一種檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝和處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種檸檬酸結(jié)晶母液處理工藝，包括：S1)將質(zhì)量濃度45～50％的檸檬酸結(jié)晶母液加入一級進料罐，凈化水加入到濃水罐，質(zhì)量濃度1％的硫酸溶液加入極水罐，在電流密度100～200A/m2，壓力1.5～2.5MPa進行電滲析，雜質(zhì)陽離子和陰離子分別穿過一級陽膜和一級陰膜進入鹽室，并在鹽室中形成電中性鹽，而檸檬酸根離子留存于酸室中；S2)將上述處理過的檸檬酸結(jié)晶母液加入二級進料罐，與步驟S1)相同條件下之間進行電滲析，使電中性雜質(zhì)留在酸室中，而檸檬酸根離子通過二級陰膜進入鹽室。本發(fā)明還提供有該方法的處理裝置。本發(fā)明可對檸檬酸結(jié)晶母液進行徹底處理，不產(chǎn)生后續(xù)問題，并保證母液處理后質(zhì)量。
【專利說明】一種檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝和處理裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)酵法生產(chǎn)有機酸領(lǐng)域，具體涉及檸檬酸的生產(chǎn)，為一種檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝和處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在結(jié)晶階段，檸檬酸從過飽和料液中以晶體的形式析出，在此過程中，料液中的有機雜質(zhì)較多的殘留在母液中。料液濃度達到檸檬酸飽和濃度后，不再有晶體析出，其中檸檬酸濃度仍然較高，需要繼續(xù)循環(huán)利用?，F(xiàn)在檸檬酸結(jié)晶母液的利用途徑有以下幾種:一是直接摻入好的檸檬酸濃縮液中一起結(jié)晶生產(chǎn)質(zhì)量稍差一點的檸檬酸產(chǎn)品；二是直接進行濃縮結(jié)晶后去生產(chǎn)檸檬酸鹽；三是通過先進的色譜工藝處理后直接生產(chǎn)檸檬酸產(chǎn)品。但這三種途徑都存在不足，第一種途徑的缺點是會產(chǎn)生質(zhì)量更差的二代母液、三代母液等，仍需要進行處理；第二個途徑的缺點是產(chǎn)生的檸檬酸鹽母液質(zhì)量很差，很難處理；第三種途徑的缺點是設(shè)備投資太大，如果沒有合適的預處理，運行成本也會很高。尋求一種合理的檸檬酸母液處理方法對檸檬酸生產(chǎn)具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝和處理裝置，對檸檬酸結(jié)晶母液進行徹底處理，不產(chǎn)生后續(xù)問題，保證母液處理后質(zhì)量。實現(xiàn)檸檬酸結(jié)晶母液的科學合理利用。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種檸檬酸結(jié)晶母液處理工藝，包括以下步驟:
[0006]SI)首次電滲析步·驟:將質(zhì)量濃度45~50%的檸檬酸結(jié)晶母液加入一級進料罐，凈化水加入到濃水罐，質(zhì)量濃度I %的硫酸溶液加入極水罐，在電流密度100~200A/m2，壓力1.5~2.5MPa進行電滲析，雜質(zhì)陽離子和陰離子分別穿過一級陽膜和一級陰膜進入鹽室，并在鹽室中形成電中性鹽，而檸檬酸根離子留存于酸室中，從而得到去除無機雜質(zhì)離子的檸檬酸結(jié)晶母液；
[0007]S2)再次電滲析步驟:將經(jīng)過步驟SI)處理的檸檬酸結(jié)晶母液加入二級進料罐，凈化水加入到濃水罐，質(zhì)量濃度I %的硫酸溶液加入極水罐，在電流密度100~200A/m2下，壓力1.5~2.5MPa之間進行電滲析，使電中性雜質(zhì)留在酸室中，而檸檬酸根離子通過二級陰膜進入鹽室。
[0008]上述工藝中，步驟SI)中所述一級陰膜由一張普通的陰膜與一張納濾膜壓制而成。
[0009]該納濾膜不允許檸檬酸根離子通過，而允許無機鹽離子通過，所以檸檬酸根離子不能穿透一級陰膜而留在酸室，而雜質(zhì)陰離子穿透一級陰膜進入鹽室。同時，雜質(zhì)陽離子穿透一級陽膜進入另一側(cè)鹽室。
