Penghasilan asid sitrik: penyediaan, proses dan produk

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Asid sitrik ditemui beberapa ratus tahun yang lalu, tetapi sejarah pengeluaran sepenuhnya di kemudahan perindustrian hanya boleh diperkatakan sejak 1919. Sejak saat itu, ahli teknologi mula menerapkan proses mikrobiologi, yang perkembangannya tidak berhenti hingga ke hari ini. Pada masa yang sama, pengeluaran moden asid sitrik adalah heterogen dan melibatkan cara yang berbeza untuk menghasilkan produk akhir. Pilihan satu atau kaedah lain ditentukan bukan sahaja oleh ciri-ciri bahan mentah perusahaan tertentu, tetapi juga oleh keperluan pasaran pengguna sasaran.

Pengenalan Asid Sitrik

Sebagai pengawal selia keasidan, produk ini digunakan secara aktif dalam industri makanan. Tetapi asid sitrik digunakan bukan sahaja untuk membetulkan rasa. Bergantung pada teknologi pembuatan, ia boleh meningkatkan jangka hayat produk sasaran. Dari sudut pandangan ini, pengeluaran lemonasid di Rusia boleh diletakkan setanding dengan teknologi untuk pembuatan asid askorbik, asetik dan laktik, serta derivatifnya.

Menurut pakar, kerana kualitinya sebagai sinergi antioksidan dan antioksidan, asid sitrik kini digunakan dalam hampir separuh daripada semua produk makanan perkilangan. Populariti pengasid ini juga difasilitasi oleh sifat gastronominya. Asid ini mempunyai rasa yang menyenangkan dan lembut - sekurang-kurangnya jika dibandingkan dengan produk alternatif jenis ini. Terutama kualiti ini ditunjukkan dalam minuman dan kuih-muih. Terdapat juga kumpulan garam yang luas yang diperolehi di bawah keadaan pengeluaran mikrobiologi asid sitrik - khususnya, natrium sitrat kemudiannya boleh digunakan sebagai garam lebur. Kelebihan natrium sitrat termasuk kemungkinan mendapatkannya dalam bentuk pepejal, serta pengecualian kesan merengsa apabila terdedah kepada membran mukus sistem pencernaan dan pernafasan.

Pengeluaran industri produk

Nama asid sitrik menarik perhatian kepada buah sitrus, namun, asid ini terdapat dalam pelbagai peringkat dalam semua buah, kapas dan jarum. Walau bagaimanapun, kemudahan pengeluaran pertama telah disusun dengan tepat berdasarkan pemprosesan jus lemon. Pada tahun 1920-an, kira-kira 25% daripada semua pengeluaran diperoleh dengan cara ini. Pada masa yang sama, teknologi pembuatan itu sendiri tidak rasional, kerana kira-kira 25 kg produk tulen diperoleh daripada 1 tan lemon. Hari ini, pengeluaran asid sitrik makanan sedang dianjurkanpada kaedah yang lebih berteknologi dan intensif sumber, yang melibatkan penggunaan bahan tambahan yang asasnya baharu seperti molase dan kulat acuan. By the way, ini juga menentukan keputusan logistik tentang lokasi pengeluaran natrium sitrat berhampiran kilang gula.

Pada masa yang sama, tidak boleh dikatakan bahawa pengeluaran sedemikian membenarkan dirinya mengikut definisi dalam keadaan permintaan yang tinggi. Hakikatnya ialah apabila kebolehkilangan proses pengeluaran meningkat, begitu juga peralatan, yang bermaksud peningkatan dalam kos peralatan teknikal dan penyelenggaraan kapasiti. Oleh itu, adalah mustahil untuk dilakukan tanpa rancangan perniagaan yang difikirkan dengan baik untuk pengeluaran asid sitrik, yang akan menunjukkan semua aspek aktiviti organisasi dan ekonomi perusahaan. Bersama-sama dengan penyelesaian reka bentuk untuk melengkapkan peralatan pengeluaran dan membangunkan model logistik dengan justifikasi ekonomi, ia juga perlu untuk menentukan formulasi optimum produk akhir supaya ia dapat bersaing dalam niche tertentu dalam pasaran. Untuk ini adalah wajar menambah pindaan kepada piawaian kebersihan dan kebersihan yang ketat yang mengawal selia hampir semua nuansa teknologi untuk mendapatkan asid ini.

Pembentangan fiziko-kimia teknologi

Proses moden untuk penghasilan asid sitrik terutamanya berdasarkan hidrolisis penggantungan kanji, yang merangkumi sehingga 30% daripada jisim unsur kering dengan keupayaan amilolitik. Pati garam mineral dengan sulfat kuprum, zink dan besi boleh ditambah kepada mereka. Bes ini kemudiannya mengalami penapaian dalam medium nutrien oleh kulat acuan.

