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柠檬酸生产工艺
柠檬酸的工艺生产流程
摘要
柠檬酸广泛应用于食品行业、医药工业和化学工业等方面。
它可利用糖质原料如土豆、地瓜中的淀粉等,在多种霉菌及黑曲霉的作用下,控制较低的温度及PH值、较高的通气量和糖浓度,用发酵法制得。
柠檬酸又名枸橼酸,学名3-羟基-3-羧基戊二酸,分子式C6H8O7为无色、无臭、半透明结晶或白色粉末,易溶于水及酒精。
加热可以分解成多种产物,与酸、碱、甘油发生反应。
柠檬酸主要用于食品工业,因为柠檬酸有温和爽快的酸味,普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。
柠檬酸在化学工业上可做化学分析用试剂,用作实验试剂,色谱分析试剂及生化试剂,用作络合剂,掩蔽剂,配制缓冲溶液。
采用柠檬酸或柠檬酸盐类做助洗剂,可改善洗剂产品的性能,可以迅速和沉淀金属离子,防止污染物重新附着在织物上,保持洗剂必要的碱性使污垢和灰分散和悬浮,提高表面活性剂的性能,是一种优良的螯合剂。
关键词:
柠檬酸,黑曲霉,发酵法
CitricAcidInTheProcessOfTheProductionProcess
ABSTRACT
citricacidiswidelyusedinfoodindustry,pharmaceuticalindustryandchemicalindustry,etc.Itcanusesugarintherawmaterialssuchaspotato,sweetpotatostarch,etc.,undertheactionofavarietyofmoldandaspergillusNiger,controloflowtemperatureandPHvalue,highventilationandsugarconcentration,usingfermentationmethod.
Citricacidorcitrate,scientificname3-hydroxy-3-carboxylicglutaricacid,molecularformulaC6H8O7iscolourless,odourless,translucentcrystalsorwhitepowder,solubleinwaterandalcohol.Heatingcanbedecomposedintoavarietyofproducts,reactwithacid,alkali,glycerin.
Citricacidismainlyusedinfoodindustry,becauseofcitricacidhasamildandrefreshingacidity,widelyusedinallkindsofdrinks,softdrinks,wine,candy,snacks,biscuits,cannedfruitjuices,dairyproducts,suchasfoodmanufacturing.Citricacidinthechemicalindustrytodochemicalanalysisreagent,usedaslaboratoryreagents,chromatographyanalyticalreagentandbiochemicalreagents,usedascomplexingagentandmaskingagent,buffersolution.Usingcitricacidorcitricacidsaltsdohelplotion,canimprovetheperformanceofdetergentproduct,canquicklyandprecipitationofmetalions,andpreventpollutantsareattachedtothefabricagain,keepthelotion,alkalinenecessarymakethedirtanddustdispersionandsuspension,improvetheperformanceofthesurfactantisakindofexcellentchelatingagent.
Keywords:
citricacid,aspergillusNiger,fermentation
第一章绪论…………………………………………………………………………………………………………………………………
1引言……...……………………………………………………………………………..……………………………………………...
2柠檬酸现状及应用……………………………………………………………………………………………………………....第二章实验材料及其方法………………………………………………………………………………………………………….
1设计方案………………………………………………………………………………………………………………………………
1.1工艺过程………………………………………………………………………………………………………………………….
2主要设备选择……………………………………………………………………………………………………………………….
2.1发酵罐选择……………………………………………………………………………………………………………………2.2抽滤桶…………………………………………………………………………………………………………………………..…
2.3浓缩锅……………………………………………………………………………………………………………………………..
3柠檬酸发酵微生物的确定及形态………………………………………..…………………………………………….....3.1黑曲霉的形态特征…………………………………………………………………………………………………………..3.2黑曲霉的生理特征………………………………………………………………………………………………………….
4柠檬酸发酵用原料选型…………………………………………………….…………………………………………………..
5发酵生产………………………………………………………………………………………………………………………….……..5.1工艺流程………………………………………………………………………………………………………………………...5.2液体发酵………………………………………………………………………………………………………………………...5.3柠檬酸发酵生产…………………………………………………………………………………………………………….
第三章讨论及注意事项……………………………………………………………………………………………………………….1主要用途及注意事项…………………………………………………………………………………………………………….1.1主要用途……………………………………………………………………………………………………………………………
1.2注意事项…………………………………………………………………………….……………………………………….…2讨论……………………………………………………………………………………………………………………………………...2.1柠檬酸的应用…………………………………………………………………………………………………………………...
