一种柠檬酸钠的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种柠檬酸钠的生产方法，主要是将石灰石粉与柠檬酸发酵液反应、过滤、结晶后再经过至少一次中和结晶过程连续直接制得柠檬酸氢钙晶体，并使其与氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液进行反应制备柠檬酸钠和碳酸钙，提高了整个体系中碳酸根浓度，减少了碳酸根的水解，避免了碳酸酸氢钙这种酸式盐对最终产品的影响，避免了最终产品中钙离子超标。本发明专利技术获得的柠檬酸钠产品中部分钠由离子膜烧碱提供，比传统的柠檬酸钠一步法获得的柠檬酸钠溶液纯度高，钙、铁、氯离子浓度低，柠檬酸钠母液返投率大大降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
柠檬酸钠是柠檬酸的最大衍生产品，其主要应用于原料药、高端食品饮料、保健品、高端日化用品、洗涤剂工业及清洗行业等领域。其制备方法一般包括淀粉质原料经发酵过滤后获得发酵清液，然后通过化学(钙盐法和氢钙法)提纯或物理提纯(色谱法和萃取法)获得柠檬酸提纯液，柠檬酸提纯液与离子膜烧碱中和获得柠檬酸钠溶液，再经过浓缩结晶获得朽1fe酸纳广品。目前，国内有通过吸交法和一步法实现柠檬酸钠提纯的工艺。其中一步法生产柠檬酸钠工艺是以柠檬酸提纯过程中产生的柠檬酸钙与纯碱(碳酸钠)复分解反应实现柠檬酸钠的提纯。该工艺存在以下缺点1、原料缺陷导致柠檬酸钠产品不合格的主要指标铁离子、氯离子和易碳化合物。纯碱是氯碱行业制品，含有大量的氯离子和铁离子，该工艺会将所有碳酸钠中的氯离子和铁离子带入柠檬酸钠提纯液中，导致柠檬酸钠的母液返投量大，纯碱(碳酸钠)单耗高。2、该工艺以中和反应制得的柠檬酸钙为原料与过量的碳酸钠反应，因此，复分解反应结束后需要大量的纯化后的柠檬酸中和过量的碳酸钠。目前也有报道通过柠檬酸氢钙替代柠檬酸钙与碳酸钠或碳酸氢钠或氢氧化钠进行复分解反应，生成柠檬酸钠的工艺。但是该工艺中，柠檬酸氢钙做为一种酸式盐容易导致最终柠檬酸钠溶液中存在大量钙离子(碳酸氢钙或氢氧化钙)，导致产品钙离子超标。另外，现有的生产柠檬酸氢钙的方法中对碳酸钙或氢氧化钙的纯度要求很高，从而导致成本高。使用石灰石 粉为原料时，由于石灰石粉的碳酸钙含量90-99%，因此溶液中硅酸盐占柠檬酸氢钙晶体的比例达到0. 5-2. 5%，占溶液的0. 5-4%。，因此不去除石灰石粉中的杂质会对产品质量影响较大，同时杂质对柠檬酸副产物硫酸钙的影响很大，使得硫酸钙无法深加工。虽然我国的石灰石矿藏丰富，但是纯度较高的矿藏较少。因此开发利用低品位的石灰石粉并且不影响产品质量的生产柠檬酸的工艺就具有重要的现实意义。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出了，本专利技术主要是将石灰石粉与柠檬酸发酵液反应、过滤、结晶后再经过至少一次中和结晶过程连续直接制得柠檬酸氢钙晶体，并使其与碳酸钠和氢氧化钠的混合溶液进行中和反应和复分解反应制备柠檬酸钠和碳酸钙。