从结构上讲柠檬酸是一种三羧酸类化合物,并因此而与其他羧酸有相似的物理和化学性质。柠檬酸是一种较强的**酸,有3个H+可以电离。
水中电离情况:柠檬酸的电离常数为:pk1=3.13;pk2=4.76;pk3=6.40,从电离常数来看,柠檬酸酸性比较强。柠檬酸电离后主要存在形式和pH有关。在化学镀镍操作的pH值条件下,绝大部分柠檬酸都已电离成三价的柠檬酸根离子。
**柠檬酸在自然界中分布很广,**的柠檬酸存在于植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中。人工合成的柠檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵而制得的,可分为无水和水合物两种。纯品柠檬酸为无色透明结晶或白色粉末,无臭,有一种诱人的酸味。
很多种水果和蔬菜,尤其是柑橘属的水果中都含有较多的柠檬酸,特别是柠檬和青柠——它们含有大量柠檬酸,在干燥之后,含量可达8%(在果汁中的含量大约为47g/L)。在柑橘属水果中,柠檬酸的含量介于橙和葡萄的0.005mol/L和柠檬和青柠的0.30mol/L之间。这个含量随着不同的栽培种和植物的生长情况而有所变化。
提取:发酵结束后,要对发酵醛进行处理。表面发酵要即时把菌盖和发酵液分开,再用少量水洗涤菌盖和浅盘,发酵液和洗水合并;固体发酵酷中的柠檬酸要用水浸出,水温80℃,浸出2~3次,浸水合并。发酵酸用压滤机过滤,滤液和洗水合并,打入滤液槽。柠檬酸与钙盐和钙碱反应生成柠檬酸钙从液相中沉淀出来,与可溶性杂质分开。酸液中若含草酸多,则可在热的中和液中,于pH值3以下沉淀析出,从而使草酸盐先分离出来。中和终点用精密试纸测试,保持pH值在6.0~6.8。在85℃左右搅拌30分钟,使硫酸钙充分析出,过滤。柠檬酸钙用硫酸酸解,按溶液中柠檬酸含量确定硫酸的用量,一般硫酸过量不**过0.2%。酸解后,酸液进行过滤。柠檬酸溶液的净化通过吸附脱色和离子交换除去溶液中的色素、胶体和铁离子、钙离子、铜离子、镁离子等金属阳离子以及硫酸根离子等阴离子杂质。
蒸好的物料要扬散摊凉,当温度降至37℃以下,即可补水接种,装盘发酵,发酵终点以酸度来决定,定期测定酸度,**在酸度时出料,以免柠檬酸被分解。
贮藏条件:柠檬酸一水化合物在干燥空气中或加热至约40度时,失去结晶水,在湿空气中有轻微潮解,稀的柠檬酸水溶液可在静置时发酵。所以固体一水化合物或无水物,应贮藏于气密容器内,置阴凉干燥处保存。
菌种的培养:在柠檬酸的工业生产中都采用微生物发酵法,而有**的只有几种曲霉菌和酵母菌,其中黑曲霉菌是工业中具有竞争力的菌种,酵母中竞争力强的有解脂假丝酵母和季也蒙赤酵母等。
黑曲霉是在琼脂上培养的,在琼脂上成局限菌落,在室温下培养10~14天,成为丰富密集的孢子梗,菌落为黑色,有时也为深褐黑色。考虑到柠檬酸生产菌应具有产酸能力强和耐柠檬酸浓度高的特点,可采用酸性滤纸法、变色圈法和单孢子移植法将黑曲霉分离出来,以避免其他杂菌干扰,使其成为生产柠檬酸用黑曲霉。
考虑到柠檬酸生产菌应具有产酸能力强和耐柠檬酸浓度高的特点,可采用酸性滤纸法、变色圈法和单孢子移植法将黑曲霉分离出来,以避免其他杂菌干扰,使其成为生产柠檬酸用黑曲霉。
净化多在色谱柱上进行,脱色炭是GH-15颗粒炭,离子树脂是阴、阳树脂。柠檬酸净化液的浓度仅20%~25%,只有浓缩到70%以上才能进行结晶。浓缩时温度不能过高,以免柠檬酸分解,净化液的浓缩可在负压下进行,为了节能,可采用双效或三效蒸发器。浓缩分2段进行,*1次浓缩后,放入沉降槽中保温沉降,再除去大部分石膏;*2次浓缩液含柠檬酸约80%,及时放料结晶。*2次浓缩可用升降式或括板式蒸发器,以减少料液和热媒的接触时间,可提高产品质量。结晶方式不同可得不同产品,一水柠檬酸的结晶是将80%溶液,温度在55℃时,在结晶器中搅拌下自然冷却,当温度降至40℃时,加入晶种,开始结晶,控制温度不**过36℃,此时产品为一水柠檬酸;如果溶液在60℃条件下浓缩到83%,冷却至46℃加入晶种,维持温度在40~60℃慢慢结晶,终降到38℃,产品为无水柠檬酸。晶膏分密离心得结晶状的商品柠檬酸。
食用危险:柠檬酸为食用酸类,可增强体内正常代谢,适当的剂量对人体无害。在某些食品中加入柠檬酸后口感好,并可促进食欲,在中国允许果酱、饮料、罐头和糖果中使用柠檬酸。虽然柠檬酸对人体无直接危害,但它可以促进体内钙的排泄和沉积,如长期食用含柠檬酸的食品,有可能导致低钙血症,并且会增加患十二指肠的几率。儿童表现有神经系统不稳定、易兴奋、植物神经紊乱;大人则为手足、肌肉,感觉异常,瘙痒及消化道症状等。
基于柠檬酸对钙的代谢可产生的影响,经常食用罐头、饮料、果酱、酸味糖果的人们,特别是孩子,要注意补钙,多喝牛奶、鱼头、鱼骨汤、吃些小虾皮等,以免导致血钙不足而影响健康,、胃酸过多、龋齿和糖尿病患者不宜经常食用柠檬酸。柠檬酸不能加在纯奶里, 否则会引起纯奶凝固。乳制品行业常把柠檬酸配成10%左右的溶液加入低浓度的牛奶溶液中,加入时应**的搅拌。
这个含量随着不同的栽培种和植物的生长情况而有所变化。
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