一种柠檬酸或柠檬酸钠的制备方法

摘要

一种柠檬酸或柠檬酸钠的制备方法，采用玉米粉或薯干粉为原料加水、高温淀粉酶进行高温液化，过滤，添加蛋白质及营养物质，接入种子罐，钙盐法提取等步骤得柠檬酸，或用钙盐法制得柠檬酸钙时加碳酸钠利用复分解法制备柠檬酸钠。使利用玉米粉为原料直接发酵柠檬酸能够得以实现；同时，降低生产成本、提高产酸率、缩短发酵周期。

说明书

本发明涉及一种用发酵手段制备柠檬酸或柠檬酸钠的方法。

制备柠檬酸通常采用薯类粉为原料，如中国专利GK85108564所公开的“用黑曲霉菌发酵联产薯蓣皂素和柠檬酸”;也有采用小麦粉为原料的，如中国专利CN1072456A所公开的“利用小麦粉生产柠檬酸的方法”;目前国内还有采用玉米淀粉添加少量玉米粉发酵提取柠檬酸的，其经过加热液化、消毒降温、接种子罐后提取柠檬酸，其发酵周期96小时，产酸率10%，目前玉米淀粉的价格约每吨三千余元。

本发明的目的是提供一种制备方法，原料全部采用玉米粉，直接发酵提取柠檬酸或制备柠檬酸钠，改变“由于玉米粉蛋白质含量高、营养成份过于丰富，现有柠檬酸生产菌株无法利用这种高营养的培养基进行代谢积累柠檬酸，无法用玉米粉为原料发酵直接提取柠檬酸。”这一传统观念，同时，降低生产成本、提高产酸率、缩短发酵周期;还可以制备柠檬酸钠。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：经电子显微镜扫描可见玉米粉颗排列紧密，呈深穴状结构，按常规的液化工艺是无法达到液化效果的，因而将玉米粉和水按重量比1∶4-1∶5调浆后在液化罐内加热，温度至65℃时按每克玉米粉加入6-12单位的高温淀粉酶，温度至90℃时再按每克玉米粉加入4-8单位的高温淀粉酶，温度至95℃时维持至完全液化;采用快速过滤将含过剩蛋白质及不可发酵固形物的玉米渣与液化液分离，将液化液投入发酵罐;经过滤后的液化液绝大部分是7-8DP的短链糊精，基本不含蛋白质及其他营养成份，因此必须加入部份蛋白质及营养物质，柠檬酸生长菌才能正常地生长繁殖并代谢积累柠檬酸，所以加入上步所得的玉米渣至发酵罐，加入量为玉米渣总重量的5-25%，当然，也可加入满足上述需要的其他等同营养物质;加温消毒，加温至85℃时停止加温并开始快速降温，降至37℃时将种子罐接入发酵罐;将发酵后所得含柠檬酸的液体用钙盐法提取柠檬酸，或在用钙盐法过程中产生柠檬酸钙时加入碳酸钠，利用复分解法提取柠檬酸钠。上述方法所用玉米粉原料也可采用山芋粉。

由以上方案可见，由于本发明采用对玉米粉调浆加温液化至95℃时使蛋白质凝固，滤除蛋白质及营养物质，又通过加入适量玉米渣调整培养基的营养成份，使利用玉米粉为原料直接发酵柠檬酸或柠檬酸钠能够得以实现;同时，由下表数据对比可见本发明的显著效果：

原料成份发酵周期产酸率原料价格玉米粉54小时12％1620元／吨玉米淀粉加少量玉米粉96小时10％3280元／吨

另外，本制备方法还有如下优点：由于大大提高发酵过程中的溶氧效果，加快了产酸的速度，缩短了发酵周期，经柠檬酸生产全过程测算，每吨成品节电400度;柠檬酸生产总收率提高10%;生产成品有80%达到美国药典标准。以上还不包括综合经济效益、规模效益及副产品的开发利用。

以下提供六个实施例对本发明作进一步说明。

实施例一：

（1）液化  按液化罐容量将未经干脱皮脱胚的玉米粉和水依重量比1∶5调浆，然后采用蒸汽加温，温度至65℃时加入高温淀粉酶，加入量取决于投入玉米粉的重量，每克玉米粉加9单位，继续加温至90℃时再按每克玉米粉6单位的量加入高温淀粉酶，温度至95℃时维持该温度值直至完全液化。

（2）过滤  将完全液化的上步产物用板框快速压滤分离出玉米渣和液化液，将全部液化液用泵通过管道打入发酵罐。

（3）调整培养基  将压滤分离出玉米渣总重量的8%加入发酵罐，然后开三路蒸汽进行消毒，温度至85℃时开冷却水进行快速降温，温度至37℃时将种子罐接入发酵罐，其中的柠檬酸生产菌株已经玉米粉酸性平板反复进行驯化复壮。

