[精选]柠檬酸的提取工艺.pptx
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1、 概概 述述传统提取方法传统提取方法新型提取方法新型提取方法展展 望望FRIENDS 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,它们或来自发酵原料、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,去除这些杂质,得到符合各级质量标准的柠檬酸产品的全过程,即为柠檬酸生柠檬酸生产的下游工程产的下游工程。它是一个确保产物“丰收,提高企业效益的生产系统工程。概 述FRIENDS 要制备结晶柠檬酸必须设法除去这些杂质,因此用发酵法生产柠檬酸都需经过反复别离纯化才能得到结晶成品,这些过程包括:u过滤除去发酵液
2、中菌丝体,原料残渣及其他各种固形物质;u用化学或物理或两者结合的方法除去柠檬酸以外的其他杂质初步纯化柠檬酸;u精制得到结晶柠檬酸;FRIENDS1水果中柠檬酸的提取水果中柠檬酸的提取4传统钙盐法提取柠檬酸传统钙盐法提取柠檬酸2溶剂萃取法提取柠檬酸溶剂萃取法提取柠檬酸3离子交换法提取柠檬酸离子交换法提取柠檬酸 传统的柠檬酸提取方法FRIENDSu 在水果中提取柠檬酸尤其在未成熟的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、浓缩和结晶后得到的柠檬酸可以直接热、浓缩
3、和结晶后得到的柠檬酸可以直接应用于食品添加剂等。应用于食品添加剂等。u 但从水果中提取柠檬酸,生产成本比但从水果中提取柠檬酸,生产成本比较高,不利于工业化生产。较高,不利于工业化生产。水果中柠檬酸的提取水果中柠檬酸的提取FRIENDSl萃取法提取柠檬酸的优点是化工原料和能源消萃取法提取柠檬酸的优点是化工原料和能源消耗较低,收得率较高,成本可望较大幅度下降。耗较低,收得率较高,成本可望较大幅度下降。l影响萃取法在生产上大规模推广应用的主要原影响萃取法在生产上大规模推广应用的主要原因有两个因有两个溶剂萃取法提取柠檬酸溶剂萃取法提取柠檬酸FRIENDS萃取法的预处理要求高,否则在萃取过程萃取法的预处
4、理要求高,否则在萃取过程中易产生乳化而影响水相和有机相的分层和中易产生乳化而影响水相和有机相的分层和别离。别离。毒性问题的争议和心理因素阻碍了产品在毒性问题的争议和心理因素阻碍了产品在食品和医药行业中的应用。即以食品和医药行业中的应用。即以 迈尔斯公迈尔斯公司而言,该公司由萃取法生产的柠檬酸成品司而言,该公司由萃取法生产的柠檬酸成品已经过多年的急性、亚急性和慢性毒性试验,已经过多年的急性、亚急性和慢性毒性试验,并已被并已被 食品和药物管理局所认可。但仍以食品和药物管理局所认可。但仍以工业应用为主。工业应用为主。FRIENDSl离子交换法工艺简单,采用强酸型阳离子树脂转型离子交换法工艺简单,采用
5、强酸型阳离子树脂转型直接可得纯柠檬酸清液,提取率可由旧工艺的直接可得纯柠檬酸清液,提取率可由旧工艺的7070提提高到高到9O9O以上。随着与柠檬酸工艺相匹配的离子交换以上。随着与柠檬酸工艺相匹配的离子交换树脂的改进与提高。该方法将会得到进一步的推广和树脂的改进与提高。该方法将会得到进一步的推广和应用。应用。l目前该法在高效离子交换柱方面的研究还不多,另目前该法在高效离子交换柱方面的研究还不多,另外废弃物的处理及碱液再生也是一个值得考虑的问题。外废弃物的处理及碱液再生也是一个值得考虑的问题。离子交换法在国内曾建立过中试装置。但由于在产品离子交换法在国内曾建立过中试装置。但由于在产品质量和生产成本
