无水柠檬酸生产工艺规程1 产品概述1.1 产品名称、化学结构、理化性质1.1.1 产品名称1.1.1.1 法定名称：无水柠檬酸（英文名Citric Acid Anhydrous）1.1.1.2 学名：3-羟基-3-羧基戊二酸1.1.1.3 其它名称：枸橼酸1.1.2 分子式、结构式：C6H8O7CH2─COOHHO—C— COOHCH2─COOH1.1.3 理化性质1.1.3.1 物理性质柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸,易溶于水和乙醇，水溶液显酸性。

柠檬酸结晶形态因结晶条件不同而不同，有无水柠檬酸C6H8O7也有含结晶水的柠檬酸2C6H8O7.H2O、C6H8O7.H2O或C6H8O7.2H2O。

本公司产品无水柠檬酸是由36.6℃以上水溶液中结晶析出，经分离干燥后的产品，分子量192.13，熔点153℃，密度d420=1.6650。

在干燥空气中易风化。

无水柠檬酸晶体形态为单斜晶系的棱柱形-双棱锥体。

1.1.3.2 化学性质：柠檬酸是一种较强的有机酸，有３个Ｈ＋可以电离；加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。

1.2 用途：柠檬酸在食品工业上广泛用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥臭剂、螯合剂等。

医药工业上广泛用柠檬酸及其盐类，柠檬酸盐用于补充相应的元素时，具有溶解度高、生理宽容性大，酸根直接被吸收而无积留等优点。

柠檬酸及其盐类和衍生物在化学工业中广泛用作缓冲剂、催化剂、激活剂、增塑剂、螯合剂、清洗剂、吸附剂、稳定剂、消泡剂。

柠檬酸及其盐类在印染、原子能工业、石油开采、建筑工业、铸造工业、皮革工业等行业中也有广泛的用途。

1.3 质量标准：1.3.1 产品质量标准本产品质量执行GB、BP93、BP98、USP23、USP24、E330等标准或根据客户需要生产。

1.3.2 包装规格：出口柠檬酸系定量包装商品，一般25kgs或1000kgs为一包装袋。

特别情况根据用户要求包装。

每件实衡净重与规定净重的差重幅度定在4‰以下，鉴重时按规定比例抽查，抽查部分总净重与规定总净重差重幅度在2‰以内。

1.3.3 包装贮存要求：柠檬酸包装成品应遮光，密闭贮存，库房内应阴凉、通风、干燥、无虫鼠等，不得与异物混合存放。

2 原辅包装材料质量标准及规格2.1 原辅材料质量标准规格2.2 包装材料质量标准及规格内包装袋：聚乙烯薄膜袋，无色透明，无杂质，壁厚5.5~6.0丝，袋底部封口严密，外型尺寸：宽×长＝55×105cm。

外包装袋：复合塑料编织袋，外观整洁边缘整齐,外型尺寸：宽×长＝(42~50)×(78~80)cm，对已印刷唛头的包装袋要求印刷规范清楚。

对材质及规格有特殊要求的按客户要求制作。

3 工艺过程原理及工艺流程图3.1 工艺过程原理3.1.1原料预处理3.1.1.1原料粉碎原料(瓜干、木薯干、玉米)经破碎机破碎后，采用气力输送而分离掉粒径大的砂石和金属杂质等，经永磁筒磁除铁后，进入粉碎机。

粉碎机为锤式，由电动机带动主轴旋转，主轴上装有刀架，架上装着锤片，高速旋转的锤片打击粉碎室内原料，粉碎后的料粉由筛网排出，未达到粉碎粒度的物料继续留在机内，反复受锤片的冲击而粉碎。

由筛网排出的粒径1.2mm以下的料粉，输送至料仓待用。

3.1.1.2 料粉液化、糖化、灭菌3.1.1.2.1 配料料粉与水按适当比例投入拌料桶中，在搅拌作用下，混料均匀无粉块后，泵送至液化工序进行原料液化处理。

3.1.1.2.2 糊化、液化、糖化柠檬酸发酵菌种黑曲霉，有糖化能力，但糖化或液化能力不强，需外加淀粉酶完成淀粉液化和部分糖化，而后的糖化由发酵菌种（黑曲霉）完成。

