一種制備檸檬酸鈉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制備檸檬酸鈉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 檸檬酸鈉是一種廣泛應(yīng)用于飲料、食品及醫(yī)藥等行業(yè)的有機(jī)酸鹽。目前檸檬酸鈉 的制備方法主要通過檸檬酸成品或檸檬酸離交液與碳酸鈉或氫氧化鈉反應(yīng)制得。
[0003] 檸檬酸成品或離交液的制備多采用鈣鹽法制備，即將檸檬酸發(fā)酵液過濾后得到的 檸檬酸發(fā)酵清液與碳酸鈣中和后得到檸檬酸鈣，過程中排出廢糖水，也就是去除發(fā)酵液中 的糖，以使最終得到的檸檬酸鈉不易炭化；得到的檸檬酸鈣再與濃硫酸反應(yīng)，得到檸檬酸和 硫酸鈣。檸檬酸通過脫色、離交、濃縮結(jié)晶和烘干等工序得到檸檬酸成品。
[0004] 目前的檸檬酸鈉的制備工藝，在檸檬酸發(fā)酵清液與碳酸鈣中和過程中，會(huì)產(chǎn)生大 量的二氧化碳?xì)怏w，排到大氣中，污染環(huán)境；檸檬酸鈣與濃硫酸反應(yīng)的檸檬酸酸解過程中， 會(huì)產(chǎn)生大量的硫酸鈣廢渣，污染環(huán)境；中和、酸解過程中均需要大量洗水去洗滌檸檬酸鈣和 硫酸鈣，后續(xù)以廢水排出，廢水量大，環(huán)保處理費(fèi)用高；廢水排放過程中會(huì)帶走一定量的檸 檬酸，檸檬酸收率低；中和、酸解過程中需要消耗碳酸鈣和硫酸，生產(chǎn)成本高。
[0005] 因此，目前需要進(jìn)一步優(yōu)化檸檬酸鈉生產(chǎn)工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有生產(chǎn)檸檬酸鈉的工藝中產(chǎn)生廢氣、廢渣，污染環(huán)境， 廢水量大，環(huán)保處理成本高，檸檬酸收率低，生產(chǎn)成本高等缺陷，提供一種新的制備檸檬酸 鈉的方法。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究中意外發(fā)現(xiàn)，將檸檬酸發(fā)酵清液與有機(jī)復(fù)合萃取相充分接 觸，使檸檬酸發(fā)酵清液中的檸檬酸被萃取進(jìn)入有機(jī)復(fù)合萃取相中，得到油相和水相；將步驟 (1)得到的油相與氫氧化鈉溶液充分接觸，使所述油相中的檸檬酸被萃取進(jìn)入氫氧化鈉溶 液中與氫氧化鈉反應(yīng)生成檸檬酸鈉；其中，所述有機(jī)復(fù)合萃取相含有萃取劑、相調(diào)節(jié)劑和溶 劑，所述萃取劑為（CnH2n+1)3N所示的叔胺類化合物，其中，η為10-12。在制備過程中無廢氣、 廢渣產(chǎn)生，廢水量極大減少，檸檬酸收率高，無需額外采用碳酸鈣和硫酸，生產(chǎn)成本低，且制 得的檸檬酸鈉的易炭倍數(shù)極大降低。
[0008] 因此，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備檸檬酸鈉的方法，該方法包括：
[0009] (1)將朽1檬酸發(fā)酵清液與有機(jī)復(fù)合萃取相充分接觸，使朽1檬酸發(fā)酵清液中的朽 1檬 酸被萃取進(jìn)入有機(jī)復(fù)合萃取相中，得到油相和水相；
[0010] ⑵將步驟⑴得到的油相與氫氧化鈉溶液充分接觸，使所述油相中的檸檬酸被 萃取進(jìn)入氫氧化鈉溶液中與氫氧化鈉反應(yīng)生成檸檬酸鈉；
[0011] 其中，所述有機(jī)復(fù)合萃取相含有萃取劑、相調(diào)節(jié)劑和溶劑，所述萃取劑為 (CnH2n+1)3N所示的叔胺類化合物，其中，η為10-12。
[0012] 優(yōu)選地，η為12 ;進(jìn)一步優(yōu)選地，所述萃取劑為三月桂胺。
[0013] 優(yōu)選地，所述萃取劑、相調(diào)節(jié)劑和溶劑的體積比為1 :0.l-o. 7 :1. 1-1. 7 ;更優(yōu)選為 1 :0· 3_0· 5 :1· 3_1· 5〇
[0014] 優(yōu)選地，所述相調(diào)節(jié)劑選自C6-C9的醇中的至少一種；更優(yōu)選為正辛醇和/或異辛 醇。
[0015] 優(yōu)選地，步驟（1)中，檸檬酸發(fā)酵清液與有機(jī)復(fù)合萃取相的體積比為1 :1. 5-2. 0。
[0016] 采用本發(fā)明方法制備檸檬酸鈉，工藝環(huán)保，成本低，檸檬酸收率高，檸檬酸鈉的易 炭倍數(shù)低。
[0017] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0019] 本發(fā)明提供了一種制備檸檬酸鈉的方法，該方法包括：
[0020] (1)將朽1檬酸發(fā)酵清液與有機(jī)復(fù)合萃取相充分接觸，使朽1檬酸發(fā)酵清液中的朽 1檬 酸被萃取進(jìn)入有機(jī)復(fù)合萃取相中，得到油相和水相；
