玉米生產檸檬酸的工藝流程

1樓：園林裡的小哈

1 玉米生產檸檬酸工藝介紹

檸檬酸是世界上產量較大的一種有機酸,且是一種無水物,檸檬酸的生產工藝主要有生物發酵法、水果提取法和化學合成法這三種。

採用玉米粉為原料生產檸檬酸利於實現低能耗、低汙染、高效益的目標。過濾玉米渣和過剩的蛋白質後轉向發酵程式,將菌種和糖液混合通入無菌空氣進行深層發酵,發酵罐保持適宜的溫度35～37℃環境下生長,相對於傳統以薯幹為原料而言,以玉米作為新興原料生產檸檬酸具有產酸快、發酵週期短、成本低、溶氧能力強等優點。一般來說,產酸收益整體上能提高10%左右。

2 玉米粉發酵生產工藝的改進

傳統的檸檬酸生產都是以薯幹作為原材料,經過生物發酵和鈣鹽提取工藝製作的,這種方法生產的產品質量差而且成本高,環境汙染嚴重,為了進一步擴大經濟效益,提高生產效率,實現清潔無汙染的生產,需要對檸檬酸生產提取工藝加以改進。在原料方面,目前研究出了玉米粉、稻米以及秸稈等,工藝上採用工業離子色譜法、母液淨化處理以及迴圈利用廢糖液技術,這樣不僅有效地降低了成本,而且對於檸檬酸生產剩餘的副產物,要通過優化工藝的方式加以合理的利用,廢物排放量少有利於環境保護。2.

1對玉米中的其他營養物質的開發

玉米生產檸檬酸時,用到的只是玉米中的澱粉。可以在生產過程中對玉米中的其他營養物質進行**、提純和開發,生產出玉米蛋白粉、纖維飼料和高附加值的玉米油等副產品,這樣的“吃幹榨盡”的生產思想有效提高了經濟效益。

2.2清液發酵和培養基的調整

為了提高培養基的溶氧效果,在生產過程中適時除去培養基中的雜質(固形物)和過剩的營養物,這樣培養基會呈現一種清液狀態,溶氧能力增強,同時也縮短了發酵週期。另外,天然培養基經過合理調整後無須加入微量元素、生長素、氮源、無機鹽等成分,這樣各種成分比例合適的培養基大大

提高了轉化率和產酸率。2.3低溫液化技術

在常壓的條件下,採用低溫液化技術,不僅能保證培養基的質量,還能達到徹底液化的工藝要求。

2.4利用高科技的生產工藝

在培育玉米時,採用誘變育種的方式,從中選擇適宜生產檸檬酸(比如澱粉含量較高的誘變品種)的玉米品種和進行大量培育,採用高濃度玉米粉檸檬酸性平板馴化的高新技術,培育和選擇具有高轉化率、發酵週期短和高產酸率的優質菌株。將高科技手段運用到大規模的發酵生產工藝中,實現經濟效益和環境效益的雙重收穫。2.

5母液的淨化

檸檬酸母液淨化的一種改進工藝是先用濃硫酸淨化母液(除去母液中的易碳物質),除去雜質後,再通入酸解工序中進行酸解(除去酸解液中的鈣離子),這樣提高了硫酸的利用率。這樣的工藝改進能有效降低硫酸的消耗量和排放量。2.

6檸檬酸提取工藝改進

目前國內檸檬酸生產廠家大部分採用鈣鹽法。主要有兩種改進方法,一是把過濾後的檸檬酸液和碳酸鈣反應生成檸檬酸氫鈣再用硫酸進行複分解反應得到高濃度的檸檬酸液;二是,在濃縮完成之後需加一個過濾裝置,除去濃縮過程中析出的碳酸鈣微粒,有效提高離子交換樹脂的利用率,減輕離子交換的負擔,提升檸檬酸產品質量。

2.7對廢糖液的迴圈利用

檸檬酸生產中是將檸檬酸先轉化為廢糖液,然後進行發酵工序,在這裡,介紹一種廢糖液的利用方法,即是將廢糖液重新用於原料的調漿,這樣做大大減少了廢糖液的排放量,使得汙水處理成本大大降低,節約用水的同時還能保證檸檬酸的收益率、質量和提取進度。