[0010]經(jīng)過步驟SI)的電滲析，檸檬酸結(jié)晶母液中的無機雜質(zhì)離子被去除。[0011]上述工藝中，步驟SI)還包括:同時對鹽室溶液進行循環(huán)濃縮，并將形成的電中性鹽排出。從而提高檸檬酸結(jié)晶母液中帶電雜質(zhì)離子去除率，一般達到95%以上，優(yōu)選使帶電雜質(zhì)離子去除率達到99%以上。
[0012]經(jīng)步驟SI)電滲析處理后的檸檬酸結(jié)晶母液，其帶電無機雜質(zhì)離子被去除，易碳化合物K值在4.0以下，收率在90%以上，透光率在97%以上。
[0013]上述工藝中，步驟S2)中所述二級陰膜能夠允許檸檬酸根離子通過，不允許電中性雜質(zhì)通過。由此再次進行電滲析時，檸檬酸根離子穿過二級陰膜進入鹽室，而電中性雜質(zhì)留在酸室中，
[0014]經(jīng)過步驟S2)的電滲析，實現(xiàn)檸檬酸與不帶電有機雜質(zhì)的分離。
[0015]上述工藝中，步驟S2)還包括:對鹽室溶液進行循環(huán)濃縮，得到提純濃縮的檸檬酸結(jié)晶母液。
[0016]經(jīng)步驟S2)電滲析處理后的檸檬酸結(jié)晶母液，質(zhì)量濃度在60%以上，易碳化合物K值在1.0以下，收率在90 %以上,透光率在99 %以上；可以進一步進入濃縮結(jié)晶工序生廣優(yōu)質(zhì)檸檬酸。
[0017]本發(fā)明還提供了一種檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理裝置，包括一級電滲析裝置和二級電滲析裝置，兩級電滲析裝置的基本單元均為二室式，其特殊之處在于，其一級電滲析裝置的一級陰膜不能透過檸檬酸根離子，可透過無機鹽離子透過；其二級陰膜可透過檸檬酸根離子，不可透過電中性雜質(zhì)。
[0018]上述技術(shù)方案中，所述一級陰膜具體可以由由一張普通的陰膜與一張納濾膜壓制而成。
[0019]由上可知，本工藝和裝置所使用的均是價格較低的陽膜和陰膜，而不需采用價格高的雙極膜電滲析，從而降低了成本。
[0020]綜上所述，本發(fā)明利用兩次電滲析，實現(xiàn)了檸檬酸結(jié)晶母液的凈化，其二級電滲析后的檸檬酸結(jié)晶母液，質(zhì)量符合行業(yè)標準，可以進一步進入濃縮結(jié)晶工序生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)檸檬酸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發(fā)明一級電滲析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明一級電滲析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖中:1- 一級酸室；2_ —級鹽室；3_去除無機雜質(zhì)離子的檸檬酸結(jié)晶母液；4_廢鹽液；5_—級進料罐；21_ 二級酸室；22 二級鹽室；23_廢液；24_凈化后的檸檬酸結(jié)晶母液；25_ 二級進料罐；6_循環(huán)濃縮。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0026]一種檸檬酸結(jié)晶母液處理工藝，包括以下步驟:
[0027]SI)首次電滲析步驟:將質(zhì)量濃度45~50%的檸檬酸結(jié)晶母液加入一級進料罐，凈化水加入到濃水罐，質(zhì)量濃度I %的硫酸溶液加入極水罐，在電流密度100~200A/m2，壓力1.5~2.5MPa進行電滲析，使雜質(zhì)陽離子和陰離子分別穿過一級陽膜和一級陰膜進入鹽室，并在鹽室中形成電中性鹽，而檸檬酸根離子留存于酸室中，從而得到去除無機雜質(zhì)離子的檸檬酸結(jié)晶母液；
[0028]S2)再次電滲析步驟:將經(jīng)過步驟SI)處理的檸檬酸結(jié)晶母液加入二級進料罐，凈化水加入到濃水罐，質(zhì)量濃度I %的硫酸溶液加入極水罐，在電流密度100~200A/m2下，壓力1.5~2.5MPa之間進行電滲析，使電中性雜質(zhì)留在酸室中，而檸檬酸根離子通過二級陰膜進入鹽室。
[0029]本工藝設(shè)計用于去除檸檬酸結(jié)晶母液中的無機雜質(zhì)離子和有機雜質(zhì)。
