有機(jī)酸工藝學(xué)-溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響及其控制

三、溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響及其控制1、溶解氧對(duì)發(fā)酵的影響在發(fā)酵過程中，影響耗氧的因素有以下幾方面：（1）培養(yǎng)基的成分和濃度（2）菌齡（3）發(fā)酵條件2、溶解氧濃度的控制在供氧方面，主要是設(shè)法提高氧傳遞的推動(dòng)力和液相體積氧傳遞系數(shù)。調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速或通氣速率來(lái)控制供氧；控制補(bǔ)料速度來(lái)控制基質(zhì)的濃度，從而達(dá)到最適的菌體濃度，保證產(chǎn)物的比生長(zhǎng)速率維持在最大值，又不會(huì)使需氧大于供氧。采用調(diào)節(jié)溫度（降低培養(yǎng)溫度可提高溶氧濃度）、液化培養(yǎng)基、中間補(bǔ)水、添加表面活性劑等工藝措施，來(lái)改善溶氧水平。檸檬酸發(fā)酵通風(fēng)控制通風(fēng)攪拌：是典型好氧發(fā)酵，對(duì)氧十分敏感，當(dāng)發(fā)酵進(jìn)入產(chǎn)酸期時(shí)只要有進(jìn)幾分鐘的缺氧，就會(huì)對(duì)發(fā)酵造成嚴(yán)重影響，甚至完全失敗，一般通風(fēng)量0.08-0.15m3/m3min。50M3罐攪拌器3擋，轉(zhuǎn)速90-110r/min,低攪拌式發(fā)酵罐100m3自吸式漿葉1檔，轉(zhuǎn)速135r/min。四、菌體濃度和基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及其控制1、菌體濃度對(duì)發(fā)酵的影響及控制菌體（細(xì)胞）濃度（簡(jiǎn)稱菌濃）是指單位體積培養(yǎng)液中菌體的含量。菌濃的大小，在一定條件下，不僅反映菌體細(xì)胞的多少，而且反映菌體細(xì)胞生理特性不完全相同的分化階段。依靠調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的濃度來(lái)控制菌濃。首先確定基礎(chǔ)培養(yǎng)基配方中有個(gè)適當(dāng)?shù)呐浔?，避免產(chǎn)生過濃（或過?。┑木w量。然后通過中間補(bǔ)料來(lái)控制，如當(dāng)菌體生長(zhǎng)緩慢、菌濃太稀時(shí)，則可補(bǔ)加一部分磷酸鹽，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高菌濃；但補(bǔ)加過多，則會(huì)使菌體過分生長(zhǎng)，超過臨界濃度，對(duì)產(chǎn)物合成產(chǎn)生抑制作用。利用菌體代謝產(chǎn)生的CO2量來(lái)控制生產(chǎn)過程的補(bǔ)糖量，以控制菌體的生長(zhǎng)和濃度。2、基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響及控制基質(zhì)即培養(yǎng)微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。（1）碳源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅速利用的碳源緩慢利用的碳源葡萄糖、蔗糖等迅速參與代謝、合成菌體和產(chǎn)生能量，并產(chǎn)生分解產(chǎn)物，有利于菌體生長(zhǎng)，但有的分解代謝產(chǎn)物對(duì)產(chǎn)物的合成可能產(chǎn)生阻遏作用；多數(shù)為聚合物，淀粉等為菌體緩慢利用，有利于延長(zhǎng)代謝產(chǎn)物的合成，特別有利于延長(zhǎng)抗生素的分泌期，也有許多微生物藥物的發(fā)酵所采用。在工業(yè)上，發(fā)酵培養(yǎng)基中常采用含迅速和緩慢利用的混合碳源。（2）.氮源對(duì)發(fā)酵的影響及控制迅速利用的氮源緩慢利用的氮源氨基（或銨）態(tài)氮的氨基酸（或硫酸銨等）、玉米漿容易被菌體利用，促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，但對(duì)某些代謝產(chǎn)物的合成特別是某些抗生素的合成產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，影響產(chǎn)量。延長(zhǎng)代謝產(chǎn)物的分泌期、提高產(chǎn)物的產(chǎn)量；但一次投入也容易促進(jìn)菌體生長(zhǎng)和養(yǎng)分過早耗盡，以致菌體過早衰老而自溶，縮短產(chǎn)物的分泌期。發(fā)酵培養(yǎng)基一般選用含有快速和慢速利用的混合氮源，還要在發(fā)酵過程中補(bǔ)加氮源來(lái)控制濃度。補(bǔ)加有機(jī)氮源，如酵母汁、玉米漿、尿素補(bǔ)加無(wú)機(jī)氮源，如氨水或硫酸銨（3）.磷酸鹽對(duì)發(fā)酵的影響及控制磷是微生物菌體生長(zhǎng)繁殖所必需的成分，也是合成代謝產(chǎn)物所必需的。微生物生長(zhǎng)良好所允許的磷酸鹽濃度為0.32～300mmol/L，次級(jí)代謝產(chǎn)物合成良好所允許的最高平均濃度僅為1.0mmol/L.磷酸鹽濃度的控制，一般是在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中采用適當(dāng)?shù)臐舛?。檸檬酸發(fā)酵終點(diǎn)控制：當(dāng)通風(fēng)攪拌培養(yǎng)50-72h檸檬酸產(chǎn)酸達(dá)140-180g/l，檸檬酸產(chǎn)量不再上升，殘?zhí)墙抵?g/L以下，可升溫終止發(fā)酵，泵送至儲(chǔ)罐中，及時(shí)進(jìn)行提取。1.發(fā)酵溫度為36±1℃。2．pH5.0，3．溶氧控制通風(fēng)攪拌通風(fēng)量0.08-0.15m3/m3min。50M3罐攪拌器3擋，轉(zhuǎn)速90-100r/min4.發(fā)酵終點(diǎn)控制殘?zhí)墙抵?g/L以下,每?jī)尚r(shí)產(chǎn)酸不增加。第四節(jié)檸檬酸提取工藝

