一種制備檸檬酸鈉的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種制備檸檬酸鈉的方法。
【背景技術】
[0002] 檸檬酸鈉是一種廣泛應用于飲料、食品及醫藥等行業的有機酸鹽。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，即將檸檬酸發酵液過濾后得到的 檸檬酸發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，得到檸檬酸和 硫酸鈣。檸檬酸通過脫色、離交、濃縮結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，在檸檬酸發酵清液與碳酸鈣中和過程中，會產生大 量的二氧化碳氣體，排到大氣中，污染環境；檸檬酸鈣與濃硫酸反應的檸檬酸酸解過程中， 會產生大量的硫酸鈣廢渣，污染環境；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，后續以廢水排出，廢水量大，環保處理費用高；廢水排放過程中會帶走一定量的檸 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，生產成本高。
[0005] 因此，目前需要進一步優化檸檬酸鈉生產工藝。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的是為了克服現有生產檸檬酸鈉的工藝中產生廢氣、廢渣，污染環境， 廢水量大，環保處理成本高，檸檬酸收率低，生產成本高等缺陷，提供一種新的制備檸檬酸 鈉的方法。
[0007] 本發明的發明人在研究中意外發現，將檸檬酸發酵清液與有機復合萃取相充分接 觸，使檸檬酸發酵清液中的檸檬酸被萃取進入有機復合萃取相中，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入氫氧化鈉溶 液中與氫氧化鈉反應生成檸檬酸鈉；其中，所述有機復合萃取相含有萃取劑、相調節劑和溶 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，生產成本低，且制 得的檸檬酸鈉的易炭倍數極大降低。
[0008] 因此，為了實現上述目的，本發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檬酸發酵清液與有機復合萃取相充分接觸，使朽1檬酸發酵清液中的朽 1檬 酸被萃取進入有機復合萃取相中，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 萃取進入氫氧化鈉溶液中與氫氧化鈉反應生成檸檬酸鈉；
[0011] 其中，所述有機復合萃取相含有萃取劑、相調節劑和溶劑，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] 優選地，η為12 ;進一步優選地，所述萃取劑為三月桂胺。
[0013] 優選地，所述萃取劑、相調節劑和溶劑的體積比為1 :0.l-o. 7 :1. 1-1. 7 ;更優選為 1 :0· 3_0· 5 :1· 3_1· 5〇
[0014] 優選地，所述相調節劑選自C6-C9的醇中的至少一種；更優選為正辛醇和/或異辛 醇。
[0015] 優選地，步驟（1)中，檸檬酸發酵清液與有機復合萃取相的體積比為1 :1. 5-2. 0。
[0016] 采用本發明方法制備檸檬酸鈉，工藝環保，成本低，檸檬酸收率高，檸檬酸鈉的易 炭倍數低。
[0017] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0018] 以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0019] 本發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檬酸發酵清液與有機復合萃取相充分接觸，使朽1檬酸發酵清液中的朽 1檬 酸被萃取進入有機復合萃取相中，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 萃取進入氫氧化鈉溶液中與氫氧化鈉反應生成檸檬酸鈉；
[0022] 其中，所述有機復合萃取相含有萃取劑、相調節劑和溶劑，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] 根據本發明，盡管采用上述方法制備檸檬酸鈉，即可實現本發明的目的，即工藝環 保，成本低，檸檬酸收率高，檸檬酸鈉的易炭倍數低。但優選情況下，η為12 ;更優選地，萃取 劑為三月桂胺，可進一步提高檸檬酸收率，降低檸檬酸鈉易炭倍數。
[0024] 本發明中，三月桂胺又名三正十二胺，三-十二烷基叔胺。
[0025] 本發明的發明人經過大量實驗研究發現，萃取劑、相調節劑和溶劑的體積比為1 : 0· 1-0. 7 :1. 1-1. 7 ;更優選為1 :0· 3-0. 5 :1. 3-1. 5,可進一步提高萃取效果，即進一步提高 檸檬酸收率，降低檸檬酸鈉易炭倍數。因此，本發明中，萃取劑、相調節劑和溶劑的體積比優 選為 1 :0· 1-0. 7 :1. 1-1. 7 ;更優選為 1 :0· 3-0. 5 :1. 3-1. 5。
