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无水柠檬酸整体热稳定性良好，可适配绝大多数食品常规加工温度区间，其热行为、相变规律及分解特性与一水柠檬酸存在明显区别，不同温度段表现差异。

常温至140℃区间内，无水柠檬酸化学结构与晶体形态高度稳定，不会发生失水、晶型转变、挥发或分解，酸度、风味、螯合等功能属性均无变化。这一温度范围覆盖巴氏杀菌、常压蒸煮、烘焙、膨化、短时高温灭菌等主流食品工艺，在此条件下长期受热也不会产生有害物质，是其广泛应用于各类热加工食品的基础。

其熔点为153～154℃，达到熔点后晶体熔化为液态，仅发生物理相变，化学性质依旧稳定。熔融状态下短时间保温，不会出现成分分解，冷却后可重新结晶，酸度与使用性能不受影响。这一特性使其能耐受糖果熬煮、糖浆浓缩等需要物料熔融的工序。

当温度持续高于熔点、达到160℃以上，并长时间保温时，无水柠檬酸开始逐步发生热分解。初期主要发生分子内脱水，生成乌头酸等中间产物；温度继续升高至190℃及以上，会进一步发生脱羧反应，分解产生丙酮二羧酸、一氧化碳、二氧化碳等物质。分解过程会直接导致体系酸度下降，原本纯正的果酸风味消失，伴随出现焦味、异味，同时螯合、护色等功能也会大幅衰减。若处于密闭高温环境，分解产生的气体还可能造成容器内压力升高。

对比一水柠檬酸，二者热行为的核心差异集中在中温区间：一水柠檬酸在70～75℃就会失去结晶水，转变为无水柠檬酸，属于物理失水变化；而无水柠檬酸本身不含结晶水，全程无此相变过程，在70~140℃区间的稳定性更纯粹。二者在超高温条件下的分解路径、分解产物基本一致。

此外，环境条件会间接影响其热稳定性。在干燥无氧环境中，分解速率相对平缓；若处于高温高湿环境，水汽会轻微加速分子降解，同时高温下吸湿后的晶体易向一水柠檬酸转化，间接改变物料物理状态。另外，体系中的金属离子、强碱性物质也会起到催化作用，降低无水柠檬酸的热分解温度，促使其提前变质。

在实际生产应用中，只要控制加工温度不长期超过150℃，并避免超高温长时间熬煮、烘烤，无水柠檬酸就能保持性能稳定。针对糖浆、硬糖等熔融加工品类，建议缩短物料在熔点以上的停留时间；高温灭菌工艺优先采用瞬时高温模式，可规避热分解风险。