从发酵液中提取柠檬酸的工艺设计

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1、从发酵液中提取柠檬酸的工艺设计本次实验主要是从黑曲霉发酵液中提取柠檬酸（如图1）。柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末。其钙盐在冷水中比热水中易溶解，此性质常用来鉴定和分离柠檬酸。是食品加工业中很重要的食品添加剂，也广泛应用于医药、染料及其他工业。工业上柠檬酸由蔗糖发酵制得。黑曲霉、米曲霉均可产柠檬酸。 图1柠檬酸的结构式1实验目的采用离子交换色谱法提取柠檬酸。2实验材料米曲霉发酵液、701型阴离子交换树脂、732型阳离子交换树脂、活性炭、色谱柱、真空设备、水浴锅、过滤纱布、烧杯、玻璃棒、5%氨水、。3实验原理经过过滤的柠檬酸发酵清液通过活

2、性炭脱色，先由阴离子交换柱交换，并用碱(NaOH或NH4OH)进行洗脱，即将交换在树脂上的柠檬酸以柠檬酸钠(或铵)的形式洗脱下来，再由H型阳离子交换剂转型除杂，将柠檬酸钠转为柠檬酸之后，浓缩液结晶，得到高质量的柠檬酸产品。吸附：3R2NH2OH＋C6H8O7－（R2NH2）3C6H5O7＋3H2O洗脱：（R2NH2）3C6H5O7＋3NH4OH－3R2NH2OH＋（NH4）3C6H5O7转型：3R2SO3H＋（NH4）3C6H5O7－3R2SO3NH4＋C6H8O74工艺流程图柠檬酸发酵液预处理活性炭脱色701型阴离子交换树脂吸附NaOH再生5%氨水洗

3、脱（R2NH2）3C6H5O7732型阳离子交换树脂转型HCl再生柠檬酸液低压浓缩冷却结晶离心分离干燥柠檬酸成品5实验步骤（1）先把米曲霉发酵液用八层纱布过滤除去菌体和残渣，然后用测量发酵清液体积V0，柠檬酸的浓度C0。（2）把活性炭加入到发酵液中进行脱色处理。可以通过查找文献或者自己通过试验来确定最适活性炭类型和用量、发酵液最适pH、最佳脱色时间、最适温度。（3）把脱色处理过的发酵液加到701型阴离子交换树脂色谱柱中。可以通过查找文献或者自己通过试验来确定料液比、流速、温度、发酵液pH的最优值。然后再用缓冲液进行洗涤，出去杂质。可以通过查找文献或者自

4、己通过试验来确定缓冲液的组成、料液比、流速、温度、pH的最优参数。最后，用5%氨水洗脱，确定料液比、流速、温度、发酵液pH的最优值。测量洗脱液的体积V1，柠檬酸铵的浓度C1。（1）把柠檬酸铵液加入到732型阳离子交换树脂色谱中进行转型处理，得到柠檬酸液。同样确定各项参数的最佳值，测量洗脱液的体积V2，柠檬酸的浓度C2。（2）把柠檬酸液转入到烧杯中，放入水浴锅中，低压浓缩。可以通过查找文献或者自己通过试验来确定水浴温度、真空度、时间的最佳值。（3）冷却结晶，将浓缩液转入烧杯中，于最适温度下搅拌，待出现晶核，停止搅拌，再移入4度冰箱冷却结晶约t，抽滤获得柠

5、檬酸晶体，烘干后称重柠檬酸质量m。可以通过查找文献或者自己通过试验来确定温度和冷却结晶时间的最佳值。（4）纯度检测和确定柠檬酸的回收率。