6、上还存在一些问题,一时还难以得到质量和生产成本上还存在一些问题,一时还难以得到推广。推广。离子交换法提取柠檬酸FRIENDS离子交换法提取柠檬酸近年来倍受国内外关注离子交换法提取柠檬酸近年来倍受国内外关注其工艺流程其工艺流程柠檬酸发酵液预处理柠檬酸发酵液预处理阴离子交换阴离子交换洗脱洗脱转型、除杂转型、除杂脱色、离子交换脱色、离子交换 残渣及菌体母液废液残渣及菌体母液废液NaOH或或NH4OH 母液母液 浓缩浓缩结晶结晶离心别离离心别离枯燥枯燥成品成品 FRIENDS 钙盐法是一种传统的从发酵液中提取有机钙盐法是一种传统的从发酵液中提取有机酸的方法酸的方法,目前普遍使用的是钙盐加离子交换的目前
7、普遍使用的是钙盐加离子交换的提取方法。提取方法。传统钙盐法提取柠檬酸传统钙盐法提取柠檬酸FRIENDS提取工艺提取工艺FRIENDS 预处理是指待发酵液加热至预处理是指待发酵液加热至75-9075-90,可以及时杀死柠檬酸产生菌及其他杂菌,终可以及时杀死柠檬酸产生菌及其他杂菌,终止发酵作用,同时使发酵液中局部蛋白质变止发酵作用,同时使发酵液中局部蛋白质变性、絮凝、降低酵液浓度利于过滤。此外也性、絮凝、降低酵液浓度利于过滤。此外也可能使菌体内局部柠檬酸释放出来。预处理可能使菌体内局部柠檬酸释放出来。预处理加热时间不能太长,假设破坏菌丝球则影响加热时间不能太长,假设破坏菌丝球则影响过滤。过滤。1.
8、发酵液预处理发酵液预处理FRIENDS过滤的目的是除去发酵液中各种悬浮的固形物质。过滤的目的是除去发酵液中各种悬浮的固形物质。我国采用薯干粗原料发酵生产柠檬酸,发酵液中除含我国采用薯干粗原料发酵生产柠檬酸,发酵液中除含菌丝外,还含有大量的原料残渣,团形物杂质较多,菌丝外,还含有大量的原料残渣,团形物杂质较多,因此不宜采用各种离心或固液别离设备,而应采用能因此不宜采用各种离心或固液别离设备,而应采用能容纳较多滤渣的过滤设备容纳较多滤渣的过滤设备;2.2.过滤过滤FRIENDS目前最常用的是各种板框压滤和真空带式过目前最常用的是各种板框压滤和真空带式过滤机,对正常发酵的酵液,只要过滤介质滤机,对正
9、常发酵的酵液,只要过滤介质滤滤布布选择适宜,可不必添加助滤剂就能顺利地选择适宜,可不必添加助滤剂就能顺利地进行过滤。进行过滤。板框过滤时开始阶段不必加压,待滤饼形成、板框过滤时开始阶段不必加压,待滤饼形成、滤速减慢时可适当加压。为了提高过滤收率,滤速减慢时可适当加压。为了提高过滤收率,完成过滤后用热水再进行一次复滤,或者从过完成过滤后用热水再进行一次复滤,或者从过滤机中取出滤渣加水打成浆后再滤一次。滤机中取出滤渣加水打成浆后再滤一次。FRIENDS Ca2+在一定温度和在一定温度和pH条件下可与柠檬酸条件下可与柠檬酸作用生成柠檬酸钙。作用生成柠檬酸钙。形成的形成的Ca3C6H5O724H2O在
10、水中的在水中的溶解度极小,因而能形成沉淀面与其他杂质,溶解度极小,因而能形成沉淀面与其他杂质,如糖、可溶性蛋白等别离。如糖、可溶性蛋白等别离。生石灰生石灰CaO、熟石灰、熟石灰CaOH2、氯化钙氯化钙CaCl2以及碳酸钙等均可作为中和以及碳酸钙等均可作为中和剂,但最常用的是碳酸钙。中和剂的用量可依剂,但最常用的是碳酸钙。中和剂的用量可依据反响式和中和剂的纯度计算得出。据反响式和中和剂的纯度计算得出。3.3.中和中和FRIENDS酸解是指柠檬酸钙与硫酸等强酸作用酸解是指柠檬酸钙与硫酸等强酸作用,在强在强酸作用下使柠檬酸钙转变为柠核酸游离出来,酸作用下使柠檬酸钙转变为柠核酸游离出来,同时形成硫酸钙
