专利名称：一种连续蒸发诱导起晶生产无水柠檬酸晶体的方法
技术领域：
本发明涉及无水柠檬酸晶体的生产方法，具体涉及采用连续减压蒸发诱导 起晶生产无水柠檬酸晶体的方法，属于食品化工领域。
背景技术：
无水柠檬酸是一种十分重要的有机酸，主要在食品、饮料行业用作酸味剂、调味齐 、防腐剂及保鲜剂，还在化工行业、化妆品行业及洗涤行业用作抗氧化剂、增塑剂、洗涤齐U。我国是无水柠檬酸生产大国，年产量已超过80万吨。近年来，随着国际国内市场对无水柠檬酸需求量的不断增加，对产品的质量和外观的要求也愈加严格。目前，无水柠檬酸多采用自然起晶的方法生产，将柠檬酸发酵液经过滤、碳酸钙中和、硫酸酸解、活性炭脱色以及树脂交换得到的柠檬酸纯化液进行蒸发浓缩去除溶剂，使溶液浓度进入过饱和不稳定区，随即在结晶罐中自然起晶，随着晶体的大量产生，溶液浓度迅速下降至过饱和介稳区以下，即停止起晶，最后经离心机离心进行固液分离，得到无水柠檬酸湿晶体及结晶母液。但上述方法存在以下缺点:
1.从生产工艺来看:由于起晶迅速，晶体颗粒细小，表面带水量多，需经多次反复离心水分含量才能达标(耗时4 5h)，此外，细小晶体集聚成晶簇，颗粒大小不均匀，易造成离心机工作电流不稳定，离心分离效率低，且每次结晶系统达到稳定所需时间长(约12h)，一方面增加了车间气耗和电耗，费时费力，生产成本高，另一方面导致生产工艺参数(如晶核数量、起晶速度、养晶时间、养 晶速度)难以控制，产品质量不稳定。2.从产品质量来看:晶体颗粒细小且存在大块晶簇，晶形不规则,粉尘大,含水量较高，产量较低。综上所述，开发一套操作简单、生产效率高、节能省时、产品质量稳定的无水柠檬酸晶体生产工艺具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有无水柠檬酸晶体生产工艺存在的上述缺陷，本申请人经过研究改进，提供一种连续蒸发诱导起晶生产无水柠檬酸晶体的方法。该方法工艺操作简单，生产效率高，节能省时，产品颗粒大小均匀完整，含水率低，质量稳定，适用于工业化连续生产。本发明的技术方案如下:
一种连续蒸发诱导起晶生产无水柠檬酸晶体的方法，其特征在于包括以下步骤:
(1)一效蒸发浓缩:将柠檬酸纯化液在真空度-0.040^-0.050kPa，温度78 85°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为120(Tl250kg/m3，得到柠檬酸一效蒸发浓缩液；
(2)二效蒸发浓缩:将步骤(I)所得一效蒸发浓缩液在真空度-0.0850^-0.090kPa,温度56飞5°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为133(Tl335kg/m3，得到柠檬酸二效蒸发浓缩液；(3)减压蒸发诱导起晶:将步骤(2)所得浓缩液通入结晶器，当所述浓缩液的通入量达到该结晶器总体积的70 75%时，在真空度-0.092 -0.095 kPa，温度5(T55°C的条件下加热蒸发至其密度为136(Tl390kg/m3，加入3(Γ60目无水柠檬酸晶种诱导起晶，得到含有晶体的结晶浆液；晶种加入量的控制尤为关键，晶种数量过多会造成产品粒度变小，而过少会导致粒度变大，影响产品质量，在本发明中，所述晶种的加入量为所述二效蒸发浓缩液总质量的14.3 15.0%，优选为 14.3% ；
(4)养晶:保持上述温度和真空度，继续养晶至所述结晶浆液密度为1445 1448kg/m3；
(5)离心分离晶体:养晶结束，对步骤(4)所得结晶浆液进行固液离心分离，得到无水柠檬酸湿晶体及结晶母液；
(6)干燥:对步骤(5)所得无水柠檬酸湿晶体进行干燥，即得无水柠檬酸晶体。其进一步的技术方案为:
步骤(5)所述离心分离包括进料、脱液和脱水三步，其工艺参数如下:进料时，为了使布料均匀离心转速不能过高，同时，为了形成桶壁料层厚度
