Paggawa ng citric acid: paghahanda, proseso at produkto

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang citric acid ay natuklasan ilang daang taon na ang nakalilipas, ngunit ang kasaysayan ng buong produksyon nito sa mga pasilidad na pang-industriya ay masasabi lamang mula noong 1919. Mula sa sandaling iyon, ang mga technologist ay nagsimulang mag-aplay ng mga microbiological na proseso, ang pag-unlad nito ay hindi tumigil hanggang sa araw na ito. Kasabay nito, ang modernong produksyon ng citric acid ay heterogenous at nagsasangkot ng iba't ibang paraan ng pagmamanupaktura ng panghuling produkto. Ang pagpili ng isa o ibang paraan ay natutukoy hindi lamang ng mga katangian ng mga hilaw na materyales ng isang partikular na negosyo, kundi pati na rin ng mga kinakailangan ng target na consumer market.

Introduction to Citric Acid

Bilang acidity regulator, ang produktong ito ay aktibong ginagamit sa industriya ng pagkain. Ngunit ang citric acid ay ginagamit hindi lamang upang itama ang lasa. Depende sa teknolohiya ng pagmamanupaktura, maaari nitong palakihin ang shelf life ng target na produkto. Mula sa puntong ito ng view, ang produksyon ng lemonang mga acid sa Russia ay maaaring mailagay sa isang par sa mga teknolohiya para sa paggawa ng ascorbic, acetic at lactic acids, gayundin sa mga derivatives ng mga ito.

Ayon sa mga eksperto, dahil sa mga katangian nito bilang antioxidant at antioxidant synergist, ang citric acid ay ginagamit na ngayon sa halos kalahati ng lahat ng mga produktong gawa sa pagkain. Ang katanyagan ng acidifier na ito ay pinadali din ng mga gastronomic na katangian nito. Ang acid na ito ay may kaaya-aya at banayad na lasa - hindi bababa sa kung ihahambing sa mga alternatibong produkto ng ganitong uri. Lalo na ang mga katangiang ito ay ipinakita sa mga inumin at kendi. Mayroon ding isang malawak na grupo ng mga asing-gamot na nakuha sa ilalim ng mga kondisyon ng microbiological na produksyon ng sitriko acid - sa partikular, ang sodium citrate ay maaaring magamit bilang isang natutunaw na asin. Kasama sa mga bentahe ng sodium citrate ang posibilidad na makuha ito sa solidong anyo, pati na rin ang pagbubukod ng isang nakakainis na epekto kapag nakalantad sa mga mucous membrane ng digestive at respiratory system.

Produksyong pang-industriya

Ang pangalang citric acid ay nagbibigay-pansin sa mga bunga ng sitrus, gayunpaman, ang acid na ito ay naroroon sa iba't ibang antas sa lahat ng prutas, bulak at karayom. Gayunpaman, ang mga unang pasilidad ng produksyon ay naayos nang tumpak batay sa pagproseso ng lemon juice. Noong 1920s, halos 25% ng lahat ng produksyon ay nakuha sa ganitong paraan. Kasabay nito, ang teknolohiya ng pagmamanupaktura mismo ay hindi makatwiran, dahil ang tungkol sa 25 kg ng isang purong produkto ay nakuha mula sa 1 tonelada ng mga limon. Ngayon, ang paggawa ng pagkain na sitriko acid ay inorganisasa higit pang mga teknolohikal at resource-intensive na pamamaraan, na kinasasangkutan ng paggamit ng mga panimula na bagong additives tulad ng molasses at mold fungi. Siyanga pala, tinutukoy din nito ang mga logistical na desisyon sa lokasyon ng produksyon ng sodium citrate malapit sa mga pabrika ng asukal.

Kasabay nito, hindi masasabi na ang naturang produksyon ay nagbibigay-katwiran sa sarili sa pamamagitan ng kahulugan sa mga kondisyon ng mataas na demand. Ang katotohanan ay habang ang paggawa ng proseso ng produksyon ay tumataas, gayundin ang kagamitan, na nangangahulugan ng pagtaas sa halaga ng teknikal na kagamitan at pagpapanatili ng mga kapasidad. Samakatuwid, imposibleng gawin nang walang isang mahusay na naisip na plano sa negosyo para sa paggawa ng sitriko acid, na magsasaad ng lahat ng aspeto ng pang-organisasyon at pang-ekonomiyang aktibidad ng negosyo. Kasama ang solusyon sa disenyo para sa pagbibigay ng kagamitan sa produksyon at pagbuo ng mga modelong logistik na may katwiran sa ekonomiya, kakailanganin din upang matukoy ang pinakamainam na pagbabalangkas ng panghuling produkto upang ito ay makipagkumpitensya sa isang tiyak na angkop na lugar sa merkado. Ito ay nagkakahalaga ng pagdaragdag ng isang pagbabago sa mahigpit na sanitary at hygienic na pamantayan na kumokontrol sa halos lahat ng mga teknolohikal na nuances ng pagkuha ng acid na ito.