2.2柠檬酸前景的讨论…………………………………………………………………………………………………….…
主要参考书及文献……………………………………………………………………………………………………………………….
第一章绪论
1引言
柠檬酸又名枸橼酸,学名3-羟基-3-羧基戊二酸,分子式C6H8O7为无色、无臭、半透明结晶或白色粉末,易溶于水及酒精。
加热可以分解成多种产物,与酸、碱、甘油发生反应。
柠檬酸广泛应用于食品行业、医药工业和化学工业等方面。
它可利用糖质原料如土豆、地瓜中的淀粉等,在多种霉菌及黑曲霉的作用下,控制较低的温度及PH值、较高的通气量和糖浓度,用发酵法制得。
2柠檬酸现状及应用
柠檬酸主要用于食品工业,因为柠檬酸有温和爽快的酸味,普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。
柠檬酸在化学工业上可做化学分析用试剂,用作实验试剂,色谱分析试剂及生化试剂,用作络合剂,掩蔽剂,配制缓冲溶液。
采用柠檬酸或柠檬酸盐类做助洗剂,可改善洗剂产品的性能,可以迅速和沉淀金属离子,防止污染物重新附着在织物上,保持洗剂必要的碱性使污垢和灰分散和悬浮,提高表面活性剂的性能,是一种优良的螯合剂。
第二章实验材料与方法
1设计方案
1.1工艺过程
菌种培养:
在4~6波美度的麦芽汁内加入25%至30%的琼脂,然后接入黑曲霉菌种(无菌操作),在30~32摄氏度条件下培养天左右(斜面培养)。
江麸皮和水按1:
1的比例掺拌,在加入10%的碳酸钙、0.5%的硫酸铵,拌匀后装入容量为250ml的三角瓶中,用1.5公斤压力灭菌60分钟。
接入斜面培养法培养的菌种,培养96~120小时后即可使用。
原料处理:
湿粉渣必须经过压榨脱水,使含水量在60%左右,干粉渣含水量低,应按60%的含水量补足水分,结块的粉渣需粉碎成2至4毫米颗粒,然后加入2%的碳酸钙、10%至11%的米糠,掺匀后,堆放2小时,再进行蒸煮。
蒸煮可加压蒸料和常压蒸料两种方式。
加压蒸料最好用旋转式蒸锅,常压蒸料可用固定式蒸锅或固定式水泥蒸锅
接种、发酵:
当磷溫冷却到37至40摄氏度时,接入菌种悬浮液。
接种后送入曲室发酵(料溫高于27摄氏度)。
生产过程一定要无菌操作。
发酵室要注意消毒。
发酵工艺条件的控制:
黑曲霉是喜空气细菌,注意通风。
发酵室湿度保持在86%至90%之间。
发酵过程温度控制,整个发酵过程分为三个阶段:
第一阶段为前18小时,室温在27~30摄氏度之间,料溫在27~35摄氏度之间。
第二阶段时间为18~60小时,料溫为40~43摄氏度,不能超过44摄氏度,室温在33摄氏度左右;第三阶段为60小时料溫在35~37摄氏度之间室温为30~32摄氏度。
浸取柠檬酸:
将曲料放入浸取缸,用90摄氏度以上温度的水连续浸取五次,每次浸泡约一小时,当浸液酸度低于0.5%时,停止浸泡进行出渣,将浸液倒入搪瓷锅,加温95摄氏度以上,保持10分钟后,停止加热,让其静止沉淀6小时。
清液中和:
碳酸钙总量=柠檬酸总量×0.714,当PH为6.5~7.0滴定残酸为0.1~0.2%时即到达终点。
酸解与脱色:
将已洗净的难容的柠檬酸钙与烈士酸作用,生成柠檬酸与硫酸钙。
浓缩、结晶:
将脱色后所得清夜,用减压法浓缩(要求真空度为600~740毫米汞柱,温度为50~60摄氏度)。
2主要设备选择:
发酵罐、种母罐、抽滤桶、脱色柱、浓缩锅、结晶锅等。
2.1发酵罐选择
年产五万吨柠檬酸发酵罐设计,按通氧间歇发酵方式,发酵罐数目可用以下公式:
N=nt/24+1
N:
发酵罐个数(一个备用)
n:
每24内进行加料的发酵罐数目
t:
发酵周期
t=18d根据具体情况而定
2.2抽滤桶
主要用于化工、医药、石油等行业生产工艺中的真空过滤。
操作压力-0.1Mpa,操作温度-10摄氏度到100摄氏度。
2.3浓缩锅
用外加热自然循环与真空负压蒸发现结合的方式,蒸发速度快,浓缩比重可达1.3.