1、鈣鹽離子交換法提取精制檸檬酸工藝流程2、發(fā)酵液的預(yù)處理3、發(fā)酵液的相對(duì)純化4、檸檬酸發(fā)酵醪的予處理5、發(fā)酵醪過濾6、中和沉淀7、酸解8、凈化9、蒸發(fā)濃縮結(jié)晶10、干燥發(fā)酵液預(yù)處理中和過濾過濾酸解過濾凈化濃縮結(jié)晶離心干燥包裝成品加熱菌體殘?jiān)鼜U糖水石灰乳CaCO3H2SO4石膏渣第四節(jié)檸檬酸提取工藝1、檸檬酸提取工藝鈣鹽離子交換法提取精制檸檬酸工藝流程目的分離細(xì)胞、菌體和其它懸浮顆粒（細(xì)胞碎片、核酸和蛋白質(zhì)的沉淀物），除去部分可溶性雜質(zhì)和改變?yōu)V液的性質(zhì)，以利于后繼各步操作。采用絮凝或凝聚的方法，設(shè)法增大懸浮液中固體粒子的大小，提高沉降速度；采用稀釋、加熱等方法降低黏度，利于過濾。2、發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液過濾特性的改變微生物發(fā)酵液的特性為：發(fā)酵產(chǎn)物濃度較低，大多為1-20%，懸浮液中大部分是水；懸浮物顆粒小，相對(duì)密度與液相相差不大；固體粒子可壓縮性大；液相粘度大，大多為非牛頓型流體；性質(zhì)不穩(wěn)定，隨時(shí)間變化，如易受空氣氧化、微生物污染、蛋白酶水解等作用的影響。微生物發(fā)酵液的成分極為復(fù)雜，其中除了所培養(yǎng)的微生物菌體及殘存的固體培養(yǎng)基外，還有未被微生物完全利用的糖類、無(wú)機(jī)鹽、蛋白質(zhì)，以及微生物的各種代謝產(chǎn)物。改善發(fā)酵液過濾特性的物理化學(xué)方法：調(diào)酸（等電點(diǎn)）、熱處理、電解質(zhì)處理、添加凝聚劑、添加表面活性物質(zhì)、添加反應(yīng)劑、冷凍-解凍及添加助濾劑等。1.降低液體粘度