11、同时形成硫酸钙石膏石膏。由于后者的溶解。由于后者的溶解度极小,难溶于水而形成沉淀,从而到达进度极小,难溶于水而形成沉淀,从而到达进一步的别离纯化作用。酸解是一个复分解反一步的别离纯化作用。酸解是一个复分解反响,反响方程式为:响,反响方程式为:4.4.酸解酸解Ca3C6H5O724H2O+3H2SO4+4H2O 2C6H8O7H2O+3CaSO42H2O FRIENDS 酸解停止加酸后仍要继续作用一段时间、酸解停止加酸后仍要继续作用一段时间、使硫酸钙结晶成熟,然后真空抽滤。为了提高使硫酸钙结晶成熟,然后真空抽滤。为了提高收率,滤渣需用收率,滤渣需用70-8070-80水洗涤。水洗涤。FRIEND
12、Su净化工艺包括脱色和离子交换树脂除去杂质离净化工艺包括脱色和离子交换树脂除去杂质离子。子。u 粗柠檬酸液粗柠檬酸液-炭柱炭柱-阳离子柱阳离子柱-阴离子柱阴离子柱-精液精液u 酸解液中含有色素物质,可用活性炭脱色去酸解液中含有色素物质,可用活性炭脱色去 除。假设用粉末活性炭,可直接加到酸解液中,除。假设用粉末活性炭,可直接加到酸解液中,用量为柠檬酸的用量为柠檬酸的1一一3,然后随抽滤时除去活,然后随抽滤时除去活性炭。但是目前多数工厂都用颗粒活性炭柱进行性炭。但是目前多数工厂都用颗粒活性炭柱进行脱色,炭柱可再生重复使用。脱色,炭柱可再生重复使用。5.净化净化FRIENDS 离子交换树脂是用来去除
13、柠檬酸液中各种杂离子交换树脂是用来去除柠檬酸液中各种杂质离子的。通过阳离于交换柱可除去质离子的。通过阳离于交换柱可除去Ca2+、Fe2+等阳离子,最常用的阳离子交换树脂是等阳离子,最常用的阳离子交换树脂是732树脂,柠檬酸被进入阳离子交换往后应控制一定树脂,柠檬酸被进入阳离子交换往后应控制一定流速并定时用黄血盐和酒精分别检测流出液中有流速并定时用黄血盐和酒精分别检测流出液中有无无Fe2+和和Ca2+,假设出现,假设出现Fe2+或或Ca2+则应立则应立即停止进料。如果柠檬酸液中含有较多的阴离于,即停止进料。如果柠檬酸液中含有较多的阴离于,可用阴离子交换树脂除去,用可用阴离子交换树脂除去,用AgN
14、03试剂检测流试剂检测流出液的出液的Cl-作为阴离子交换柱进料的控制终点。作为阴离子交换柱进料的控制终点。FRIENDS将净化后的柠檬酸液加热蒸发除去一定水分,将净化后的柠檬酸液加热蒸发除去一定水分,使柠檬酸浓度提高至定值,为结晶柠核酸创造使柠檬酸浓度提高至定值,为结晶柠核酸创造条件。过去采用牵效的真空浓缩设备耗用蒸汽条件。过去采用牵效的真空浓缩设备耗用蒸汽大,目前采用双效或三效蒸发浓缩设备。大,目前采用双效或三效蒸发浓缩设备。双效蒸发时料温一效为双效蒸发时料温一效为88,二效小于,二效小于60。最终液中柠檬酸浓度为最终液中柠檬酸浓度为75一一82,相对密度,相对密度为为1.3421.3506
15、0。6蒸发浓缩蒸发浓缩FRIENDS 蒸发浓缩至规定浓度的柠檬酸液可进蒸发浓缩至规定浓度的柠檬酸液可进行结晶。一水柠檬酸与无水柠檬酸结晶的行结晶。一水柠檬酸与无水柠檬酸结晶的临界温度为临界温度为36.6。低于。低于36.6时结晶得到时结晶得到的是一水柠檬酸,高于的是一水柠檬酸,高于36.6结晶得到的结晶得到的是无水柠檬酸。可根据需要控制结晶温度。是无水柠檬酸。可根据需要控制结晶温度。蒸发浓缩至一定浓度的溶液进入结晶蒸发浓缩至一定浓度的溶液进入结晶罐后降低温度就出现结晶。一水柠檬酸的罐后降低温度就出现结晶。一水柠檬酸的结晶温度控制在结晶温度控制在10左右,无水柠檬酸的左右,无水柠檬酸的结晶温度为
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- 关 键 词:
- 精选 柠檬酸 提取 工艺
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