Hasil daripada penapaian dan pengasingan biojisim kulat, larutan kultur terbentuk, yang pada mulanya mengandungi sehingga 85% asid sitrik. Ciri ciri enzim tahan asid yang diperoleh pada peringkat ini ialah peningkatan aktiviti amilolitik. Pertama sekali, ini melibatkan glukoamilase dan amilase.

Hasil teknikal penghasilan asid sitrik selepas melalui operasi tambahan dinilai di makmal oleh pelbagai penunjuk kualiti, termasuk aktiviti amilolitik larutan kultur.

Teknologi untuk membuat "lemon"

Proses pengeluaran dijalankan dalam beberapa peringkat teknologi pada peralatan yang berbeza. Walaupun terdapat konfigurasi yang berbeza untuk mengatur kemudahan kilang - termasuk monoblok dan modular pasang siap. Antara proses utama yang berasaskan teknologi moden pengeluaran asid sitrik, perkara berikut boleh dibezakan:

1. Proses yang dioptimumkan untuk penyediaan teknologi bahan mentah untuk memastikan keadaan yang diperlukan untuk persekitaran penapaian berasid.
2. Pembiakan spora dalam keadaan tersusun khas.
3. Proses penapaian mengikut ciri bahan mentah tertentu.
4. Jika perlu, sesuaikan semua atau bahan mentah individu untuk proses penapaian.
5. Pemisahan asid daripada larutan penapaian. Dengan cara ini, kaedah pemisahan sebahagian besarnyadarjah menentukan kualiti akhir produk.
6. Pemurnian dan penghabluran asid yang terhasil. Pada peringkat ini, peluang terbuka untuk pengubahsuaian produk dan pengeluaran versi asid lain dalam konfigurasi yang berbeza. Sebagai contoh, sebagai sebahagian daripada pengeluaran am asid sitrik, sirap, monohidrat, formulasi dehidrasi, dan natrium sitrat dihidrat boleh dihasilkan. Bahan kimia juga mungkin dikawal.

Peralatan Proses

Format optimum susunan teknikal tumbuhan moden untuk pengeluaran asid sitrik melibatkan penggunaan pemasangan bioteknologi. Secara purata, kapasiti penyelesaian sedemikian untuk mengira jumlah keluaran adalah 200-250 tan / tahun, sambil meninggalkan peluang yang mencukupi untuk mendapatkan produk yang diubah suai berdasarkan sumber bahan mentah yang berbeza. Komposisi asas peralatan ini untuk penghasilan asid sitrik termasuk reaktor dan peranti kemuatan berikut:

1. Penapai.
2. Penyejat.
3. Penapis.
4. Pengering.
5. Penghablur.
6. Infrastruktur untuk menyokong operasi logistik.

Pelaksanaan projek pemasangan bioteknologi membolehkan kami menyediakan kitaran pengeluaran penuh, membekalkan secara tempatan kepada pengguna serantau sepenuhnya dengan penglibatan minimum sumber haba dan kuasa.

Penyelesaian teknologi perkakasan jenis ini dicirikan oleh penggunaan strain pengeluar, yang membawa kepada kos produk yang pada mulanya rendah. Teknologi untuk penghasilan asid sitrik ini juga dicirikan oleh tahap kebersihan persekitaran yang boleh diterima untuk alam sekitar dan keselamatan toksik untuk pekerja.

Bagi kualiti produk, ia memenuhi piawaian antarabangsa industri makanan. Perkara lain ialah anda juga boleh mengeluarkan produk teknikal yang dimaksudkan, khususnya, untuk detergen.

Penyediaan bahan mentah untuk penghasilan asid sitrik

Bahan mentah memasuki proses pengeluaran selepas pemprosesan khas. Kaedah dan parameternya ditentukan bukan sahaja oleh sifat bahan mentah, tetapi juga oleh keperluan untuk produk. Kemungkinan mengeluarkan produk derivatif daripada natrium sitrat juga diambil kira.

Satu cara atau yang lain, bahan mentah utama untuk penghasilan asid sitrik ialah molase, yang mengandungi nisbah optimum zat besi. Bagi pemprosesannya, langkah utama dalam proses ini adalah pra-penapaian, yang diperlukan untuk pemendakan komposisi dengan cara garam darah kuning. Tanpa pemprosesan selanjutnya, garam dalam asid ini boleh bertindak sebagai perencat isocitrate dehydrogenases.

Komponen lain yang boleh digunakan sebagai asas bahan mentah ialah kulat Aspergillus Niger. Persoalannya timbul - mengapa, dalam keadaan teknologi moden, kulat acuan digunakan untuk menghasilkan asid sitrik? Selalunya, penggunaannya diperlukan untuk memastikan fungsi pengeluar. Formula kimianya adalah optimum untukmenjalankan beberapa proses sekaligus, yang mustahil atau tidak wajar dari segi teknologi apabila menggunakan pengganti sintetik. Khususnya, kita bercakap tentang pembubaran, solicifikasi dan prosedur pemisahan dan pemurnian seterusnya.

