檸檬酸又名枸椽酸，它存在于天然果實中。我國在1968年獲得了薯干原料深層發酵檸檬酸成功。薯干原料深層發酵生產檸檬酸，原料豐富礦工藝簡單，發酵水平較高，在很多地方都有生產檸檬酸的工廠。檸檬酸為五色透明結晶體或白色粉末，有一種誘人的酸味，它是食品、化工、制藥、紡織等工業的重要原料。
1、工藝流程：培菌――糊化發酵――中和――酸解――濃縮結晶
2、工藝操作要點：
①培菌：生產檸檬酸所用的菌種為黑曲霉。黑曲霉不但能利用淀粉,而且還對蛋白質、纖維素、果膠物質等均有一定分解能力，它的產酸能力也較高，在生產上比應用其它微生物有更多優點。培菌的過程也是用試管、三角瓶、種母罐等逐步擴大培養。培養究竟分幾個階段可由生產規模來決定。按照酒精生產中所介紹的方法，用米曲汁或麥芽汁，再在其中加2%的瓊脂配成培養基，分盛于試管中，每管5～10毫升，經滅菌處理后，斜置使其成斜面。將在土壤中分離的或生產中留用的合格菌種，用無菌操作接入試管培養基中。在32～34攝氏度的溫度下培養5～6天，待繁殖旺盛，檢驗合格后，用無菌水將孢子完全洗下，即為孢子懸浮液。
生產上所用的種母醪是在種母罐串培養的。培養基中的糊化醪與發酵所用的糊化醪相同。將濃度為12%～14%的紅薯淀粉漿液，放在滅過菌的種母罐中，通入1千克/平方厘米的蒸汽蒸煮糊化15～20分鐘，待冷至33攝氏度，接入合格的孢子懸浮液，保持32～34攝氏度的溫度，通入無菌空氣，并用攪拌機攪拌進行發酵。每12小時取樣檢查，經5―6天即可發酵完全。檢驗合格后，即可投入發酵罐中使用。
②糊化發酵：紅薯干經粉碎過篩后，送入拌料桶，加水配成濃度為12%～14%的淀粉漿液，用輸送泵打入發酵罐，通入1千克/平方厘米的蒸汽蒸煮糊化15～20分鐘。將糊化醪冷至33攝氏度時，按接種量為5%～7%接入種母罐中培養好的種母醪，在32～34攝氏度溫度下攪拌，通入無菌空氣發酵，每隔一定時間取樣檢查，發酵過程中控制pH為2.5～3，經5～6天即可完成發酵。在檸檬酸發酵過程中，pH值的控制對產酸關系很大。因為用薯干粉發酵生產檸檬酸時，首先要利用黑曲霉的糖化霉將淀粉先轉化成葡萄糖，然后由葡萄糖轉變成檸檬酸。糖化的最適pH值約為2.5～3.0，生成檸檬酸的pH值在2.0～2.5，如果發酵初期產酸過猛，就會影響糖化不徹底，造成殘糖量高，產酸量低；或發酵過程中始終處于高pH值狀態，就會生成以草酸為主的雜酸。解決這一問題一般可采用二種方法：一是調節通氣和攪拌的強度，如前期通風量低些對糖化有利，后期適當增加風量，能促進產酸。二是在pH值降至2.0左右；加入一定量的滅菌碳酸鈣乳劑，使pH值回升至2.2左右時，有利于糖化作用，能繼續積累檸檬酸。
③中和：發酵后的物料，生產上叫發酵醪。發酵醪出料后，真空抽濾即為含檸檬酸的發酵液。先將發酵液用泵打入中和桶，加熱到60攝氏度左右，再加入碳、酸鈣粉末或石灰乳。碳酸鈣用量可按下式計算：
碳酸鈣用量=檸檬酸總量*0.714