Physico-chemical presentation ng teknolohiya

Ang mga modernong proseso para sa paggawa ng citric acid ay pangunahing batay sa hydrolysis ng starch suspension, na kinabibilangan ng hanggang 30% ng masa ng mga tuyong elemento na may kakayahang amylolytic. Ang almirol ng mga mineral na asing-gamot na may mga sulfate ng tanso, sink at bakal ay maaaring idagdag sa kanila. Ang base na ito ay sumasailalim sa pagbuburo sa isang nutrient medium ng fungus ng amag.

Bilang resulta ng fermentation at paghihiwalay ng fungal biomass, nabuo ang isang solusyon sa kultura, na sa simula ay naglalaman ng hanggang 85% citric acid. Ang isang katangian ng mga enzyme na lumalaban sa acid na nakuha sa yugtong ito ay nadagdagan ang aktibidad ng amylolytic. Una sa lahat, ito ay tungkol sa glucoamylase at amylase.

Ang teknikal na resulta ng paggawa ng citric acid pagkatapos na dumaan sa mga auxiliary operation ay sinusuri sa laboratoryo sa pamamagitan ng malawak na hanay ng mga indicator ng kalidad, kabilang ang amylolytic na aktibidad ng culture solution.

Mga teknolohiya para sa paggawa ng "lemon"

Ang proseso ng produksyon ay isinasagawa sa ilang mga teknolohikal na yugto sa iba't ibang kagamitan. Bagaman mayroong iba't ibang mga pagsasaayos para sa pag-aayos ng mga pasilidad ng pabrika - kabilang ang mga monoblock at prefabricated na modular. Kabilang sa mga pangunahing proseso kung saan nakabatay ang modernong teknolohiya ng paggawa ng citric acid, ang mga sumusunod ay maaaring makilala:

1. Mga na-optimize na proseso para sa teknolohikal na paghahanda ng mga hilaw na materyales upang matiyak ang mga kinakailangang kondisyon para sa isang acidic na fermentation na kapaligiran.
2. Pagpaparami ng mga spores sa mga espesyal na organisadong kondisyon.
3. Proseso ng fermentation ayon sa mga katangian ng mga partikular na hilaw na materyales.
4. Kung kinakailangan, iakma ang lahat o indibidwal na hilaw na materyales para sa mga proseso ng fermentation.
5. Paghihiwalay ng acid mula sa mga solusyon sa fermentation. Sa pamamagitan ng paraan, ang mga paraan ng paghihiwalay ay higit sa lahattinutukoy ng mga degree ang panghuling kalidad ng produkto.
6. Pagdalisay at pagkikristal ng nagresultang acid. Sa yugtong ito, nagbubukas ang mga pagkakataon para sa pagbabago ng produkto at ang paggawa ng iba pang mga bersyon ng acid sa iba't ibang mga pagsasaayos. Halimbawa, bilang bahagi ng pangkalahatang produksyon ng citric acid, maaaring makagawa ng mga syrup, monohydrate, dehydrated formulations, at sodium citrate dihydrate. Maaari ding i-regulate ang mga kemikal.

Process Equipment

Ang na-optimize na format ng teknikal na pagsasaayos ng mga modernong halaman para sa paggawa ng citric acid ay kinabibilangan ng paggamit ng mga biotechnological installation. Sa karaniwan, ang kapasidad ng naturang solusyon para sa pagkalkula ng dami ng output ay 200-250 tonelada / taon, habang nag-iiwan ng sapat na pagkakataon para sa pagkuha ng mga binagong produkto batay sa iba't ibang mga mapagkukunan ng mga hilaw na materyales. Kasama sa pangunahing komposisyon ng kagamitang ito para sa paggawa ng citric acid ang mga sumusunod na reactor at capacitance device:

1. Mga Fermenter.
2. Mga Evaporator.
3. Mga Filter.
4. Mga Dryer.
5. Crystallizers.
6. Imprastraktura upang suportahan ang mga pagpapatakbo ng logistik.

