Prodhimi i acidit citrik: përgatitja, procesi dhe produkti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Acidi citrik u zbulua disa qindra vjet më parë, por për historinë e prodhimit të tij të plotë në objektet industriale mund të flitet vetëm që nga viti 1919. Që nga ai moment, teknologët filluan të aplikojnë procese mikrobiologjike, zhvillimi i të cilave nuk është ndalur deri më sot. Në të njëjtën kohë, prodhimi modern i acidit citrik është heterogjen dhe përfshin mënyra të ndryshme të prodhimit të produktit përfundimtar. Zgjedhja e një ose një tjetër metode përcaktohet jo vetëm nga karakteristikat e lëndëve të para të një ndërmarrje të caktuar, por edhe nga kërkesat e tregut të synuar të konsumit.

Hyrje në acidin citrik

Si një rregullues i aciditetit, ky produkt përdoret në mënyrë aktive në industrinë ushqimore. Por acidi citrik përdoret jo vetëm për të korrigjuar shijen. Në varësi të teknologjisë së prodhimit, mund të rrisë jetëgjatësinë e produktit të synuar. Nga ky këndvështrim, prodhimi i limonitacidet në Rusi mund të vihen në të njëjtin nivel me teknologjitë për prodhimin e acideve askorbik, acetik dhe laktik, si dhe me derivatet e tyre.

Sipas ekspertëve, për shkak të cilësive të tij si një antioksidant dhe sinergjik antioksidant, acidi citrik përdoret tani në pothuajse gjysmën e të gjitha produkteve ushqimore të prodhuara. Popullariteti i këtij acidifikuesi lehtësohet edhe nga vetitë e tij gastronomike. Ky acid ka një shije të këndshme dhe të butë - të paktën kur krahasohet me produkte alternative të këtij lloji. Sidomos këto cilësi manifestohen në pije dhe ëmbëlsira. Ekziston gjithashtu një grup i gjerë kripërash që përftohen në kushtet e prodhimit mikrobiologjik të acidit citrik - në veçanti, citrati i natriumit mund të përdoret më pas si kripë e shkrirjes. Përparësitë e citratit të natriumit përfshijnë mundësinë e marrjes së tij në formë të ngurtë, si dhe përjashtimin e një efekti irritues kur ekspozohet ndaj mukozave të sistemit tretës dhe të frymëmarrjes.

Prodhimi industrial i produkteve

Emri acid citrik tërheq vëmendjen te frutat agrume, megjithatë, ky acid është i pranishëm në shkallë të ndryshme në të gjitha frutat, pambuku dhe gjilpërat. Megjithatë, objektet e para të prodhimit u organizuan pikërisht mbi bazën e përpunimit të lëngut të limonit. Në vitet 1920, rreth 25% e të gjithë prodhimit merrej në këtë mënyrë. Në të njëjtën kohë, vetë teknologjia e prodhimit ishte e paarsyeshme, pasi nga 1 ton limon u përftuan rreth 25 kg produkt i pastër. Sot po organizohet prodhimi i acidit citrik ushqimormbi metodat më teknologjike dhe intensive të burimeve, që përfshijnë përdorimin e aditivëve thelbësisht të rinj si melasa dhe myku. Meqë ra fjala, kjo përcakton edhe vendimet logjistike për vendndodhjen e prodhimit të citratit të natriumit pranë fabrikave të sheqerit.

Në të njëjtën kohë, nuk mund të thuhet se një prodhim i tillë justifikohet me përkufizim në kushtet e kërkesës së lartë. Fakti është se me rritjen e fabrikueshmërisë së procesit të prodhimit, rritet edhe pajisjet, që do të thotë rritje e kostos së pajisjeve teknike dhe e mirëmbajtjes së kapaciteteve. Prandaj, është e pamundur të bëhet pa një plan biznesi të mirëmenduar për prodhimin e acidit citrik, i cili do të tregonte të gjitha aspektet e aktiviteteve organizative dhe ekonomike të ndërmarrjes. Së bashku me zgjidhjen e projektimit për pajisjen e pajisjeve të prodhimit dhe zhvillimin e modeleve logjistike me justifikim ekonomik, do të jetë e nevojshme të përcaktohet edhe formulimi optimal i produktit përfundimtar në mënyrë që ai të mund të konkurrojë në një vend të caktuar në treg. Kësaj ia vlen t'i shtohet një ndryshim në standardet strikte sanitare dhe higjienike që rregullojnë pothuajse të gjitha nuancat teknologjike të marrjes së këtij acidi.

