摘要：柠檬酸是世界上产量最大的有机酸，广泛应用于食品、医药、化工、饲料等领域。中国已成为世界上最大的柠檬酸生产国和出口国。柠檬酸主要由薯干、玉米和淀粉等原材料，通过黑曲霉的通风液体发酵生产，通过提取、精炼、浓缩和结晶等工序，从而获得纯化的柠檬酸产品。因此，本文主要探讨柠檬酸的生产工艺及其在食品工业中的应用。

关键词：柠檬酸；生产工艺；食品工业

柠檬酸已应用于食品工业、医药工业、纺织工业、养殖业等行业，取得了较为明显的效果。这就需要优化和创新柠檬酸的生产工艺，为市场提供更多更好的柠檬酸。在生产过程中，柠檬酸会受到原料和环境等基础条件的影响和制约。同时，不同的生产工艺和不同条件、参数也会影响柠檬酸的质量。因此，本研究的重点是柠檬酸的生产工艺及其在食品工程中的应用。

1.食品添加剂——柠檬酸概述

柠檬酸是一种极其重要的有机酸，已被发现200多年。柠檬酸，又称柠檬酸，是最大的有机酸，市场份额高达70%。它广泛存在于柠檬、桃子、梨、橙子、葡萄柚、无花果、李子和其他水果中，尤其是未成熟的水果。

1.1 柠檬酸的化学基本特征

柠檬酸作为化学上的一种有机酸。酸性比较强，可以电离三个H离子。因此，柠檬酸可以与酸、碱和甘油发生不同的反应。柠檬酸作为一种三羧酸化合物，加热到175℃时会分解，主要分解为二氧化碳和水

1.2 柠檬酸的物理基本特征

柠檬酸应存放在位于干燥阴凉处的密闭容器中。在正常温度下，柠檬酸多为白色的结晶性粉末，同时还具备一定的潮解功能，不易溶于油类。柠檬酸主要可以划分为一水柠檬酸和无水柠檬酸两类，由于其对肠道黏膜具有不同程度的刺激性，在长期刺激下，接触者会出现湿疹等不良反应。

2、柠檬酸生产工艺

柠檬酸主要工艺：预处理、过滤、中和沉淀、酸解、脱色、离子交换、浓缩和结晶等步骤。（1）将离子交换在浓缩之后进行；（2）在浓缩之后，还有一个过滤步骤。在浓缩过程中析出的CaSO4微粒可以通过过滤而除去。此外，由于CaSO4的去除，可减轻后步的离子交换操作的负担，相应地，使离子交换树脂的利用率也得到提高。

2.1柠檬酸发酵工艺

对于柠檬酸，常见的发酵方法可分为三种：第一种为液态浅盘发酵，第二种为固态发酵，第三种为深层发酵。用于液体浅板发酵的材料主要是糖蜜。首先，糖蜜被加工成培养液，然后放在盘子上发酵。细菌的进入是在无菌环境中实现的，最后完成柠檬酸的发酵。这种发酵方法需要更少的设备，可以获得更好的发酵质量，但只需要控制发酵过程中的意外事件和影响因素。用于固态发酵的材料主要是淀粉。将含有淀粉的产品煮熟，然后放在无菌环境中冷却。当温度适合接种时，使用特殊的温度和湿度条件进行发酵。这种发酵方法相对容易操作，需要较低的设备，但质量并不理想。用于深层发酵的材料也是糖蜜。发酵原理与液体浅板发酵相似。但深层发酵的工艺相对较多，对发酵设备和发酵工艺也有严格要求。通常使用搅拌器和消泡剂，因此柠檬酸发酵的质量很高。

柠檬酸发酵过程中，对发酵菌种、发酵环境、发酵原料等因素的要求相对严格。如果任何因素的质量不符合柠檬酸发酵的要求，发酵过程中柠檬酸的质量和产量将难以达到预期目标。柠檬酸发酵所涉及的发酵菌株通常是从变质水果中提取后通过生物培养产生的。在发酵菌株满足柠檬酸的发酵条件后，应控制发酵环境中的温度和湿度，以创建最适合柠檬酸发酵的发酵环境。例如，黑曲霉经常参与柠檬酸发酵过程，其发酵过程也应在正确合理的条件下进行。黑曲霉产酸的最适温度为29℃，波动不应超过2℃。过低的发酵温度会延长发酵时间，过高的发酵温度则会导致黑曲霉的生存环境受到杂质的影响，从而使黑曲霉在发酵过程中失去活性。因此，柠檬酸发酵应选择恒温发酵环境。此外，应选择pH为3的发酵环境，以促进黑曲霉的产酸，这可以有效避免发酵过程中葡萄糖酸的形成。随着发酵时间的不断延长，需要通过快速搅拌提高发酵过程中的含氧量，以确保黑曲霉在发酵中的活性。此外，柠檬酸发酵液中的杂质应通过化学或物理方法分离，以获得更高纯度的柠檬酸。

