檸檬酸廣泛用于食品、制藥等工業(yè)。一般用發(fā)酵法生產(chǎn)。由于它是一種三元羧酸,故易溶于水。
將發(fā)酵液作預(yù)處理,除去菌體和固體殘?jiān)H缓蠹尤脞}鹽(如石灰),生成檸檬酸鈣沉淀。過(guò)濾分離后再加硫酸酸解。除去硫酸鈣沉淀即得粗檸檬酸液。再經(jīng)脫酸,離子交換,濃縮結(jié)晶后得到晶體檸檬酸。
這種工藝適于大規(guī)模生產(chǎn),但從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看并非最佳選擇。其缺點(diǎn)是耗石灰和硫酸多,產(chǎn)生較多的硫酸鈣。因此人們研究了其他提取方法。目前已試驗(yàn)的方法有離子交換法、電滲析法和液-液萃取法等。液-液萃取法具有消耗化工原料少,流程簡(jiǎn)單、設(shè)備占地小、勞動(dòng)強(qiáng)度輕、無(wú)石膏渣產(chǎn)生等優(yōu)點(diǎn),是一項(xiàng)很有前途的工藝。目前尚未用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn),其一是經(jīng)濟(jì)原因,另一方面也有技術(shù)上的原因,主要是萃取劑的選擇和回收問題。
由于檸檬酸在水中有很高的溶解度,欲找到一種與水至少是部分互溶,且易于與水分離,又能對(duì)檸檬酸有較高的溶解度和選擇性地溶劑實(shí)屬不易。目前研究過(guò)的萃取劑中有價(jià)值有兩類。一類是磷氧鍵化合物,如磷酸三丁酯、正丁基氧化磷等,它們對(duì)檸檬酸有較高的分配系數(shù),水溶性低,操作損耗也低。另一類是硫氧鍵化合物,如亞礬類化合物,它們的選擇性好,但有一定水溶性,操作損耗大。
下圖為液-液萃取法提取檸檬酸的工藝流程。從檸檬酸發(fā)酵液的組成可知,工藝對(duì)萃取劑的要求首先是選擇性。要求萃取劑不溶解還原糖、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)。這樣經(jīng)多級(jí)逆流萃取后,排出的水相即為含雜質(zhì)的廢液。而萃取相再用水作溶劑進(jìn)行反萃取,得到檸檬酸水溶液,再經(jīng)凈化、濃縮、結(jié)晶,便得到產(chǎn)品。而萃器排出的溶劑則可循環(huán)使用。
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