檸檬酸是有機酸中的第一大酸,由于物理性能、化學性能、衍生物的性能,是廣泛應用于食品、醫藥、日化等行業最重要的有機酸。
我國是全球最大的檸檬酸產品生產國和出口國。我國發酵法生產檸檬酸雖然取得了長足的進步,但與國外先進水平相比仍有很大的差距,特別是提取精制工藝方面。因此提高我國檸檬酸生產的工藝技術水平,實現低消耗、低成本、高效率、低污染的生產目標,建立起具有競爭力的、更經濟的生產體系,對檸檬酸行業的生存和發展有著極其重要的意義。
上游檸檬酸發酵完成后,下游從發酵液中分離純化檸檬酸是整個生產工藝的重要步驟。國內外從發酵液中分離純化檸檬酸方法主要有鈣鹽法、離子交換吸附法、液膜分離法、電滲析法和溶劑萃取法。
1、鈣鹽法發展時間長,工藝條件成熟,原材料易獲取,檸檬酸產品穩定性高,是傳統提取檸檬酸的方法。但也存在嚴重的問題,如工藝流程復雜,檸檬酸總收率低,國內生產廠家總收率大多數在75%以下,很難上80%,原材料耗費大,勞動過程強度大,同時提取過程產生大量的廢水、廢渣,嚴重影響環境等,已逐漸不適應清潔生產的需求。
2、離子交換法提取檸檬酸,與鈣鹽提取法相比較,工藝操作簡單,生產成本較低,同時不產生硫酸鈣等廢棄物,降低勞動強度,檸檬酸總收率能達到 85%以上。但是樹脂再生會產生大量廢液,同時樹脂壽命有限,用于工業生產成本較大,因此研究高性能、壽命長、可再生循環使用的樹脂降低成本,成為推廣離子交換法提取檸檬酸用于工業生產實踐的關鍵技術。
3、液膜法提取檸檬酸具有較快的傳質速率,有機膜相再生后可多次利用,生產成本較低。但是液膜的制備過程繁瑣,且穩定性差,容易發生泄漏問題,同時制備液膜的表面活性劑、萃取劑均具有一定毒性,不能用于食品、醫療行業,可通過研究制備高穩定性的液膜用于工業生產檸檬酸。
4、溶劑萃取法主要利用被分離組分和其它雜質在萃取體系中的溶解度不同進行分離,通過萃取過程將檸檬酸提取到有機相中,再通過反萃過程將有機相中的檸檬酸轉移至水相。反萃液經脫色、濃縮結晶后得到檸檬酸固體產品。溶劑萃取法分離效果好,可連續操作,同時萃取劑經再生后可循環用于萃取過程,減少生產操作費用,不產生廢酸、廢棄物,有利于生態穩定。
鄭州天一萃取推出了萃取分離檸檬酸的方法,萃取方法簡單有效,同時能夠實現環保分離提純檸檬酸。其工藝流程主要為:
(1)萃取劑的制備。n-十二烷基十四胺與甲基異丁基酮混合配制萃取溶劑,并按照比例加入仲辛醇,得到檸檬酸的萃取溶劑。
(2)萃取。采用準備好的萃取劑有機相,與檸檬酸料液,進行逆流萃取,核心萃取設備可選擇CWL-M系列離心萃取機,檢測得檸檬酸一次萃取率49%,經逆流萃取,萃取率可達99.3%。
(2)反萃。負載檸檬酸有機相與水按照比例,在CWL-M系列離心萃取機中快速混合與分離,一次反萃率78.63%,經過逆流反萃,反萃液收率為99.92%。
以上檸檬酸提純萃取分離工藝簡單有效,同時能夠實現環保分離提純檸檬酸。