其具体步骤为(I)将柠檬酸发酵滤液中加入钙剂，搅拌反应；(2)将步骤(I)所得浆液和石灰石粉浆液同时加入反应器中，快速搅拌过滤；(3)将过滤后的清液与回流的柠檬酸氢钙的浆液混合进行一级结晶；(4)将一级结晶后的晶浆液溢流至二级结晶罐，并向其中缓慢流加石灰石粉浆液，进行~■级中和结晶；(5)将二级结晶后的晶浆液溢流至三级结晶罐，并向其中缓慢流加石灰石粉浆液，进行三级中和结晶；(6)将中和结晶后的晶浆液流入沉降罐，上层柠檬酸氢钙颗粒回流至一级结晶过程，下层柠檬酸氢钙晶体进入洗糖工段；(7)将步骤(2)中碳酸钠溶液与离子膜烧碱液混合后加入到洗糖后的柠檬酸氢钙晶浆桶中反应，过滤，碳酸钙代替石灰石粉回用于整个生产过程，滤液精制得柠檬酸钠。生产过程中，首先将柠檬酸发酵滤液中加入钙剂搅拌反应。本专利技术采用的钙剂为碳酸钙或者是柠檬酸氢钙母液回收的柠檬酸钙浆液，优选后者，这是因为当柠檬酸钙被加入到柠檬酸发酵滤液中后，转化为柠檬酸氢钙溶解于整个反应体系中，也容易诱导后期反应向生成柠檬酸氢钙的方向进行，而且其余的钙离子会和柠檬酸发酵滤液中的草酸进行充分反应，形成草酸钙沉淀。为了保证柠檬酸钙完全转化为柠檬酸氢钙溶解，同时使得草酸钙充分沉淀，本专利技术采用的反应温度为50-85°C，反应时间为0. 5-4h，柠檬酸发酵滤液中的柠檬酸与柠檬酸钙浆液中柠檬酸根的摩尔比为1:0. 1-0. 25，如果比例过大，则会导致有部分柠檬酸钙无法溶解，存留在整个反应体系中，诱导最终产物向柠檬酸钙方向进行或者在过滤工序中被除去，影响最终产率；比例过小，则生成的柠檬酸氢钙过少。搅拌反应完成后，浆液中的主要成分为柠檬酸、柠檬酸氢钙、草酸钙。将步骤(I)所得的浆液和石灰石粉浆液加入反应器中进行混合，为了保证浆液中的柠檬酸与石灰石粉浆液中的碳酸钙之间能够反应，而且反应是朝着生成柠檬酸氢钙的方向进行，需要通过调节浆液和石灰石粉浆液的流量保证整个反应体系中柠檬酸分子与钙离子的摩尔比为1:0.65-0.85。如果低于这个比例，该工艺经济性差，同时生成的柠檬酸氢钙太少；如果高于0. 85的比例，就容易出现柠檬酸钙沉淀，从而导致整个反应转向生成柠檬酸钙沉淀。步骤(I)所得的浆液和石灰石粉浆液采用同时加入的方式，避免局部较长时间的出现钙过量或PH值过低的 现象，导致出现柠檬酸钙沉淀。将步骤(I)所得浆液和石灰石粉浆液同时加入反应器中时，会有大量的柠檬酸氢钙以及微量的柠檬酸钙生成，因此此时容易出现柠檬酸氢钙和柠檬酸钙的沉淀。但是，由于柠檬酸是三元羧酸，缓冲时间长，专利技术人发现，该混合体系在60分钟内不容易出现沉淀，因此步骤(2)中搅拌并过滤的总时间不能超过60分钟，这样既可以保证短时间内获得的柠檬酸氢钙过饱和溶液不产生晶体又避免时间过长而生成柠檬酸钙晶体。当步骤(I)所得浆液和石灰石粉浆液同时加入反应器中时，会产生大量的二氧化碳，此时采用离子膜烧碱液将二氧化碳吸收，生成碳酸钠溶液。由于离子膜烧碱液的质量分数过低会导致最终柠檬酸钠溶液浓度太低，最终产品的浓缩能耗很高；质量分数太高不仅会增加原料成本而且导致最终柠檬酸钠溶液浓度太高，从而使其与碳酸钙分离时洗水用量增大。专利技术人通过实验发现当离子膜烧碱液的质量分数为5-32%时，效果最佳。步骤(2)中采用的石灰石粉中碳酸钙质量含量>90%，颗粒小于100目；石灰石粉浆液中固体质量含量为50%-60%。过滤后的滤液主要含朽1檬酸氢I丐、朽1檬酸二氢I丐以及朽1檬酸，浊度于5NTU，滤渣是石灰石粉中的不溶性杂质、草酸钙以及发酵液中一次过滤未完全过滤的菌丝体等杂质。