一、液化處理階段
1,、流程：玉米→粉碎→調漿拌料→噴射液化→發(fā)酵罐,。
1）采用風選除去原料中多余的石塊雜質以避免對粉碎機的損害,。
2）采用實罐滅菌,，主要考慮設備的投資，采用該法后設備固定無需再投資,。
2,、 工藝參數的選擇和論證
1）粉碎粒度：采用錘式粉碎機，其結構簡單,，占地少,，生產能力大，操作彈性大,。根據粉碎要求,，采用60目篩網，同時也要根據液化法的要求,。貯存玉米的倉庫為鋼板倉,，附有鼓風系統(tǒng)，定期鼓風,。首先經刮板,、提升等設備輸入至粉碎機進行粉碎，加工成60目以上的細顆粒,，通過引風機引風將粉碎過的玉米提升至玉米粉刮板機,，然后進入調漿槽。粉碎機采用布袋除塵器,。
2）配水比
配水比一般采用3.0～4.0,，因實罐滅菌會產生冷凝水（由蒸汽而來），使溶液稀釋,，可根據生產能力計算配水比,。
3）氯化鈣與淀粉酶的添加：
（1）氯化鈣：取1g/L。氯化鈣的添加主要為保護酶活性（鈣離子的保護作用），因為溫度的升高使酶活力損失加快,，添加鈣離子提高了酶的最適作用溫度與穩(wěn)定性,。
（2）α-淀粉酶：取8～10單位/g（淀粉），此處采用8單位/g,。
淀粉酶與氯化鈣添加時需要用溫水溶化均勻再添加,，以便更好的發(fā)揮其效力。
4）液化工藝參數
（1）最佳溫度：90～115℃,，取105℃,。
（2）時間：35～45min，取40min,。
液化時間在實際操作中應用0.1﹪碘液檢測,，不顯藍色或微淡藍色為準。
5,、所用主要設備：配料罐,，液化罐，調配罐,，發(fā)酵罐,。
二、菌種的擴大培養(yǎng)[9]
1,、采用Co827發(fā)酵菌種,。
2、工藝參數的選擇與論證：
1）一級斜面培養(yǎng)：
（1）培養(yǎng)基：采用米曲汁瓊脂培養(yǎng)基：一份米曲加四份重量水于55℃糖化3～4h后煮沸過濾,，加水調至100BX°調pH至6.0,，加瓊脂20g/L。
（2）管20×200mm,，裝液量1/4管長,，0.1MPa（表壓）條件下滅菌30min。
（3）培養(yǎng)溫度：32℃,。
（4）培養(yǎng)時間：菌種保藏3～4d,，直接使用5～6d。
2）二級培養(yǎng)：
（1）茄子瓶500ml,，裝液量80ml,，0.1MPa（表壓）條件下滅菌30min，斜面放置,，32℃培養(yǎng)一天,，無污染方可使用。
（2）接種培養(yǎng)：32±1℃,，6～7d,。
3）三級培養(yǎng)：
（1）培養(yǎng)基：麩曲培養(yǎng)基。
（2）三角瓶1000ml，裝50g濕麩皮,，八層紗布封口,，0.1MPa（表壓）條件下滅菌40min，35℃培養(yǎng)一天,，無污染可用,。
（3）接種培養(yǎng)：30～32℃，14～16h翻曲一次,，再經6～8h翻曲一次,，再經數小時扣瓶，培養(yǎng)3～4d可用,。
4,、主要用設備為菌種培養(yǎng)罐，種子罐,，微生物培養(yǎng)罐,，微生物滅菌罐。
三,、檸檬酸的發(fā)酵
1.滅菌工藝參數：
1）玻璃器及膠管：121℃,，0.1MPa（表壓）飽和蒸汽水，1h,。
2）斜面培養(yǎng)基：121℃ ，0.1MPa,，30min,。
3）麩面培養(yǎng)基：121 ℃，0.1MPa,，30min,。
4）種子罐：121℃，30min,；
5）發(fā)酵罐： 121℃,，30min；
6）接種管道,、料管：2.5～3.0kgf/cm2,，121℃，20min,。
7）總空氣管道：120～150℃,，2.5～3.0kgf/cm2，1h,，每月一次,。
8）無菌室：每周甲醛消毒一次，每天藥物消毒一次，每次使用前用紫外燈消毒20min,。
9）注意隨時用漂白粉或其他藥物維持環(huán)境不污染,。
2、種子罐：
1）溫度控制：35±1℃,。
2）(NH4)2SO4：添加量：5kg/m3,。
3）接種量104個/mL：接種量過大，則球體微小,，發(fā)酵速度快,，產酸活力高，但形成菌體多,；接入孢子偏少,，產酸活性差。