[0021] (2)將步驟（1)得到的油相與氫氧化鈉溶液充分接觸，使所述油相中的檸檬酸被 萃取進(jìn)入氫氧化鈉溶液中與氫氧化鈉反應(yīng)生成檸檬酸鈉；
[0022] 其中，所述有機(jī)復(fù)合萃取相含有萃取劑、相調(diào)節(jié)劑和溶劑，所述萃取劑為 (CnH2n+1)3N所示的叔胺類化合物，其中，η為10-12。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明，盡管采用上述方法制備檸檬酸鈉，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，即工藝環(huán) 保，成本低，檸檬酸收率高，檸檬酸鈉的易炭倍數(shù)低。但優(yōu)選情況下，η為12 ;更優(yōu)選地，萃取 劑為三月桂胺，可進(jìn)一步提高檸檬酸收率，降低檸檬酸鈉易炭倍數(shù)。
[0024] 本發(fā)明中，三月桂胺又名三正十二胺，三-十二烷基叔胺。
[0025] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，萃取劑、相調(diào)節(jié)劑和溶劑的體積比為1 : 0· 1-0. 7 :1. 1-1. 7 ;更優(yōu)選為1 :0· 3-0. 5 :1. 3-1. 5,可進(jìn)一步提高萃取效果，即進(jìn)一步提高 檸檬酸收率，降低檸檬酸鈉易炭倍數(shù)。因此，本發(fā)明中，萃取劑、相調(diào)節(jié)劑和溶劑的體積比優(yōu) 選為 1 :0· 1-0. 7 :1. 1-1. 7 ;更優(yōu)選為 1 :0· 3-0. 5 :1. 3-1. 5。
[0026] 相調(diào)節(jié)劑指的是調(diào)節(jié)不同相進(jìn)行良好分層的試劑，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明，即是指萃取后 使有機(jī)復(fù)合萃取相與檸檬酸發(fā)酵清液能夠進(jìn)行良好分層的試劑。本發(fā)明中，對(duì)于相調(diào)節(jié)劑 無特殊要求，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的各種相調(diào)節(jié)劑，例如可以選自C6-C9的 醇中的至少一種。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)相調(diào)節(jié)劑為正辛醇和/或異辛醇時(shí)，可 進(jìn)一步提高分層效果，從而進(jìn)一步提高檸檬酸收率，降低檸檬酸鈉易炭倍數(shù)。
[0027] 本發(fā)明中，溶劑可以在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，例如，可以選自脫芳煤油、白油、液 體石蠟中的至少一種。
[0028] 本發(fā)明步驟（1)和步驟（2)中，對(duì)于充分接觸的方式無特殊要求，在步驟（1)中， 只要能使檸檬酸發(fā)酵清液中的檸檬酸被萃取進(jìn)入有機(jī)復(fù)合萃取相中即可，在步驟（2)中， 只要能使步驟（1)得到的油相中的檸檬酸被萃取進(jìn)入氫氧化鈉溶液中即可。例如充分接觸 的方式可以包括進(jìn)行多級(jí)逆流萃取。
[0029] 步驟（1)中，檸檬酸發(fā)酵清液和有機(jī)復(fù)合萃取相進(jìn)行多級(jí)逆流萃取的級(jí)數(shù)優(yōu)選為 5-8 級(jí)。
[0030] 步驟（2)中，油相與氫氧化鈉溶液進(jìn)行多級(jí)逆流萃取的級(jí)數(shù)優(yōu)選為2-4級(jí)。
[0031] 本發(fā)明中，對(duì)于進(jìn)行多級(jí)逆流萃取的設(shè)備無特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常用的設(shè) 備，例如，多級(jí)逆流萃取的設(shè)備可以為萃取離心機(jī)、萃取塔、萃取槽中的一個(gè)或多個(gè)組合。
[0032] 本發(fā)明步驟（1)中，充分接觸的條件優(yōu)選包括：溫度為30_50°C。
[0033] 本發(fā)明步驟（2)中，充分接觸的條件優(yōu)選包括：溫度為30_50°C。
[0034] 本發(fā)明中，對(duì)于檸檬酸發(fā)酵清液無特殊要求，可以為本領(lǐng)域中常規(guī)的檸檬酸發(fā)酵 清液，即通過菌種發(fā)酵獲得的檸檬酸發(fā)酵液經(jīng)過濾后得到的清液。通常，以一水檸檬酸計(jì)， 梓檬酸發(fā)酵清液中朽 1檬酸的含量為9-16g/100mL。