Prezantimi fiziko-kimik i teknologjisë

Proceset moderne për prodhimin e acidit citrik bazohen kryesisht në hidrolizën e suspensionit të niseshtës, i cili përfshin deri në 30% të masës së elementëve të thatë me aftësi amilolitike. Atyre mund të shtohet niseshte e kripërave minerale me sulfate të bakrit, zinkut dhe hekurit. Kjo bazë më pas i nënshtrohet fermentimit në një mjedis ushqyes nga një myk.

Si rezultat i fermentimit dhe izolimit të biomasës mykotike, formohet një tretësirë kulture, e cila fillimisht përmban deri në 85% acid citrik. Një tipar karakteristik i enzimave rezistente ndaj acideve të marra në këtë fazë është rritja e aktivitetit amilolitik. Para së gjithash, kjo ka të bëjë me glukoamilazën dhe amilazën.

Rezultati teknik i prodhimit të acidit citrik pas kalimit nëpër operacione ndihmëse vlerësohet në laborator nga një gamë e gjerë treguesish të cilësisë, duke përfshirë aktivitetin amilolitik të tretësirës së kulturës.

Teknologjitë për të bërë "limoni"

Procesi i prodhimit kryhet në disa faza teknologjike në pajisje të ndryshme. Edhe pse ka konfigurime të ndryshme për rregullimin e objekteve të fabrikës - duke përfshirë monobllok dhe ato modulare të parafabrikuara. Ndër proceset kryesore mbi të cilat bazohet teknologjia moderne e prodhimit të acidit citrik, mund të dallohen këto:

1. Procese të optimizuara për përgatitjen teknologjike të lëndëve të para për të siguruar kushtet e nevojshme për një mjedis fermentimi acid.
2. Riprodhimi i sporeve në kushte të organizuara posaçërisht.
3. Procesi i fermentimit sipas karakteristikave të lëndëve të para specifike.
4. Nëse është e nevojshme, përshtatni të gjitha ose lëndët e para individuale për proceset e fermentimit.
5. Ndarja e acidit nga tretësirat e fermentimit. Nga rruga, metodat e ndarjes janë kryesishtgradat përcaktojnë cilësinë përfundimtare të produktit.
6. Pastrimi dhe kristalizimi i acidit që rezulton. Në këtë fazë, hapen mundësi për modifikimin e produktit dhe prodhimin e versioneve të tjera të acidit në konfigurime të ndryshme. Për shembull, si pjesë e prodhimit të përgjithshëm të acidit citrik, mund të prodhohen shurupe, monohidrate, formulime të dehidratuara dhe dihidrat citrat natriumi. Kimikatet gjithashtu mund të rregullohen.

Pajisja e procesit

Formati i optimizuar i rregullimit teknik të impianteve moderne për prodhimin e acidit citrik përfshin përdorimin e instalimeve bioteknologjike. Mesatarisht, kapaciteti i një zgjidhjeje të tillë për llogaritjen e vëllimit të prodhimit është 200-250 ton / vit, duke lënë mundësi të shumta për marrjen e produkteve të modifikuara bazuar në burime të ndryshme të lëndëve të para. Përbërja bazë e kësaj pajisjeje për prodhimin e acidit citrik përfshin pajisjet e mëposhtme të reaktorit dhe kapacitetit:

1. Fermentues.
2. Avullues.
3. Filters.
4. Tharëse.
5. Kristalizues.
6. Infrastrukturë për të mbështetur operacionet logjistike.

Zbatimi i projektit të instalimit bioteknologjik na lejon të ofrojmë një cikël të plotë prodhimi, duke furnizuar plotësisht konsumatorët rajonalë në nivel lokal me përfshirje minimale të burimeve të nxehtësisë dhe energjisë.