Ang pagpapatupad ng proyekto sa pag-install ng biotechnological ay nagbibigay-daan sa amin na magbigay ng isang buong ikot ng produksyon, lokal na nagbibigay ng ganap na mga consumer sa rehiyon na may kaunting paglahok ng init at mga mapagkukunan ng kuryente.

Ang Hardware-technological na solusyon ng ganitong uri ay nailalarawan sa pamamagitan ng paggamit ng mga strain ng producer, na humahantong sa isang mababang halaga ng produkto sa una. Ang teknolohiyang ito para sa paggawa ng citric acid ay nailalarawan din ng isang katanggap-tanggap na antas ng kalinisan sa kapaligiran para sa kapaligiran at nakakalason na kaligtasan para sa mga manggagawa.

Tungkol sa kalidad ng produkto, nakakatugon ito sa mga internasyonal na pamantayan ng industriya ng pagkain. Ang isa pang bagay ay posible ring maglabas ng isang teknikal na produkto na inilaan, lalo na, para sa mga detergent.

Paghahanda ng mga hilaw na materyales para sa paggawa ng citric acid

Ang mga hilaw na materyales ay pumapasok sa proseso ng produksyon pagkatapos ng espesyal na pagproseso. Ang pamamaraan at mga parameter nito ay tinutukoy hindi lamang ng mga katangian ng mga hilaw na materyales, kundi pati na rin ng mga kinakailangan para sa produkto. Isinasaalang-alang din ang posibilidad ng paggawa ng mga derivative na produkto mula sa sodium citrate.

Sa isang paraan o iba pa, ang pangunahing hilaw na materyal para sa paggawa ng citric acid ay molasses, na naglalaman ng pinakamainam na ratio ng iron. Tulad ng para sa pagproseso nito, ang pangunahing hakbang sa prosesong ito ay pre-fermentation, na kinakailangan para sa pag-ulan ng komposisyon sa pamamagitan ng dilaw na asin ng dugo. Nang walang karagdagang pagproseso, ang asin na ito sa acid ay maaaring kumilos bilang isang inhibitor ng isocitrate dehydrogenases.

Ang isa pang bahagi na maaaring gamitin bilang hilaw na materyal na base ay ang fungus na Aspergillus Niger. Ang tanong ay lumitaw - bakit, sa mga kondisyon ng modernong teknolohiya, ang isang fungus ng amag ay ginagamit upang makagawa ng sitriko acid? Kadalasan, ang paggamit nito ay kinakailangan upang matiyak ang pag-andar ng producer. Ang chemical formula nito ay pinakamainam para sanagsasagawa ng ilang mga proseso nang sabay-sabay, na imposible o hindi makatwiran sa teknolohiya kapag gumagamit ng mga sintetikong kapalit. Sa partikular, pinag-uusapan natin ang tungkol sa dissolution, solicification at mga kasunod na pamamaraan ng paghihiwalay at paglilinis.

Kailangan din ang espesyal na paghahanda ng mga hilaw na materyales sa paggawa ng binagong citric acid derivatives. Sa kasong ito, maaari ding gumamit ng mga karagdagang inklusyon, kabilang ang ethyl alcohol, teknikal at mga intermediate na naglalaman ng ethanol na may mga basura mula sa mga distillery. Sa turn, ang paggawa ng citric acid mula sa molasses ay pupunan ng hexacyanoferrate clarification, isterilisasyon at mga proseso ng pagkulo.

Kapag gumagamit ng starch hydrolysates na may katamtamang impurity content, ang paghahanda ng hilaw na materyal ay kailangang isama ang isang pamamaraan ng decationization at isang tuluy-tuloy na operasyon ng isterilisasyon.

Organisasyon ng proseso ng spore breeding

Ang mahusay na proseso ng microbiological ay nangangailangan ng mahusay na paghahanda ng binhi. Sa acid synthesis, ang materyal na ito sa anyo ng mga spores ay ipinakilala sa fermentation tank sa pinakadulo simula ng proseso ng produksyon. Sa isang na-optimize na anyo, ang teknolohiya para sa paggawa ng citric acid na nakabatay sa molasses ay hiwalay na nagbibigay para sa paghahanda ng mga spores para sa pag-aanak, kung saan isinasagawa din ang pagsusuri. Kung ang pangmatagalang produksyon ay binalak, kung gayon ang mga spores ay tuyo. Ito ay kinakailangan kapwa para sa pangmatagalang pangangalaga ng kanilang mga functional na katangian at para sa matagumpay na dosing.

Sa susunod na hakbang, inihahanda ang mga substrate, kabilang ang sucrose, glucose oalmirol. Ang mga materyales na naglalaman ng starch ay unang na-saccharified para ma-convert sa glucose, na ginagamit bilang production strain.

