一种提高钙盐法提取柠檬酸工艺中柠檬酸收率的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高钙盐法提取柠檬酸工艺中柠檬酸收率的方法，该方法包括将柠檬酸发酵清液与第一含钙离子化合物和第二含钙离子化合物接触，并将接触后的产物进行固液分离，然后将固液分离得到的固相进行酸解，得到柠檬酸溶液及硫酸钙固体残渣。使用本发明专利技术提供的改进钙盐法提取柠檬酸，以一水柠檬酸计，中和反应后液体中的柠檬酸平均含量降低至0.15％以下，柠檬酸收率提高到98.5％以上，而未增加酸解工段中硫酸的用量。另外，本发明专利技术中第二含钙离子化合物可以由钙盐法提取柠檬酸酸解工段产生的硫酸钙固体废渣提供，这样既可消耗部分硫酸钙废渣，为环保减轻一定的压力，同时还在维持成本不变的前提下提高了柠檬酸的收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提高柠檬酸收率的方法，特别是在不增加酸解工段中硫酸用量的前提下提高钙盐法提取柠檬酸工艺中柠檬酸收率的方法。
技术介绍
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，柠檬酸的年产量约为40万吨(2002年)，而且还在不断稳定增加以满足国内工业及出口的需求。目前，国内柠檬酸的提取方法主要为钙盐法，即用一定浓度的碳酸钙或氢氧化钙浆液与柠檬酸发酵清液发生中和反应，生成柠檬酸钙，通过采用上排中和反应后的液体的方式，去除其中杂质，柠檬酸钙再经酸解步骤得到柠檬酸。采用钙盐法提取柠檬酸时，为了保证较低的硫酸用量，柠檬酸发酵清液(以一水柠檬酸计)与所用碳酸钙或氢氧化钙中钙离子的重量比通常取1 0J9-0.5左右，中和反应后液体中柠檬酸的平均含量约为0. 25% (以一水柠檬酸计)，柠檬酸的收率为98%左右。 增加碳酸钙或氢氧化钙的用量，可以使中和反应后液体中柠檬酸的平均含量降低到0. 15% (以一水柠檬酸计)以下，柠檬酸的收率提高到98. 5%以上，但是这样不仅增加了碳酸钙或氢氧化钙的成本，而且随着碳酸钙或氢氧化钙用量的增加，后续酸解工段中硫酸的用量也要相应增加，因此，还需要探索一种在不增加提取成本的前提下提高柠檬酸收率的方法。此外，酸解过程中产生大量的硫酸钙，硫酸钙作为固体废弃物，污染环境，还会提高柠檬酸生产过程中废渣处理的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有钙盐法的缺陷，提供一种在不增加酸解工段中硫酸用量的前提下提高钙盐法提取柠檬酸工艺中柠檬酸收率的方法。普通钙盐法提取柠檬酸工艺中，中和反应后液体中柠檬酸平均含量为0. 2-0. 3% (以一水柠檬酸计)，柠檬酸损失约2%，为提高钙盐法提取柠檬酸工艺中柠檬酸的收率，本专利技术的专利技术人对现有技术的钙盐法进行了大量研究，发现由于在柠檬酸中和工段，柠檬酸发酵清液中含有一定量的阳离子(如K+、Na+、NH4\ Mg2+、Fe3\ Al3+等)，在中和的过程中上述阳离子与柠檬酸形成可溶性很大的盐类，在分离柠檬酸钙时，随废水被排走，从而降低了柠檬酸的收率。因此，本专利技术的专利技术人在现有钙盐法的基础之上，在中和工序(即柠檬酸发酵清液与含钙离子化合物接触生成钙盐的工序)中使用第二含钙离子化合物，大大提高了柠檬酸的收率且又未增加酸解工段中硫酸的用量。本专利技术提供的提高钙盐法提取柠檬酸工艺中柠檬酸收率的方法包括将柠檬酸发酵清液与含钙离子化合物接触，并将接触后的产物进行固液分离，然后将固液分离得到的固相进行酸解，得到柠檬酸溶液及硫酸钙固体残渣，其特征在于，所述含钙离子化合物为第一含钙离子化合物和第二含钙离子化合物，所述第一含钙离子化合物为碳酸钙和/或氢氧化钙，所述第二含钙离子化合物为在水中的溶解度大于氢氧化钙在水中的溶解度的含钙离子化合物中的一种或多种，以钙离子计，所述第一含钙离子化合物和第二含钙离子化合物的重量比为1 0.01-0.06。通过上述技术方案，优选情况下，以一水柠檬酸计，中和反应后液体中柠檬酸的平均含量降低至0. 15%以下，柠檬酸收率提高到98. 5%以上，但未增加碳酸钙或氢氧化钙以及硫酸的用量，因此本专利技术的方法在没有增加钙盐法提取柠檬酸成本的前提下提高了柠檬酸的收率。