Cum se produce industrial citratul?

Cum se produce industrial citratul?

În calitate de furnizor de citrat, sunt adesea întrebat despre procesul de producție industrială a citratului. În această postare pe blog, voi aprofunda detaliile despre cum este produs citratul la scară industrială, explorând metodele, materiile prime și pașii cheie implicați în proces.

Materii prime

Materia primă principală pentru producția industrială de citrat este de obicei o sursă de carbohidrați. Carbohidrații utilizați în mod obișnuit includ melasa, zaharoza și glucoza. Melasa, un produs secundar al industriei zahărului, este o alegere populară datorită costului său relativ scăzut și conținutului ridicat de zahăr. Zaharoza, care poate fi obținută din trestie de zahăr sau sfeclă de zahăr, și glucoza, adesea derivată din amidonul de porumb, sunt de asemenea utilizate pe scară largă.

Pe lângă carbohidrați, anumite microorganisme joacă un rol crucial în producția de citrat. Aspergillus niger, o ciupercă filamentoasă, este cel mai des folosit microorganism în fermentația industrială a citratului. Această ciupercă are capacitatea de a converti eficient carbohidrații în acid citric în condiții specifice. Alte microorganisme, cum ar fi drojdiile precum Yarrowia lipolytica, sunt, de asemenea, explorate pentru producerea de citrat, în special în unele aplicații specializate.

Procesul de fermentare

Procesul de fermentație este inima producției industriale de citrat. Poate fi împărțit în fermentație submersă și fermentație în stare solidă, fermentația submersă fiind cea mai utilizată metodă.

Fermentație scufundată

În fermentația scufundată, substratul de carbohidrați este dizolvat în apă pentru a forma un mediu lichid. Acest mediu este apoi sterilizat pentru a elimina orice microorganisme concurente. După sterilizare, mediul este inoculat cu microorganismul selectat, de obicei Aspergillus niger.

Fermentarea are loc în fermentatoare mari, care pot varia de la câțiva metri cubi până la câteva sute de metri cubi în volum. Aceste fermentatoare sunt echipate cu agitatoare pentru a asigura amestecarea corectă a mediului și a microorganismelor, precum și sisteme de aerare pentru furnizarea de oxigen. Oxigenul este esențial pentru creșterea și metabolismul Aspergillus niger.

Condițiile de fermentație, cum ar fi temperatura, pH-ul și viteza de agitare, sunt controlate cu atenție. Temperatura optimă pentru producția de citrat de către Aspergillus niger este de obicei în jur de 30 - 32°C. pH-ul mediului se menține la un nivel acid, de obicei între 2 - 3, deoarece acest lucru favorizează producerea de acid citric. Procesul de fermentație durează de obicei câteva zile, timp în care microorganismul consumă carbohidrații și îi transformă în acid citric.

Fermentare în stare solidă

Fermentarea în stare solidă implică creșterea microorganismului pe un substrat solid, cum ar fi reziduurile agricole sau boabele. Această metodă are unele avantaje, cum ar fi consumul mai mic de apă și potențialul de a utiliza substraturi cu costuri reduse. Cu toate acestea, are și unele limitări, inclusiv dificultăți în controlul condițiilor de fermentație și extinderea procesului.

Recuperare și purificare

Odată ce fermentația este completă, următorul pas este recuperarea și purificarea citratului din bulionul de fermentație.

Separarea Biomasei

Primul pas în procesul de recuperare este separarea biomasei (celulele microorganismelor) de bulionul de fermentație. Acest lucru se face de obicei prin filtrare sau centrifugare. Filtrarea poate fi efectuată folosind diferite tipuri de filtre, cum ar fi filtre rotative de vid sau filtre cu membrană. Centrifugarea implică rotirea bulionului la viteze mari pentru a separa biomasa solidă de faza lichidă.