离心转速不能过低，经过反复优化，将进料转速控制为30(T400r/min,进料时间58飞2s ;进料结束后 进入脱液阶段，提升转速，目的是为了彻底脱去结晶母液，脱液转速为700^800 r/min，脱液时间25(T350s ;用水洗涤脱去结晶母液的晶体然后进行脱水，进一步提升转速，脱水转速为110(Tl300r/min，脱水时间100 250 S。优选地，进料转速为350 r/min，时间60s，脱液转速为750 r/min，时间300s，脱水转速为1200 r/min，时间150s。步骤(6)所述干燥在热风干燥箱中进行，先于6(T65°C干燥18(T200S，再于65 70°C干燥150 180s，最后于15 20°C冷却120 150s。本发明的有益技术效果为:
本发明采用双效蒸发浓缩及添加晶种诱导起晶的方法生产无水柠檬酸晶体，经过各工艺(蒸发浓缩、减压蒸发诱导起晶、养晶、离心、干燥)中关键参数(如结晶器中浆液的密度、晶种加入量、结晶温度和压力、养晶时间、离心转速等)的反复优化，提供了一套操作简单、生产效率高、节能省时、产品质量稳定的无水柠檬酸晶体生产方法，与现有技术相比，本发明具有如下优势:
1.从生产工艺来看:本发明大大缩短了结晶系统达到稳定所需时间(从12h缩短至最低lh)，容易操控，离心分离效率高，节能省时，同时提高了产量(约10吨/次)，适用于工业化连续生产。2.从产品质量来看:本发明所制无水柠檬酸晶体颗粒大小均匀完整，晶形一致，中细颗粒比可达1:1.2，离心后及干燥后晶体含水率低，分别可达0.51%和0.07%,各项检测指标均优于行业标准，产品质量十分稳定。
图1为本发明的生产设备示意图。
具体实施例方式以下结合附图，并通过实施例对本发明进行具体说明。如图1所示，来自柠檬酸生产车间的柠檬酸纯化液首先通入精制贮槽I，在其中做短暂停留和缓冲后，被水泵10泵入双效降膜式蒸发器中的一效蒸发器2进行一效蒸发浓缩，得到柠檬酸一效蒸发浓缩液，该浓缩液再进入二效蒸发器3进行二效蒸发浓缩，得到柠檬酸二效蒸发浓缩液，经过滤器4过滤除杂后通入结晶器5进行蒸发诱导起晶，得到含有晶体的结晶浆液，随后将该结晶浆液通入养晶槽6中继续养晶，使结晶充分；养晶结束，所得结晶浆液被水泵11泵入离心机7进行固液分离，得到无水柠檬酸湿晶体及结晶母液，最后将无水柠檬酸湿晶体放入热风干燥箱8中进行干燥，即得无水柠檬酸晶体；根据目标产品的实际要求，可将无水柠檬酸晶体过不同规格的摇滚筛9，从而获得最终产品。实施例1
本实施例具体生产方法如下:
(O双效蒸发浓缩:来自柠檬酸生产车间的柠檬酸纯化液首先通入精制贮槽1，在其中做短暂停留和缓冲后，被水泵10泵入双效降膜式蒸发器中的一效蒸发器2，在真空度-0.042kPa，温度78°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为1215kg/m3，得到柠檬酸一效蒸发浓缩液；该浓缩液再进入二效蒸发器3，在真空度-0.085kPa，温度56°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为1330kg/m3，得到柠檬酸二效蒸发浓缩液。(2)过滤除杂:步骤(I)所得二效蒸发浓缩液经过过滤器4，以除去其中的杂质。(3)减压蒸发诱导起晶:将过滤后的上述浓缩液通入结晶器5 (结晶器体积1000L),当所述浓缩液的通入量为720L时，在真空度-0.093kPa，温度50°C的条件下加热蒸发至其密度为1380kg/m3，再加入30目无水柠檬酸晶种诱导起晶，得到含有晶体的结晶浆液，所述晶种的加入量为所述二效蒸发浓缩液总质量的14.3%。(4)养晶:保持上述温度和真空度，将步骤(3)所得结晶浆液通入养晶槽6中继续养晶至其密度为1447kg/m3。(5)离心分离晶体:养晶结束，所得结晶浆液被水泵11泵入离心机7进行固液分离，包括进料、脱液和脱水三步，其工艺参数为:进料转速300r/min，进料时间62s ;脱液转速700r/min，脱液时间350s，得到脱去结晶母液的柠檬酸晶体；用蒸馏水洗涤脱去结晶母液的晶体然后进行脱水，脱水转速llOOr/min，时间100s，脱干后卸料，得到无水柠檬酸湿晶体。(6)干燥筛分:将步骤(5)所得无水柠檬酸湿晶体放入热风干燥箱8中进行干燥，先于65°C干燥180s，再于70°C干燥150s，最后于20°C冷却120s，得到无水柠檬酸晶体成品；干燥后的无水柠檬酸晶体用摇滚筛9进行筛分，筛分规格:中颗粒16 30目，细颗粒30 60目。实施例2