Penyediaan khas bahan mentah juga diperlukan dalam penghasilan derivatif asid sitrik yang diubah suai. Dalam kes ini, kemasukan tambahan juga boleh digunakan, termasuk etil alkohol, perantaraan teknikal dan etanol yang mengandungi sisa daripada kilang penyulingan. Seterusnya, penghasilan asid sitrik daripada molase akan dilengkapkan dengan proses penjernihan heksasianoferrat, pensterilan dan pendidihan.

Apabila menggunakan hidrolisat kanji dengan kandungan kekotoran sederhana, penyediaan bahan mentah perlu memasukkan prosedur penyahkation dan operasi pensterilan berterusan.

Organisasi proses pembiakan spora

Proses mikrobiologi yang cekap memerlukan benih yang disediakan dengan baik. Dalam sintesis asid, bahan dalam bentuk spora ini dimasukkan ke dalam tangki penapaian pada awal proses pengeluaran. Dalam bentuk yang dioptimumkan, teknologi untuk pengeluaran asid sitrik berasaskan molase secara berasingan menyediakan penyediaan spora untuk pembiakan, di mana ujian juga dilakukan. Jika pengeluaran jangka panjang dirancang, maka spora dikeringkan. Ini adalah perlu untuk pemeliharaan jangka panjang kualiti fungsinya dan untuk dos yang berjaya.

Pada langkah seterusnya, substrat disediakan, termasuk sukrosa, glukosa ataukanji. Bahan yang mengandungi kanji mula-mula disakarifikasikan untuk ditukar kepada glukosa, yang digunakan sebagai ketegangan pengeluaran.

Memandangkan tahap kekotoran pada semua peringkat pemprosesan bahan mentah dan substrat boleh menjadi terlalu tinggi, banyak pengeluar sedang membangunkan kaedah khas untuk penulenan utama bahan ini. Sebagai contoh, pemprosesan selanjutnya hidrolisat kanji untuk asid sitrik dalam pengeluaran makanan mungkin termasuk langkah penyahgaraman. Prosedur pensterilan dan pendidihan yang sama dengan penapisan mekanikal boleh dikaitkan dengan kaedah penulenan universal dan paling mudah diakses daripada kekotoran.

Proses penapaian dan penghasilan asid

Dalam teknologi moden untuk memastikan proses penapaian, penapai menggelegak khas digunakan, yang dipilih mengikut strain yang disediakan untuk kulat acuan yang dibincangkan di atas. Pemilihan dijalankan bersama-sama dengan ujian mengikut parameter tertentu, yang membolehkan penganjuran penapaian mengikut konfigurasi individu, dengan mengambil kira ciri-ciri bahan mentah yang digunakan. Proses paling maju dari segi teknologi untuk penghasilan asid sitrik juga melibatkan alat untuk mengawal selia aktiviti metabolik mikroorganisma yang menggelegak.

Pada peringkat pengasingan asid, tugasnya adalah untuk mendapatkan larutan daripada medium penapaian dengan tahap penulenan awal. Untuk meningkatkan tahap penulenan, campuran penjanaan mesti disediakan dengan sesuai. Khususnya, ia menjalani proses berikutprarawatan:

1. Prosedur pemisahan dan penyelesaian.
2. Operasi pemisahan miselium.
3. Pemisahan kalsium sulfat dan penguraian jisim penapaian.

Untuk pengasingan sisa kering dalam industri moden, penapis tali pinggang dengan kawalan automatik digunakan. Selain itu, untuk mengatur proses penapisan sedimen, emparan dan pemisah khas dengan sistem kawalan elektronik digunakan, yang meningkatkan ketepatan pemprosesan bahan.

Pemurnian asid sitrik yang terhasil

Peringkat akhir pengeluaran, yang merangkumi pemprosesan kompleks produk yang telah diterima. Proses ini menggunakan karbon teraktif dengan resin penukar anion dan kation. Teknologi penulenan sedemikian dilaksanakan dalam reaktor katil tetap dalam beberapa peringkat:

1. Proses penyejatan pada suhu tertentu.
2. Penghabluran dalam vakum.
3. Penyaringan kristal dalam emparan.
4. Mengeringkan dengan katil cecair.
5. Prosedur mengayak.

Penyejatan dijalankan dalam unit penyejat berbilang peringkat dengan filem cecair jatuh. Hasil daripada proses ini, pekali penyejatan yang diperlukan dicapai tanpa mengurangkan sifat pengguna asid sitrik. Penggunaan sumber tenaga pada peringkat ini boleh dikurangkan dengan ketara disebabkan oleh penyediaan pemampatan haba pada wap.