Recuperarea citratului

După separarea biomasei, citratul din fază lichidă trebuie recuperat. O metodă comună este precipitația. Se adaugă hidroxid de calciu sau carbonat de calciu în bulion pentru a forma precipitatul de citrat de calciu. Precipitatul de citrat de calciu este apoi separat de lichid prin filtrare.

Precipitatul de citrat de calciu este apoi tratat cu acid sulfuric pentru a-l converti înapoi în acid citric și a forma sulfat de calciu (gips) ca produs secundar. Gipsul este îndepărtat prin filtrare, iar soluția de acid citric rezultată este purificată în continuare.

Purificare

Soluția de acid citric obținută din etapa anterioară conține încă impurități, cum ar fi coloranți, proteine ​​și alți compuși organici. Purificarea se realizează printr-o serie de etape, inclusiv cromatografia cu schimb ionic, tratarea cu cărbune activ și cristalizarea.

Cromatografia cu schimb de ioni este utilizată pentru a elimina ionii anorganici din soluție. Tratamentul cu carbune activat ajuta la indepartarea colorantilor si a unor impuritati organice. Cristalizarea este etapa finală a procesului de purificare. Soluția purificată de acid citric este concentrată și răcită, determinând cristalizarea acidului citric. Cristalele sunt apoi separate din lichidul mumă prin filtrare sau centrifugare şi uscate pentru a obţine produsul final citrat.

Diferite tipuri de citrați

Există diferite tipuri de citrați disponibile pe piață, fiecare cu proprietăți și aplicații unice.

Citrat fericeste un compus de coordonare a fierului și acidului citric. Este adesea folosit în industria farmaceutică ca supliment de fier și în industria alimentară ca colorant și antioxidant.

Citrat feros de sodiueste un alt compus important de citrat. Este o sursă de fier și este folosită în fortificarea alimentelor și în unele formulări farmaceutice.

Citrat de calciueste o sare de calciu a acidului citric. Este utilizat pe scară largă ca supliment de calciu în industria farmaceutică și alimentară datorită conținutului său ridicat de calciu și biodisponibilității bune.

Controlul calității

Controlul calității este o parte esențială a producției industriale de citrat. Produsul final citrat trebuie să îndeplinească standarde stricte de calitate în ceea ce privește puritatea, compoziția chimică și proprietățile fizice.

Puritatea citratului este determinată de obicei prin titrare sau cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC). Analiza compoziției chimice este efectuată pentru a se asigura că produsul conține cantitatea corectă de citrat și alte componente. Proprietățile fizice, cum ar fi dimensiunea particulelor, conținutul de umiditate și solubilitatea, sunt de asemenea monitorizate cu atenție.

Concluzie

Producția industrială de citrat este un proces complex care implică mai multe etape, de la selecția materiilor prime până la fermentare, recuperare, purificare și controlul calității. În calitate de furnizor de citrat, înțeleg importanța producerii de produse cu citrat de înaltă calitate, care să răspundă nevoilor diverse ale clienților noștri.

Dacă sunteți interesat să cumpărați produse cu citrat, dacă esteCitrat feric,Citrat feros de sodiu, sauCitrat de calciu, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați pentru mai multe informații și pentru a începe o negociere de achiziție. Ne angajăm să vă oferim cele mai bune produse și servicii.

Referințe

1. Roehr, M., & Kubicek, CP (1983). Biotehnologia producerii acidului citric. Progrese în Inginerie Biochimică/Biotehnologie, 27, 1 - 50.
2. Soccol, CR, Vandenberghe, LPS, Rodrigues, C. și Pandey, A. (2006). Producția de acid citric prin fermentație în stare solidă: o revizuire. Jurnalul Brazilian de Inginerie Chimică, 23(2), 171 - 180.
3. Singh, A. și Kumar, A. (2017). Producția microbiană de acid citric: o revizuire. Biointerface Research in Applied Chemistry, 7(3), 5651 - 5660.