厚度达到一定程度时，才变成真正的过滤介质， ▪ 在开始过滤时，流速不宜过大，否则细小颗粒易穿过介质
空隙而未被截留， ▪ 只有当介质表面有滤饼时，滤液才变清；若形成不了滤饼
介质层，则会出现浑浊滤液。
平均过滤速度
（4）过滤液质量主要参数
▪ 1）一次滤液 ▪ 一水柠檬酸≥9.0g/dL，悬浮物≤0.1 g/dL。 ▪ 2）滤饼 ▪ 含水量≤55%～70%，一水柠檬酸≤2.5%。 ▪ 3）复滤液 ▪ 一水柠檬酸≥9.0 g/dL，悬浮物≤5mg/L。
第一章 柠檬酸发酵工艺学
柠檬酸合成途径
葡 萄
EMP途 径
糖
氧化脱羧 丙 酮 羧化 酸
乙酰-CoA 草酰乙酸
柠 檬 酸
淀粉
葡萄糖
Pi
+ NH4
K+
6-磷酸果糖
AMP
ATP
1，6-二磷酸果糖
磷酸丙糖
磷酸烯醇丙酮酸 CO2
CO2 草酰乙酸
丙酮酸 CO2
乙酰CoA 柠檬酸
三羧酸循环
脂质体
与乙醛酸循环有关 的细胞内的反应
2.菌丝过滤 3.中和
4.酸解脱色
5. 树脂净化 强酸型阳离子交换树脂去除Ca2＋、Fe3＋等
金属离子。
6. 浓缩与结晶 将酸解液置于60 ℃以下进行减压蒸发，浓
缩至70％以上，待结晶。 7. 干燥
沸腾干燥箱，去除晶体表面的自由水。温 度控制在35℃以下，否则会失去一部分结晶水， 影响成品光泽。
钙盐离子交换法提取精制柠檬酸工艺流程
2.4.1.2 发酵醪过滤
▪ 发酵液的过滤是柠檬酸提取工艺中第一步除杂操作。
▪ 采用絮凝或凝聚的方法，设法增大悬浮液中固体粒子的 大小，提高其沉降速度；
▪ 或采用稀释、加热等方法降低黏度，以利于过滤。
▪ 过滤的目标：彻底去除发酵醪中的悬浮物
（1）过滤原理
▪ 利用一种很多毛细孔的过滤介质，以过滤介质两侧的压力差为推 动力，使柠檬酸发酵醪的液体通过小孔，而得到澄清的滤液，而 菌体、纤维等残渣悬浮物被截留并积累在介质表面而形成滤饼。
2.4.1.1 发酵醪的预处理
▪ (1) 发酵醪的组分:固形物90~180g/L（薯干粉原料 发酵醪固形物﹥200g/L）；柠檬酸100~150g/L， 草酸2~3 g/L，葡萄糖酸2~3 g/L，其它杂酸3~4 g/L ；残糖2~5 g/L（糖蜜发酵残糖较多，约10~20g/L ）；蛋白质3~5 g/L。石油发酵中，异柠檬酸 300~480g/L。
（5）发酵液过滤特性的改变
微生物发酵液的成分极为复杂，其中除了所培养的微生物菌体及残 存的固体培养基外，还有未被微生物完全利用的糖类、无机盐、蛋 白质，以及微生物的各种代谢产物。
微生物发酵液的特性
① 发酵产物浓度较低，大多为1%~10%，悬浮液中大部分是水； ② 悬浮物颗粒小，相对密度与液相相差不大； ③ 固体粒子可压缩性大； ④ 液相粘度大，大多为非牛顿型流体； ⑤ 性质不稳定，随时间变化，如易受空气氧化、微生物污染、蛋白
▪ 滤液要通过介质，要克服介质对流体的阻力，其阻力为介质和滤 饼产生的阻力之和，而起主要作用的则是滤饼的厚度和特性。
▪ 滤饼厚度随过滤时间的进行而增加。
