CN105111070B - 一种柠檬酸钾的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柠檬酸钾的制备方法，该方法包括以下步骤，将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤；将柠檬酸溶液加热至80℃～90℃，加入活性炭处理；对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶；将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行反复萃取；将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80℃，保持20min，再降至室温；将碳酸氢钾溶于水加热至85℃～100℃；将制得的柠檬酸溶液加入上一步骤制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8；将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；采用该方法制得的柠檬酸钾利用率高、转换率高，易操作，成本低，步骤简单，并且环保无污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种柠檬酸钾的制备方法。
背景技术
柠檬酸钾为无色结晶或白色结晶性粉末，有微引湿性，易溶于水，缓溶于甘油，不溶于醇，味咸而凉。柠檬酸钾用途颇为广泛，主要用作分析试剂，食品添加剂，在制药工业上用碱性钾盐，用作低钾血症及碱化尿液，也可制成高效复合肥料，还可用于造纸、镀金等行业。柠檬酸钾的生产方法也有很多种，传统的方法是将柠檬酸与石灰石发生中和反应，再通过硫酸进行酸化，多次洗脱得到柠檬酸，但是这种传统的方法中，副产物硫酸钙污染环境不环保；现有技术中也有直接通过阴阳离子置换实现对柠檬酸的提取，然后再制取柠檬酸盐，但是阴阳离子置换树脂合成比较复杂，成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服传统处理工艺中多次结晶、多次冲洗、产生有毒副产物、成本高的缺点，提供一种易操作、成本低、步骤简单的一种柠檬酸钾的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柠檬酸钾的制备方法包括以下步骤，
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）将柠檬酸溶液加热至80℃～90 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（3）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（4）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（5）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80 ℃，保持20min，再降至室温；
（6）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（7）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（5）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（8）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
柠檬酸液需缓慢加入碳酸氢钾热溶液，无需搅拌；
根据步骤（7）最终所得反应液PH值为6.5~6.8，柠檬酸发酵液用量要略多于碳酸氢钾，比值为1：0.7～0.8，当PH值达到6.5～7，需再滴入0.1～0.2%残酸；
步骤（8）冷却结晶时，稳定要缓慢降低。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
1、制备原料选用碳酸氢钾比氢氧化钾碱性弱，腐蚀性小，与柠檬酸反应的副产物为水和二氧化碳，无污染；
2、直接用柠檬酸和强碱氢氧化钾反应生产柠檬酸钾也可以，但是此种方法得到的柠檬酸钾不纯，颜色会比较黄，且有油性，去糖分和脂类成分不是很好。先通过柠檬酸发酵液制得纯净的柠檬酸溶液，步骤简单，操作方便，容易实现，得到的柠檬酸成份也很纯净；
3、一般柠檬酸溶液大多为发酵制得，将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液，可以滤除大部分可见杂质，还可以过滤掉溶液中的大分子，如糖类、无机盐、胺类，通过高透膜即可制得较为纯净的柠檬酸溶液，同时，高透膜可以重复使用，节省成本；
4、将柠檬酸溶液加热至80℃～90 ℃，加入活性炭进行脱色处理，温度控制在85℃左右，此时活性炭吸附能力最强，可以过滤掉色素、少量脂类等杂质；
5、对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体，采用冷结晶法成本低，效果好；
6、乙醇比阴阳离子置换树脂成本低，用乙醇对柠檬酸溶液进行多次萃取，柠檬酸溶液中的脂类将溶于乙醇中，再通过分层分液即可分离出柠檬酸，这样除柠檬酸溶液中的脂类经过反复萃取之后，则可制得纯净的柠檬酸溶液；
7、将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80 ℃，保持20min，可以使残留于柠檬酸中的乙醇挥发，得到纯净的柠檬酸溶液；
8、将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶，同样采取的是冷却结晶法，易操作，成本低；
9、柠檬酸液需缓慢加入碳酸氢钾热溶液，因为柠檬酸是弱酸,电离缓慢，缓慢加入可以促使反应完全且充分。
10、柠檬酸发酵液用量要略多于碳酸氢钾，比值为1：0.7～0.8，当PH值达到6.5～7，需再滴入0.1～0.2%残酸，因为恰好的中和反应不太容易控制，柠檬酸可作为食品酸味剂，益处多危害性小，因此保持酸性要比保持碱性要好；
11、柠檬酸钾最终在冷却结晶时，稳定要缓慢降低，可以防止晶核形成的颗粒大小不一。
具体实施方式
实施例1：
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（3）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（4）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80 ℃，保持20min，再降至室温；
（5）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（6）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（5）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（7）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
结论1，如上述实施例1，未加入活性炭，最终得到的柠檬酸钾晶体发黄。
实施例2：
（1）将柠檬酸溶液加热至80℃～90 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（2）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（3）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（4）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80 ℃，保持20min，再降至室温；
（5）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（6）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（5）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（7）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
结论2，此实施例2中，没有通过高透膜过滤，将最终制得的柠檬酸钾酸解后进行含糖量测试，可测得此种制备方法中存在糖分。
实施例3：
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）将柠檬酸溶液加热至80℃～90 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（3）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（4）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80 ℃，保持20min，再降至室温；
（5）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（6）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（5）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（7）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
