檬酸钙含有盐分，可用清水洗涤，加热至70～80摄氏度，反复多次，直至盐分除净为止，干燥备用。
4.酸解脱色：柠檬酸钙浆液加热至60～70摄氏度，加入浓度为35%的硫酸，沸腾3小时左右，待柠檬酸钙分解完成，即静置沉淀，上层清液为柠檬酸溶液。
将暗红色的柠檬酸用1～2%活性炭脱色半小时，则得无色清液。
5.浓缩、晶析：将无色柠檬酸液进行浓缩，至固形物含量75%时，于结晶缸内静置结晶。
4～5天可完成晶析。
6.离心、干燥：柠檬酸结晶还含有一定水分和杂质，需用离心机除去。
然后在75摄氏度下干燥到含水量达1%以下，最后通过过筛、分级、包装即为成品。