▪ 过滤特性取决于滤饼的可压缩性和不可压缩性。
▪ 可压缩性滤饼为无定型的颗粒组成，粒与粒之间的孔道随压缩的 增加而变小，因此对滤液的流动产生阻力，柠檬酸发酵液的颗粒 形成的滤饼属此类型。
酶水解等作用的影响。
（6）改善发酵液过滤特性的物理化学方法
调酸（等电点）、热处理、电解质处理、添加凝聚剂、添 加表面活性物质、添加反应剂、冷冻-解冻及添加助滤剂等。
方法： 1.降低液体粘度 2.调整pH 3.凝聚与絮凝 4.加入助滤剂 5.加入反应剂
▪ (2) 柠檬酸成熟发酵醪呈黄褐色至深褐色（高温下长 时间灭菌会使颜色变深）
(3)发酵液预处理的方法和原理
▪ 将新鲜成熟发酵醪升温至80~90℃，不停的搅拌，时 间不宜长。
▪ 热处理作用： ▪ 1）及时热处理可杀死柠檬酸生产菌和杂菌终止发酵，
防止柠檬酸被代谢分解； ▪ 2）使蛋白质等胶体物质变性而絮凝，降低发酵液粘
1. 发酵醪预处理
发酵醪成分如下：柠檬酸80％～95％，葡萄糖酸0.2 ％～0.3％，草酸0.1％～0.3％，残糖0.2％～0.5％。此外还 含有蛋白质等胶体物质。在发酵结束之后，应及时将发酵液 加热至90 ℃ 。
热处理的作用： （1）杀死微生物终止发酵，防止柠檬酸被分解 （2）使蛋白质等胶体物质变性凝固，降低发酵液粘度，有 利于过滤； （3）使菌体内柠檬酸释放出来，提高收率。
钙盐法提取工艺流程简图
柠檬酸提取方法
▪ 从柠檬酸发酵液中提取柠檬酸的方法主要有以下几种：钙盐 法、萃取法、离子交换吸附法、电渗析法、超滤膜法。
但目前普遍使用的仍是钙盐加离子交换的提取方法。
▪ 柠檬酸发酵液成分复杂，并且因原料和发酵工艺不同而各不 相同。除柠檬酸外，还包括菌体、残糖、蛋白质、色素、胶 体、有机杂酸、无机盐等多种杂质，总的来说，它们来源于 原材料、未消耗的营养盐或发酵的中间副产物。所以从柠檬 酸发酵液中提取柠檬酸是比较困难的。
糖异生
胞浆
乙醛酸循环体 琥珀酸
线粒体
▪ 2.1 概述 ▪ 2.2 黑曲霉柠檬酸生产菌的选育及保藏 ▪ 2.3 柠檬酸发酵机制及深层发酵工艺 ▪ 2.4 柠檬酸的提取和精制 ▪ 2.5 柠檬酸的质量标准及新工艺新技术
柠檬酸深层发酵工艺流程
2.4.1 柠檬酸提取工艺
钙盐离子交换法提取精制柠檬酸工艺流程
度，有利于过滤； ▪ 3）可使菌体中的柠檬酸释放出来，提高收率。 ▪ 但升温过高，使菌体细胞破裂会释放出较多杂质。
预处理的技术要点：
▪ 1）加热温度不宜过高，加热时间不宜过长， 会使菌体破裂而自溶，释放出蛋白质，反而使 料液粘度增加，颜色变褐，不利于净化。
▪ 2）不宜过长时间直接蒸汽加热，会增加料液 稀释度，有损于收率，最好采用热交换器的间 歇加热。
▪ 不可压缩性滤饼为不变形颗粒组成，当它沉淀于介质上时，多颗 粒之间相互排列的孔量和粒与粒之间的孔道均不受压强的增加而 改变，中和生成的柠檬酸钙和酸解过程中生成的硫酸钙形成的滤 饼属于此种滤饼。
（2）工业过滤主要设备（板框式过滤机）
▪ 过滤机、加热桶、泵、贮罐等。柠檬酸pH低，过滤温 度85℃，选用不锈钢板框。