用红薯制备柠檬酸

    柠檬酸又名枸椽酸，它存在于天然果实中。我国在1968年获得了薯干原料深层发酵柠檬酸成功。薯干原料深层发酵生产柠檬酸，原料丰富矿工艺简单，发酵水平较高，在很多地方都有生产柠檬酸的工厂。柠檬酸为五色透明结晶体或白色粉末，有一种诱人的酸味，它是食品、化工、制药、纺织等工业的重要原料。        1、工艺流程：培菌――糊化发酵――中和――酸解――浓缩结晶        2、工艺操作要点：    ①培菌：生产柠檬酸所用的菌种为黑曲霉。黑曲霉不但能利用淀粉,而且还对蛋白质、纤维素、果胶物质等均有一定分解能力，它的产酸能力也较高，在生产上比应用其它微生物有更多优点。培菌的过程也是用试管、三角瓶、种母罐等逐步扩大培养。培养究竟分几个阶段可由生产规模来决定。按照酒精生产中所介绍的方法，用米曲汁或麦芽汁，再在其中加2%的琼脂配成培养基，分盛于试管中，每管5～10毫升，经灭菌处理后，斜置使其成斜面。将在土壤中分离的或生产中留用的合格菌种，用无菌操作接入试管培养基中。在32～34摄氏度的温度下培养5～6天，待繁殖旺盛，检验合格后，用无菌水将孢子完全洗下，即为孢子悬浮液。    生产上所用的种母醪是在种母罐串培养的。培养基中的糊化醪与发酵所用的糊化醪相同。将浓度为12%～14%的红薯淀粉浆液，放在灭过菌的种母罐中，通入1千克/平方厘米的蒸汽蒸煮糊化15～20分钟，待冷至33摄氏度，接入合格的孢子悬浮液，保持32～34摄氏度的温度，通入无菌空气，并用搅拌机搅拌进行发酵。每12小时取样检查，经5―6天即可发酵完全。检验合格后，即可投入发酵罐中使用。    ②糊化发酵：红薯干经粉碎过筛后，送入拌料桶，加水配成浓度为12%～14%的淀粉浆液，用输送泵打入发酵罐，通入1千克/平方厘米的蒸汽蒸煮糊化15～20分钟。将糊化醪冷至33摄氏度时，按接种量为5%～7%接入种母罐中培养好的种母醪，在32～34摄氏度温度下搅拌，通入无菌空气发酵，每隔一定时间取样检查，发酵过程中控制pH为2.5～3，经5～6天即可完成发酵。在柠檬酸发酵过程中，pH值的控制对产酸关系很大。因为用薯干粉发酵生产柠檬酸时，首先要利用黑曲霉的糖化霉将淀粉先转化成葡萄糖，然后由葡萄糖转变成柠檬酸。糖化的最适pH值约为2.5～3.0，生成柠檬酸的pH值在2.0～2.5，如果发酵初期产酸过猛，就会影响糖化不彻底，造成残糖量高，产酸量低；或发酵过程中始终处于高pH值状态，就会生成以草酸为主的杂酸。解决这一问题一般可采用二种方法：一是调节通气和搅拌的强度，如前期通风量低些对糖化有利，后期适当增加风量，能促进产酸。二是在pH值降至2.0左右；加入一定量的灭菌碳酸钙乳剂，使pH值回升至2.2左右时，有利于糖化作用，能继续积累柠檬酸。    ③中和：发酵后的物料，生产上叫发酵醪。发酵醪出料后，真空抽滤即为含柠檬酸的发酵液。先将发酵液用泵打入中和桶，加热到60摄氏度左右，再加入碳、酸钙粉末或石灰乳。碳酸钙用量可按下式计算：    碳酸钙用量=柠檬酸总量*0.714    柠檬酸总量=发酵液体积*滴定酸度*氢氧化钠浓度*0.07    将中和后的料液加热煮沸，使其它有机酸的钙盐溶解，而柠檬酸钙不溶。在过滤桶中抽滤，滤液弄去。沉淀用90摄氏度以上的热水洗去糖分。检查的方法是用1%～2%的高锰酸钾溶液1滴加到加毫升洗涤水中，3分钟内不变色，说明糖分已洗净。    ④酸解：将洗涤后的柠檬酸钙沉淀放入稀释桶中，加水打成浆状，用泵将浆液打入酸解桶，在搅拌下缓缓加入浓硫酸分解。酸解终点的控制方法是：取甲、乙两支试管，甲管中放入1毫升 15%～20%硫酸，乙管中放入1毫升15%～20%氯化钙溶液(其浓度必须和甲管中硫酸的浓度相同)。各试管中分别加入1毫升过滤后的酸解液，在水浴上加热至沸，冷却后均不发生混浊，再分别加入95%的乙醇。加乙醇后，甲管略呈浑浊，表示已达酸解终点。如果加乙醇前，甲管就已浑浊，表示酸解液中硫酸量不足；加乙醇后，乙管浑浊，表示酸解液中硫酸过量。假使硫酸过量，在酸解液中可稍加一些柠檬酸溶液进行调节。在工厂实际操作中，硫酸的加入量一般为碳酸钙用量的92%～95%。加完硫酸后，把酸解液加热到80～85摄氏度，保持30分钟，即可使反应完全，又能促进硫酸钙结晶的形成，以利分离。根据硫酸钙在水中的溶解度与温度的关系，酸解液在80摄氏度左右进行热抽滤较为适宜。滤饼硫酸钙用热水洗涤后弃去，滤液和洗涤液合并在贮液桶中，即为稀柠檬酸溶液。稀柠檬酸溶液流经盛有脱色树脂或活性炭的脱色柱进行脱色后，再流经装有强酸性阳离子交换树脂(如732型离子交换树脂)的交换柱，以除去钙、铁等阳离子杂质。    ⑤浓缩结晶：从离子交换柱流出的稀柠檬酸