柠檬酸生产工艺

柠檬酸生产工艺介绍

摘要：柠檬酸应用广泛，在食品、医药等方面都占有重要位置。制取所用材料价格低廉，条件要求适中，且采用的深层发酵法具有普遍、经济的特点。

关键词：柠檬酸发酵

1.柠檬酸简介

柠檬酸又名枸橼酸，学名2-羟基丙烷-1，2，3-三羧酸。柠檬酸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。柠檬酸是生物体主要代谢产物之一，它在植物体内常与酒石酸、苹果酸、草酸等有机酸共存，在动物组织中柠檬酸以游离状态或以金属盐的形式存在。商品柠檬酸主要有一水化合物和无水物。

柠檬酸用途极其广泛，在食品工业广泛用于酸味剂、增溶剂、抗氧化剂、缓冲剂、除腥脱臭剂等。在其他工业中，可作金属净化剂、去垢剂、分散剂、电镀缓冲剂和配位剂、胶粘剂，并可用于治理工业废气、废水、回收金属等。在药物中可产生泡腾，使药物中活性配料迅速溶解并提高味觉能力。

制取柠檬酸可以从水果中提取、化学合成法和生物发酵。其中发酵是最常用和最有经济价值的方法。

2.柠檬酸发酵菌种及原材料。

2.1菌种及原材料

柠檬酸发酵工艺中，具有工业生产价值的微生物有黑曲霉、棒曲霉、文氏曲霉、芬曲霉、丁烯二酸曲霉、橘青霉、解脂假丝酵母等，其中黑曲霉和文氏曲霉在深层液态发酵生产柠檬酸最具有商品竞争优势。

凡能通过微生物代谢而产生柠檬酸的物质，都可以作为柠檬酸的发酵原料。如乙醇、木质素、纤维素、淀粉、蔗糖、乳糖、正烷烃和脂肪等。黑曲霉生产菌可以在薯干粉、玉米粉、可溶性淀粉、乳糖、葡萄糖、麦芽糖、糖蜜等多种培养基中生长、产酸，而且产量在微生物中最高。

2.2黑曲霉

在米曲汁或麦芽汁培养基上菌丝白色，不是绒球状，凸起。边缘整齐，菌落较小，带皱折。在麦芽汁培养基上生长4d成熟的孢子呈黑褐色。在察氏培养基上生长较慢，菌落边缘整齐，分生孢子梗短，分生孢子着生较密。菌丝顶端着生稀疏的大型的黑褐色孢子德，成熟后呈开花状而崩裂。分生孢子是串珠状着生，黑褐色，表面粗糙且有明显的刺状突起，4.7-5.2µm，成熟后遇振动易散落。黑曲霉具有多种活力较强的酶系，能利用淀粉质物质，并且对蛋白质、单宁、纤维素、果胶等具有一定的分解能力。所以黑曲霉可以边生长、边糖化、边发酵产酸的方式生产柠檬酸。

3.设备

发酵生产过程中主要的设备有发酵罐、种母罐、抽滤桶、脱色柱、结晶锅、浓缩锅等。

其中发酵罐是用来对微生物进行发酵之用，罐中有搅拌浆，罐身有传感器，用来控制发酵中各条件的变化。种母罐用来串培养种母醪。抽虑桶采用真空和加压过滤，用于固液分离。

4.柠檬酸深层液态发酵工艺

4.1工艺流程：培菌--发酵--中和--酸解--浓缩结晶

原料粉碎培养基制备实罐液化原始菌种环境空气

实罐灭菌试管斜面过滤

麸取菌种空气机

发酵种子罐空气净化系统

发酵成熟醪无菌空气

提取工段

柠檬酸深层发酵工艺流程(上图)

柠檬酸提取工艺流程（上图）

4.2种子制备

黑曲霉最适生长PH值为3-7，最适生长温度为33-37℃，最适产酸PH1.8-2.5，最适产酸温度为28-37℃，温度过高易形成杂酸。黑曲霉种子的制备一般要经过三级扩大培养。培养的工艺流程因厂家的不同而存在差异，最终形成的成品可以分为麸曲生产和孢子生产。4.3发酵培养基的制备

控制好培养基的温度（35℃左右）、PH、酸度、通风（通风搅拌培养4天）等，为了达到缩短发酵时间的目的，淀粉原料一般要经过糖化或液化处理，来加速菌种的生长速度。玉米（淀）粉适宜用糖化法，而薯类（淀）粉适宜用液化法。

4.4提取工艺

成熟的柠檬酸发酵醪中，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。它们或来自于发酵原料、或在发酵过程中产生，它们或溶存或悬浮于发酵醪中。柠檬酸常用的提取工艺有钙盐法、萃取法、离

子变化法和电渗析法等，其中钙盐法在我国使用较普遍。

5.注意的问题

①在提取过程中，预热时应控制好温度和时间。时间过长、温度过高会导致菌体死亡，达不到产柠檬酸的目的。

②种子制备时防止杂菌污染。