本实施例具体生产方法如下:
(O双效蒸发浓缩:来自柠檬酸生产车间柠檬酸纯化液首先通入精制贮槽1，在其中做短暂停留和缓冲后，被水泵10泵入双效降膜式蒸发器中的一效蒸发器2，在真空度-0.045kPa，温度80°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为1220kg/m3，得到柠檬酸一效蒸发浓缩液；该浓缩液再进入二效蒸发器3，在真空度-0.088kPa，温度60°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为1332kg/m3，得到柠檬酸二效蒸发浓缩液。(2)过滤除杂:步骤(1)所得二效蒸发浓缩液经过过滤器4，以除去其中的杂质。(3)减压蒸发诱导起晶:将过滤后的上述浓缩液通入结晶器5 (结晶器体积1000L),当所述浓缩液的通入量为710L时，在真空度-0.095kPa,温度53°C的条件下加热蒸发至其密度为1390g/m3，再加入40目无水柠檬酸晶种诱导起晶，得到含有晶体的结晶浆液，所述晶种的加入量为所述二效蒸发浓缩液总质量的15%。(4)养晶:保持上述温度和真空度，将步骤(3)所得结晶浆液通入养晶槽6中继续养晶至其密度为1445kg/m3。(5)离心分离晶体:养晶结束，所得结晶浆液被水泵11泵入离心机7进行固液分离，包括进料、脱液和脱水三步，其工艺参数为:进料转速400r/min，进料时间58s ;脱液转速800r/min，脱液时间250s，得到脱去结晶母液的柠檬酸晶体；用蒸馏水洗涤脱去结晶母液的晶体然后进行脱水，脱水转速1300r/min，时间150s，脱干后卸料，得到无水柠檬酸湿晶体。(6)干燥筛分:将步骤(5)所得无水柠檬酸湿晶体放入热风干燥箱8中进行干燥，先于63°C干燥190s,再于68°C干燥160s,最后于17°C冷却140s,得到无水朽1檬酸晶体成品；干燥后的无水柠檬酸晶体用摇滚筛9进行筛分，筛分规格:中颗粒16 30目，细颗粒30 60目。实施例3
本实施例具体生产方法如下:
(O双效蒸发浓缩:来自柠檬酸生产车间柠檬酸纯化液首先通入精制贮槽1，在其中做短暂停留和缓冲后，被水泵10泵入双效降膜式蒸发器中的一效蒸发器2，在真空度-0.005kPa，温度85°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为1250kg/m3，得到柠檬酸一效蒸发浓缩液；该浓缩液再进入 二效蒸发器3，在真空度-0.090kPa，温度65°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为1333kg/m3，得到柠檬酸二效蒸发浓缩液。(2)过滤除杂:步骤(I)所得二效蒸发浓缩液经过过滤器4，以除去其中的杂质。(3)减压蒸发诱导起晶:将过滤后的上述浓缩液通入结晶器5 (结晶器体积1000L),当所述浓缩液的通入量为720L时，在真空度-0.092kPa，温度55°C的条件下加热蒸发至其密度为1360g/m3，再加入50目无水柠檬酸晶种诱导起晶，得到含有晶体的结晶浆液，所述晶种的加入量为所述二效蒸发浓缩液总质量的14.3%。(4)养晶:保持上述温度和真空度，将步骤(3)所得结晶浆液通入养晶槽6中继续养晶至其密度为1448g/m3。(5)离心分离晶体:养晶结束，所得结晶浆液被水泵11泵入离心机7进行固液分离，包括进料、脱液和脱水三步，其工艺参数为:进料转速350r/min，进料时间60s ;脱液转速750r/min，脱液时间300s，得到脱去结晶母液的柠檬酸晶体；用蒸馏水洗涤脱去结晶母液的晶体然后进行脱水，脱水转速1200r/min，时间250s，脱干后卸料，得到无水柠檬酸湿晶体。(6)干燥筛分:将步骤(5)所得无水柠檬酸湿晶体放入热风干燥箱8中进行干燥，先于60°C干燥200s,再于65°C干燥180s,最后于15°C冷却150s,得到无水朽1檬酸晶体成品；干燥后的无水柠檬酸晶体用摇滚筛9进行筛分，筛分规格:中颗粒16 30目，细颗粒30 60目。对比例I
