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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。
自然界中柠檬酸广泛存在于柠檬和橙以及桔子等水果中。工业生产主要采用合成法和发酵法,而工业上使用的柠檬酸多由黑曲霉发酵法生产。其主要性状特点有以下几点:
1、溶解性好,柠檬酸易溶于水和乙醇以及乙醚。柠檬酸在水中的溶解度很大,此外,柠檬酸和其衍生物的丙二醇溶液还可溶于油脂。由于水溶性和脂溶性较好,柠檬酸易于均匀地分散于各类食品中。
2、酸味,温和芳香,在所有有机酸中是可口的,并能与多种香料混合产生清爽的酸味,故事用于许多食品。同时由于柠檬酸的弱酸性,在一定pH范围内能抑制细菌繁殖,起到防腐作用。
3、螯合力强,柠檬酸由于含有三个羧基故可形成三种形式的盐,但除碱金属盐外,其他盐大多不溶或难溶于水。它还有一种奇特的性质,就是在冷水中比在热水中易溶。
4、能与碱或盐组成缓冲剂,如与磷酸氢二钠以不同比例混合,可得到多种缓冲液。
5、毒性小,在人体内柠檬酸为三羧酸循环的重要中间体,对人体不会造成伤害。
柠檬酸是食品加工业中很重要的食品添加剂,也广泛应用于医药和染料及其他工业。柠檬酸生产有两条途径,一条是以淀粉及糖类为原料,用微生物发酵方法来制取;另一条是从含酸分丰富的原料中提取,特别是在果品加工中进行综合利用如制梅胚后排出的咸酸汁液,其含酸量可达4至5%,制柑橘胚后排出的咸酸汁液都是提取柠檬酸很好原料。其主要提取工艺有以下几步:
原料澄清过滤:橘汁和梅汁中含有不少果胶及杂质,需进行澄清,促进杂质沉淀,然后用压滤机压滤。
中和:可用碳酸钙或石灰中和,要预先调成浆状进行,好加入15%碳酸钙中和。具体做法是:把橘汁、梅汁等咸酸水加热至75摄氏度时,逐渐加入碳酸钙乳浆,继续加热2小时,初温控制在5摄氏度左右,后可升高到100摄氏度,至溶液呈青绿色时,即表示已完成中和反应。然后静置沉淀,此沉淀即为果酸钙。
除盐:所得柠檬酸钙含有盐分,可用清水洗涤,加热至70—80摄氏度,反复多次,直至盐分除净为止,干燥备用。
酸解脱色:柠檬酸钙浆液加热至60至70摄氏度,加入浓度为35%的硫酸,沸腾3小时左右,待柠檬酸钙分解完成,即静置沉淀,上层清液为柠檬酸溶液。将暗红色的柠檬酸用1—2%活性炭脱色半小时,则得无色清液。
浓缩和晶析:将无色柠檬酸液进行浓缩,至固形物含量75%时,于结晶缸内静置结晶。4—5天可完成晶析。
离心和干燥:柠檬酸结晶还含有一定水分和杂质,需用离心机除去。然后在75摄氏度下干燥到含水量达1%以下,后通过过筛分级以及包装即为成品。
在室温下,柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸 ,它可以以无水合物或者一水合物的形式存在:柠檬酸从热水中结晶时,生成无水合物;在冷水中结晶则生成一水合物。加热到78℃时一水合物会分解得到无水合物。在15℃时,柠檬酸也可在无水中溶解。
柠檬酸钙用酸解,按溶液中柠檬酸含量确定的用量,一般过量不超过0.2%。酸解后,酸液进行过滤。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、胶体和铁离子、钙离子、铜离子、镁离子等金属阳离子以及根离子等阴离子杂质。
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。