[0026] 相調節劑指的是調節不同相進行良好分層的試劑，對應于本發明，即是指萃取后 使有機復合萃取相與檸檬酸發酵清液能夠進行良好分層的試劑。本發明中，對于相調節劑 無特殊要求，可以采用本領域技術人員所能想到的各種相調節劑，例如可以選自C6-C9的 醇中的至少一種。本發明的發明人經過研究發現，當相調節劑為正辛醇和/或異辛醇時，可 進一步提高分層效果，從而進一步提高檸檬酸收率，降低檸檬酸鈉易炭倍數。
[0027] 本發明中，溶劑可以在較大的范圍內進行選擇，例如，可以選自脫芳煤油、白油、液 體石蠟中的至少一種。
[0028] 本發明步驟（1)和步驟（2)中，對于充分接觸的方式無特殊要求，在步驟（1)中， 只要能使檸檬酸發酵清液中的檸檬酸被萃取進入有機復合萃取相中即可，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入氫氧化鈉溶液中即可。例如充分接觸 的方式可以包括進行多級逆流萃取。
[0029] 步驟（1)中，檸檬酸發酵清液和有機復合萃取相進行多級逆流萃取的級數優選為 5-8 級。
[0030] 步驟（2)中，油相與氫氧化鈉溶液進行多級逆流萃取的級數優選為2-4級。
[0031] 本發明中，對于進行多級逆流萃取的設備無特殊要求，可以采用本領域常用的設 備，例如，多級逆流萃取的設備可以為萃取離心機、萃取塔、萃取槽中的一個或多個組合。
[0032] 本發明步驟（1)中，充分接觸的條件優選包括：溫度為30_50°C。
[0033] 本發明步驟（2)中，充分接觸的條件優選包括：溫度為30_50°C。
[0034] 本發明中，對于檸檬酸發酵清液無特殊要求，可以為本領域中常規的檸檬酸發酵 清液，即通過菌種發酵獲得的檸檬酸發酵液經過濾后得到的清液。通常，以一水檸檬酸計， 梓檬酸發酵清液中朽 1檬酸的含量為9-16g/100mL。
[0035] 本發明步驟（1)中，檸檬酸發酵清液與有機復合萃取相的體積比優選為1 : 1. 5-2. 0,在該優選情況下，可進一步提高檸檬酸收率，降低檸檬酸鈉易炭倍數。
[0036] 本發明中，氫氧化鈉溶液的濃度優選為10_40g/100mL，步驟（1)得到的油相與氫 氧化鈉溶液的體積比優選為1 :〇. 1-0. 4。
[0037] 本發明中，朽1檬酸發酵清液與有機復合萃取相充分接觸，使朽1檬酸發酵清液中的 檸檬酸被萃取進入有機復合萃取相中，萃取后水相中萃取劑、相調節劑和溶劑各有機相均 在30ppm以下，因此，根據本發明方法，各有機相的損失量極少，與氫氧化鈉溶液接觸后的 有機復合萃取相可循環利用，從而進一步降低生產成本。
[0038] 本領域技術人員應該理解的是，與氫氧化鈉溶液充分接觸后得到的含有檸檬酸鈉 的水相還需經過后續的脫色、濃縮、結晶和烘干，從而得到檸檬酸鈉成品。對于脫色、濃縮、 結晶和烘干等工藝，為本領域的公知常識，在此不再贅述。
[0039] 實施例
[0040] 以下的實施例將對本發明作進一步的說明，但并不因此限制本發明。
[0041] 在以下實施例中：
[0042] 根據GB1987-2007標準檢測檸檬酸發酵清液中一水檸檬酸的含量；
[0043] 根據GB1987-2007標準檢測油相及水相中一水檸檬酸的含量；
[0044] 利用氣相色譜檢測水相中萃取劑、相調節劑和溶劑（各有機相）含量；
[0045] 檸檬酸收率計算方法：檸檬酸發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=樣品實際易炭化物量與標準易炭化物量的比值；
[0048] 根據GB/T7364-2006測定易炭化物。
[0049] 實施例1
[0050] 該實施例用于說明本發明的制備檸檬酸鈉的方法。
[0051] 通過板熱換熱器分別將朽1檬酸發酵清液（以一水朽1檬酸計，朽 1檬酸發酵清液中朽1 檬酸的含量為12g/100mL)和有機復合萃取相（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，控制有機復合萃取相的 流量為l〇m3/h，檸檬酸發酵清液的流量為6m3/h，按照逆流萃取同時進入5級萃取離心機。
[0052] 萃取離心后，在重相出口處，收集檸檬酸廢糖水，去環保處理，取樣檢測檸檬酸廢 糖水中各有機相（三月桂胺、正辛醇和脫芳煤油）含量。檢測得到，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，收集負載檸檬酸的油相，檢測其檸檬酸含量為7.lg/100mL，計算檸 檬酸收率，結果見表1。
[0054] 將負載檸檬酸的油相和36g/100mL的氫氧化鈉溶液按照逆流萃取同時進入3級萃 取離心機。控制負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，取樣檢測檸檬酸鈉濃度和易炭化 物，并計算易炭倍數，結果見表1。在輕相出口處，收集空白有機相，將其返回到復合萃取相 槽中，循環利用。
[0056] 實施例2
[0057] 該實施例用于說明本發明的制備檸檬酸鈉的方法。
[0058] 通過板熱換熱器分別將朽1檬酸發酵清液（以一水朽1檬酸計，朽 1檬酸發酵清液中朽1 檬酸的含