4）通風控制：0～6h,，36～40m3/h,；7～11h，漸增至72m3/h,；12～15h,，漸增至144m3/h；16～19h,，180m3/h,；20～24h，280～288m3/h：24h后,，360m3/h,；加大風量，可使產酸速率加快,，但菌體呼吸強度和雜菌生成量可能增加,。
5）培養(yǎng)時間：18～28h。
6）攪拌速率：100r/min,。
7）種子培養(yǎng)液的要求：
a．顯微鏡檢：菌絲生成健壯,，結成菌花形小球，球直徑不超過100μm,，每含菌個數在1～2萬,，無異味，無染菌現象,。
b．pH：2～2.5,。
c．酸度：1.5～2﹪。
d．種齡：20～30h,；對培養(yǎng)成熟不能及時接入發(fā)酵罐的培養(yǎng)液,，可降溫至20～25℃,，維持罐壓50～100KPa。
3,、發(fā)酵罐：
1）溫度：35±1℃,。
2）接種量：1:10(每100m3發(fā)酵罐對應10m3種子罐)。
3）罐壓：0.1MPa(表壓),。
4）風量控制：0～18h,，0.08v.v.m；18～30h,，0.1v.v.m,；30h，0.12v.v.m,。
5）攪拌轉速：85r/min,。
6）pH控制：長菌期：pH2.5～4.0；產酸期：pH≤3.0,。
7）發(fā)酵周期：80h,。
8）放罐條件：酸不再增加或糖不再降低。
9）發(fā)酵過程控制：發(fā)酵后半小時測總糖一次,，以后每班測殘?zhí)呛退岫纫淮�,，最后�?h測一次。
4,、需要注意的事項：
1）溫度：低溫長菌,，產酸緩慢，而高溫導致菌種和雜菌形成量過多,，呼吸作用加強,，影響產酸，故溫度控制在35℃左右,。
2）pH值：黑曲霉發(fā)育溫度pH在1.5～11之間，但3～7最適宜,，起始pH過低會影響其發(fā)育,。
3）維持一定的風壓力可防止染菌。
4）通風與攪拌：此二參數不僅影響溶氧水平,，而且影響發(fā)酵體系傳質和菌體的形態(tài),。通風量的增加導致溶氧水平的增加，但對于易起泡的液體會導致泡沫增多,，當機械消泡不湊效時,，需要使用消泡劑，這會降低溶氧速率,，因而通風量的增加是有限的,。
5）停電事故：這意味著通氧的中斷,，菌體產酸活力遭到不可逆的破壞，此時應加大通風量,。若供氣系統(tǒng)故障,，應減少各罐風量，降低發(fā)酵速度,。
四,、檸檬酸的提取
1、繆液的預處理
將繆液加熱至80～90℃,，其作用：殺死菌絲體和雜菌,，終止發(fā)酵，防止檸檬酸代謝分解,；使蛋白質等膠體物質變性凝固,，降低發(fā)酵液的粘度，有利于過濾,；使菌體中的檸檬酸釋放,，提高收率。
2,、過濾
1）原理是利用過濾介質兩側的壓力差,，讓液相透過介質而與固相分離。過濾用滌綸濾布,。
2）過濾介質：硅藻土,。
3）過濾溫度：溫度對過濾影響較大，溫度高會降低粘度,，提高過濾速度,，但溫度過高，菌體可能裂解,，反而增大粘度或使料液發(fā)生一些副反應,，從而影響過濾。
4）助濾劑的使用可使慮餅疏松,，從而降低過濾阻力,。
3、中和
1）鈣鹽提取法就是現將檸檬酸轉變成檸檬酸鈣,，再進行提取操作,，常用的中和劑有碳酸鈣粉或石灰乳，反應如下：
2C6H8O7·H2O+3CaCO3→Ca3(C6H5O7)2·4H2O↓+3 CO2+ H2O
Ca3(C6H5O7)2·4H2O+3H2SO4+4H2O→2C6H8O7·H2O +3CaSO4·2H2O
另外發(fā)酵液中還存在雜酸和葡萄糖酸,，他們中和時可能形成鈣鹽：
草酸C2H2O4 +Ca2+→Ca2C2O4
葡萄糖2C6H12O7+ Ca2+→Ca(C6H11O7)2
在熱的中和液中,，草酸鈣可以在pH3以下沉淀析出，從而先得到分離,，葡萄糖鈣的溶解度很大,，一直處于溶解狀態(tài),，不混合到檸檬酸鈣沉淀中。
2）工藝條件與論證
（1）中和劑：輕質碳酸鈣
添加量：71.5kg CaCO3/100kg C6H8O7·H2O,。
（2）pH=6～6.8,，中和操作pH很大程度地影響著檸檬酸鈣的質量。
由表可見,，pH在酸度高時沉淀純度高,，沉淀率較低，綜合考慮,，pH確定在6～6.8之間,。

（3）溫度
