一種檸檬酸鈉的生產方法技術

本發明專利技術涉及一種檸檬酸鈉的生產方法，主要是將石灰石粉與檸檬酸發酵液反應、過濾、結晶后再經過至少一次中和結晶過程連續直接制得檸檬酸氫鈣晶體，并使其與氫氧化鈉和碳酸鈉的混合溶液進行反應制備檸檬酸鈉和碳酸鈣，提高了整個體系中碳酸根濃度，減少了碳酸根的水解，避免了碳酸酸氫鈣這種酸式鹽對最終產品的影響，避免了最終產品中鈣離子超標。本發明專利技術獲得的檸檬酸鈉產品中部分鈉由離子膜燒堿提供，比傳統的檸檬酸鈉一步法獲得的檸檬酸鈉溶液純度高，鈣、鐵、氯離子濃度低，檸檬酸鈉母液返投率大大降低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
檸檬酸鈉是檸檬酸的最大衍生產品，其主要應用于原料藥、高端食品飲料、保健品、高端日化用品、洗滌劑工業及清洗行業等領域。其制備方法一般包括淀粉質原料經發酵過濾后獲得發酵清液，然后通過化學(鈣鹽法和氫鈣法)提純或物理提純(色譜法和萃取法)獲得檸檬酸提純液，檸檬酸提純液與離子膜燒堿中和獲得檸檬酸鈉溶液，再經過濃縮結晶獲得朽1fe酸納廣品。目前，國內有通過吸交法和一步法實現檸檬酸鈉提純的工藝。其中一步法生產檸檬酸鈉工藝是以檸檬酸提純過程中產生的檸檬酸鈣與純堿(碳酸鈉)復分解反應實現檸檬酸鈉的提純。該工藝存在以下缺點1、原料缺陷導致檸檬酸鈉產品不合格的主要指標鐵離子、氯離子和易碳化合物。純堿是氯堿行業制品，含有大量的氯離子和鐵離子，該工藝會將所有碳酸鈉中的氯離子和鐵離子帶入檸檬酸鈉提純液中，導致檸檬酸鈉的母液返投量大，純堿(碳酸鈉)單耗高。2、該工藝以中和反應制得的檸檬酸鈣為原料與過量的碳酸鈉反應，因此，復分解反應結束后需要大量的純化后的檸檬酸中和過量的碳酸鈉。目前也有報道通過檸檬酸氫鈣替代檸檬酸鈣與碳酸鈉或碳酸氫鈉或氫氧化鈉進行復分解反應，生成檸檬酸鈉的工藝。但是該工藝中，檸檬酸氫鈣做為一種酸式鹽容易導致最終檸檬酸鈉溶液中存在大量鈣離子(碳酸氫鈣或氫氧化鈣)，導致產品鈣離子超標。另外，現有的生產檸檬酸氫鈣的方法中對碳酸鈣或氫氧化鈣的純度要求很高，從而導致成本高。使用石灰石 粉為原料時，由于石灰石粉的碳酸鈣含量90-99%，因此溶液中硅酸鹽占檸檬酸氫鈣晶體的比例達到0. 5-2. 5%，占溶液的0. 5-4%。，因此不去除石灰石粉中的雜質會對產品質量影響較大，同時雜質對檸檬酸副產物硫酸鈣的影響很大，使得硫酸鈣無法深加工。雖然我國的石灰石礦藏豐富，但是純度較高的礦藏較少。因此開發利用低品位的石灰石粉并且不影響產品質量的生產檸檬酸的工藝就具有重要的現實意義。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提出了，本專利技術主要是將石灰石粉與檸檬酸發酵液反應、過濾、結晶后再經過至少一次中和結晶過程連續直接制得檸檬酸氫鈣晶體，并使其與碳酸鈉和氫氧化鈉的混合溶液進行中和反應和復分解反應制備檸檬酸鈉和碳酸鈣。