2.調(diào)整pH3.凝聚與絮凝

根據(jù)流體力學(xué)原理，濾液通過濾餅的速率與液體的粘度成反比，降低液體粘度（加水稀釋法和加熱法等）可有效提高過濾速率。注意加熱溫度與時(shí)間，不影響產(chǎn)物活性和細(xì)胞的完整性。pH值直接影響發(fā)酵液中某些物質(zhì)的電離度和電荷性質(zhì)，適當(dāng)調(diào)節(jié)pH值可改善其過濾特性。氨基酸、蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的調(diào)節(jié)；在膜過濾中，發(fā)酵液中的大分子物質(zhì)易與膜發(fā)生吸附，通過調(diào)整pH值改變易吸附分子的電荷性質(zhì)，即可減少堵塞和污染；細(xì)胞、細(xì)胞碎片及某些膠體物質(zhì)等在某個(gè)pH值下也可能趨于絮凝而成為較大顆粒，有利于過濾的進(jìn)行。采用凝聚和絮凝技術(shù)能有效改變細(xì)胞、細(xì)胞碎片及溶解大分子物質(zhì)的分散狀態(tài)，使其聚結(jié)成較大的顆粒，便于提高過濾速率。另外，還能有效地除去雜蛋白和固體雜質(zhì)，提高濾液質(zhì)量。凝聚——指在電解質(zhì)作用下，由于膠粒之間雙電層電排斥作用降低，電位下降，而使膠體體系不穩(wěn)定的現(xiàn)象；絮凝——指在某些高分子絮凝劑存在下，基于橋架作用，使膠粒形成較大絮凝團(tuán)的過程。陽(yáng)離子對(duì)帶負(fù)電荷的膠粒凝聚能力的次序?yàn)椋篈l3+>Fe3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>Li+常用的凝聚劑電解質(zhì)有：硫酸鋁Al2(SO4)3?18H2O（明礬）；氯化鋁AlCl3?6H2O;三氯化鐵FeCl3;硫酸亞鐵FeSO4·7H2O；石灰；ZnSO4；MgCO3（1）凝聚

發(fā)酵液中的細(xì)胞、菌體或蛋白質(zhì)等膠體粒子雙電層的結(jié)構(gòu)使膠粒之間不易聚集而保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。

采用絮凝法可形成粗大的絮凝體，使發(fā)酵液較易分離。絮凝劑是一種能溶于水的高分子聚合物，其相對(duì)分子質(zhì)量可高達(dá)數(shù)萬(wàn)至一千萬(wàn)以上，長(zhǎng)鏈狀結(jié)構(gòu)，其鏈節(jié)上含有許多活性官能團(tuán)，包括帶電荷的陰離子（如---COOH）或陽(yáng)離子（如---NH2）基團(tuán)以及不帶電荷的非離子型基團(tuán)。它們通過靜電引力、范德華引力或氫鍵的作用，強(qiáng)烈地吸附在膠粒的表面。當(dāng)一個(gè)高分子聚合物的許多鏈節(jié)分別吸附在不同的膠粒表面上，產(chǎn)生橋架聯(lián)結(jié)時(shí)，就形成了較大的絮團(tuán)，這就是絮凝作用。（2）絮凝1）有機(jī)高分子聚合物，如聚丙烯酰胺類衍生物、聚苯乙烯類衍生物；2）無(wú)機(jī)高分子聚合物，如聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等；3）天然有機(jī)高分子絮凝劑，如聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖、脫乙酰殼多糖等。目前最常見的高分子聚合物絮凝劑有機(jī)合成的聚丙烯酰胺（polyacrylamide）類衍生物根據(jù)活性基團(tuán)在水中解離情況不同，可分為三類：非離子型、陰離子型（含有羧基）陽(yáng)離子型（含有胺基）工業(yè)上使用的絮凝劑可分為三類：聚丙烯酰胺類絮凝劑的優(yōu)點(diǎn)用量少，一般以mg/L計(jì)量；絮凝體粗大，分離效果好；絮凝速度快；種類多，適用范圍廣。聚丙烯酰胺類絮凝劑的缺點(diǎn)存在一定的毒性，特別是陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，用于食品和醫(yī)藥工業(yè)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。聚丙烯酰胺類絮凝劑的應(yīng)用醫(yī)藥和食品工業(yè)：聚丙烯酸類陰離子絮凝劑（無(wú)毒），聚苯乙烯類衍生物，無(wú)機(jī)高分子聚合物絮凝劑（聚合鋁鹽、聚合鐵鹽等），天然有機(jī)高分子絮凝劑（多聚糖類膠粘物、海藻酸鈉、明膠、骨膠、殼多糖、脫乙酰殼多糖等）。對(duì)于帶負(fù)電荷的菌體或蛋白質(zhì)來(lái)說，采用陽(yáng)離子型高分子絮凝劑同時(shí)具有降低膠粒雙電層電位和產(chǎn)生吸附橋架的雙重機(jī)理；對(duì)于非離子型和陰離子型高分子絮凝劑，要采用凝聚和絮凝雙重機(jī)理才能提高過濾效果，這種包括凝聚和絮凝機(jī)理的過程，稱為混凝。（3）混凝4.加入助濾劑5.加入反應(yīng)劑

