柠檬酸又称枸橼酸,是一种有机化合物,外观为白色到无色晶体。无臭,有清凉咸辣味。常温及空气中稳定,在湿空气中微有溶解性,在热空气中产生风化现象。加热至150度失去结晶水。易溶于水、可溶于甘油、难溶于醇类及其他有机溶剂,过热分解,在潮湿的环境中微有潮解,在热空气中微有风化,其溶液ph值约为8。
由于制备柠檬酸钠的原料基本来源于粮食,因而安全可靠,对人类健康不会产生危害。联合国粮农与世界卫生组织对其每日摄人量不作任何限制,可认为该品属于品。不过,枸橼酸根与血中钙离子形成难解离的络合物,钙离子是凝血过程中所需的物质之一,血液中钙离子减少,而使血液凝固受阻。在临床上采取新鲜血液时,柠檬酸钠就作为抗凝血剂。
柠檬酸作为酸味剂广泛应用于各种饮料和以及果汁的生产,使产品的酸味清爽可口,并有果味的香甜。柠檬酸本身是果汁的天然成分之一,不仅赋予饮料水果风味,而且具有增溶和缓冲以及抗氧化等作用。柠檬酸作pH值的调整剂,可使其pH值降低,抑制腐败微生物的繁殖。一般当pH值小于5.5时,大部分腐败细菌可被抑制。如当葡萄或其他酿酒原料成熟过度而酸度不足时,可以用柠檬酸调节,以防止所酿造的酒口味单薄,同时还有抗氧化和保护色素的作用,以保护果汁的新鲜感和防止变色。
此外柠檬酸作抗氧化剂的增效剂,如在切去皮后的果蔬原料中加入浓度为0.1%的抗坏血酸溶液可防止原料氧化褐变。通常以柠檬酸作为增效剂,以控制酚酶的活力,防止酶褐变。如添加柠檬酸可以改善冰激凌的口味,增加乳化稳定性,防止氧化作用。在果酱和果冻中同样可以增进风味,并有抗氧化作用。如各种肉类和蔬菜在腌制加工时,加入或涂上柠檬酸可以改善风味,除腥去臭,抗氧化。柠檬酸还可作为香料稳定剂添加到许多食品包装材料中去,起到保鲜除异味作用,如将添加1%柠檬酸等聚乙烯制成的膜用于包装鱼及其腌制品,三天后能明显降低异味。
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。
酵母的培养可用于柠檬酸生产的酵母有解脂假丝酵母和季也蒙假丝酵母2种。前者有很强的分解脂肪的能力,较好的炭源是正烷烃。后者可由烷烃发酵生成柠檬酸,也可由糖类发酵生成柠檬酸,酵母发酵pH值为3.5~4.0。
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。
处理柠檬酸生产废水比较常见的处理方法为生物法,生物法又分为厌氧生物法和好氧生物法在国外处理柠檬酸生产废水的主要方法为式厌氧污泥床,其处理废水的步骤如下。使废水在经过反应器底部之后进入到内筒,然后废水不断上升直至达到反应器的水分布器,再利用虹吸管将废水导入驯化好的污泥中,不断进行混合,将废水里的有机物分解成沼气,利用三相分离器将沼气、污泥与水分离并各自排出。
通常情况下,淀粉类物质为柠檬酸的主要来源。将淀粉质的原料粉碎,然后给粉碎的原料加入适量的水并搅拌,将拌合料进行发酵,发酵之后通过过滤得到滤液,在滤液中加入碳酸钙发生中和反应,过滤出柠檬酸钙,使用对柠檬酸钙进行酸解并过滤,对滤液进行离子交换脱色,之后浓缩、结晶,再干燥就得到了白色粉末状的柠檬酸。