2.8鈣鹽離子交換法

鈣鹽法是我國生產檸檬酸的一種傳統方法隨著今年的科技進步,在工藝和裝置方面得到優化和改進,基本上實現了生產自動化。

2.9電滲析技術

電滲析是一種高效的膜分離技術,其原理是利用陰陽離子交換膜的選擇透過性的電場力的作用下,使檸檬酸根和氫離子結合為檸檬酸,整個過程中檸檬酸的損失少,平均收率達到92.7%。相對於傳統檸檬酸提取工序中酸化沉澱的檸檬酸鈣方法而言,這種改進後的工藝不需要新增鈣成分,更加簡單,便於實現自動化生產,對環境影響小,生產週期短容易進行自動化生產。

其缺點在於會增加檸檬酸的生產成本(電滲析的膜費較高),消耗的電能較多。

3 使用玉米清液發酵檸檬酸

傳統工藝使用粗玉米粉生產檸檬酸時,由於粗玉米粉中的蛋白質含量豐富,在發酵時無用成分較多且易於造成菌體瘋長,不利於產酸。而用玉米清夜進行檸檬酸的發酵時有明顯的優勢。

3.1玉米清夜發酵檸檬酸的優點

將玉米粉液化後,製成清夜,清夜中蛋白質含量低,固形物等雜質得以有效去除,清液中脂肪含量低,提高了轉化率和溶氧量,並且縮短了生產週期。

3.2以玉米清液作為原料的發酵工藝的研究

這裡研究以玉米清液為原料,用300m3容量的發酵罐,採用黑麴黴為菌種進行發酵,**檸檬酸發酵的優化工藝條件。採用斜面培養基,使用玉米漿作為氮源,加入15%的玉米清液和25%的玉米粉,發酵溫度定為37℃,通風比1∶0.3,接種量12%,發酵罐轉速90r/min,ph值調至5～6,執行64小時,糖酸平均轉化率高達98%。

此檸檬酸發酵的優化條件下,黑麴黴菌株菌絲飽滿、伸展均勻、鬆緊適中。

2樓：能逆睹也

——安徽豐原集團改革創新紀實之二

本報記者周立文溫源

面對挑戰，技術創新才有出路

擁有世界上最先進發酵技術的中國，也是檸檬酸生產大國。從

70年代末開始，我國的檸檬酸生產以年均30％的速度增長，市場最好

的時候，生產企業多達103家。2023年國內檸檬酸產量為40萬噸，居全

球首位，其中80％用於出口。

然而在“大”的背後，是令人心酸的低效率和惡性競爭。

在國際市場上，檸檬酸品牌被劃分成三類，歐美產品屬一類，以

色列以及東歐諸國的產品屬二類，中國和東南亞的產品屬於三類。歐

美是檸檬酸的主要消費地區，其檸檬酸生產也具有較強的競爭優勢。

我們的劣勢主要體現在兩個方面：其

一、產業分散，難以形成規

模效益。我國90％的企業年產量在3000噸以下，而國外的公司，如美

國的adm和卡吉爾、奧地利的榮格邦瓦拉、德國的拜爾、瑞典的羅氏等

公司，年產量一般在數萬噸以至10多萬噸。其二是原料選擇的缺陷。

在2023年以前，國內普遍採用山芋幹生產工藝，山芋幹中的雜質不僅

佔用大量體積，而且常常造成倒罐，收率只有65％；同時，以山芋幹

為原料生產的檸檬酸產品白度低、易碳化合物高、質量難以保持穩定。

面對挑戰，技術創新才有出路。豐原的成功，有一半來自技術創

新，豐原集團總經理李榮傑這樣說。

找到了“金色的玉米”