一種不可壓縮的多孔微粒，它能使濾餅疏松，濾速增大。懸浮液中大量的細(xì)微膠體粒子被吸附到助濾劑的表面上，改變了濾餅結(jié)構(gòu)，降低了過濾阻力。常用的助濾劑有：硅藻土、纖維素、石棉粉、白土、炭粒、淀粉等，最常用的是硅藻土。使用硅藻土?xí)r，通常細(xì)粒用量為500g/m3；中等粒度用量為700g/m3；粗粒用量為700-1000g/m3。加入反應(yīng)劑和某些可溶性鹽類發(fā)生反應(yīng)生成不溶性沉淀，如CaSO4，AlPO4等。生成的沉淀能防止菌絲體粘結(jié)，使菌絲具有塊狀結(jié)構(gòu)，沉淀本身可作為助濾劑，且能使膠狀物和懸浮物凝固，改善過濾性能；如發(fā)酵液中含有不溶性多糖物質(zhì)，用酶將其轉(zhuǎn)化為單糖，以提高過濾速率。如萬(wàn)古霉素用淀粉作培養(yǎng)基，發(fā)酵液過濾前加入0.025%的淀粉酶，攪拌30min后，再加2.5%硅藻土助濾劑，可提高過濾效率5倍。發(fā)酵液中的雜質(zhì)高價(jià)無(wú)機(jī)離子（Ca2+、Mg2+、Fe2+）雜蛋白在采用離子交換提煉時(shí)，會(huì)影響樹脂對(duì)生化物質(zhì)的交換容量。在采用離子交換和吸附法提取時(shí)會(huì)降低其交換容量和吸附能力，在有機(jī)溶劑法或雙水相萃取時(shí)，易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，使兩相分離不清。在常規(guī)過濾或膜過濾時(shí)，易使過濾介質(zhì)堵塞或受污染，影響過濾效率。因此，在預(yù)處理時(shí)，應(yīng)盡量除去這些物質(zhì)。三、發(fā)酵液的相對(duì)純化（一）、高價(jià)無(wú)機(jī)離子的去除方法Ca2+——草酸、草酸鈉，→形成草酸鈣沉淀（注意回收草酸）

；Mg2+——三聚磷酸鈉，→形成三聚磷酸鈉鎂可溶性絡(luò)合物；Fe2+——黃血鹽，→普魯士蘭沉淀（二）雜蛋白的去除方法蛋白質(zhì)一般以膠體狀態(tài)存在于發(fā)酵液中。在酸性溶液中帶正電荷；在堿性溶液中帶負(fù)電荷。在某一pH下，凈電荷為零，溶解度最小，稱為等電點(diǎn)。1.沉淀法在酸性溶液中，蛋白質(zhì)與一些陰離子，如三氯乙酸鹽、水楊酸鹽、鎢酸鹽、苦味酸鹽、鞣酸鹽、過氯酸鹽等形成沉淀；在堿性溶液中，蛋白質(zhì)與一些陽(yáng)離子，如Ag+、Cu2+、Zn2+、Fe3+和Pb2+等形成沉淀。A.酸堿調(diào)節(jié)，使蛋白質(zhì)與鹽或離子形成沉淀。2.變性法加熱，大幅度調(diào)節(jié)pH值，加酒精、丙酮等有機(jī)溶劑或表面活性劑等。不足之處加熱法只適合于對(duì)熱較穩(wěn)定的目的產(chǎn)物；極端pH值也會(huì)導(dǎo)致某些目的產(chǎn)物失活，且要消耗大量酸堿；有機(jī)溶劑法通常只適用于所處理的液體數(shù)量較少的場(chǎng)合。