2.2柠檬酸提取工艺

从发酵液中提取柠檬酸,大都采用钙盐沉淀法。

2.2.1 工艺流程

发酵酸→过滤（除去菌体和残渣）→中和过滤（中和剂CaCO3，滤掉糖水）→柠檬酸钙盐→酸解、过滤（HSO4酸解，滤去石膏）→粗酸液→净化→浓缩结晶→离心→干燥→包装→成品。

2.2.2 发酵醪的处理和过滤

发酵结束后，要对发酵醪进行处理。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；固体发酵醅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。

2.2.3 酸液中和

柠檬酸与钙盐和钙碱反应生成柠檬酸钙，柠檬酸钙从液相中沉淀并与可溶性杂质分离。如果酸溶液中有大量草酸，则可以在热中和溶液中使其在pH=3以下沉淀，从而可以首先分离草酸。用精密试纸测试中和终点，pH值保持在6.0至6.8之间。在85℃左右搅拌30min，使硫酸钙充分分析过滤。

2.2.4 柠檬酸钙盐的酸解

柠檬酸钙用硫酸酸解。硫酸的量根据溶液中柠檬酸的含量确定，通常，硫酸的过量不超过0.2%。酸解后，再过滤酸液。

2.2.5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Fe3+、Ca2+、Cu2+、Mg2+等金属阳离子以及SO42-等阴离子杂质。净化多在柱上进行，脱色炭是GH-15颗粒炭，离子树脂是阴、阳树脂。

2.2.6  净化液浓缩和结晶

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，浓缩分两段进行，第一次浓缩至30℃，放入沉降槽中保温沉降，再除去大部分石膏；第二次浓缩到39~Be'。溶液含柠檬酸约80%，及时放料结晶。第二次浓缩可用升降式或刮板式蒸发器，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，控制温度不超过36℃，此时产品为一水柠檬酸；如溶液在60℃下浓缩到83%，冷却至46℃加入晶种，维持温度在40~60℃慢慢结晶，最终降到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。

3、柠檬酸在食品工业中的具体应用

3.1作为风味调节剂改善食品口味

对于水果和蔬菜产品，可以通过调节糖和柠檬酸的量来有效地调节糖和枸橼酸的比例。通常，食品中柠檬酸的用量为0.1%-0.5%。因此，柠檬酸广泛用于苏打水、水果罐头和其他食品中，以改善风味。

3.2作为蔗糖转化剂提升蔗糖品质

在蔗糖中加入适量的柠檬酸可以将其转化为糖，可以大大提高蔗糖的渗透压、粘度和饱和度。一方面，它可以有效避免糖沙回流现象，同时有助于提高糖制品的保存，为糖制品具有良好的质地奠定基础。

3.3作为果蔬护色剂延长保质期

柠檬酸对调节PH值有显著作用。一般来说，当PH值低于5.5时，大多数腐败细菌都会被基本抑制。因此，柠檬酸通常被添加到果冻和罐头食品等水果和蔬菜产品中。一方面，通过调节PH值可以提高食品的质量和风味，另一方面，可以通过降低PH值来抑制细菌，延长食品的保质期。

结语

我国是一个农业大国。柠檬酸生产的原料丰富、廉价、易得，世界上有独特的发酵技术。简单的工艺为扩大柠檬酸生产提供了充分的条件。因此，及时开发柠檬酸在食品行业中的各种应用途径是非常必要的。

参考文献

[1]王文华. 柠檬酸的生产工艺及在食品工业中的应用研究[J]. 科技展望,2017(11):71.

[2]杨金席. 柠檬酸钠的应用与生产工艺[J]. 辽宁化工, 2002, 031(005):212-213,230.

[3]张群.柠檬酸生产中废水资源化处理技术研究[J].食品与生物技术学报,2021,(8):112.