[0030]上述工藝中，步驟SI)中所述一級陰膜由一張普通的陰膜與一張納濾膜壓制而成。而陽膜可以使用普通陽膜。
[0031]該納濾膜不允許檸檬酸根離子通過，而允許無機鹽離子通過，所以檸檬酸根離子不能穿透一級陰膜而 留在酸室，而雜質(zhì)陰離子穿透一級陰膜進入鹽室。同時，雜質(zhì)陽離子穿透一級陽膜進入另一側(cè)鹽室。
[0032]經(jīng)過步驟SI)的電滲析，檸檬酸結(jié)晶母液中的無機雜質(zhì)離子，如Ca2+，Mg2+，S042_，Cl等被去除。
[0033]上述工藝中，步驟SI)還包括:同時對鹽室溶液進行循環(huán)濃縮，并將形成的電中性鹽排出。從而提高檸檬酸結(jié)晶母液中無機雜質(zhì)離子去除率，一般達到95%以上，優(yōu)選使帶電雜質(zhì)離子去除率達到99%以上。
[0034]步驟SI)具體操作為:將質(zhì)量濃度45~50%的檸檬酸結(jié)晶母液加入進料罐，凈化水加入到濃水罐，質(zhì)量濃度I %的硫酸溶液加到極水罐，連接電滲析裝置電源，啟動電泵，循環(huán)各自溶液，再啟動模堆整流器電源，并逐漸調(diào)至所需電壓，使電流密度為100~200A/m2，各流道的運行壓力盡可能相同，在1.5~2.5MPa之間進行電滲析；其余溫度、流量采用常規(guī)參數(shù)進行控制。使雜質(zhì)陽離子和陰離子分別穿過一級陽膜和一級陰膜進入鹽室，并在鹽室中形成電中性鹽，而檸檬酸根離子留存于酸室中，從而得到去除無機雜質(zhì)離子的檸檬酸結(jié)晶母液。同時對鹽室溶液進行循環(huán)濃縮，循環(huán)濃縮程度視酸室中檸檬酸結(jié)晶母液無機雜質(zhì)離子的去除率而定，優(yōu)選使無機雜質(zhì)離子去除率高于99%。
[0035]經(jīng)步驟SI)電滲析處理后的檸檬酸結(jié)晶母液，其帶電無機雜質(zhì)離子被去除，易碳化合物K值降低到4.0以下，收率在90%以上，透光率在97%以上。在酸室中得到的去除無機雜質(zhì)離子的檸檬酸結(jié)晶母液用于進行下一級電滲析處理。而鹽室中得到的濃度較高、無法再繼續(xù)循環(huán)應用的鹽溶液作為廢水排放。
[0036]上述工藝中，步驟S2)中所述二級陰膜能夠允許檸檬酸根離子通過，不允許電中性雜質(zhì)通過。由此再次進行電滲析時，檸檬酸根離子穿過二級陰膜進入鹽室，而電中性雜質(zhì)留在酸室中。
[0037]步驟S2)的電滲析，用于實現(xiàn)檸檬酸與不帶電有機雜質(zhì)的分離，從而得到凈化的檸檬酸結(jié)晶母液。
[0038]上述工藝中，步驟S2)還包括:對鹽室溶液進行循環(huán)濃縮，得到提純濃縮的檸檬酸結(jié)晶母液。
[0039]經(jīng)上述電滲析處理后的檸檬酸結(jié)晶母液，質(zhì)量濃度在60%以上，易碳化合物K值降低1.0以下，收率在90%以上，透光率超出99.5%以上，料液質(zhì)量較佳，可以直接進行結(jié)晶工序生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)檸檬酸。
[0040]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在本工藝的實際應用過程中，除考慮檸檬酸結(jié)晶母液凈化后的技術(shù)指標外，可參考單位質(zhì)量檸檬酸提純電耗作為經(jīng)濟考核指標對工藝進行調(diào)
難
iF.0
[0041]如圖1和圖2所示，本發(fā)明還提供了一種檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理裝置，包括一級電滲析裝置和二級電滲析裝置，兩級電滲析裝置的基本單元均為二室式，其特殊之處在于，其一級電滲析裝置的一級陰膜不能透過檸檬酸根離子，可透過無機鹽離子透過；其二級陰膜可透過檸檬酸根離子，不可透過電中性雜質(zhì)。
[0042]上述技術(shù)方案中，所述一級陰膜具體可以由由一張普通的陰膜與一張納濾膜壓制--? 。
[0043]具體的，如圖1所示，一級電滲析裝置采用一級陽膜和一級陰膜交替排放形成相間的一級鹽室2和一級酸室I。待處理的檸檬酸結(jié)晶母液由一級進料罐5進入一級酸室I中，由于一級陰膜不允許檸檬酸根離子透過，因而檸檬酸根離子留于一級酸室I中，而其他雜質(zhì)陽離子和陰離子分別透過一級陽膜和一級陰膜進入酸室兩側(cè)的一級鹽室2，并形成電中性鹽，同時可對一級鹽室2溶液進行循環(huán)濃縮6。從而在一級酸室I從得到去除無機雜質(zhì)離子的檸檬酸結(jié)晶母液3，并從一級酸室I排出用于進行下一級電滲析。而一級鹽室2中的高濃度廢鹽液4作為廢水排出。
