檸檬酸應用領域廣泛,市場需求量大,是有機酸重要組成部分,本課題通過溶劑萃取法分離純化發酵液中的檸檬酸。以萃取率與反萃率為主要考察指標,篩選萃取體系的組成,優化萃取、反萃和脫色工藝條件,研究檸檬酸生產整個工藝流程,并對該工藝生產檸檬酸進行設計與經濟分析。研究萃取體系中絡合劑與相調節劑的組成,以萃取率、反萃率與反萃液中色素、總糖和蛋白質等雜質含量為考核指標,篩選萃取劑1與萃取劑3復配為絡合劑,正癸醇為相調節劑,煤油起稀釋作用,體積分數為30%萃取劑1+40%萃取劑3+10%正癸醇+20%煤油為最佳萃取體系配方。通過雙對數法測定絡合物機構,結合紅外譜圖分析,表明絡合劑通過離子締合與氫鍵兩種機制與檸檬酸萃取結合,正癸醇不參與反應。通過單因素與正交試驗優化后的最佳萃取條件為:檸檬酸起始p H 1.70,萃取溫度30℃,轉速500 r/min,相比2:1,攪拌時間10 min。該條件下進行6級逆流萃取后,萃取率穩定在99%以上,發酵液中檸檬酸濃度降為1.0 g/L左右。萃取反應摩爾焓變-7.366m?H?k J/mol,屬于放熱反應。研究反萃過程確定最佳的反萃條件為:溫度80℃,轉速400 r/min,相比1:1,攪拌時間8 min。進行11級逆流反萃工藝后,負載有機相的反萃率穩定在90%以上,反萃液中檸檬酸濃度在128 g/L左右,工藝穩定。有機相經再生后用于萃取工藝,萃取率與新萃取劑相比較幾乎一致。試驗選用不同吸附劑對反萃液進行脫色比較,以脫色率和檸檬酸損失率作為篩選指標選擇活性炭為最佳吸附劑。通過單因素與正交試驗優化最佳脫色條件為:活性炭用量24 g/L,溫度40℃,轉速400 r/min,脫色時間55 min。研究吸附過程熱力學,吸附摩爾焓變7.5657m?H?k J/mol,為吸熱反應,以物理吸附為主。吸附等溫線是典型上凸曲線,吸附過程更符合Langmuir吸附模型。對1萬噸/年檸檬酸生產進行設計,以往復振動篩板萃取塔為萃取設備,通過原料與萃取劑流量計算萃取工藝參數,繪制工藝流程圖,對該工藝生產檸檬酸進行技術經濟分析,用于生產實踐提供參考數據。