[发明专利]一种柠檬酸的中和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柠檬酸的提取方法，特别是一种采用钙盐法对发酵液中柠檬酸进行提取分离的方法，属于食品化工领域。

背景技术

柠檬酸是一种广泛应用于饮料、食品及医药等行业的有机酸，我国是柠檬酸生产大国，有20余家生产厂，产量已超过70万吨。国内外柠檬酸的提取方法主要为钙盐法、色谱法、膜分离法和萃取法。

传统钙盐法工艺的缺点，一是每吨柠檬酸消耗约0.85吨硫酸和0.85吨碳酸钙，辅料消耗高；二是产生约2吨固体废弃物硫酸钙；三是柠檬酸钙沉淀物比表面积大，吸附杂质多，导致洗水量大，热水消耗多，中和收率最高只能达到94％，收率低；四是柠檬酸酸解后酸度最高只能达到40％左右，浓缩能耗高。

色谱法工艺的缺点，一是设备及辅助设施投资高；二是物料前处理较复杂，消耗大、成本高。

电渗析的缺点，一是设备及辅助设施投资高；二是电力消耗高，生产成本高。

萃取法的缺点，一是产品质量差；二是萃取剂残留导致产品不能应用于食品及医药行业。

发明内容

本发明的目的在于针对现有柠檬酸提取方法中存在的问题，提供了一种可提高收率、节约辅料、降低硫酸钙污染的柠檬酸中和方法。

本发明的柠檬酸中和方法，包括如下步骤：

1)柠檬酸除菌清液与碳酸钙和/或氢氧化钙，进行一次中和至pH2～5，生成含柠檬酸盐的沉淀；

2)固液分离并洗涤固相后得到含柠檬酸盐的固相，液相为含柠檬酸的溶液；

3)将步骤2)含柠檬酸的溶液与碳酸钙和/或氢氧化钙，进行二次中和至pH3～9，生成含柠檬酸的盐沉淀，分离后得到含柠檬酸的盐固相和不含柠檬酸的液相，固相返回步骤1)进入一次中和，液相排出；

4)步骤2)含柠檬酸盐的固相加入硫酸进行酸解反应后得到柠檬酸酸解液和硫酸钙沉淀。

其中，步骤1)中所述的柠檬酸除菌清液为淀粉质原料和/或果糖基原料和/或纤维素原料发酵法产生的柠檬酸发酵醪液经除菌后的清液。

步骤1)中所述一次中和的反应温度为20～95℃。

步骤2)中所述柠檬酸盐为柠檬酸钙和/或柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙。

步骤3)所述二次中和的反应温度20～95℃。

步骤3)中所述的含柠檬酸的盐为柠檬酸钙与碳酸钙和/或氢氧化钙的混合物。

本发明的柠檬酸中和方法，具有以下优点：

1.水耗低：因本发明中的一次中和得到的含柠檬酸盐的固相为规则的柠檬酸盐结晶体，晶体比表面积小，易于晶体与杂质的分离，洗涤时使用很少量的水；

2.收率高：首先，二次中和时，因提高了二次中和终点pH值，废水中柠檬酸根含量大幅度降低。其次，在柠檬酸钙溶解度一定的条件下，废液体积减少，柠檬酸钙收率提高。再次，因硫酸钙产生量降低，酸解工序硫酸钙残酸总量随之亦降低。

3.辅料消耗低：首先，酸解工序不存在因碳酸钙和/或氢氧化钙过量产生的酸消耗；其次，因进入酸解工序的物料为柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙，单位柠檬酸产品的辅料消耗降低三分之一以上。

4.硫酸钙产生量少，降低了固体废物量：本发明因碳酸钙和/或氢氧化钙及硫酸消耗的降低，副产物硫酸钙也随之降低。

5.酸解液酸度高，节约能源：相同质量的柠檬酸钙与柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙比较，其中柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙中柠檬酸含量高，所以本发明酸解液浓度较传统钙盐法高，浓缩蒸汽用量降低，降低了生产成本。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

1.以玉米为原料生产的柠檬酸发酵液，经除菌后得到的浓度为12％(重量/体积百分比，g/100ml，以下同)柠檬酸清液500升放入中和锅中，升温到50℃后，加入碳酸钙和/或氢氧化钙，进行一次中和，反应终点pH控制在3.8，生成含柠檬酸盐的沉淀。

2.固液分离并洗涤固相后得到含柠檬酸盐的固相105公斤(含柠檬酸47.72公斤)，液相为柠檬酸浓度为2.51％的溶液490升(含柠檬酸12.28公斤)。此时柠檬酸盐为柠檬酸钙和/或柠檬酸氢钙和/或柠檬酸二氢钙。

3.将步骤2得到的含柠檬酸的液相490升与碳酸钙和氢氧化钙，进行二次中和，反应终点pH控制在9.0，生成含柠檬酸盐的沉淀。