pH6.1的條件下，60～90℃范圍內,，檸檬酸鈣的溶解度相差不大,，所以，本工藝操作初溫為70℃,，加完中和劑后,，于85～90℃保溫20～30min，使沉淀成熟,。雖然在50℃下完成的鈣鹽沉淀需要20min,，沉淀細粒對酸解有利，但考慮到檸檬酸的溶解度,，工業(yè)上一般采用70℃的初溫,。

表2-2：pH5.0時溫度對檸檬酸鈣沉淀的影響
碳酸鈣加入時的溫度

（4）攪拌速度：60r/min。
（5）洗滌：考慮到溫度升高,，鈣鹽溶解度降低,，故用85℃以上的熱水洗滌6～10次，直至殘?zhí)窍幢M,，檢驗殘?zhí)窍幢M與否可用高錳酸鉀法檢驗,。
4、酸解
1）檸檬酸鈣用硫酸酸解的反應如下：
Ca3(C6H5O7)2·4H2O+4H2O+3H2SO4→3CaSO4·4H2O+2C6H8O7·H2O
硫酸用量為酸解過程的關鍵,，一般硫酸不能過量0.2﹪,，否則草酸鈣溶解而轉入溶液中。
2）工藝參數的確定與論證
（1）硫酸添加量：980g H2SO4/1000g CaCO3,。
（2）酸解溫度：85℃。
（3）攪拌速度：60r/min,。
（4）終點檢測：pH=2時,，采用雙管法檢測終點。
酸解時形成硫酸鈣有三種：CaSO4·2H2O,， CaSO4·1/2H2O,，無水 CaSO4,。這三種形式取決于溶液的過飽和度和溫度，過飽和度過高,，易形成無水物,，在80℃以下，形成CaSO4·2H2O,，在80～90℃范圍內CaSO4·2H2O和 CaSO4·1/2H2O可以共存,，90～100℃形成CaSO4·1/2H2O，40℃以上形成無水 CaSO4,。酸濃度升高和溫度升高,，都使溶解度降低，減少無水 CaSO4的溶存量,。
5,、凈化[10]
酸解夜中含有色素和膠體物質，還有多種金屬陰離子和陽離子,。凈化的目的就是要除去這些雜質,，使最終成品的質量符合標準。本工藝采用先經活性炭吸附脫色,，然后再離交處理,，以達到凈化的目的。
1）離子交換脫鹽的原理：
陽離子交換：RSO3－·H++M+＝RSO32－·M++H+
陰離子交換：RN(CH3)3+OH－ +Cl－＝RN(CH3)3+Cl－+OH-－
2）工藝條件的選擇與論證：
（1）脫色柱：采用GH-15活性炭,，再生流程如下：
脫色柱→用至失效→水洗滌→NaOH洗脫色素
↑ ↓
水洗至PH5～6←HCl處理←水洗至PH=8
其中NaOH：1.0mol/L,，HCl：1.0mol/L。
（2）離交柱：采用國產732型強酸型離交樹脂,，再生流程如下：
離交柱→用至失效→水洗滌
↑ ↓
水洗至PH4～4.5←HCl再生
新樹脂使用前采用2mol/L鹽酸轉型,，再生時仍用2mol/L鹽酸。
以上主要使用酸解罐,、酶解罐,、脫色罐。
五,、檸檬酸的精制
1,、濃縮
1）酸解凈化后的檸檬酸液的濃度只有20～25﹪（W/W），濃縮至70﹪以上才能進行結晶,。其真空度為650mmHg,，溫度不超過60℃。
2）工藝條件的論證：
（1）檸檬酸濃縮時溫度不能過高,，否則檸檬酸會發(fā)生分解,。
（2）為使?jié)饪s過程中溫度不能過高，需維持較高的真空度,。蒸發(fā)壓力不能超過14KPa（110mmHg）,，加熱蒸汽不能超過100KPa（表壓）,。
2、結晶
1）工藝條件的選�,。�
溫度：36.6℃以下,；時間：約10h；攪拌速度：25～30r/min,。
2）條件論證：
① 55℃時檸檬酸的飽和濃度為73％（質量）,，而在生產上將檸檬酸凈制液在55℃時濃縮到近81％（質量）的濃度，沒有結晶析出,。再將過飽和溶液快速冷卻到40℃（l～2h）C點,，還是沒有結晶析出。再慢慢降溫（每小時降溫2～3℃）,，當冷卻到D時,，溶就立即自發(fā)生成大量晶核，同時濃度隨之降低,，一直降到E點,，使溶液達到飽和濃度為止。從起晶到育晶結束是在折點溫度36.6℃以下進行,，故所得的晶體是帶有一個結晶水的檸檬酸水化物結晶,。
②粘度與結晶速度成正比，因而要使粘度小些[11],。
3,、干燥和包裝
1）參數：干燥溫度控制在36.6℃以下；適當地提高干燥速度
2）條件論證：經過離心洗滌與母液分離后檸檬酸晶體表面附有少量水分（2～3﹪）,，為除去這部分水（4﹪以下）需干燥,。