[0035] 本發(fā)明步驟（1)中，檸檬酸發(fā)酵清液與有機(jī)復(fù)合萃取相的體積比優(yōu)選為1 : 1. 5-2. 0,在該優(yōu)選情況下，可進(jìn)一步提高檸檬酸收率，降低檸檬酸鈉易炭倍數(shù)。
[0036] 本發(fā)明中，氫氧化鈉溶液的濃度優(yōu)選為10_40g/100mL，步驟（1)得到的油相與氫 氧化鈉溶液的體積比優(yōu)選為1 :〇. 1-0. 4。
[0037] 本發(fā)明中，朽1檬酸發(fā)酵清液與有機(jī)復(fù)合萃取相充分接觸，使朽1檬酸發(fā)酵清液中的 檸檬酸被萃取進(jìn)入有機(jī)復(fù)合萃取相中，萃取后水相中萃取劑、相調(diào)節(jié)劑和溶劑各有機(jī)相均 在30ppm以下，因此，根據(jù)本發(fā)明方法，各有機(jī)相的損失量極少，與氫氧化鈉溶液接觸后的 有機(jī)復(fù)合萃取相可循環(huán)利用，從而進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。
[0038] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，與氫氧化鈉溶液充分接觸后得到的含有檸檬酸鈉 的水相還需經(jīng)過后續(xù)的脫色、濃縮、結(jié)晶和烘干，從而得到檸檬酸鈉成品。對(duì)于脫色、濃縮、 結(jié)晶和烘干等工藝，為本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不再贅述。
[0039] 實(shí)施例
[0040] 以下的實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此限制本發(fā)明。
[0041] 在以下實(shí)施例中：
[0042] 根據(jù)GB1987-2007標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)檸檬酸發(fā)酵清液中一水檸檬酸的含量；
[0043] 根據(jù)GB1987-2007標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)油相及水相中一水檸檬酸的含量；
[0044] 利用氣相色譜檢測(cè)水相中萃取劑、相調(diào)節(jié)劑和溶劑（各有機(jī)相）含量；
[0045] 檸檬酸收率計(jì)算方法：檸檬酸發(fā)酵清液中一水檸檬酸的總量記為A，A=體積X濃 度；油相中一水檸檬酸的總量記為B，B=體積X濃度。
[0046] 檸檬酸收率=(B/A)X100% ;
[0047] 易炭倍數(shù)=樣品實(shí)際易炭化物量與標(biāo)準(zhǔn)易炭化物量的比值；
[0048] 根據(jù)GB/T7364-2006測(cè)定易炭化物。
[0049] 實(shí)施例1
[0050] 該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的制備檸檬酸鈉的方法。
[0051] 通過板熱換熱器分別將朽1檬酸發(fā)酵清液（以一水朽1檬酸計(jì)，朽 1檬酸發(fā)酵清液中朽1 檬酸的含量為12g/100mL)和有機(jī)復(fù)合萃取相（由三月桂胺、正辛醇和脫芳煤油組成，三月 桂胺、正辛醇和脫芳煤油的體積比為1 :〇. 4 :1. 4)溫度提高到40°C，控制有機(jī)復(fù)合萃取相的 流量為l〇m3/h，檸檬酸發(fā)酵清液的流量為6m3/h，按照逆流萃取同時(shí)進(jìn)入5級(jí)萃取離心機(jī)。
[0052] 萃取離心后，在重相出口處，收集檸檬酸廢糖水，去環(huán)保處理，取樣檢測(cè)檸檬酸廢 糖水中各有機(jī)相（三月桂胺、正辛醇和脫芳煤油）含量。檢測(cè)得到，廢糖水中三月桂胺含量 為20ppm，正辛醇含量為lOppm，脫芳煤油含量為13ppm。
[0053] 在輕相出口處，收集負(fù)載檸檬酸的油相，檢測(cè)其檸檬酸含量為7.lg/100mL，計(jì)算檸 檬酸收率，結(jié)果見表1。
[0054] 將負(fù)載檸檬酸的油相和36g/100mL的氫氧化鈉溶液按照逆流萃取同時(shí)進(jìn)入3級(jí)萃 取離心機(jī)。控制負(fù)載檸檬酸的油相的流量為l〇m3/h，氫氧化鈉溶液的流量為1.lm3/h。
[0055] 萃取離心后，在重相出口處，收集檸檬酸鈉溶液，取樣檢測(cè)檸檬酸鈉濃度和易炭化 物，并計(jì)算易炭倍數(shù)，結(jié)果見表1。在輕相出口處，收集空白有機(jī)相，將其返回到復(fù)合萃取相 槽中，循環(huán)利用。
[0056] 實(shí)施例2
[0057] 該實(shí)施例用于說明本發(fā)明的制備檸檬酸鈉的方法。
[0058] 通過板熱換熱器分別將朽1檬酸發(fā)酵清液（以一水朽1檬酸計(jì)，朽 1檬酸發(fā)酵清液中朽1 檬酸的含