加入某些吸附劑或沉淀劑吸附雜蛋白質(zhì)而除去。在四環(huán)素類抗生素中，采用黃血鹽和硫酸鋅的協(xié)同作用生成亞鐵氰化鋅鉀的膠狀沉淀來(lái)吸附蛋白質(zhì)；在枯草桿菌發(fā)酵液中，加入氯化鈣和磷酸氫二鈉，兩者生成龐大的凝膠，把蛋白質(zhì)、菌體及其他不溶性粒子吸附并包裹在其中除去。3.吸附法4、檸檬酸發(fā)酵醪的予處理(1)發(fā)酵醪的組分:檸檬酸80-150g/L，草酸2-3g/L，葡萄糖酸2-3g/L其它雜酸3-4g/L，纖維及菌體22-40g/L，殘總糖15-25g/L，蛋白質(zhì)3-5g/L。(2)發(fā)酵液予處理的方法及原理：將新鮮成熟發(fā)酵醪升溫至75-90℃，時(shí)間宜短不宜長(zhǎng)，其原理是：1）及時(shí)熱處理可殺死檸檬酸生產(chǎn)菌和雜菌終止發(fā)酵，防止檸檬酸被代謝分解；2）使蛋白質(zhì)變性而絮凝，破壞了膠體，降低了料液粘度，利于過濾；(3)予處理的技術(shù)要點(diǎn)：1）加熱溫度不宜過高，加熱時(shí)間不宜過長(zhǎng)，會(huì)使菌體破裂而自溶，釋放出蛋白質(zhì)，反而使料液粘度增加，顏色變褐，不利于凈化。2）不宜過長(zhǎng)時(shí)間直接蒸汽加熱，會(huì)增加料液稀釋度，有損于收率，最好采用熱交換器的間歇加熱。1、列舉三個(gè)應(yīng)用聚丙烯酰胺類絮凝劑進(jìn)行發(fā)酵液預(yù)處理的生產(chǎn)實(shí)例，包括聚丙烯酰胺類絮凝劑的應(yīng)用類型，加入量，溫度要求等。2、助濾劑是廣泛應(yīng)用于發(fā)酵液過濾增加過濾速度的材料，請(qǐng)列舉三種發(fā)酵產(chǎn)品過濾使用的助濾劑類型和用量及其使用方法。關(guān)鍵提出濾餅中過濾劑的混入，如何處理相應(yīng)的濾渣？20200414思考題發(fā)酵液絮凝劑的應(yīng)用類型絮凝劑加入量溫度要求pH要求西梭霉素非離子型聚丙烯酰胺0.5%25℃pH=5頭孢菌素C陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺0.1%~0.2%45℃pH=2.2~3堿性蛋白酶陰離子型聚丙烯酰胺0.4%40℃pH=7.1~7.3發(fā)酵液助濾劑類型用量使用方法

濾渣處理頭孢菌素C硅藻土5%中粒度與細(xì)粒度搭配使用，預(yù)涂。過濾結(jié)束后隨濾餅除去林可霉素珍珠巖4%~5%采用在板框上預(yù)涂、在發(fā)酵液中添加的堆積過濾法，即混合式過濾過濾結(jié)束后隨濾餅除去谷氨酸珍珠巖0.3%采用在板框上預(yù)涂、在發(fā)酵液中添加的堆積過濾法，即混合式過濾過濾結(jié)束后隨濾餅除去5、發(fā)酵醪過濾