采用常规自然起晶法生产无水柠檬酸晶体(具体操作方法参见天津大学化工原理教研室编.化工原理.下册(M)，天津科技大学出版，1989)，将实施例f实施例3和对比例I中结晶系统达到稳定所需时间，无水柠檬酸成品含水量(离心后含水率，干燥后含水率)，颗粒均匀度(中细颗粒比)等指标进行检测和对比，结果参见表I。
权利要求
1.一种连续蒸发诱导起晶生产无水柠檬酸晶体的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)一效蒸发浓缩:将柠檬酸纯化液在真空度-0.040^-0.050kPa，温度78 85°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为120(Tl250kg/m3，得到柠檬酸一效蒸发浓缩液； (2)二效蒸发浓缩:将步骤(I)所得一效蒸发浓缩液在真空度为-0.0850^-0.090kPa,温度56飞5°C的条件下蒸发浓缩至溶液密度为133(Tl335kg/m3，得到柠檬酸二效蒸发浓缩液； (3)减压蒸发诱导起晶:将步骤(2)所得浓缩液通入结晶器，当所述浓缩液的通入量达到该结晶器总体 积的70 75%时，在真空度-0.092 -0.095 kPa，温度5(T55°C的条件下加热蒸发至其密度为136(Tl390kg/m3，加入3(Γ60目无水柠檬酸晶种诱导起晶，得到含有晶体的结晶浆液，所述晶种的加入量为所述二效蒸发浓缩液总质量的14.3^15.0% ； (4)养晶:保持上述温度和真空度，继续养晶至所述结晶浆液密度为1445 1448kg/m3 ； (5)离心分离晶体:养晶结束，对步骤(4)所得结晶浆液进行固液离心分离，得到无水柠檬酸湿晶体及结晶母液； (6)干燥:对步骤(5)所得无水柠檬酸湿晶体进行干燥，即得无水柠檬酸晶体。
2.根据权利要求1所述连续蒸发诱导起晶生产无水柠檬酸晶体的方法，其特征在于:步骤(5)所述离心分离包括进料、脱液和脱水三步，其工艺参数为:进料转速30(Γ400ι./min,时间58 62s ;脱液转速700 800 r/min,时间250 350s ;脱水转速110(Tl300r/min，时间 100 250 S。
3.根据权利要求1所述连续蒸发诱导起晶生产无水柠檬酸晶体的方法，其特征在于:步骤(6)所述干燥在热风干燥箱中进行，先于6(T65°C干燥18(T200s，再于65 70°C干燥150 180s，最后于15 20°C冷却120 150s。
全文摘要
本发明公开一种连续蒸发诱导起晶生产无水柠檬酸晶体的方法，该方法包括以下步骤(1)双效蒸发浓缩；(2)减压蒸发诱导起晶，在真空度-0.092~-0.095kPa，温度50~55℃的条件下将浓缩液加热蒸发至密度为1360~1390kg/m3，加入30~60目无水柠檬酸晶种诱导起晶；(3)养晶；(4)离心分离晶体；(5)干燥，即得无水柠檬酸晶体。本发明工艺操作简单，生产效率高，节能省时，产品颗粒大小均匀完整，晶形一致，含水率低，质量稳定，适用于工业化连续生产。
文档编号C07C51/43GK103086876SQ20131005673
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者胡志杰, 蒋小东, 张明, 赵隽峰, 唐文健, 许兆平, 毛鸿浩, 孙福新 申请人:宜兴协联生物化学有限公司