Bagi penghabluran, proses penghasilan asid sitrik ini dijalankan dengan peredaran paksa. Di sesetengahDalam konfigurasi teknikal loji industri makanan, penghabluran vakum direka pada asas struktur yang sama bersama-sama dengan peranti untuk pengeluaran diubah suai dan terbitan natrium sitrat. Contohnya, peralatan serupa digunakan dalam pengeluaran produk dehidrasi dan asid sitrik monohidrat.

Bukan nilai terakhir pada peringkat penulenan ialah operasi mengitar semula larutan penapaian, di mana pengasingan enzim rahim daripada ampaian yang mengandungi kristal. Secara teknikal, prosedur ini dijalankan dengan emparan berterusan, yang membolehkan ciri-ciri produk akhir dikawal dengan baik.

Proses pengeringan dan penapisan terakhir memerlukan pengendalian yang teliti terhadap produk yang dihasilkan dan ditulenkan. Pada peringkat ini, keperluan untuk bentuk pelepasan asid sitrik akan memainkan peranan - contohnya, pembahagian dilakukan mengikut saiz zarah reka bentuk.

Pasaran asid sitrik domestik

Peserta utama dalam segmen ini dalam pasaran industri makanan Rusia termasuk pengeluar dari China, yang mengawal hampir separuh daripada semua keluaran. Tetapi bahagian penting juga diambil kira oleh kilang-kilang Rusia untuk pengeluaran asid sitrik, tempat istimewa di antaranya diduduki oleh perusahaan Citrobel yang terletak di Belgorod. Sebenarnya, ini hampir satu-satunya loji domestik dengan kapasiti bertaraf dunia. Organisasi komersial dalam sektor makanan secara aktif bekerjasama dengan kilang-kilang diluar negara. Ke arah ini, kilang gula Ukraine dan Belarus terserlah, masing-masing terletak di Smila dan Skidel.

Menurut pakar, asid sitrik Rusia memenuhi keperluan pengawalseliaan GOST dan piawaian reka bentuk pembungkusan. Ini adalah salah satu kelebihan yang membolehkan kilang asid sitrik domestik di Rusia berjaya bersaing dengan perusahaan China. Jadi, berbanding dengan Citrobel, yang menyediakan bekalan asid sitrik berkualiti tinggi secara konsisten, pengeluar dari Empayar Celestial tidak selalu menjamin bahawa produk memenuhi piawaian yang ketat, yang juga ditunjukkan dalam harga. Perbezaannya ditentukan oleh tahap pengeluar dan rangkaian pengedaran. Pada masa yang sama, walaupun dalam penghantaran dari syarikat besar, ciri-ciri asid sitrik dalam satu kelompok adalah heterogen dan mungkin berbeza-beza. Ini juga disahkan dalam ulasan pengguna, di mana aduan tentang keterlarutan dan kandungan lembapan produk dicatatkan.

Kesimpulan

Hari ini, jumlah pengeluaran pengeluar asid sitrik dunia adalah kira-kira 800,000 tan / tahun. Pulangan yang tinggi bagi sektor ini adalah disebabkan oleh fakta bahawa beberapa industri berminat dalam penggunaan pengasid, termasuk segmen tradisional industri makanan dan sfera kimia dan farmaseutikal. Lebih-lebih lagi, terbitan asid sebegini hari ini mendapat aplikasi walaupun dalam industri pertahanan dan elektronik, apatah lagi pertanian dan industri lain di mana fungsi teknikal asid sitrik adalah dalam permintaan.enzim. Dalam hal ini, amalan menggunakan natrium sitrat sebagai pengganti bahan bantu pemprosesan aktif dan detergen sintetik boleh diambil perhatian.

Jika kita bercakap tentang pengeluaran asid sitrik di Rusia, maka di peringkat kerajaan dalam beberapa tahun kebelakangan ini langkah telah diambil untuk melindungi pasaran domestik untuk merangsang perusahaan yang beroperasi di kawasan ini. Tetapi memandangkan kilang Belgorod kekal sebagai satu-satunya pembekal utama asid sitrik, kadangkala terdapat kekurangan produk. Sebagai jalan keluar, pakar mencadangkan menukar peraturan kastam, di mana keutamaan untuk import pengasid asing diberikan kepada syarikat Eropah yang menjamin kualiti produk yang betul. Asid sitrik daripada pengeluar biokimia utama di Jepun, Switzerland dan Jerman adalah lebih berkualiti daripada produk domestik, tetapi harganya terlalu tinggi, jadi kilang Citrobel kekal berdaya saing tanpa menjejaskan keperluan pengguna.