檸檬酸總量=發酵液體積*滴定酸度*氫氧化鈉濃度*0.07
將中和后的料液加熱煮沸，使其它有機酸的鈣鹽溶解，而檸檬酸鈣不溶。在過濾桶中抽濾，濾液弄去。沉淀用90攝氏度以上的熱水洗去糖分。檢查的方法是用1%～2%的高錳酸鉀溶液1滴加到加毫升洗滌水中，3分鐘內不變色，說明糖分已洗凈。
④酸解：將洗滌后的檸檬酸鈣沉淀放入稀釋桶中，加水打成漿狀，用泵將漿液打入酸解桶，在攪拌下緩緩加入濃硫酸分解。酸解終點的控制方法是：取甲、乙兩支試管，甲管中放入1毫升 15%～20%硫酸，乙管中放入1毫升15%～20%氯化鈣溶液(其濃度必須和甲管中硫酸的濃度相同)。各試管中分別加入1毫升過濾后的酸解液，在水浴上加熱至沸，冷卻后均不發生混濁，再分別加入95%的乙醇。加乙醇后，甲管略呈渾濁，表示已達酸解終點。如果加乙醇前，甲管就已渾濁，表示酸解液中硫酸量不足；加乙醇后，乙管渾濁，表示酸解液中硫酸過量。假使硫酸過量，在酸解液中可稍加一些檸檬酸溶液進行調節。在工廠實際操作中，硫酸的加入量一般為碳酸鈣用量的92%～95%。加完硫酸后，把酸解液加熱到80～85攝氏度，保持30分鐘，即可使反應完全，又能促進硫酸鈣結晶的形成，以利分離。根據硫酸鈣在水中的溶解度與溫度的關系，酸解液在80攝氏度左右進行熱抽濾較為適宜。濾餅硫酸鈣用熱水洗滌后棄去，濾液和洗滌液合并在貯液桶中，即為稀檸檬酸溶液。稀檸檬酸溶液流經盛有脫色樹脂或活性炭的脫色柱進行脫色后，再流經裝有強酸性陽離子交換樹脂(如732型離子交換樹脂)的交換柱，以除去鈣、鐵等陽離子雜質。
⑤濃縮結晶：從離子交換柱流出的稀檸檬酸
1、工藝流程：培菌――糊化發酵――中和――酸解――濃縮結晶
2、工藝操作要點：
①培菌：生產檸檬酸所用的菌種為黑曲霉。黑曲霉不但能利用淀粉,而且還對蛋白質、纖維素、果膠物質等均有一定分解能力，它的產酸能力也較高，在生產上比應用其它微生物有更多優點。培菌的過程也是用試管、三角瓶、種母罐等逐步擴大培養。培養究竟分幾個階段可由生產規模來決定。按照酒精生產中所介紹的方法，用米曲汁或麥芽汁，再在其中加2%的瓊脂配成培養基，分盛于試管中，每管5～10毫升，經滅菌處理后，斜置使其成斜面。將在土壤中分離的或生產中留用的合格菌種，用無菌操作接入試管培養基中。在32～34攝氏度的溫度下培養5～6天，待繁殖旺盛，檢驗合格后，用無菌水將孢子完全洗下，即為孢子懸浮液。
生產上所用的種母醪是在種母罐串培養的。培養基中的糊化醪與發酵所用的糊化醪相同。將濃度為12%～14%的紅薯淀粉漿液，放在滅過菌的種母罐中，通入1千克/平方厘米的蒸汽蒸煮糊化15～20分鐘，待冷至33攝氏度，接入合格的孢子懸浮液，保持32～34攝氏度的溫度，通入無菌空氣，并用攪拌機攪拌進行發酵。每12小時取樣檢查，經5―6天即可發酵完全。檢驗合格后，即可投入發酵罐中使用。