其具體步驟為(I)將檸檬酸發酵濾液中加入鈣劑，攪拌反應；(2)將步驟(I)所得漿液和石灰石粉漿液同時加入反應器中，快速攪拌過濾；(3)將過濾后的清液與回流的檸檬酸氫鈣的漿液混合進行一級結晶；(4)將一級結晶后的晶漿液溢流至二級結晶罐，并向其中緩慢流加石灰石粉漿液，進行~■級中和結晶；(5)將二級結晶后的晶漿液溢流至三級結晶罐，并向其中緩慢流加石灰石粉漿液，進行三級中和結晶；(6)將中和結晶后的晶漿液流入沉降罐，上層檸檬酸氫鈣顆粒回流至一級結晶過程，下層檸檬酸氫鈣晶體進入洗糖工段；(7)將步驟(2)中碳酸鈉溶液與離子膜燒堿液混合后加入到洗糖后的檸檬酸氫鈣晶漿桶中反應，過濾，碳酸鈣代替石灰石粉回用于整個生產過程，濾液精制得檸檬酸鈉。生產過程中，首先將檸檬酸發酵濾液中加入鈣劑攪拌反應。本專利技術采用的鈣劑為碳酸鈣或者是檸檬酸氫鈣母液回收的檸檬酸鈣漿液，優選后者，這是因為當檸檬酸鈣被加入到檸檬酸發酵濾液中后，轉化為檸檬酸氫鈣溶解于整個反應體系中，也容易誘導后期反應向生成檸檬酸氫鈣的方向進行，而且其余的鈣離子會和檸檬酸發酵濾液中的草酸進行充分反應，形成草酸鈣沉淀。為了保證檸檬酸鈣完全轉化為檸檬酸氫鈣溶解，同時使得草酸鈣充分沉淀，本專利技術采用的反應溫度為50-85°C，反應時間為0. 5-4h，檸檬酸發酵濾液中的檸檬酸與檸檬酸鈣漿液中檸檬酸根的摩爾比為1:0. 1-0. 25，如果比例過大，則會導致有部分檸檬酸鈣無法溶解，存留在整個反應體系中，誘導最終產物向檸檬酸鈣方向進行或者在過濾工序中被除去，影響最終產率；比例過小，則生成的檸檬酸氫鈣過少。攪拌反應完成后，漿液中的主要成分為檸檬酸、檸檬酸氫鈣、草酸鈣。將步驟(I)所得的漿液和石灰石粉漿液加入反應器中進行混合，為了保證漿液中的檸檬酸與石灰石粉漿液中的碳酸鈣之間能夠反應，而且反應是朝著生成檸檬酸氫鈣的方向進行，需要通過調節漿液和石灰石粉漿液的流量保證整個反應體系中檸檬酸分子與鈣離子的摩爾比為1:0.65-0.85。如果低于這個比例，該工藝經濟性差，同時生成的檸檬酸氫鈣太少；如果高于0. 85的比例，就容易出現檸檬酸鈣沉淀，從而導致整個反應轉向生成檸檬酸鈣沉淀。步驟(I)所得的漿液和石灰石粉漿液采用同時加入的方式，避免局部較長時間的出現鈣過量或PH值過低的 現象，導致出現檸檬酸鈣沉淀。將步驟(I)所得漿液和石灰石粉漿液同時加入反應器中時，會有大量的檸檬酸氫鈣以及微量的檸檬酸鈣生成，因此此時容易出現檸檬酸氫鈣和檸檬酸鈣的沉淀。但是，由于檸檬酸是三元羧酸，緩沖時間長，專利技術人發現，該混合體系在60分鐘內不容易出現沉淀，因此步驟(2)中攪拌并過濾的總時間不能超過60分鐘，這樣既可以保證短時間內獲得的檸檬酸氫鈣過飽和溶液不產生晶體又避免時間過長而生成檸檬酸鈣晶體。當步驟(I)所得漿液和石灰石粉漿液同時加入反應器中時，會產生大量的二氧化碳，此時采用離子膜燒堿液將二氧化碳吸收，生成碳酸鈉溶液。由于離子膜燒堿液的質量分數過低會導致最終檸檬酸鈉溶液濃度太低，最終產品的濃縮能耗很高；質量分數太高不僅會增加原料成本而且導致最終檸檬酸鈉溶液濃度太高，從而使其與碳酸鈣分離時洗水用量增大。專利技術人通過實驗發現當離子膜燒堿液的質量分數為5-32%時，效果最佳。步驟(2)中采用的石灰石粉中碳酸鈣質量含量>90%，顆粒小于100目；石灰石粉漿液中固體質量含量為50%-60%。過濾后的濾液主要含朽1檬酸氫I丐、朽1檬酸二氫I丐以及朽1檬酸，濁度于5NTU，濾渣是石灰石粉中的不溶性雜質、草酸鈣以及發酵液中一次過濾未完全過濾的菌絲體等雜質。將步驟(2)所得的過濾后的清液中加入檸檬酸氫鈣放料罐上層回流的檸檬酸氫鈣的漿液進行一級結晶，過濾后的清液與回流的檸檬酸氫鈣漿液體積比為1:0. 