另外，本专利技术中第二含钙离子化合物可以由钙盐法提取柠檬酸工艺的酸解工段产生的硫酸钙固体废渣提供，这样既可消耗部分硫酸钙废渣，为环保减轻一定的压力，同时还在维持成本不变的前提下提高了柠檬酸的收率。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术中，提高钙盐法提取柠檬酸工艺中柠檬酸收率的方法包括将柠檬酸发酵清液与含钙离子化合物接触，并将接触后的产物进行固液分离，然后将固液分离得到的固相进行酸解，得到柠檬酸溶液及硫酸钙固体残渣，其特征在于，所述含钙离子化合物为第一含钙离子化合物和第二含钙离子化合物，所述第一含钙离子化合物为碳酸钙和/或氢氧化钙，所述第二含钙离子化合物为在水中的溶解度大于氢氧化钙在水中的溶解度的含钙离子化合物中的一种或多种，所述第二含钙离子化合物为本领域技术人员公知的工业上常用无机钙盐。根据本专利技术，通过在中和工序中结合使用在水中的溶解度大于氢氧化钙在水中的溶解度的第二含钙离子化合物，能够使得柠檬酸发酵清液中与其他阳离子(如K+、Na+、NH4+、 Mg2+、Fe3\ Al3+等)结合的柠檬酸根离子与第二含钙离子化合物中的钙离子结合，生成柠檬酸钙，从而提高柠檬酸收率。本领域技术人员公知的是，化合物在水中的溶解度与温度有关，本专利技术中，只要保证该第二含钙离子化合物在中和工序的温度条件下在水中的溶解度大于氢氧化钙在该温度下在水中的溶解度即可。理论上，只要该第二含钙离子化合物在水中的溶解度大于氢氧化钙在水中的溶解度的条件即可促使柠檬酸发酵清液中与其他阳离子(如K+、Na+、NH4\ Mg2+、Fe3\ Al3+等) 结合的柠檬酸根离子与第二含钙离子化合物中的钙离子结合，生成柠檬酸钙，从而达到本专利技术的目的，但优选情况下，为了使上述结合尽快且尽可能完全地进行，所述第二含钙离子化合物在水中的溶解度比氢氧化钙在水中的溶解度至少大0. 03g/100g水，进一步优选大 0. 03-150g/100g 水。优选情况下，所述第二含钙离子化合物为硫酸钙、氯化钙及硝酸钙中的一种或多种。考虑到使用能与硫酸发生反应的第二含钙离子化合物会增加后续工段硫酸的用量，因此进一步优选所述第二含钙离子化合物为不与酸解步骤的酸发生化学反应的含钙离子化合物；考虑到引入新的阴离子会增加后续柠檬酸纯化步骤的负担，所述第二含钙离子化合物更优选为硫酸钙，所述硫酸钙可以由含有硫酸钙的工业废渣提供，例如钙盐法提取柠檬酸工艺的酸解工序中产生的硫酸钙废渣。由钙盐法提取柠檬酸工艺的酸解工序中产生的硫酸钙废渣作为第二含钙离子化合物的来源，一方面可以避免引入新的杂质阴离子，另一方面还能使酸解工序中产生的硫酸钙废渣得到有效利用，同时解决外购第二含钙离子化合物和硫酸钙的排放问题，因此本专利技术相对于现有技术，在提高了柠檬酸收率的情况下，一方面不会增加成本，另一方面还为环保处理阶段减轻了压力。根据本专利技术，将柠檬酸发酵清液与含钙离子化合物接触的方式可以为将柠檬酸发酵清液同时与第一含钙离子化合物和第二含钙离子化合物接触或者将柠檬酸发酵清液依次与第一含钙离子化合物和第二含钙离子化合物接触。所述第二含钙离子化合物可以与第一含钙离子化合物混合均勻后一起加入发酵清液中，也可以在第一含钙离子化合物与发酵清液中的柠檬酸发生中和反应结束后再加入，考虑到与第一含钙离子化合物均勻混合后加入无需另外添加加料设备，不产生设备成本且操作较为方便，优选与第一含钙离子化合物均勻混合后再加入。根据本专利技术，以钙离子计，所述第一含钙离子化合物和第二含钙离子化合物的重量比可以为1 0.01-0. 06，优选为1 0. 02-0. 05，当第一含钙离子化合物和第二含钙离子化合物的重量比在上述优选范围内时，柠檬酸的收率可以进一步提高。根据本专利技术，加入的第一含钙离子化合物能够使柠檬酸发酵清液中98%以上的柠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊结青，满云，陈影，王慧娟，沈爱芳，
申请(专利权)人：中粮生物化学安徽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：