Dahil ang antas ng mga impurities sa lahat ng yugto ng pagproseso ng mga hilaw na materyales at substrate ay maaaring maging labis na mataas, maraming mga tagagawa ang gumagawa ng mga espesyal na pamamaraan para sa pangunahing paglilinis ng mga materyales na ito. Halimbawa, ang karagdagang pagproseso ng starch hydrolyzate para sa citric acid sa produksyon ng pagkain ay maaaring magsama ng mga hakbang sa pag-des alting. Ang parehong mga pamamaraan ng isterilisasyon at pagpapakulo gamit ang mekanikal na pagsasala ay maaaring maiugnay sa pangkalahatan at pinaka-naa-access na paraan ng paglilinis mula sa mga dumi.

Proseso ng fermentation at paggawa ng acid

Sa mga makabagong teknolohiya para matiyak ang proseso ng fermentation, ginagamit ang mga espesyal na bubbling fermenter, na pinili ayon sa mga inihandang strain ng fungus ng amag na tinalakay sa itaas. Ang pagpili ay isinasagawa kasama ng pagsubok ayon sa ilang mga parameter, na nagpapahintulot sa pag-aayos ng pagbuburo ayon sa mga indibidwal na pagsasaayos, na isinasaalang-alang ang mga katangian ng mga hilaw na materyales na ginamit. Ang pinaka-technologically advanced na mga proseso para sa paggawa ng citric acid ay nagsasangkot din ng mga tool para sa pag-regulate ng metabolic activity ng mga bumubulusok na microorganism.

Sa yugto ng acid isolation, ang gawain ay kumuha ng solusyon mula sa fermentation medium na may paunang antas ng purification. Upang mapataas ang antas ng pagdalisay, ang bumubuo ng timpla ay dapat na angkop na inihanda. Sa partikular, sumasailalim ito sa mga sumusunod na prosesopretreatment:

1. Pamamaraan ng paghihiwalay at pag-aayos.
2. Mycelium separation operation.
3. Paghihiwalay ng calcium sulfate at decomposition ng fermentation mass.

Para sa paghihiwalay ng mga tuyong nalalabi sa mga modernong industriya, ginagamit ang mga filter ng sinturon na may awtomatikong kontrol. Gayundin, para sa pagsasaayos ng mga proseso ng pagsasala ng sediment, ginagamit ang mga espesyal na centrifuges at separator na may mga electronic control system, na nagpapataas ng katumpakan ng pagproseso ng materyal.

Purification ng nagreresultang citric acid

Ang huling yugto ng produksyon, na kinabibilangan ng kumplikadong pagproseso ng natanggap na produkto. Ang prosesong ito ay gumagamit ng activated carbon na may anion at cation exchange resins. Ang teknolohiya ng naturang paglilinis ay ipinapatupad sa mga fixed-bed reactor sa ilang yugto:

1. Ang proseso ng pagsingaw sa isang tiyak na temperatura.
2. Crystallization sa vacuum.
3. Crystal screening sa centrifuge.
4. Pagpapatuyo gamit ang fluid bed.
5. Sifting procedure.

Isinasagawa ang pagsingaw sa isang multi-stage na evaporator unit na may bumabagsak na likidong pelikula. Bilang resulta ng prosesong ito, ang kinakailangang koepisyent ng pagsingaw ay nakakamit nang hindi binabawasan ang mga katangian ng consumer ng citric acid. Ang pagkonsumo ng mga mapagkukunan ng enerhiya sa yugtong ito ay maaaring makabuluhang bawasan dahil sa pagkakaloob ng thermal compression sa singaw.

Kung tungkol sa crystallization, ang proseso ng paggawa ng citric acid na ito ay isinasagawa nang may sapilitang sirkulasyon. Sa ilanSa mga teknikal na pagsasaayos ng mga halaman sa industriya ng pagkain, ang mga vacuum crystallizer ay idinisenyo sa parehong istrukturang batayan kasama ng mga aparato para sa paggawa ng binago at mga derivative ng sodium citrate. Halimbawa, ang mga katulad na kagamitan ay ginagamit sa paggawa ng mga dehydrated na produkto at citric acid monohydrate.

Hindi ang huling halaga sa yugto ng purification ay ang operasyon ng pag-recycle ng fermentation solution, kung saan ang paghihiwalay ng uterine enzymes mula sa crystal-containing suspension. Sa teknikal na paraan, ang pamamaraang ito ay isinasagawa sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na centrifuge, na ginagawang posible na maayos na kontrolin ang mga katangian ng panghuling produkto.