Zgjidhja harduerike-teknologjike e këtij lloji karakterizohet nga përdorimi i shtameve prodhuese, gjë që çon në një kosto fillimisht të ulët të produktit. Kjo teknologji për prodhimin e acidit citrik karakterizohet gjithashtu nga një nivel i pranueshëm i pastërtisë mjedisore për mjedisin dhe siguria toksike për punëtorët.

Për sa i përket cilësisë së produktit, ai plotëson standardet ndërkombëtare të industrisë ushqimore. Një tjetër gjë është se është gjithashtu e mundur të lëshohet një produkt teknik i destinuar, veçanërisht, për detergjentë.

Përgatitja e lëndëve të para për prodhimin e acidit citrik

Lëndët e para hyjnë në procesin e prodhimit pas përpunimit special. Metoda dhe parametrat e saj përcaktohen jo vetëm nga vetitë e lëndëve të para, por edhe nga kërkesat për produktin. Gjithashtu merret parasysh mundësia e prodhimit të produkteve të derivateve nga citrat natriumi.

Në një mënyrë apo tjetër, lënda e parë kryesore për prodhimin e acidit citrik është melasa, e cila përmban raportin optimal të hekurit. Për sa i përket përpunimit të tij, hapi kryesor në këtë proces është parafermentimi, i cili është i nevojshëm për precipitimin e përbërjes me anë të kripës së verdhë të gjakut. Pa përpunim të mëtejshëm, kjo kripë në acid mund të veprojë si një frenues i dehidrogjenazave izocitrate.

Një komponent tjetër që mund të përdoret si bazë lënde e parë është kërpudhat Aspergillus Niger. Shtrohet pyetja - pse, në kushtet e teknologjive moderne, një kërpudhat myk përdoret për të prodhuar acid citrik? Më shpesh, përdorimi i tij kërkohet për të siguruar funksionin e prodhuesit. Formula e tij kimike është optimale përkryerja e disa proceseve njëherësh, të cilat janë të pamundura ose teknologjikisht të pajustifikuara kur përdoren zëvendësues sintetikë. Në veçanti, ne po flasim për shpërbërjen, solicifikimin dhe procedurat pasuese të ndarjes dhe pastrimit.

Përgatitja e veçantë e lëndëve të para kërkohet edhe në prodhimin e derivateve të modifikuar të acidit citrik. Në këtë rast, mund të përdoren gjithashtu përfshirje shtesë, duke përfshirë alkool etilik, ndërmjetës teknikë dhe që përmbajnë etanol me mbetje nga distileri. Nga ana tjetër, prodhimi i acidit citrik nga melasa do të plotësohet nga proceset e pastrimit, sterilizimit dhe zierjes me hekscianoferrat.

Kur përdoren hidrolizat e niseshtës me një përmbajtje të moderuar papastërtie, përgatitja e lëndës së parë duhet të përfshijë një procedurë dekacionizimi dhe një operacion të vazhdueshëm sterilizimi.

Organizimi i procesit të mbarështimit të sporeve

Proceset mikrobiologjike efikase kërkojnë farë të përgatitur mirë. Në sintezën e acidit, ky material në formën e sporeve futet në rezervuarin e fermentimit që në fillim të procesit të prodhimit. Në një formë të optimizuar, teknologjia e prodhimit të acidit citrik me bazë melase parashikon veçmas përgatitjen e sporeve për mbarështim, në kuadër të të cilave kryhet edhe testimi. Nëse planifikohet prodhimi afatgjatë, atëherë sporet thahen. Kjo është e nevojshme si për ruajtjen afatgjatë të cilësive të tyre funksionale ashtu edhe për dozimin e suksesshëm.

Në hapin tjetër përgatiten substrate, duke përfshirë saharozën, glukozën oseniseshte. Materialet që përmbajnë niseshte sakarifikohen fillimisht për t'u shndërruar në glukozë, e cila përdoret si një lloj prodhimi.