将步骤(2)所得的过滤后的清液中加入柠檬酸氢钙放料罐上层回流的柠檬酸氢钙的浆液进行一级结晶，过滤后的清液与回流的柠檬酸氢钙浆液体积比为1:0. 1-0. 5。如果回流的柠檬酸氢钙浆液加入过少，只能引入比较少的柠檬酸氢钙晶种，不利于后期柠檬酸氢钙过饱和度的释放；如果回流的柠檬酸氢钙浆液加入过多，则容易导致溶液体积过大，所需设备体积增大而且整个溶液体系中固含量过低。由于步骤(2)所得的过滤后的清液为柠檬酸氢钙的过饱和溶液，一旦与含柠檬酸氢钙的浆液混合，在晶种的诱导下过饱和度得到释放，实现朽1檬酸氢I丐的生长。为了确保产物向朽1檬酸氢I丐的方向生成，且利于朽1檬酸氢I丐晶体的结晶，需要控制整个体系的PH值为2. 8-3. 2，结晶温度为60-90°C，结晶时间为0. 5_6h。pH值的调节可以通过添加柠檬酸后精制淡酸和柠檬酸母液来实现。过高的pH值有可能导致生成柠檬酸钙沉淀或者导致饱和度过大、容易出现太多柠檬酸氢钙晶体，使得最后晶浆中晶体颗粒太小；过低的PH值，需要大量的柠檬酸，可能会导致柠檬酸氢钙沉淀偏少。一级结晶后的晶浆液中主要成分为柠檬酸、柠檬酸氢钙、柠檬酸二氢钙。将一级结晶后的晶衆液溢流至_■级结晶Sil，并向其中缓慢流加石灰石粉楽 液，进行二级中和结晶；该过程中石灰石粉浆液与柠檬酸或柠檬酸二氢钙发生反应转化为柠檬酸氢钙，从而又形成了含柠檬酸氢钙的过饱和溶液，在柠檬酸氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柠檬酸钠的生产方法，其特征在于：将石灰石粉与柠檬酸发酵液反应、过滤、结晶后再经过至少一次中和结晶过程连续直接制得柠檬酸氢钙晶体，并使其与离子膜烧碱液和碳酸钠的混合溶液进行中和反应和复分解反应制备柠檬酸钠和碳酸钙。

【技术特征摘要】
1.一种朽1檬酸钠的生产方法,其特征在于将石灰石粉与朽1檬酸发酵液反应、过滤、结晶后再经过至少一次中和结晶过程连续直接制得柠檬酸氢钙晶体，并使其与离子膜烧碱液和碳酸钠的混合溶液进行中和反应和复分解反应制备柠檬酸钠和碳酸钙。2.根据权利要求1所述的柠檬酸钠的生产方法，其特征在于其具体步骤为(1)将柠檬酸发酵滤液中加入钙剂，搅拌反应；(2)将步骤(I)所得浆液和石灰石粉浆液同时加入反应器中，快速搅拌过滤；(3)将过滤后的清液与回流的柠檬酸氢钙的浆液混合进行一级结晶；(4)将一级结晶后的晶浆液溢流至二级结晶罐，并向其中缓慢流加石灰石粉浆液，进行二级中和结晶；(5)将二级结晶后的晶浆液溢流至三级结晶罐，并向其中缓慢流加石灰石粉浆液，进行三级中和结晶；(6)将中和结晶后的晶浆液流入沉降罐，上层柠檬酸氢钙颗粒回流至一级结晶过程，下层柠檬酸氢钙晶体进入洗糖工段；(7)将碳酸钠溶液与离子膜烧碱液混合后加入到洗糖后的柠檬酸氢钙晶浆桶中反应， 过滤，碳酸钙代替石灰石粉回用于整个生产过程，滤液精制得柠檬酸钠。3.根据权利要求2所述的柠檬酸钠的生产方法，其特征在于步骤(I)中所述的钙剂为柠檬酸钙浆液，柠檬酸发酵滤液中的柠檬酸与柠檬酸钙浆液中柠檬酸根的摩尔比为 1:0. 1-0. 25，反应温度为50-85°C，反应时间为O. 5_4h。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌涛，安丰民，孔玉，刘剑雄，任守会，周昊，
申请(专利权)人：日照金禾博源生化有限公司，
类型：发明
国别省市：