Ang panghuling proseso ng pagpapatuyo at pagsasala ay nangangailangan ng maselang paghawak sa resulta at purified na produkto. Sa yugtong ito, ang mga kinakailangan para sa anyo ng pagpapalabas ng citric acid ay gaganap ng isang papel - halimbawa, ang fractionation ay isinasagawa ayon sa laki ng particle ng disenyo.

Domestic citric acid market

Ang mga pangunahing kalahok sa segment na ito sa merkado ng industriya ng pagkain sa Russia ay kinabibilangan ng mga tagagawa mula sa China, na kumokontrol sa halos kalahati ng lahat ng output. Ngunit ang isang makabuluhang bahagi ay isinasaalang-alang din ng mga pabrika ng Russia para sa paggawa ng sitriko acid, isang espesyal na lugar na kung saan ay inookupahan ng negosyo ng Citrobel na matatagpuan sa Belgorod. Sa totoo lang, halos ito lang ang domestic plant na may world-class na kapasidad. Ang mga komersyal na organisasyon sa sektor ng pagkain ay aktibong nakikipagtulungan sa mga pabrika sasa ibang bansa. Sa direksyong ito, namumukod-tangi ang mga pabrika ng asukal sa Ukrainian at Belarusian, na matatagpuan sa Smila at Skidel, ayon sa pagkakabanggit.

Ayon sa mga eksperto, ang Russian citric acid ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa regulasyon ng GOST at mga pamantayan sa disenyo ng packaging. Ito ay isa sa mga pakinabang na nagpapahintulot sa mga domestic citric acid na halaman sa Russia na matagumpay na makipagkumpitensya sa mga negosyong Tsino. Kaya, kung ihahambing sa Citrobel, na nagbibigay ng mga supply ng patuloy na mataas na kalidad na citric acid, ang mga tagagawa mula sa Celestial Empire ay hindi palaging ginagarantiyahan na ang mga produkto ay nakakatugon sa mga mahigpit na pamantayan, na makikita rin sa mga presyo. Ang pagkakaiba ay tinutukoy ng antas ng tagagawa at network ng pamamahagi. Kasabay nito, kahit na sa mga paghahatid mula sa malalaking kumpanya, ang mga katangian ng citric acid sa isang batch ay magkakaiba at maaaring mag-iba. Kinumpirma rin ito sa mga review ng consumer, kung saan binabanggit ang mga reklamo tungkol sa solubility at moisture content ng produkto.

Konklusyon

Ngayon, ang dami ng produksyon ng mga pandaigdigang tagagawa ng citric acid ay humigit-kumulang 800,000 tonelada / taon. Ang ganitong mataas na pagbabalik ng sektor na ito ay dahil sa ang katunayan na ang isang bilang ng mga industriya ay interesado sa paggamit ng mga acidifier, kabilang ang mga tradisyonal na mga segment ng industriya ng pagkain at ang kemikal at pharmaceutical sphere. Bukod dito, ang mga derivatives ng naturang mga acid ngayon ay nakakahanap ng aplikasyon kahit na sa mga industriya ng depensa at elektroniko, hindi banggitin ang agrikultura at iba pang mga industriya kung saan ang teknikal na pag-andar ng citric acid ay hinihiling.mga enzyme. Kaugnay nito, mapapansin ang kasanayan ng paggamit ng sodium citrate bilang kapalit ng mga aktibong processing aid at synthetic detergent.

Kung pag-uusapan natin ang paggawa ng citric acid sa Russia, kung gayon sa antas ng gobyerno sa mga nakaraang taon ay may mga hakbang na ginawa upang protektahan ang domestic market upang pasiglahin ang mga negosyong tumatakbo sa lugar na ito. Ngunit dahil ang halaman ng Belgorod ay nananatiling ang tanging pangunahing tagapagtustos ng sitriko acid, kung minsan ay may kakulangan sa produkto. Bilang isang paraan, iminungkahi ng mga eksperto na baguhin ang mga panuntunan sa kaugalian, kung saan ang priyoridad para sa pag-import ng mga dayuhang acidifier ay ibinigay sa mga kumpanyang European na ginagarantiyahan ang wastong kalidad ng produkto. Ang citric acid mula sa mga pangunahing biochemical producer sa Japan, Switzerland at Germany ay mas mataas sa kalidad kaysa sa mga domestic na produkto, ngunit ang mga presyo ay masyadong mataas, kaya ang Citrobel plant ay nananatiling mapagkumpitensya nang hindi nakompromiso ang mga pangangailangan ng consumer.