3柠檬酸发酵及微生物的确定及形态
3.1黑曲霉的形态特征
目前生产上常用产酸能力强的黑曲霉作为生产菌。
在固体培养基上,菌落由白色逐渐变成棕色。
孢子区域为黑色,菌落成绒毛状,边缘不整齐。
菌丝有隔膜和分支,是多细胞的菌丝体,无色或有色,有足细胞,顶囊生成一层或两层小梗,小梗顶端产生一串串分生孢子。
3.2黑曲霉的生理特征
黑曲霉生产菌可在薯干粉、玉米粉、可溶性淀粉糖蜜、葡萄糖麦芽糖、糊精、乳糖等培养基上生长、产酸。
黑曲霉生长PH值因菌种而异,一般为PH3~7;产酸PH为1.8~2.5.生长最适温度为33~37摄氏度,产酸最适温度为28~37摄氏度,温度过高易形成杂酸。
黑曲霉以无性生殖的方式繁殖,具有多种活力较强的酶系,能利用淀粉类物质,并且对蛋白质、丹宁、纤维素、果胶具有一定的分解能力。
黑曲霉可以边长菌、边糖化、边发酵产酸的方式生产柠檬酸。
4柠檬酸发酵用原料选型
柠檬酸发酵的原料有糖质原料(甘煎废糖蜜,甜菜废糖蜜)、淀粉质原料(主要是番薯,马铃薯,木薯等)和正烷羥类原料三大类。
5发酵生产
5.1工艺流程
以薯干粉为原料的液体深层发酵工艺流程:
斜面菌种—麸曲瓶—种子—薯干粉—调浆—灭菌(间歇或连续式)—冷却—发酵—发酵液—提取—成品
5.2液体发酵
不置换法:
一次加入,不换培养基。
置换法:
需要更换培养基。
5.3柠檬酸的发酵生产
第三章讨论及注意事项
1主要用途及注意事项
1.1主要用途:
用于食品工艺(饮料、汽水、葡萄酒)、用于化工、制药和纺织业(实验试剂、色谱分析试剂、生化试剂、助洗剂)、用于环保(对二氧化硫吸收率高)、用于化妆品(洗发精、美白用品、抗老化用品、青春痘用品)、用于杀菌(杀灭细菌芽孢)。
1.2注意事项
食用危险:
常食柠檬酸可导致低钙血症,并且会增加患十二指肠癌的几率。
柠檬酸可燃。
粉体与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高温或氧化剂接触,有引起燃烧爆炸的危险。
2.1柠檬酸的应用
柠檬酸主要用于食品工业,因为柠檬酸有温和爽快的酸味,普遍用于各种饮料、汽水、葡萄酒、糖果、点心、饼干、罐头果汁、乳制品等食品的制造。
柠檬酸在化学工业上可做化学分析用试剂,用作实验试剂,色谱分析试剂及生化试剂,用作络合剂,掩蔽剂,配制缓冲溶液。
采用柠檬酸或柠檬酸盐类做助洗剂,可改善洗剂产品的性能,可以迅速和沉淀金属离子,防止污染物重新附着在织物上,保持洗剂必要的碱性使污垢和灰分散和悬浮,提高表面活性剂的性能,是一种优良的螯合剂。
2.2柠檬酸前景讨论
柠檬酸广泛应用于食品行业、医药工业和化学工业等方面。
它可利用糖质原料如土豆、地瓜中的淀粉等,在多种霉菌及黑曲霉的作用下,控制较低的温度及PH值、较高的通气量和糖浓度,用发酵法制得。
所以在未来人类对柠檬酸的需求量会加大,大量生产柠檬酸必会成为一种趋势。
参考文献
1图书专著
[1]«发酵工艺与设备»
[2]«酿造工艺学»
[3]«氨基酸工艺学»
[4]«化学工程工艺学»
[5]«酶制剂工艺学»
2期刊
[1]郑建光,李忠杰,项曙光。
柠檬酸生产工艺技术及进展河北化工2006-08-20
[2]孙荣柠檬酸新型清夜发酵工艺研究山东轻工业学校2011-05-26
[3]黄旭初,金湘,毛培宏。
柠檬酸发酵菌黑曲霉的改良述评生物技术2005-06-20
生物工程产品工艺学结课论文
论文题目:
柠檬酸的工艺生产流程
院(部)名称:
生物科学与工程学院
学生姓名:
马智军
专业班级:
生物工程122学号:
20123434
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