（4）提取  采用目前通用的钙盐法对发酵后含柠檬酸液的液体进行提取得柠檬酸晶体。

实施例二：

（1）液化  按液化罐容量将未经干脱皮脱胚的玉米粉和水依重量比1∶5调浆，然后采用蒸汽加温，温度至65℃时加入高温淀粉酶，每克玉米粉加6单位，继续加温至90℃时再按每克玉米粉4单位的量加入高温淀粉酶，温度至95℃时维持该温度值直至完全液化。

（2）过滤  将完全液化的上步产物用离心机分离出玉米渣和液化液，将全部液化液用泵通过管道打入发酵罐。

（3）调整培养基  将第（1）步未经过滤分离出玉米渣的液化液总重量的5%直接加入发酵罐，然后开三路蒸汽进行消毒，温度至85℃时进行快速降温，温度至37℃时将种子罐接入发酵罐，其中的柠檬酸生产菌株已经玉米粉酸性平板反复进行驯化复壮。

（4）提取  采用目前通用的钙盐法对发酵后含柠檬酸液的液体进行提取得柠檬酸晶体。

实施例三：

（1）液化  按液化罐容量将未经干脱皮脱胚的玉米粉和水依重量比1∶5调浆，然后采用蒸汽加温，温度至65℃时加入高温淀粉酶，每克玉米粉加12单位，继续加温至90℃时再按每克玉米粉8单位的量加入高温淀粉酶，温度至95℃时维持该温度值直至完全液化。

（2）过滤  将完全液化的上步产物用真空抽滤法分离出玉米渣和液化液，将全部液化液用泵通过管道打入发酵罐。

（3）调整培养基  将第（1）步未经过滤分离出玉米渣的液化液总重量的20%直接加入发酵罐，然后开三路蒸汽进行消毒，温度至85℃时进行快速降温，温度至37℃时将种子罐接入发酵罐，其中的柠檬酸生产菌株已经玉米粉酸性平板反复进行驯化复壮。

（4）提取  采用目前通用的钙盐法对发酵后含柠檬酸液的液体进行提取得柠檬酸晶体。

实施例四：

（1）液化  按液化罐容量将山芋粉和水依重量比1∶4调浆，然后采用蒸汽加温，温度至65℃时加入高温淀粉酶，每克山芋粉加6单位，继续加温至90℃时再按每克玉米粉4单位的量加入高温淀粉酶，温度至95℃时维持该温度值直至完全液化。

（2）过滤  将完全液化的上步产物用板框压滤分离出山芋渣和液化液，将全部液化液用泵通过管道打入发酵罐。

（3）调整培养基  将占第（1）步未经过滤分离出山芋渣液化液总重量15%的玉米渣直接加入发酵罐，然后开三路蒸汽进行消毒，温度至85℃时进行快速降温，温度至37℃时将种子罐接入发酵罐，其中的柠檬酸生产菌株采用通用的山芋粉菌株。

（4）提取  采用目前通用的钙盐法对发酵后含柠檬酸液的液体进行提取得柠檬酸晶体。

实施例五：

（1）经干脱皮脱胚后的玉米粉按液化罐容量将玉米粉和水按重量比1∶4调浆，然后采用蒸气加热，温度至65℃时加入高温淀粉酶，加入量按每克玉米粉7个单位，继续加热至90℃时再按每克玉米粉6个单位加入，温度升至95℃时维持该温度至完全液化。

（2）过滤  将完全液化的上步产物重量的75%进行板框压滤，分离出玉米渣和液化液。

（3）调整培养基  将75%经板框过滤的液化液和未经过滤的25%的液化液全部打入发酵罐，然后开三路蒸汽进行消毒，温度至85℃时进行快速降温，温度至37℃时将种子罐接入发酵罐，其中的柠檬酸生产菌株已经玉米粉酸性平板反复进行驯化复壮。

（4）提取  采用目前通用的钙盐法对发酵后含柠檬酸液的液体进行提取得柠檬酸晶体。

实施例六：

本实施例提供根据上述实施例制备柠檬酸钠的方法，在用钙盐法过程中产生柠檬酸钙时，即停止柠檬酸的进一步提取而依如下复分解反应方程：

（C₆H₅O₇）₂Ca₃·4H₂O+3Na₂CO₃＝2（C₆H₅O₇）Na₃·2H₂O+3CaCO₃进行如下步骤，柠檬酸钙加在60℃条件下加碳酸钠至PH10-11，然后加柠檬酸将PH值调到7.5，进行过滤分离，将得到的柠檬酸钠浓缩结晶出产品。