淀粉在加水调浆后，淀粉颗粒本身吸收水分体积膨胀，温度升高则吸水膨胀速度、程度增大。

料粉在温度达到70-80℃时，淀粉分子间的联系削弱，淀粉颗粒解体，使淀粉分子释放出来，淀粉浆变为均一的粘稠液体，称为淀粉糊化。

α－淀粉酶在85-105℃时，能较快地水解淀粉分子内部的α－1.4糖苷键，生成短链糊精及低聚糖。

随着淀粉中糖苷键的断裂，淀粉糖的分子量越来越小，反应体系的粘度不断降低，流动性增强，完成液化和部分糖化。

淀粉糊化、液化、糖化过程和产物：α-淀粉酶△△(C6H10O5)n──→(C6H10O5)x───→C12H22O12→C6H12O6H2O H2O生产中采用喷射器进行原料喷射液化处理，将耐高温α- 淀粉酶按需混入料浆中，用高温高压蒸汽与料浆在喷射器中均匀混合，喷射温度为95-105℃。

由于瞬间完成了原料升温且升温均匀，有利于原料中淀粉颗粒糊化和液化。

3.1.1.2.3 灭菌灭菌指杀死或去除微生物的操作，灭菌方法可分为物理灭菌法、化学灭菌法、无菌操作。

从柠檬酸发酵菌种培养到发酵罐在发酵生产过程中，都需要严格各环节无杂菌操作。

麸曲培养基和无菌水、种子罐和发酵罐培养基采用热压法灭菌。

利用高压饱和蒸汽使菌体内蛋白凝固等作用达到灭菌效果。

在110~121℃、30分钟条件下能杀死细菌繁殖体和芽孢。

菌种筛选、麸曲瓶接种、孢子悬浮液制备、种子罐（发酵罐）接孢子等采用火焰操作，保证过程无菌。

接种管道的消毒采用饱和蒸汽流通法灭菌。

3.1.3 无菌空气生产空气经压缩机压缩后，经冷却器冷却湿度增大，再经旋风分离器，分离水分、油污(无油压缩机不用)，含湿度降低。

通过加热器加热降低空气相对湿度。

干燥的空气通过过滤器滤除菌类得到符合生产需求的无菌空气。

3.1.4 菌种培养发酵3.1.4.1 菌种制备采用麸曲生产法，黑曲霉原种经斜面培养筛选、麸曲瓶培养、摇床试验和种子罐培养，制得合格的生产菌种后，转入处理好的发酵原料中进行发酵生产。

3.1.4.2 发酵产酸黑曲霉在经过灭菌的培养基中，采用适宜的通氧、控制温度等条件，经过体内EMP途径，丙酮酸羧化和三羧酸循环等系列复杂的生理代谢过程积累柠檬酸。

柠檬酸积累是菌种代谢失调的结果。

为提高溶氧、传质、传热效果，采用搅拌操作，发酵过程为一个放热的过程，通过盘管用水换热降温，维持发酵温度，保证发酵效果。

根据菌种生长代谢周期，当发酵产酸不再增加，残糖不再降低时，（一般菌种产酸达最高，糖耗尽），终止发酵过程，将发酵液升温进入提取过程。

3.1.5 压滤柠檬酸成熟发酵液中除了含有主要产品柠檬酸外，尚含有残糖、菌体蛋白质、色素和胶体物质、无机盐、有机杂酸以及原料带入的各种杂质。

因而必须采用一系列物理化学方法进行提取处理。

压滤操作为提取第一步,利用板框压滤机滤布两侧压力差,让液相透过滤布与菌丝体等分离。

温度、过滤介质、发酵水平及料液质量等对过滤操作都有不同程度影响。

3.1.6 中和柠檬酸与钙盐或钙碱反应可以生成柠檬酸钙。

柠檬酸钙微溶于水，且在水中溶解度随温度升高进一步降低，沉淀析出，从而达到与可溶性杂质分离的目的。

常用的中和剂是碳酸钙浆,与柠檬酸的反应为：2C6H8O7.H2O+3CaCO3=Ca3(C6H5O7)2. 4H2O↓+3CO2↑+H2O 3.1.7 洗糖PBF 型水平真空带式过滤机为分离柠檬酸钙与废糖水的主要设备。