（1）過濾的目標(biāo)：1）徹底去除發(fā)酵醪中的懸浮物；2）除去發(fā)酵醪中的草酸；3）盡可能減少濾液的稀釋度4）把檸檬酸的損失減少到最低限度。（2）過濾原理：原理是利用一種很多毛細(xì)孔的過濾介質(zhì)，以過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差為推動(dòng)力，使檸檬酸發(fā)酵醪的液體通過小孔，而得到澄清的濾液，而菌體、纖維等殘?jiān)鼞腋∥锉唤亓舳e累在介質(zhì)表面而形成濾餅。濾液要通過介質(zhì)，要克服介質(zhì)對(duì)流體流加的阻力，其阻力為介質(zhì)和濾餅產(chǎn)生的阻力之和，而起主要作用的則是濾餅的厚度和特性，厚度隨過濾時(shí)間的進(jìn)行而增加。特性又取決于濾餅的可壓縮性和不可壓縮性。濾餅特性不可壓縮性濾餅可壓縮性濾餅無(wú)定型的顆粒組成，粒與粒之間的孔道隨壓縮的增加而變小，濾液的流動(dòng)產(chǎn)生阻力檸檬酸發(fā)酵液的顆粒形成的濾餅屬此類型不變形顆粒組成，多顆粒之間相互排列的孔量和粒與粒之間的孔道均不受壓強(qiáng)的增加而改變中和生成的檸檬酸鈣和酸解過程中生成的硫酸鈣形成的濾餅屬于此種濾餅（3）過濾操作技術(shù)要點(diǎn)：1）濾餅的厚度達(dá)到一定程度時(shí)，才變成真正的過濾介質(zhì)，在開始過濾時(shí)，流速不宜過大，否則細(xì)小顆粒宜穿過介質(zhì)空隙而未被截留，只有當(dāng)介質(zhì)表面積有濾餅時(shí)，濾液才變清；若形成不了濾介質(zhì)層，則會(huì)出現(xiàn)渾濁濾液。2）由于草酸鈣溶解度（0.0006g/100g水）低于硫酸鈣（0.2036g/100g水）的原理，在一次濾液中加硫酸鈣，使其生成草酸鈣，在復(fù)濾時(shí)一并除去。（4）過濾液質(zhì)量主要參數(shù)：1）一次濾液一水檸檬酸≥9.0g/dL，懸浮物≤0.1g/dL。2）濾餅含水量≤55～70%，一水檸檬酸≤2.5%。3）復(fù)濾液一水檸檬酸≥9.0g/dL，懸浮液≤5mg/L，草酸為0。6、中和沉淀過濾獲得了去除菌體、殘?jiān)筒菟岬某吻鍣幟仕嵋?，其中除主要含有檸檬酸外還含有可溶于水的碳水化合物、膠體、有機(jī)雜酸、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)。中和（沉淀）的原理：采用鈣鹽或鈣堿與溶液中的檸檬酸發(fā)生中和反應(yīng)，生成四水檸檬酸鈣或檸檬酸氫鈣從溶液中沉淀析出，將它與可溶性的糖、蛋白、氨基酸、其他有機(jī)酸、無(wú)機(jī)離子等雜質(zhì)分離并除去，除去殘液后，用80℃

～90℃熱水洗滌檸檬酸鈣沉淀，可最大限度地將可溶性雜質(zhì)與檸檬酸鈣分離，其反應(yīng)式為：2C6H8O7·H2O﹢3CaCO3→Ca3(C6H5O7)2·4H2O↓+3CO2↑+H2O2C6H8O7·H2O﹢3Ca(OH)2→Ca3(C6H5O7)2·4H2O↓+4H2O（1）中和的目的從發(fā)酵清液中提取高純度的四水檸檬酸鈣Ca3(C6H5O7)2·4H2O檸檬酸鈣要易過濾和洗滌。廢水中檸檬酸鈣要限制在最低程度。盡可能減少洗水量，檸檬酸鈣的損失減少到允許范圍。（2）中和技術(shù)參數(shù)