结论3，将实施例3中制得的柠檬酸钾溶于水，再加入***进行萃取，将萃取完成后的***倒置毛玻璃上，蒸发后可看到毛玻璃上存在痕。如果不含脂类的话，***蒸发后毛玻璃上将无任何痕迹。
实施例4：
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）将柠檬酸溶液加热至80℃～90 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（3）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（4）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（5）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80 ℃，保持20min，再降至室温；
（6）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（7）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（6）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（8）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
当步骤（7）最终所得反应液PH值为6.5~6.8，再滴入0.1～0.2%残酸；
结论4，实施例4中制得的柠檬酸钾晶体为白色，不发黄，无糖分，无脂类，纯净度高达99.7%。
实施例5：
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）将柠檬酸溶液加热至80℃～90 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（3）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（4）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（5）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80 ℃，保持20min，再降至室温；
（6）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（7）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（6）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（8）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
当步骤（7）最终所得反应液PH值为6.5~6.8，再滴入0.1～0.2%碳酸氢钾；
结论5，实施例5中得到的溶液最终呈碱性，钾离子含量偏高。
实施例6：
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）将柠檬酸溶液加热至80℃～85 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（3）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（4）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（5）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至75℃～80 ℃，保持20min，再降至室温；
（6）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（7）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（6）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（8）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
当步骤（7）最终所得反应液PH值为6.5~6.8，再滴入0.1～0.2%残酸；
结论6，实施例6中制得的柠檬酸钾晶体为白色，不发黄，无糖分，无脂类，纯净度高达99.7%以上。
实施例7：
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）将柠檬酸溶液加热至85℃～90 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（3）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（4）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（5）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～75 ℃，保持20min，再降至室温；
（6）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（7）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（6）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（8）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
当步骤（7）最终所得反应液PH值为6.5~6.8，再滴入0.1～0.2%残酸；
结论7，实施例7中制得的柠檬酸钾晶体为白色，不发黄，无糖分，无脂类，纯净度高达99.7%以上。
实施例8：
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）将柠檬酸溶液加热至82℃～88 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（3）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（4）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（5）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至72℃～78 ℃，保持20min，再降至室温；
（6）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（7）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（6）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（8）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶；
当步骤（7）最终所得反应液PH值为6.5~6.8，再滴入0.1～0.2%残酸；
结论8，实施例8中制得的柠檬酸钾晶体为白色，不发黄，无糖分，无脂类，纯净度高达99.7%以上。
综上，经过上述实施例对比，只有按照本发明的步骤，如实施例4、实施例6、实施例7、实施例8，最终制得的柠檬酸钾纯度才最高，白色，不发黄，无糖分，无脂类，效果最好。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种柠檬酸钾的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，
（1）将柠檬酸发酵液通过高透膜过滤得到柠檬酸溶液；
（2）将柠檬酸溶液加热至80℃～90 ℃，加入活性炭进行脱色处理；
（3）对柠檬酸溶液加热蒸发至饱和，再冷却结晶得到柠檬酸晶体；
（4）将柠檬酸晶体加入等体积的水搅拌至溶化，再将溶化后的溶液加入等体积的乙醇进行多次反复萃取；
（5）将萃取之后制得的柠檬酸溶液进行加热，加热至70℃～80 ℃，保持20min，再降至室温；
（6）将碳酸氢钾溶于水加热至85 ℃～100 ℃；
（7）将制得的柠檬酸溶液加入步骤（6）制成的碳酸氢钾热溶液，调节PH值至6.5~6.8，得到柠檬酸钾溶液；
（8）将柠檬酸钾溶液加热蒸发至饱和，再冷却1h至完全结晶。
2.根据权利要求1所述的一种柠檬酸钾的制备方法，其特征在于：柠檬酸液需缓慢加入碳酸氢钾热溶液，无需搅拌。
3.根据权利要求1所述的一种柠檬酸钾的制备方法，其特征在于：根据步骤（7）最终所得反应液PH值为6.5~6.8，柠檬酸发酵液用量要略多于碳酸氢钾，比值为1：0.7～0.8，当PH值达到6.5～7，需再滴入0.1～0.2%柠檬酸。
4.根据权利要求1所述的一种柠檬酸钾的制备方法，其特征在于：步骤（8）冷却结晶时，温度要缓慢降低。
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