檸檬酸生產(chǎn)的精確在線監(jiān)控

張亞杰

(梅特勒-托利多過程檢測部，上海，200233)

檸檬酸生產(chǎn)的精確在線監(jiān)控

張亞杰

(梅特勒-托利多過程檢測部，上海，200233)

對檸檬酸生產(chǎn)的精確在線監(jiān)控做了簡要描述，介紹了檸檬酸的應(yīng)用領(lǐng)域及行業(yè)概況，重點關(guān)注檸檬酸的工業(yè)生產(chǎn)過程，對檸檬酸生產(chǎn)工藝流程中的發(fā)酵過程和提取過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。最后，針對生產(chǎn)過程的關(guān)鍵檢測參數(shù)和在線測量的具體要求，并給出了梅特勒-托利多的全套解決方案。

檸檬酸，在線檢測，pH值，溶氧值

檸檬酸是一種有機(jī)弱酸，總產(chǎn)量的60%用于食品工業(yè)，可作為酸味劑、增溶劑、抗氧化劑、除腥脫臭劑等。檸檬酸還是許多化學(xué)產(chǎn)品的合成原料，譬如檸檬酸的酯類，作為無毒增塑劑用來制造食品包裝用薄膜;在醫(yī)藥行業(yè)，常作為諸多藥品的合成原料、補(bǔ)血劑、輸血劑和酸化劑等。化工領(lǐng)域，檸檬酸鈉常用作無公害洗滌劑的助劑，以代替造成公害的三聚磷酸鈉;而檸檬酸銨鹽則大量應(yīng)用于染料工業(yè)。當(dāng)前檸檬酸主要是通過微生物發(fā)酵來生產(chǎn)，而且其總產(chǎn)量達(dá)近百萬噸。

山東是重要的檸檬酸生產(chǎn)基地，全國年產(chǎn)量排名前5家，年產(chǎn)量7萬t以上的檸檬酸生產(chǎn)廠家，山東就占3家，分別是濰坊英軒實業(yè)有限公司、山東檸檬生化有限公司、日照魯信金禾生化有限公司，其總產(chǎn)量占全行業(yè)的73.6%。

1 檸檬酸生產(chǎn)工藝過程

目前生產(chǎn)上常用產(chǎn)酸能力強(qiáng)的黑曲霉作為檸檬酸生產(chǎn)菌，黑曲霉生長最適pH值因菌種而異，一般為pH 3～7;產(chǎn)酸最適pH為1.8～2.5。生長最適溫度為33～37℃，產(chǎn)酸最適溫度在28～37℃。發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液內(nèi)的菌體分離出去，一般采用連續(xù)中和提取方法進(jìn)一步提純生產(chǎn)檸檬酸。其發(fā)酵和下游工藝過程見圖1。

2 檸檬酸生產(chǎn)過程的在線測量

pH和溶氧測量是檸檬酸生產(chǎn)中最重要的參數(shù)之一。在發(fā)酵過程或下游的提取過程中，都起到十分重要的作用。在整個生產(chǎn)過程中有3個測量點需要使用pH控制和溶氧控制，分別為pH1點、pH2點、pH3點，如圖2所示。

圖1 檸檬酸生產(chǎn)工藝流程

圖2 檸檬酸生產(chǎn)過程中pH的在線測量示意圖

pH1測量點:發(fā)酵罐位點需要高溫滅菌，對探頭要求較高。pH2測量點:溫度范圍30℃，pH 1～5，反應(yīng)所產(chǎn)生的檸檬酸鈣沉淀會附著在電極頭部而造成污染，引起測量誤差。pH3測量點:溫度范圍30℃，pH 1～3，同樣反應(yīng)所產(chǎn)生的硫酸鈣沉淀會附著在電極頭部而造成污染，引起測量誤差。

3 梅特勒-托利多解決方案

3.1 在線pH值測量

pH1測量點:電極型號:InPro2000i/9848護(hù)套型號:InFit764變送器號:M400，該套系統(tǒng)的電極耐高溫消毒，測量精度高，數(shù)字信號傳輸測量穩(wěn)定，且?guī)в袕?qiáng)大的智能診斷功能。

pH2和pH3測量點:電極型號:InPro2000i/9816護(hù)套型號:InFit776-SL變送器型號:M400，該套系統(tǒng)選用伸縮型護(hù)套，可在不中斷反應(yīng)過程的情況下對電極進(jìn)行自動清洗，有效地改善了介質(zhì)中的沉淀物對電極的污染。整個系統(tǒng)的維護(hù)工作量小。

這兩套不同配置的pH在線測量系統(tǒng)使用壽命長，測量精確可靠，優(yōu)化了生產(chǎn)過程，給用戶帶來切實的利益。

3.2 在線溶氧測量

pH1測量點的溶解氧監(jiān)測:電極型號為光學(xué)氧傳感器InPro6860i，這款I(lǐng)SM傳感器設(shè)定了生物過程控制的新標(biāo)準(zhǔn)，測量精度高，信號穩(wěn)定，響應(yīng)時間短。光學(xué)傳感器降低了污染風(fēng)險而且無需進(jìn)行預(yù)先極化。

變送器型號:M800變送器，與ISM傳感器儀器使用，“即插即用”特性可以實現(xiàn)快速簡便的安裝，且?guī)в胁势寥|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)

碩士研究生。

2012-02-28