[发明专利]一种含柠檬酸的溶液的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含柠檬酸的溶液的处理方法。 

背景技术

柠檬酸，又名枸橼酸，化学名称是2-羟基丙烷三羧酸。广泛分布于植物如柠檬、醋栗、覆盆子和葡萄汁等中。因其具有令人愉悦的酸味，入口爽快，无后酸味，安全无毒，是当前世界上生产量和消费量最大和最主要的食用有机酸。它是一种广泛应用于医药、食品、饮料和洗涤等行业的重要的有机酸类产品。 

柠檬酸的生产工艺主要有传统的钙盐法、离子交换法与萃取法等。目前最常用的是柠檬酸钠母液通过钙盐法结合处理方式生产柠檬酸，中和工序的收率仅为75-80％，钙盐法处理柠檬酸钠母液不仅需消耗大量的盐酸、硫酸、碳酸钙，且排放大量的CO₂和石膏等废物。处理这些湿石膏不仅给公司造成沉重的负担，也给环境造了成污染。钙盐法工艺复杂，收率低，能耗、料耗大，且产生大量难处理的废水、废渣，这些缺点已严重制约了我国柠檬酸行业的发展。 

而目前离子交换法，由于对原料没有作进一步预处理，使得树脂对柠檬酸的吸附量偏小，柠檬酸易碳偏高，导致母液返回量高，最终使生产成本高。 

另外萃取法对萃取剂的有高度的选择性，而目前常用的萃取剂有柠檬酸三丁酯，有机胺等，虽然萃取效果较好，但它们均有毒性，一般只能用于工业，而不能应用于食品与医药等行业。而且萃取法得到的产品浓度低，收率低，生产成本高。 

之前已报道离子交换法提取柠檬酸和(或)柠檬酸盐工艺存在一定的缺陷，现有技术用离子交换法提取柠檬酸的工艺中，先对含柠檬酸溶液进行过炭柱的处理，再进行色谱分离，分离过程中，为了提高效率，同时采用多根阴离子交换树脂柱来进行吸附，并且，待所有树脂柱都达到吸附饱和后，再对其进行洗脱等后处理步骤。 

由此可见，现有技术的方法对原料处理工艺路线长、原辅料消耗高、收率低、单位树脂吸附柠檬酸量小，产品浓度与纯度均偏低，母液返回量高、酸碱消耗高、废液量大，最终使生产成本高。 

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种含柠檬酸的溶液的处理方法，该方法能够在短时间内获得高纯度、高收率的柠檬酸产品，且具有生产成本低、环保节能等优点。 

本发明提供了一种含柠檬酸的溶液的处理方法，该方法包括以下步骤： 

(1)将含柠檬酸的溶液与柠檬酸钠母液混合，使得到的溶液的pH为2-5，所得溶液为溶液A； 

(2)将步骤(1)得到的溶液A流经活性炭柱，并与其中的活性炭接触，得到流出液B，所述接触的条件使得流出液B的透光率≥60％； 

(3)使流出液B与多组阴离子交换树脂柱组接触进行离子交换色谱分离，每组阴离子交换树脂柱组依次且循环地经过吸附区、净化区、洗脱区和再生区，以使阴离子交换树脂柱组依次且循环地进行交换吸附、净化、洗脱和再生。 

所述每组阴离子交换树脂柱组包括一个或多个并联的阴离子交换树脂柱，其中，至少两组阴离子交换树脂柱组同时处于吸附区，且处于吸附区的该至少两组阴离子交换树脂柱组串联连接，在吸附区，所述交换吸附的方法 包括使流出液B从处于吸附区首位的阴离子交换树脂柱组的上端引入，依次流经该吸附区内的各组阴离子交换树脂柱组，并从处于吸附区末位的阴离子交换树脂柱组的下端流出，使流出液B中的至少部分柠檬酸吸附到所述阴离子交换树脂上，得到流出液C；之后处于吸附区首位的阴离子交换树脂柱组进入净化区，流出液B的引入速度使得处于吸附区首位的阴离子交换树脂柱组即将进入净化区时，处于吸附区首位的阴离子交换树脂柱组的交换度与处于第二位的阴离子交换树脂柱组的交换度的比值为1∶0.65-0.95，优选为1∶0.75-0.9。 

阴离子交换树脂是一个交换吸附的过程，本发明的发明人经过研究发现，现有技术提取柠檬酸的过程中通常不对含柠檬酸溶液的pH进行调整，此时，所述含柠檬酸溶液的pH通常为1.6-1.8，在这个pH值下，柠檬酸一般是以分子的形式存在，解离的程度极低；而本发明将所述含柠檬酸溶液与柠檬酸钠母液混合，以将得到的溶液的pH调节至2-5，则柠檬酸主要以离子的形式存在，因此，能够大大提高与阴离子交换树脂柱的交换吸附能力，分离提纯等量的柠檬酸，所用净化剂的用量明显减少，在浓缩过程中，可以有效减少柠檬酸提浓的蒸汽消耗，且收集得到的柠檬酸的纯度较高。