中和劑（CaCO3·CaO）,中和劑含MgO≤1.5%，鹽酸不溶物≤1.01%，F(xiàn)e2O3+AL2O3≤1.0%。加石膏量0.03～0.15（kg/kg）,漿乳中固型物含量≥22%，中和起始溫度70～75℃，中和最終溫度85～90℃。中和最終pH4.4～4.6（CaCO3）pH4.8～5.2［Ca(OH)2］洗滌檸檬酸鈣水溫85-90℃，洗水量（與鈣比）：采用帶式過濾機(jī)為3.0～3.5倍；采用抽濾為4.5～5.0倍。過濾真空度0.025～0.028MPa。（3）中和操作要點(diǎn)將上述已去除草酸并經(jīng)復(fù)濾后的的一水檸檬酸（≥100g/L）清液，經(jīng)換熱器間接加熱至60～70℃時(shí)，輸入中和桶（罐），液位為60%。啟動(dòng)攪拌，同時(shí)將含有CaSO4的石灰乳（按化學(xué)計(jì)量的1/3加入中和桶內(nèi)，當(dāng)pH達(dá)3.3時(shí)暫停加石灰乳,攪拌反應(yīng)10min,此時(shí)溶液中形成的是酸式檸檬酸鈣,溶解度很大,不出現(xiàn)沉淀物。有效的pH取決于濾液的質(zhì)量和緩沖能力，但必須嚴(yán)格控制pH在3.3范圍內(nèi)。然后繼續(xù)加石灰乳調(diào)整pH5.0～5.5為終點(diǎn),在85℃時(shí)保持10min,中和漿料送帶式過濾機(jī)處理.此法的優(yōu)點(diǎn)在于能形成較大顆粒的疏松的四水檸檬酸鈣定型晶粒,于過濾和洗糖,如中間不停頓加石灰乳10min繼續(xù)中和,則易形成過飽和的四水檸檬酸鈣溶液,繼而迅速生成不定型的四水檸檬酸鈣沉淀物,它吸附大量母液,不易洗去.過飽和程度受溫度影響,高溫時(shí)的超飽和濃度比低溫時(shí)要低。整個(gè)中和過程的操作時(shí)間控制在90min,其時(shí)間分配為：16min濾液進(jìn)中和桶15min第一次加石灰乳10min中和反應(yīng)（停加石灰乳）30min第二次加石灰乳10min中和反應(yīng)（停加石灰乳）9min其他附加時(shí)間（4）檬酸鈣和廢水的質(zhì)量要求檸檬酸鈣含固型物≥40%，碳化合物（RCS）≤0.02%（以糖計(jì)）廢水中檸檬酸鈣含量≤300mg/L。7、酸解（1）酸解原理利用檸檬酸鈣在酸性條件下，其解離常數(shù)隨H＋濃度的增高而增大的特性，在強(qiáng)酸（硫酸）存在的溶液中產(chǎn)生復(fù)分解反應(yīng)，生成難溶于水的石膏（CaSO4）沉淀，而將弱酸（檸檬酸）游離出來(lái)，溶存于溶液中。在工業(yè)生產(chǎn)中，利用控制酸解溫度為60-70℃下，CaSO4·2H2O的溶解度低于Ca3(C6H5O7)2·4H2O的溶解度的原理，加H2SO4產(chǎn)生復(fù)分解反應(yīng)，將檸檬酸從檸檬酸鈣中分離出來(lái)，然后過濾除去硫酸鈣（石膏），獲得粗檸檬酸液（酸解度）其反應(yīng)如下：Ca3(C6H5O7)2·4H2O﹢3H2SO4﹢4H2O→2C6H8O7·H2O﹢3CaSO4·2H2O↓酸解的目的1)把檸檬酸鈣完全分解為檸檬酸和石膏。2)石膏渣中的檸檬酸含量減少到允許程度。3)盡可能提高酸解液中檸檬酸的含量。4)控制酸解液中的SO4=在適當(dāng)范圍之內(nèi)。5）酸解液中的石膏粒要降低到最低限度。

（3）酸解操作要點(diǎn)

先向酸解罐中加少量淡酸水定容至罐容積的30%，啟動(dòng)攪拌，加入硫酸，把溫度自控系統(tǒng)調(diào)整在60℃位上，當(dāng)電導(dǎo)率超過2.0S/m時(shí),暫停加硫酸,起動(dòng)螺旋輸送器進(jìn)檸檬酸鈣,當(dāng)電導(dǎo)率降至1.0S/m時(shí),恢復(fù)加硫酸,如此反復(fù)連續(xù)進(jìn)行,至液位達(dá)到罐容積的60%時(shí),液位報(bào)警器發(fā)出信號(hào),立即調(diào)整到最終平衡點(diǎn),電導(dǎo)率控制在0.65～0.85S/m,但要以生產(chǎn)實(shí)際情況,通過反復(fù)試驗(yàn),對(duì)照來(lái)確定正確的電導(dǎo)率,如我國(guó)采用薯干原料的發(fā)酵液,應(yīng)控制電導(dǎo)率在1.0～1.2S/m，既可使復(fù)分解反應(yīng)完全，又可將易碳化合物降到最低水平。酸解漿料送過濾機(jī)分出石膏，此時(shí)第二只酸解罐開始工作。當(dāng)?shù)谝恢还薹帕弦何幌陆抵凉奕莘e的30%時(shí)，液位報(bào)警器又發(fā)出信號(hào)，關(guān)閉出料閥，不再加淡酸水即進(jìn)行第二輪的酸解。終點(diǎn)酸解液中SO42-

在3.5～4.5g/L,pH值為1.5。整個(gè)酸解過程操作時(shí)間控制在90min為宜。其時(shí)間分配：1）硫酸加入速度控制在30min；2）硫酸鈣成熟時(shí)間40min；3）檢測(cè)和附加時(shí)間20min。（4）酸解技術(shù)參數(shù)酸解用的H2SO4純度≥93%，鐵含量≤0.01%，砷含量≤0.005%酸解開始溫度60～70℃，洗水溫度70～80℃洗水用量（與濕檸檬酸鈣比）約1.5倍。過濾真空度0.025～0.03MPa。（5）酸解液和廢棄石膏的質(zhì)量要求酸解液含：檸檬酸（一水）≥22g/dL，SO42-≤4.5g/dL，CL-≤100mg/L，石膏顆?！?0mg/L，易碳化物（以糖計(jì)）≤0.012g/dL，廢石膏含：水≤4.5%，檸檬酸（一水）≤0.5%，檸檬酸鈣≤0.2%。8、