②糊化發酵：紅薯干經粉碎過篩后，送入拌料桶，加水配成濃度為12%～14%的淀粉漿液，用輸送泵打入發酵罐，通入1千克/平方厘米的蒸汽蒸煮糊化15～20分鐘。將糊化醪冷至33攝氏度時，按接種量為5%～7%接入種母罐中培養好的種母醪，在32～34攝氏度溫度下攪拌，通入無菌空氣發酵，每隔一定時間取樣檢查，發酵過程中控制pH為2.5～3，經5～6天即可完成發酵。在檸檬酸發酵過程中，pH值的控制對產酸關系很大。因為用薯干粉發酵生產檸檬酸時，首先要利用黑曲霉的糖化霉將淀粉先轉化成葡萄糖，然后由葡萄糖轉變成檸檬酸。糖化的最適pH值約為2.5～3.0，生成檸檬酸的pH值在2.0～2.5，如果發酵初期產酸過猛，就會影響糖化不徹底，造成殘糖量高，產酸量低；或發酵過程中始終處于高pH值狀態，就會生成以草酸為主的雜酸。解決這一問題一般可采用二種方法：一是調節通氣和攪拌的強度，如前期通風量低些對糖化有利，后期適當增加風量，能促進產酸。二是在pH值降至2.0左右；加入一定量的滅菌碳酸鈣乳劑，使pH值回升至2.2左右時，有利于糖化作用，能繼續積累檸檬酸。
③中和：發酵后的物料，生產上叫發酵醪。發酵醪出料后，真空抽濾即為含檸檬酸的發酵液。先將發酵液用泵打入中和桶，加熱到60攝氏度左右，再加入碳、酸鈣粉末或石灰乳。碳酸鈣用量可按下式計算：
碳酸鈣用量=檸檬酸總量*0.714
檸檬酸總量=發酵液體積*滴定酸度*氫氧化鈉濃度*0.07
將中和后的料液加熱煮沸，使其它有機酸的鈣鹽溶解，而檸檬酸鈣不溶。在過濾桶中抽濾，濾液弄去。沉淀用90攝氏度以上的熱水洗去糖分。檢查的方法是用1%～2%的高錳酸鉀溶液1滴加到加毫升洗滌水中，3分鐘內不變色，說明糖分已洗凈。
④酸解：將洗滌后的檸檬酸鈣沉淀放入稀釋桶中，加水打成漿狀，用泵將漿液打入酸解桶，在攪拌下緩緩加入濃硫酸分解。酸解終點的控制方法是：取甲、乙兩支試管，甲管中放入1毫升 15%～20%硫酸，乙管中放入1毫升15%～20%氯化鈣溶液(其濃度必須和甲管中硫酸的濃度相同)。各試管中分別加入1毫升過濾后的酸解液，在水浴上加熱至沸，冷卻后均不發生混濁，再分別加入95%的乙醇。加乙醇后，甲管略呈渾濁，表示已達酸解終點。如果加乙醇前，甲管就已渾濁，表示酸解液中硫酸量不足；加乙醇后，乙管渾濁，表示酸解液中硫酸過量。假使硫酸過量，在酸解液中可稍加一些檸檬酸溶液進行調節。在工廠實際操作中，硫酸的加入量一般為碳酸鈣用量的92%～95%。加完硫酸后，把酸解液加熱到80～85攝氏度，保持30分鐘，即可使反應完全，又能促進硫酸鈣結晶的形成，以利分離。根據硫酸鈣在水中的溶解度與溫度的關系，酸解液在80攝氏度左右進行熱抽濾較為適宜。濾餅硫酸鈣用熱水洗滌后棄去，濾液和洗滌液合并在貯液桶中，即為稀檸檬酸溶液。稀檸檬酸溶液流經盛有脫色樹脂或活性炭的脫色柱進行脫色后，再流經裝有強酸性陽離子交換樹脂(如732型離子交換樹脂)的交換柱，以除去鈣、鐵等陽離子雜質。
⑤濃縮結晶：從離子交換柱流出的稀檸檬酸
