1.课题来源与背景

①课题来源本项成果为公司自选课题。

②课题背景随着生物技术的进步，柠檬酸工业有了突飞猛进的发展，全世界柠檬酸产量已达400万吨。柠檬酸用途广泛，最重要的用途是用于食品工业作为酸味剂。在化学领域，柠檬酸可作为化学分析用试剂，例如实验试剂、色谱分析试剂、生化试剂、络合剂、掩蔽剂及用来配制缓冲溶液等（柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液可用于烟气脱硫）。将柠檬酸添加在仔猪的饲料中，可以提早断奶，提高饲料利用率5-10%，增加母猪产仔量。属于果酸的柠檬酸还常用于制备乳液、乳霜、洗发精、美白用品、抗老化用品和青春痘用品等。另外，柠檬酸是羟基酸，柠檬酸分子具有四个活性基团——三个羧基和一个羟基，这四个活性基团均可发生酯化或醇解或酰化反应，生成酯类化合物，因此柠檬酸还常用于生产柠檬酸三甲酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯，乙酰柠檬酸三乙酯、乙酰柠檬酸三丁酯等;除此之外还可以将柠檬酸用于生产柠檬酸钠、柠檬酸铵、柠檬酸钙、柠檬酸铁、柠檬酸铁铵等。柠檬酸多采用发酵法生产，发酵获得的柠檬酸发酵清液经提取、精制得到柠檬酸产品。

由于柠檬酸发酵清液用淀粉质原料发酵制得，其中含有糖、蛋白质、色素等杂质，因此需要进一步提纯才能得到柠檬酸产品。柠檬酸的提取方法通常采用钙盐法，即将柠檬酸发酵清液中的柠檬酸转变为柠檬酸的钙盐沉淀，从而使其与柠檬酸发酵清液中的杂质分离。

钙盐法又分为柠檬酸钙法和柠檬酸氢钙法：柠檬酸钙法提取工艺是用碳酸钙和/或氢氧化钙与柠檬酸发酵清液反应得到柠檬酸钙，得到的柠檬酸钙与硫酸反应后得到柠檬酸；柠檬酸氢钙法提取工艺是先将碳酸钙和/或氢氧化钙与柠檬酸发酵清液反应生成柠檬酸钙，然后将柠檬酸钙与柠檬酸发酵清液反应而获得柠檬酸氢钙，得到的柠檬酸氢钙与硫酸反应后得到柠檬酸。可见两种钙盐法都需要先获得柠檬酸钙。

柠檬酸钙的生产过程可采用间歇中和工艺和连续中和工艺，连续中和工艺具有自动化程度高、劳动强度小、设备产能大的优点。

2.技术原理及性能指标

①技术原理：本发明的目的是提供一种工艺简单且产品质量高的柠檬酸钙生产装置及生产方法。

为了实现此目的，一方面，本发明提供了一种柠檬酸钙的生产装置，所述生产装置包括依次串联连接的多级反应罐，其中，位于首位的第一级反应罐中设置有搅拌装置，所述生产装置还设置有能向位于首位的第一级反应罐之后的各级反应罐中的至少一个反应罐内泵入空气的空气反吹管道。

另一方面，本发明提供了一种柠檬酸钙的生产方法，其中，该方法在柠檬酸钙的生产装置中进行，所述生产装置包括依次串联连接的多级反应罐，且位于首位的第一级反应罐中设置有搅拌装置，所述生产装置还设置有能向位于首位的第一级反应罐之后的各级反应罐中的至少一个反应罐内泵入空气的空气反吹管道;所述方法包括：在搅拌和生成柠檬酸钙的条件下，将碳酸钙浆液与柠檬酸发酵清液连续引入多级反应罐的第一级反应罐中，并将得到的pH值为4-4.5的含有柠檬酸钙的反应物料依次连续引入第一级反应罐之后的各级反应罐中;其中，通过空气反吹管道向位于首位的第一级反应罐之后的至少一个反应罐中泵入空气。

②性能指标使用本发明方法获得的柠檬酸浆液进行抽滤，测定抽滤获得的固体的水分含量为45~50%，测定抽滤获得的液相中的柠檬酸含量为0.21~0.37%。

3.技术的创造性与先进性目前，柠檬酸钙连续中和工艺中，需要往除第一级反应罐外的各级反应罐中添加碳酸钙和/或氢氧化钙来调节pH值以使柠檬酸发酵清液中的柠檬酸尽可能的转化为钙盐沉淀，如CN101607890A中公开的连续中和工艺需要通过添加碳酸钙的方式逐步调高pH，其中，由于后加入的碳酸钙反应不彻底，因此会不可避免地导致柠檬酸钙产品中碳酸钙的包夹量大而且在现有技术中，常规使用的柠檬酸钙生产装置的各级反应罐中均设置有搅拌装置，但是获得的柠檬酸钙的质量较低（固液比大且含水量高），导致后续固液分离困难，且反应后的液相中柠檬酸的含量较高（即柠檬酸的收率较低）。

而本发明技术方案，不需要往除第一级反应罐外的各级反应罐中添加另外的碳酸钙调节pH值以促进柠檬酸钙的生成;获得的柠檬酸钙的质量较高（固液比小且含水量较低），易固液分离;且反应后的液相中柠檬酸的含量较低（即柠檬酸的收率较高）。

4.技术的成熟度，适应范围和安全性本发明是在充分吸纳传统技术的基础上，针对生产中遇到的一些技术难题，通过优化实验配置，取得的一项科技成果，目前技术成熟，安全可靠，可以广泛适用于微生物发酵领域。

应用情况及存在问题

目前，本项技术已经在我公司小批量使用，暂未发现问题。