中和后的料液放入滤机上，通过真空切换作用，适当调节热水量在单位行程内洗好钙盐。

3.1.8 酸解、脱色柠檬酸钙与H2SO4发生酸解反应为：Ca3(C6H5O7)2.4H2O+3H2SO4+4H2O=2C6H8O7.H2O+3CaSO4.2H2O酸解到达终点后，酸解液中的色素与胶体物质会影响成品柠檬酸色泽。

加入相当于柠檬酸量0.5-0.9％左右的粉状活性炭，90-95℃高温下反应30分钟脱色，使之符合控制要求。

3.1.9 酸抽、复滤PBF型水平真空带式过滤机为酸抽工序主体设备，滤带上下两边的真空压力差促使CaSO4与柠檬酸液分离，80℃以上的热水多次重复洗涤使CaSO4酸含量符合控制要求，活性炭随CaSO4一同去掉。

酸抽后的酸解液中尚含有许多活性炭颗粒、硫酸钙及胶体物质等杂质，需进一步过滤精制。

现生产中采用板框压滤机，用硅藻土（或珍珠岩）作助滤剂，均匀涂布在滤布上形成滤层，加压过滤去除酸解液中杂质。

3.1.10 离子交换离子交换主要是去除酸解液中的阳离子和阴离子，是一种可逆化学反应：交换R-SO3H+M+R-SO3M+H+再生交换R-N-（CH3）3.OH+Cl-R-N-(CH3)3-Cl+OH-再生在离交柱中随着柠檬酸液不断输入，树脂上的H+或OH-逐渐被Fe3+、Ca2+、Mg2+或Cl-、SO42-等离子取代，在柱上形成饱和层，此层中H+或OH-浓度为零，金属离子和阴离子浓度饱和。

往下的树脂层中H+或OH-浓度逐渐降为零，交换带逐渐往下移动，最后达到底部，树脂失效，失效后的柱子重新用盐酸或液碱处理待用。

经离交操作去除铁、镁等金属离子和氯离子、硫酸根离子的离交液收集入贮罐进入浓缩工序。

3.1.11 浓缩离交液浓度一般在30-40％，需浓缩至70％以上才可进行结晶操作，柠檬酸蒸发温度过高易造成部分分解，因而采用真空蒸发操作（单、双效）。

物料在石墨换热器中与蒸汽逆向流动换热升温，在真空作用下喷入蒸发室迅速蒸发。

蒸发室内物料由于蒸发作用降温，而向下进入循环管再入石墨换热器，这样循环浓缩到预定浓度即可放料进入结晶工序。

3.1.12 结晶溶质从溶液中结晶出来经历起晶和晶体生长两个过程，其推动力都是溶质分子间的引力。

起晶方法有自然起晶、刺激起晶和添加晶种三种方法。

过饱和浓缩液在结晶罐中冷却降温，通过控制冷冻盐水流速控制降温速度，从而保证柠檬酸在36.6℃以下以一水形式结晶析出，最后降到12℃以下时，结晶完全放料离心。

3.1.13 离心结晶料放入离心机内，在离心力的作用下，以滤布为过滤介质达到结晶与母液分离。

3.1.14 烘干经离心洗涤与母液分离后的柠檬酸晶体，含2-3％的游离水。

通过烘干降低游离水含量。

加压加热的空气在烘干机中经筛网吹入与物料接触，使物料迅速干燥并带走气化水分，完成烘干。

3.1.15 包装烘干料经旋振筛筛分、金属探测、人工检测处理后，用包装材料定量包装。

3.1.16 溶料将普通一水产品投入溶料罐中的热水中，搅拌状态下达到完全溶解。

3.1.17 过滤精制溶解后的柠檬酸溶液经过板式过滤器进行粗过滤，然后泵入精过滤器进行精滤，目的是去除机械杂质。

3.1.18 浓缩结晶将精滤后的酸溶液泵入连续浓缩结晶器,在真空状态下进行浓缩结晶后放入养晶缸养晶。

3.1.18 离心烘干包装将已起晶的料液连续放出，经连续离心机分离洗掉母液后，获得湿晶体，湿晶体进入烘干机烘去游离水，经风冷、分级、计量、金属探测后进行包装。

3.2 工艺流程图（见附页1）4 生产工艺4.1 工艺控制点、控制内容（见附页）4.2 生产工艺过程原料经粉碎工序粉碎后定量配制，进行喷射液化处理，然后泵入发酵罐（种子罐）消毒降温。