柠檬酸（Citric Acid）是一种重要的有机酸，广泛用作食品酸味剂（饮料、糖果、果酱）、医药辅料（泡腾片、抗凝剂）、化工原料（洗涤剂、化妆品、增塑剂）。全球柠檬酸年产量超过200万吨，主要以玉米、木薯淀粉为原料，经黑曲霉（Aspergillus niger）深层发酵制得。发酵液中柠檬酸含量一般为8%-15%，同时含有菌体、残糖、蛋白质、色素等杂质。柠檬酸的提取以“钙盐法”（Calcium Salt Method）为主——利用柠檬酸钙在水中溶解度极低的特性，用石灰乳（Ca(OH)₂）将发酵液中的柠檬酸转化为柠檬酸钙沉淀，分离后再用硫酸酸解释放柠檬酸。生石灰是钙盐法提取柠檬酸的“沉淀剂”和“钙源”，其价格低廉、反应温和、易于操作，是柠檬酸工业不可或缺的辅料。
柠檬酸“钙盐法”提取工艺流程：发酵液（含柠檬酸8%-15%，pH2.5-3.5，含菌体、残糖、色素）加热至70-80℃（灭菌、降低粘度），经板框压滤去除菌体和固形物，得澄清发酵液（柠檬酸清液）。将柠檬酸清液泵入中和反应釜，在搅拌下缓慢加入石灰乳（10%-20% Ca(OH)₂，由生石灰消化制得），控制反应终点pH 2.0-4.0（一次中和，生成柠檬酸二氢钙和柠檬酸一氢钙）或pH 7-8（完全中和，生成柠檬酸三钙）。以石灰乳为中和剂合成柠檬酸钙工艺简单、成本低廉，将柠檬酸溶液加入石灰乳中的方案pH值操作曲线简单、终点突跃明显，易于操作控制。反应：2C₆H₈O₇ + 3Ca(OH)₂ → Ca₃(C₆H₅O₇)₂↓（柠檬酸钙）+ 6H₂O。柠檬酸钙沉淀（白色或淡黄色）在反应液中析出。中和浆料经离心分离（或真空过滤），滤饼用热水洗涤（去除残糖和可溶性杂质），得纯净柠檬酸钙（含水率20%-30%）。酸解——将柠檬酸钙与稀硫酸（H₂SO₄，20%-50%）在酸解槽中混合，反应：Ca₃(C₆H₅O₇)₂ + 3H₂SO₄ → 2C₆H₈O₇（柠檬酸）+ 3CaSO₄·2H₂O↓（石膏）。酸解后浆料经过滤，滤液为柠檬酸粗液（含柠檬酸、少量硫酸根、钙离子），滤饼为石膏（CaSO₄·2H₂O），可作为水泥缓凝剂或建材原料。柠檬酸粗液经活性炭脱色（去除色素）、离子交换（去除Ca²⁺、SO₄²⁻、Fe³⁺等）、真空浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥，得柠檬酸成品（纯度≥99.5%，符合GB 1886.235-2016）。总收率（以发酵液中柠檬酸计）为90%-95%。
中和pH的控制是影响柠檬酸钙收率和纯度的关键：pH 2-4时主要生成柠檬酸二氢钙（Ca(H₂Cit)₂，溶解度较高，沉淀不完全），pH 7-8时生成柠檬酸三钙（Ca₃(Cit)₂，溶解度极低，沉淀完全，收率最高），但pH过高（>8）会使部分糖类、蛋白质与钙共沉淀，影响产品纯度。石灰乳的浓度和加料速度也需控制：石灰乳浓度过低（<10%）则反应时间长、设备利用率低；浓度过高（>20%）则局部过碱，生成胶状沉淀，过滤困难。工业上采用“分段中和”工艺：第一段中和至pH 4-5（去除部分杂质），第二段中和至pH 7-8（完全沉淀柠檬酸钙），以提高产品纯度。
生石灰在柠檬酸提取中的应用，是“发酵-化工”交叉的经典案例。生物化工工程师总结：“柠檬发酵液含酸，石灰中和钙盐沉；硫酸酸解释柠檬，石膏副产效益增。”