Meqenëse niveli i papastërtive në të gjitha fazat e përpunimit të lëndëve të para dhe nënshtresave mund të jetë tepër i lartë, shumë prodhues po zhvillojnë metoda speciale për pastrimin parësor të këtyre materialeve. Për shembull, përpunimi i mëtejshëm i hidrolizës së niseshtës për acid citrik në prodhimin e ushqimit mund të përfshijë hapa shkripëzimi. Të njëjtat procedura të sterilizimit dhe zierjes me filtrim mekanik mund t'i atribuohen metodave universale dhe më të aksesueshme të pastrimit nga papastërtitë.

Procesi i fermentimit dhe prodhimi acid

Në teknologjitë moderne për sigurimin e procesit të fermentimit, përdoren fermentues të veçantë flluskues, të cilët zgjidhen sipas shtameve të përgatitura të mykut të diskutuar më sipër. Përzgjedhja kryhet së bashku me testimin sipas parametrave të caktuar, gjë që lejon organizimin e fermentimit sipas konfigurimeve individuale, duke marrë parasysh karakteristikat e lëndëve të para të përdorura. Proceset më të avancuara teknologjikisht për prodhimin e acidit citrik përfshijnë gjithashtu mjete për rregullimin e aktivitetit metabolik të mikroorganizmave që flluskojnë.

Në fazën e izolimit acid, detyra është të merret një zgjidhje nga mjedisi i fermentimit me një nivel fillestar pastrimi. Për të rritur shkallën e pastrimit, përzierja gjeneruese duhet të përgatitet në mënyrë të përshtatshme. Në veçanti, ajo i nënshtrohet proceseve të mëposhtmetrajtimi paraprak:

1. Procedura e ndarjes dhe zgjidhjes.
2. Operacioni i ndarjes së miceli.
3. Ndarja e sulfatit të kalciumit dhe zbërthimi i masës fermentuese.

Për ndarjen e mbetjeve të thata në industritë moderne përdoren filtra rrip me kontroll automatik. Gjithashtu, për organizimin e proceseve të filtrimit të sedimenteve përdoren centrifuga dhe separatorë të veçantë me sisteme kontrolli elektronik, gjë që rrit saktësinë e përpunimit të materialit.

Pastrimi i acidit citrik që rezulton

Faza përfundimtare e prodhimit, e cila përfshin përpunimin kompleks të produktit tashmë të marrë. Ky proces përdor karbon të aktivizuar me rrëshirë shkëmbimi anion dhe kation. Teknologjia e një pastrimi të tillë zbatohet në reaktorët me shtrat fiks në disa faza:

1. Procesi i avullimit në një temperaturë të caktuar.
2. Kristalizimi në vakum.
3. Kontrollimi i kristalit në centrifugë.
4. Tharje me shtrat të lëngshëm.
5. Procedura e shoshitjes.

Avullimi kryhet në një njësi avullimi me shumë faza me një film të lëngshëm që bie. Si rezultat i këtij procesi, koeficienti i kërkuar i avullimit arrihet pa reduktuar vetitë konsumatore të acidit citrik. Konsumi i burimeve të energjisë në këtë fazë mund të reduktohet ndjeshëm për shkak të sigurimit të kompresimit termik në avull.

Për sa i përket kristalizimit, ky proces i prodhimit të acidit citrik kryhet me qarkullim të detyruar. Ne disaNë konfigurimet teknike të impianteve të industrisë ushqimore, kristalizuesit vakum janë projektuar mbi të njëjtën bazë strukturore së bashku me pajisjet për prodhimin e modifikuar dhe derivateve të citratit të natriumit. Për shembull, pajisje të ngjashme përdoren në prodhimin e produkteve të dehidratuara dhe monohidratit të acidit citrik.

Vlera e fundit në fazën e pastrimit nuk është operacioni i riciklimit të tretësirës së fermentimit, në të cilin bëhet ndarja e enzimave të mitrës nga suspensioni që përmban kristal. Teknikisht, kjo procedurë kryhet me një centrifugë të vazhdueshme, e cila bën të mundur kontrollin e imët të karakteristikave të produktit përfundimtar.

