[发明专利]一种柠檬酸钠的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柠檬酸钠的生产方法。

背景技术

柠檬酸钠是柠檬酸的最大衍生产品，其主要应用于原料药、高端食品饮料、保健品、高端日化用品、洗涤剂工业及清洗行业等领域。其制备方法一般包括：淀粉质原料经发酵过滤后获得发酵清液，然后通过化学（钙盐法和氢钙法）提纯或物理提纯（色谱法和萃取法）获得柠檬酸提纯液，柠檬酸提纯液与离子膜烧碱中和获得柠檬酸钠溶液，再经过浓缩结晶获得柠檬酸钠产品。

目前，国内有通过吸交法和一步法实现柠檬酸钠提纯的工艺。其中一步法生产柠檬酸钠工艺是以柠檬酸提纯过程中产生的柠檬酸钙与纯碱（碳酸钠）复分解反应实现柠檬酸钠的提纯。该工艺存在以下缺点：1、原料缺陷：导致柠檬酸钠产品不合格的主要指标铁离子、氯离子和易碳化合物。纯碱是氯碱行业制品，含有大量的氯离子和铁离子，该工艺会将所有碳酸钠中的氯离子和铁离子带入柠檬酸钠提纯液中，导致柠檬酸钠的母液返投量大，纯碱（碳酸钠）单耗高。2、该工艺以中和反应制得的柠檬酸钙为原料与过量的碳酸钠反应，因此，复分解反应结束后需要大量的纯化后的柠檬酸中和过量的碳酸钠。

目前也有报道通过柠檬酸氢钙替代柠檬酸钙与碳酸钠或碳酸氢钠或氢氧化钠进行复分解反应，生成柠檬酸钠的工艺。但是该工艺中，柠檬酸氢钙做为一种酸式盐容易导致最终柠檬酸钠溶液中存在大量钙离子（碳酸氢钙或氢氧化钙），导致产品钙离子超标。

另外，现有的生产柠檬酸氢钙的方法中对碳酸钙或氢氧化钙的纯度要求很高，从而导致成本高。使用石灰石粉为原料时，由于石灰石粉的碳酸钙含量90-99%，因此溶液中硅酸盐占柠檬酸氢钙晶体的比例达到0.5-2.5%，占溶液的0.5-4‰，因此不去除石灰石粉中的杂质会对产品质量影响较大，同时杂质对柠檬酸副产物硫酸钙的影响很大，使得硫酸钙无法深加工。虽然我国的石灰石矿藏丰富，但是纯度较高的矿藏较少。因此开发利用低品位的石灰石粉并且不影响产品质量的生产柠檬酸的工艺就具有重要的现实意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种柠檬酸钠的生产方法，本发明主要是将石灰石粉与柠檬酸发酵液反应、过滤、结晶后再经过至少一次中和结晶过程连续直接制得柠檬酸氢钙晶体，并使其与碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液进行中和反应和复分解反应制备柠檬酸钠和碳酸钙。

其具体步骤为：

（1）将柠檬酸发酵滤液中加入钙剂，搅拌反应；

（2）将步骤（1）所得浆液和石灰石粉浆液同时加入反应器中，快速搅拌过滤；

（3）将过滤后的清液与回流的柠檬酸氢钙的浆液混合进行一级结晶；

（4）将一级结晶后的晶浆液溢流至二级结晶罐，并向其中缓慢流加石灰石粉浆液，进行二级中和结晶； 

（5）将二级结晶后的晶浆液溢流至三级结晶罐，并向其中缓慢流加石灰石粉浆液，进行三级中和结晶； 

（6）将中和结晶后的晶浆液流入沉降罐，上层柠檬酸氢钙颗粒回流至一级结晶过程，下层柠檬酸氢钙晶体进入洗糖工段；

（7）将步骤（2）中碳酸钠溶液与离子膜烧碱液混合后加入到洗糖后的柠檬酸氢钙晶浆桶中反应，过滤，碳酸钙代替石灰石粉回用于整个生产过程，滤液精制得柠檬酸钠。

生产过程中，首先将柠檬酸发酵滤液中加入钙剂搅拌反应。本发明采用的钙剂为碳酸钙或者是柠檬酸氢钙母液回收的柠檬酸钙浆液，优选后者，这是因为当柠檬酸钙被加入到柠檬酸发酵滤液中后，转化为柠檬酸氢钙溶解于整个反应体系中，也容易诱导后期反应向生成柠檬酸氢钙的方向进行，而且其余的钙离子会和柠檬酸发酵滤液中的草酸进行充分反应，形成草酸钙沉淀。为了保证柠檬酸钙完全转化为柠檬酸氢钙溶解，同时使得草酸钙充分沉淀，本发明采用的反应温度为50-85℃，反应时间为0.5-4h，柠檬酸发酵滤液中的柠檬酸与柠檬酸钙浆液中柠檬酸根的摩尔比为1:0.1-0.25，如果比例过大，则会导致有部分柠檬酸钙无法溶解，存留在整个反应体系中，诱导最终产物向柠檬酸钙方向进行或者在过滤工序中被除去，影响最终产率；比例过小，则生成的柠檬酸氢钙过少。搅拌反应完成后，浆液中的主要成分为柠檬酸、柠檬酸氢钙、草酸钙。