柠檬酸生产的精确在线监控

张亚杰

(梅特勒-托利多过程检测部，上海，200233)

柠檬酸生产的精确在线监控

张亚杰

(梅特勒-托利多过程检测部，上海，200233)

对柠檬酸生产的精确在线监控做了简要描述，介绍了柠檬酸的应用领域及行业概况，重点关注柠檬酸的工业生产过程，对柠檬酸生产工艺流程中的发酵过程和提取过程进行了详细阐述。最后，针对生产过程的关键检测参数和在线测量的具体要求，并给出了梅特勒-托利多的全套解决方案。

柠檬酸，在线检测，pH值，溶氧值

柠檬酸是一种有机弱酸，总产量的60%用于食品工业，可作为酸味剂、增溶剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂等。柠檬酸还是许多化学产品的合成原料，譬如柠檬酸的酯类，作为无毒增塑剂用来制造食品包装用薄膜;在医药行业，常作为诸多药品的合成原料、补血剂、输血剂和酸化剂等。化工领域，柠檬酸钠常用作无公害洗涤剂的助剂，以代替造成公害的三聚磷酸钠;而柠檬酸铵盐则大量应用于染料工业。当前柠檬酸主要是通过微生物发酵来生产，而且其总产量达近百万吨。

山东是重要的柠檬酸生产基地，全国年产量排名前5家，年产量7万t以上的柠檬酸生产厂家，山东就占3家，分别是潍坊英轩实业有限公司、山东柠檬生化有限公司、日照鲁信金禾生化有限公司，其总产量占全行业的73.6%。

1 柠檬酸生产工艺过程

目前生产上常用产酸能力强的黑曲霉作为柠檬酸生产菌，黑曲霉生长最适pH值因菌种而异，一般为pH 3～7;产酸最适pH为1.8～2.5。生长最适温度为33～37℃，产酸最适温度在28～37℃。发酵结束后，将发酵液内的菌体分离出去，一般采用连续中和提取方法进一步提纯生产柠檬酸。其发酵和下游工艺过程见图1。

2 柠檬酸生产过程的在线测量

pH和溶氧测量是柠檬酸生产中最重要的参数之一。在发酵过程或下游的提取过程中，都起到十分重要的作用。在整个生产过程中有3个测量点需要使用pH控制和溶氧控制，分别为pH1点、pH2点、pH3点，如图2所示。

图1 柠檬酸生产工艺流程

图2 柠檬酸生产过程中pH的在线测量示意图

pH1测量点:发酵罐位点需要高温灭菌，对探头要求较高。pH2测量点:温度范围30℃，pH 1～5，反应所产生的柠檬酸钙沉淀会附着在电极头部而造成污染，引起测量误差。pH3测量点:温度范围30℃，pH 1～3，同样反应所产生的硫酸钙沉淀会附着在电极头部而造成污染，引起测量误差。

3 梅特勒-托利多解决方案

3.1 在线pH值测量

pH1测量点:电极型号:InPro2000i/9848护套型号:InFit764变送器号:M400，该套系统的电极耐高温消毒，测量精度高，数字信号传输测量稳定，且带有强大的智能诊断功能。

pH2和pH3测量点:电极型号:InPro2000i/9816护套型号:InFit776-SL变送器型号:M400，该套系统选用伸缩型护套，可在不中断反应过程的情况下对电极进行自动清洗，有效地改善了介质中的沉淀物对电极的污染。整个系统的维护工作量小。

这两套不同配置的pH在线测量系统使用寿命长，测量精确可靠，优化了生产过程，给用户带来切实的利益。

3.2 在线溶氧测量

pH1测量点的溶解氧监测:电极型号为光学氧传感器InPro6860i，这款ISM传感器设定了生物过程控制的新标准，测量精度高，信号稳定，响应时间短。光学传感器降低了污染风险而且无需进行预先极化。

变送器型号:M800变送器，与ISM传感器仪器使用，“即插即用”特性可以实现快速简便的安装，且带有彩屏全触摸式人性化操作界面。

ABSTRACTThis article gives a brief view on the inline measurement of citric acid manufacture process.Firstly we can know citric acid market situation and industry development from the article.Then through specific description on fermentation and purification process we can learn key process parameters and requirement of the process.At the end of article there is a full loop solution for citric acid manufacture from Mettler-Toledo.

Key wordscitric acid，in-line measurement，pH value，dissolved oxygen value

Inline Measurement of Citric Acid Manufacture Process

Zhang Ya-jie
(Mettler-Toledo Process Analytics，Shanghai 200233，China)

硕士研究生。

2012-02-28