Proceset përfundimtare të tharjes dhe analizës kërkojnë trajtim delikat të produktit që rezulton dhe i pastruar. Në këtë fazë, kërkesat për formën e lëshimit të acidit citrik do të luajnë një rol - për shembull, fraksionimi kryhet sipas madhësisë së grimcave të projektimit.

Tregu vendas i acidit citrik

Pjesmarrësit kryesorë në këtë segment në tregun rus të industrisë ushqimore përfshijnë prodhues nga Kina, të cilët kontrollojnë pothuajse gjysmën e të gjithë prodhimit. Por një pjesë e konsiderueshme zënë edhe fabrikat ruse për prodhimin e acidit citrik, një vend të veçantë midis të cilave zë ndërmarrja Citrobel e vendosur në Belgorod. Në fakt, kjo është pothuajse e vetmja fabrikë shtëpiake me kapacitete të klasit botëror. Organizatat tregtare në sektorin e ushqimit po bashkëpunojnë në mënyrë aktive me fabrikat nëjashtë vendit. Në këtë drejtim dallohen fabrikat e sheqerit ukrainas dhe bjellorus, të vendosura përkatësisht në Smila dhe Skidel.

Sipas ekspertëve, acidi citrik rus plotëson kërkesat rregullatore të GOST dhe standardet e dizajnit të paketimit. Ky është një nga avantazhet që lejon bimët vendase të acidit citrik në Rusi të konkurrojnë me sukses me ndërmarrjet kineze. Pra, në krahasim me Citrobel, i cili siguron furnizime të acidit citrik vazhdimisht me cilësi të lartë, prodhuesit nga Perandoria Qiellore nuk garantojnë gjithmonë që produktet plotësojnë standarde strikte, gjë që reflektohet edhe në çmime. Dallimi përcaktohet nga niveli i prodhuesit dhe rrjetit të shpërndarjes. Në të njëjtën kohë, edhe në dërgesat nga kompanitë e mëdha, karakteristikat e acidit citrik në një grumbull janë heterogjene dhe mund të ndryshojnë. Kjo konfirmohet edhe në rishikimet e konsumatorëve, ku vërehen ankesa për tretshmërinë dhe përmbajtjen e lagështisë së produktit.

Përfundim

Sot, vëllimi i prodhimit të prodhuesve botërorë të acidit citrik është rreth 800,000 ton / vit. Një kthim kaq i lartë i këtij sektori është për faktin se një sërë industrish janë të interesuara për përdorimin e acidifikuesve, duke përfshirë segmentet tradicionale të industrisë ushqimore dhe sferën kimike dhe farmaceutike. Për më tepër, derivatet e acideve të tilla sot gjejnë aplikim edhe në industrinë e mbrojtjes dhe atë elektronike, për të mos përmendur bujqësinë dhe industritë e tjera ku funksioni teknik i acidit citrik është i kërkuar.enzimat. Në këtë drejtim, mund të vërehet praktika e përdorimit të citratit të natriumit si zëvendësues për mjetet ndihmëse aktive të përpunimit dhe detergjentët sintetikë.

Nëse flasim për prodhimin e acidit citrik në Rusi, atëherë në nivel qeveritar vitet e fundit janë ndërmarrë hapa për të mbrojtur tregun e brendshëm për të stimuluar ndërmarrjet që operojnë në këtë fushë. Por meqenëse uzina Belgorod mbetet furnizuesi i vetëm kryesor i acidit citrik, ndonjëherë ka mungesë të produktit. Si rrugëdalje, ekspertët sugjeruan ndryshimin e rregullave doganore, sipas të cilave prioritet për importin e acidifikuesve të huaj u jepej kompanive evropiane që garantojnë cilësinë e duhur të produktit. Acidi citrik nga prodhuesit kryesorë biokimikë në Japoni, Zvicër dhe Gjermani është superior në cilësi ndaj produkteve vendase, por çmimet janë shumë të larta, kështu që uzina Citrobel mbetet konkurruese pa kompromentuar nevojat e konsumatorëve.