豐原集團先後進行了三次大的技術改造，到2023年9月全部完成，

蚌埠檸檬酸廠的生產能力從2023年的3000噸提高到2．8萬噸。但企業

要生存，還要不斷地拿出新技術、新工藝。

2023年以後，檸檬酸行業開始面臨一個艱難的時期。原料**上

漲，檸檬酸售價下滑，國外提高檸檬酸的關稅，金融危機雪上加霜——

一個本來就很脆弱的行業，變得更加不堪一擊。尚存的80多家企業，

只有10多家維持正常生產。我國的檸檬酸行業，難道要步vc行業全軍

覆沒之後塵？

2023年以後的李榮傑和他的同事們，腦子裡只有一個念頭：拋棄

山芋幹！可是，拋棄山芋幹以後怎麼辦？如果像境外企業那樣，改用

澱粉和白糖的下腳料，成本太高，我們顯然無法與外國公司競爭。

像希臘神話中尋找金羊毛的人一樣，李榮傑們歷盡艱辛，在各種

原料中反覆進行選擇，終於找到了玉米。

他們闖入了一個理論上的禁區。2023年的一本教科書說，用玉米

做檸檬酸可以達到白糖的白度，但在工藝流程中必須把蛋白全部提取

出來，這幾乎是不可能的。國外專家也對玉米粉直接發酵生產檸檬酸

判了“死刑”。李榮傑帶領科研人員，全身心地投入科研，從理論實

驗到工業化生產，他們攻克了一個個技術難題；在不到半年的時間裡，

他們反覆試驗、充分論證，一舉獲得成功。

豐原人繞過了禁區，完成了一次否定之否定。

2023年，蚌埠檸檬酸廠獲得了玉米粉一步法發酵檸檬酸國家重大

發明專利。2023年美國《化學文摘》介紹了這一技術，在行業內引起

震動。豐原集團總工程師薛培儉告訴記者，從山芋幹到玉米粉，是一個

飛躍。它使裝置的生產能力提高了30％，再也不會出現倒罐的現象，

總收率比2023年提高了22個百分點；發酵週期大大縮短，產品全部達

到出口標準；其每噸產品成本下降了30％，低於國內同行1500元左右，

低於國外同行近400美元；糧耗降13％，電耗降35％，水耗降65％；含

糖廢水cod降低了50％……同時，綜合利用每噸檸檬酸新增產值1000餘

元。新工藝的開發，實現了利用廉價粗放原料達到甚至超過西方國家

精料發酵的效果，使豐原集團的生產規模在三年內快速地擴大到6萬噸，

效益也連年翻番。

怎樣面對10：1

豐原生化股份公司總經理許克強告訴記者，檸檬酸生產企業屬於

技術密集型和人力密集型相結合的企業，投入（包括環保投入）大，

效益低。由於檸檬酸主要用於出口，所以這一產業面臨的必然是國際

競爭。歐美企業檸檬酸產量的固定資產投入每萬噸在1億美元左右，是

國內企業的10倍以上。即將投產的豐原集團三期檸檬酸工程，其萬噸

生產能力的固定資產投入，只有5000萬元。

增加10倍以上的投入，這對國內企業來說是不可想象的。雖然我

國的發酵技術比歐美高出一大截，但要提高檸檬酸的品質，還得依靠

提取工藝的進一步提高。

2023年，集團投資315萬元組建了生物工程技術開發中心，聘請了

一大批專家擔任顧問，並與韓國、德國和以色列等國家的專家開展合

作，研究檸檬酸的後期提取技術。又投資417萬元建成中試工廠。他們

承擔的“玉米粉高糖發酵生產檸檬酸新工藝”課題，被列入國家“九

五”科技攻關專案和國家工業化試驗專案，從2023年底到現在，研究

成果已進入中試階段。如果這項新工藝投入生產，可以把產酸率再提

高25％！

豐原集團每年都要提取銷售收入的2％—3％作為科研經費，近年

來，豐原集團在科技開發方面已投入1355萬元。

回顧豐原集團走過的歷程，李榮傑深有感觸地說，當國內檸檬酸

行業面臨困境，多數企業瀕臨倒閉的情況下，豐原集團卻依靠科技進

步，為自己贏得了勃勃生機。這充分說明，一個企業要想永遠立於不

敗之地，必須不斷地實施技術創新戰略。

2本次技術改造工程生產工藝採用玉米為原料進行深層發酵,鈣鹽法提取生產檸檬酸.其工藝流程為原料玉米經過磨粉與澱粉酶混合後進行液化,使玉米轉化為糖液,糖液經過濾後出去玉米渣.糖液與菌種送至發酵罐,在發酵罐中保持所需溫度及不斷攪拌下,通入無菌空氣進行深層發酵,使糖液轉化為檸檬酸,發酵完成後經過濾出去菌絲體.

發酵液進入提取中和鍋,與假如的碳酸鈣反應生成檸檬酸鈣晶體,該晶體送入碳解過內與硫酸反應,反應結束後經過濾,出去硫酸鈣固體.液相為檸檬酸溶液送後工段進行精製造.溶液先經活性碳脫色,再經陽離子交換柱除去金屬離子,再經陰離子交換柱出去酸離子後送入蒸發器加熱濃縮,經**真空蒸發濃縮後獲得檸檬酸晶液,晶液經離心過濾得到溼檸檬酸液體,溼檸檬酸晶體再經震動硫化床以熱風乾燥,再經自動包裝機定量裝袋後入庫待售.

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