柠檬酸连续错流变温色谱提纯技术
　

一、  所属行业  发酵工业柠檬酸行业

二、 技术名称  柠檬酸连续错流变温色谱提纯技术

三、 技术类型  工业色谱分离技术

四、 适用领域  柠檬酸生产企业

五、 技术内容

1、基本原理

      本清洁生产工艺是采用弱酸强碱两性专用合成树脂吸附分离柠檬酸的错流色谱分离技术。工艺中采用的柠檬酸专用吸附树脂具有对柠檬酸有很强的专一吸附能力，而且温度越低吸附容量越大。不同于通常的酸、碱及有机溶剂解吸洗脱，该树脂是采用热水洗脱。因为水在不同温度时离解度将产生显著变化，当温度从25℃上升到85℃时，H⁺和OH^-的浓度可增大30倍，热水就代替了酸、碱，起到了改变离子交换平衡的推动作用，因此可以用80℃左右的热水轻易地从吸附了柠檬酸的饱和树脂上将柠檬酸济脱下来，从而无任何酸、碱污染。

本工艺具有如下特点

（1）实现清洁化生产

〈1〉分离过程中使用热量差作为洗脱动力，不使用任何石粉、酸、碱等化学品。

〈2〉消除了二氧化碳废气排放。

〈3〉消除了硫酸钙、活性炭等废渣排放。

〈4〉废糖水循环发酵，提高柠檬酸产率，基本消除了废水排放。

（2）缩短生产工艺流程，节省生产场地，减少操作人员，降低生产成本。

（3）固定相利用率提高2～5倍。

（4）柠檬酸收率（发酵过滤液到浓缩结晶前）大于98%。

（5）产品浓度较通常色谱高。

（6）可实现全自动连续化生产，适合于进行大规模工业化生产。 

2、工艺流程图

     具体技术路线为：发酵液过滤除菌体→室温下两性树脂吸附柠檬酸（发酵废液回发酵罐循环发酵）→高温热水脱附柠檬酸→树脂脱色→浓缩、结晶。

3、技术评审情况

该成果于2001年12月通过中国轻工业联合会科技成果鉴（中轻科 鉴字［2001］第010号），专家一致认为“该技术是柠檬酸生产的重大革新，系国内外首创，居国际领先水平”。

4、技术专利和知识产权情况

该成果已于 2004年3月10日获得中国发明专利（授权公告号CN 1141289），并在2002年申请了国际发明专利（申清号PCT/CN02/00336）。 

六、 技术适用条件

工艺主要设备为色谱系统和自动控制系统。 

七、 主要技术经济指标

本新工艺与现工艺、技术和装备对比分析，本新工艺可缩短生产流程。提高产品收率（达10%以上），提取收率将大于98%；减少生产用地、生产厂房；节省人员编制。减少运输工作量；削减了三废排放（每吨柠檬酸产生的废水由40吨下降为4吨，并无固体废渣，废气产生），并使生产成本大幅度降低。表 1，表2，表3为具体比较数据。 

表1 柠檬酸后提取工艺生产消耗对比(每吨柠檬酸)

表2 柠檬酸生产中三废产生对比(每吨柠檬酸)

 表3 1万吨/年柠檬酸生产后提取工序生产成本比较

 八、 投资与效益

以年产5万吨柠檬酸后提取装置投资计算，本清洁生产工艺（色谱法）投资约2800万元，比现行工艺（钙盐法）增加投资约1900万元；本新工艺每年可节约成本1800万元（尚未包括节省的硫酸、石粉等物料的运输费用和三废处理费用），一年半内便可收回投资（见表4）。另外本新工艺还可减少排放二氧化碳2.4万吨，废水180万吨，硫酸钙废渣10万吨。具有很大的经济与社会效益。

表4色谱法投资测算和投资回收期

 钙盐法和色谱法消耗不同，对生产成本影响很大。以年产5万吨柠檬酸为例，不同工业的消耗、成本比较见表5和表6。

表5普通钙盐法

 表6色谱法

 九、 技术应用情况

应用此项工艺在无锡分离应用技术研究所的高5m直径0.4m的分离柱、年产200吨规模的装置上，进行了中试试验，在七个月的中试运行时间中，用新工艺提取柠檬酸共106吨，产品质量经检测达到国家标准GB/T8269－1998的优级和FCC的标准。 

十、 已成功应用该技术的主要用户

宜兴协联生化有限公司，使用本技术建设600O吨/年柠檬酸母液色谱分离工程。 

十一、推广应用的建议

此项新工艺可缩短生产流程，产品收率将大于98%；减少生产用地、生产厂房；大量削减三废排放（每吨柠檬酸产生的废水由40吨下降为4吨，大量减少固体废渣，废气产生），并使生产成本大幅度降低。本工艺可首先在柠檬酸行业进行推广，然后再乳酸以及糖醇等发酵制品等生产中应用。实施时，对现有生产装置进行局部改造，增添部分设备，通过节能降耗、降低成本、减少污染物处理费用等，可在1－2年内回收改造投入的资金。