凈化（Purification）是指通過活性碳和陽(yáng)、陰離子處理交換樹脂除去粗檸檬酸液的色素和有害的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-、CL-等離子，成為精制檸檬酸液的過程。凈化的原理：粗檸檬酸溶液中殘留的色素、蛋白質(zhì)等可溶性的大分子化合物，其分子質(zhì)量為103～106（道爾頓）分子大小在1-100nm，屬膠體物質(zhì)范疇，它們大多是兩性電解質(zhì)，在酸性溶液中帶有正電荷，在堿性條件下帶有負(fù)電荷，它們具有巨大的比表面積，較易被多孔性的固體吸附劑如粉未和顆?；钚蕴课?。此外粗檸檬酸溶液中尚殘存Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-、CL-等離子，故采用離子交換陽(yáng)樹脂和陰樹脂除去酸解液中的陽(yáng)、陰離子和可溶性膠體物質(zhì)使粗檸檬酸液得到提純和精制，獲得凈化精檸檬酸液。凈化的目標(biāo)除去酸解液中的色素。除去酸解液中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等離子等陽(yáng)離子和SO42-、CL-陰離子。盡可能提高凈化檸檬酸的濃度。將檸檬酸的損失降低到允許范圍。把再生劑和水的消耗降低到最低限度凈化操作技術(shù)要點(diǎn)鹽酸，液堿，工藝水符合國(guó)家GB320-93合格品標(biāo)準(zhǔn)，GB309-84一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)和309-85飲用水標(biāo)準(zhǔn)。再生劑濃度，顆?；钚远?，采用50℃的40g/LNaOH溶液和40g/LHCL溶液，強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹脂，采用40-80g/LHCL溶液，弱堿性陰離子交換樹脂，采用40-80g/LNaOH溶液。精檸檬酸（凈化）液的質(zhì)量要求感官無(wú)色或微黃色澄清溶液檸檬酸（一水）含量≥18g/L，易碳化合物≤0.009%（以糖計(jì)）9、檸檬酸液蒸發(fā)借加熱作用使溶液中一部分溶劑汽化并不斷排除，使溶液中溶質(zhì)濃度提高，從而達(dá)到濃縮的目的，此操作過程稱蒸發(fā)。（1）蒸發(fā)原理凈化了的精檸檬酸液濃度一般檸檬酸（一水）含量為18g/dl以上，要使其達(dá)到75-82g/dl的結(jié)晶濃度，必須通過蒸發(fā)將溶質(zhì)水除去，加熱溫度過高，檸檬酸會(huì)分解，并易產(chǎn)生色素，因此必須在減壓下蒸發(fā)，為了充分利用蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的二次蒸汽，降低能耗，工業(yè)生產(chǎn)常采用二效或三效蒸發(fā)。檸檬酸液蒸發(fā)要求將檸檬酸凈化液蒸發(fā)（濃縮）至規(guī)定濃度，為結(jié)晶工序及時(shí)供料。保證濃縮液質(zhì)量。將蒸汽消耗，檸檬酸流損降低至允許范圍。蒸發(fā)操作技術(shù)要點(diǎn)1)控制進(jìn)蒸發(fā)器料液，檸檬酸（一水）≥23g/dl，易炭化物≤0.1g/l。2)供給飽和水蒸汽壓力≥0.5MPa（表壓）3)供給冷卻水溫度≤30℃4)單效、雙效蒸發(fā)：?jiǎn)涡Я蠝亍?0℃蒸發(fā)完成液檸檬酸（一水）相對(duì)密度為1.342，雙效（一效）料溫≤88℃蒸發(fā)完成液檸檬酸（無(wú)水）相對(duì)密度為1.385～1.395（85℃）。雙效（二效）料溫≤60℃，蒸發(fā)完成液（一效）檸檬酸（一水）液的相對(duì)密度為1.180～1.200（88℃）蒸發(fā)完成液（二效）檸檬酸（一水）液的相對(duì)密度為1.342～1.350（60℃）5)三效蒸發(fā)結(jié)晶：一效料溫84℃，完成液濃度≥40%，二