[0044] 而二級電滲析裝置，如圖2所示，其與一級電滲析裝置一樣由二級陽膜和二級陰膜交替排放形成相間的二級酸室21和二級鹽室22，其不同之處在于:二級陰膜允許檸檬酸根離子透過，而不允許電中性鹽透過。在二級電滲析裝置中，經(jīng)過一級電滲析處理的去除無機雜質(zhì)離子的檸檬酸結(jié)晶母液3由二級進料罐25進入二級酸室21中，其中的檸檬酸根離子透過二級陰膜進入二級鹽室22，從而實現(xiàn)檸檬酸和電中性鹽的分離。同時可對二級鹽室22中的溶液進行循環(huán)濃縮6。經(jīng)過二級電滲析裝置凈化后的檸檬酸結(jié)晶母液24由二級鹽室22中排出，而電中性鹽廢液23由二級酸室21排出。
[0045]綜上所述，本發(fā)明利用兩次電滲析，實現(xiàn)了檸檬酸結(jié)晶母液的凈化，其二級電滲析后的檸檬酸結(jié)晶母液，質(zhì)量符合行業(yè)標準，可以進一步進入濃縮結(jié)晶工序生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)檸檬酸，產(chǎn)品質(zhì)量符合GB1987-2007，ΒΡ2013, USP35，F(xiàn)CC8，Ε330等檸檬酸國內(nèi)外標準要求。
[0046]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝，其特征在于，包括以下步驟: 51)首次電滲析步驟:將質(zhì)量濃度45~50%的檸檬酸結(jié)晶母液加入一級進料罐，凈化水加入到濃水罐，質(zhì)量濃度I %的硫酸溶液加入極水罐，在電流密度100~200A/m2，壓力1.5~2.5MPa進行電滲析，雜質(zhì)陽離子和陰離子分別穿過一級陽膜和一級陰膜進入鹽室，并在鹽室中形成電中性鹽，而檸檬酸根離子留存于酸室中，從而得到去除無機雜質(zhì)離子的檸檬酸結(jié)晶母液； 52)再次電滲析步驟:將經(jīng)過步驟SI)處理的檸檬酸結(jié)晶母液加入二級進料罐，凈化水加入到濃水罐，質(zhì)量濃度I %的硫酸溶液加入極水罐，在電流密度100~200A/m2下，壓力1.5~2.5MPa之間進行電滲析，使電中性雜質(zhì)留在酸室中，而檸檬酸根離子通過二級陰膜進入鹽室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝，其特征在于: 步驟SI)中所述一級陰膜由一張普通的陰膜與一張納濾膜壓制而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝，其特征在于: 步驟SI)還包括:同時對鹽室溶液進行循環(huán)濃縮，并將形成的電中性鹽排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝，其特征在于: 步驟S2)中所述二級陰膜能夠允許檸檬酸根離子通過，不允許電中性雜質(zhì)通過。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理工藝，其特征在于: 步驟S2)還包括:對鹽室溶液進行循環(huán)濃縮，得到提純濃縮的檸檬酸結(jié)晶母液。`
6.一種檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理裝置，其特征在于: 包括一級電滲析裝置和二級電滲析裝置，兩級電滲析裝置的基本單元均為二室式: 所述一級電滲析裝置的一級陰膜不能透過檸檬酸根離子，可透過無機鹽離子； 所述二級電滲析裝置的二級陰膜可透過檸檬酸根離子，不可透過電中性雜質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檸檬酸結(jié)晶母液凈化處理裝置，其特征在于: 所述一級陰膜由一張普通的陰膜與一張納濾膜壓制而成。
【文檔編號】C07C59/265GK103664579SQ201310697289
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】張傳惠, 李儉, 劉福軍, 王思影, 陳金鳳 申請人:濰坊英軒實業(yè)有限公司