1-0. 5。如果回流的檸檬酸氫鈣漿液加入過少，只能引入比較少的檸檬酸氫鈣晶種，不利于后期檸檬酸氫鈣過飽和度的釋放；如果回流的檸檬酸氫鈣漿液加入過多，則容易導致溶液體積過大，所需設備體積增大而且整個溶液體系中固含量過低。由于步驟(2)所得的過濾后的清液為檸檬酸氫鈣的過飽和溶液，一旦與含檸檬酸氫鈣的漿液混合，在晶種的誘導下過飽和度得到釋放，實現朽1檬酸氫I丐的生長。為了確保產物向朽1檬酸氫I丐的方向生成，且利于朽1檬酸氫I丐晶體的結晶，需要控制整個體系的PH值為2. 8-3. 2，結晶溫度為60-90°C，結晶時間為0. 5_6h。pH值的調節可以通過添加檸檬酸后精制淡酸和檸檬酸母液來實現。過高的pH值有可能導致生成檸檬酸鈣沉淀或者導致飽和度過大、容易出現太多檸檬酸氫鈣晶體，使得最后晶漿中晶體顆粒太??；過低的PH值，需要大量的檸檬酸，可能會導致檸檬酸氫鈣沉淀偏少。一級結晶后的晶漿液中主要成分為檸檬酸、檸檬酸氫鈣、檸檬酸二氫鈣。將一級結晶后的晶衆液溢流至_■級結晶Sil，并向其中緩慢流加石灰石粉楽 液，進行二級中和結晶；該過程中石灰石粉漿液與檸檬酸或檸檬酸二氫鈣發生反應轉化為檸檬酸氫鈣，從而又形成了含檸檬酸氫鈣的過飽和溶液，在檸檬酸氫本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種檸檬酸鈉的生產方法，其特征在于：將石灰石粉與檸檬酸發酵液反應、過濾、結晶后再經過至少一次中和結晶過程連續直接制得檸檬酸氫鈣晶體，并使其與離子膜燒堿液和碳酸鈉的混合溶液進行中和反應和復分解反應制備檸檬酸鈉和碳酸鈣。

【技術特征摘要】
1.一種朽1檬酸鈉的生產方法,其特征在于將石灰石粉與朽1檬酸發酵液反應、過濾、結晶后再經過至少一次中和結晶過程連續直接制得檸檬酸氫鈣晶體，并使其與離子膜燒堿液和碳酸鈉的混合溶液進行中和反應和復分解反應制備檸檬酸鈉和碳酸鈣。2.根據權利要求1所述的檸檬酸鈉的生產方法，其特征在于其具體步驟為(1)將檸檬酸發酵濾液中加入鈣劑，攪拌反應；(2)將步驟(I)所得漿液和石灰石粉漿液同時加入反應器中，快速攪拌過濾；(3)將過濾后的清液與回流的檸檬酸氫鈣的漿液混合進行一級結晶；(4)將一級結晶后的晶漿液溢流至二級結晶罐，并向其中緩慢流加石灰石粉漿液，進行二級中和結晶；(5)將二級結晶后的晶漿液溢流至三級結晶罐，并向其中緩慢流加石灰石粉漿液，進行三級中和結晶；(6)將中和結晶后的晶漿液流入沉降罐，上層檸檬酸氫鈣顆?；亓髦烈患壗Y晶過程，下層檸檬酸氫鈣晶體進入洗糖工段；(7)將碳酸鈉溶液與離子膜燒堿液混合后加入到洗糖后的檸檬酸氫鈣晶漿桶中反應， 過濾，碳酸鈣代替石灰石粉回用于整個生產過程，濾液精制得檸檬酸鈉。3.根據權利要求2所述的檸檬酸鈉的生產方法，其特征在于步驟(I)中所述的鈣劑為檸檬酸鈣漿液，檸檬酸發酵濾液中的檸檬酸與檸檬酸鈣漿液中檸檬酸根的摩爾比為 1:0. 1-0. 25，反應溫度為50-85°C，反應時間為O. 5_4h。4...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李昌濤，安豐民，孔玉，劉劍雄，任守會，周昊，
申請(專利權)人：日照金禾博源生化有限公司，
類型：發明
國別省市：