Citroenzuurproductie: bereiding, proces en product

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Citroenzuur werd enkele honderden jaren geleden ontdekt, maar de geschiedenis van zijn volwaardige productie in industriële faciliteiten kan pas sinds 1919 worden vermeld. Vanaf dat moment begonnen technologen microbiologische processen toe te passen, waarvan de ontwikkeling tot op de dag van vandaag niet is gestopt. Tegelijkertijd is de moderne productie van citroenzuur heterogeen en omvat het verschillende manieren om het eindproduct te vervaardigen. De keuze voor een of andere methode wordt niet alleen bepaald door de kenmerken van de grondstoffen van een bepaalde onderneming, maar ook door de eisen van de beoogde consumentenmarkt.

Inleiding tot citroenzuur

Als zuurteregelaar wordt dit product actief gebruikt in de voedingsindustrie. Maar citroenzuur wordt niet alleen gebruikt om de smaak te corrigeren. Afhankelijk van de productietechnologie kan het de houdbaarheid van het doelproduct verlengen. Vanuit dit oogpunt is de productie van citroenzuren in Rusland kunnen op één lijn worden gesteld met de technologieën voor de productie van ascorbinezuur, azijnzuur en melkzuur, evenals met hun derivaten.

Volgens experts wordt citroenzuur, vanwege zijn kwaliteiten als antioxidant en antioxidant-synergist, nu gebruikt in bijna de helft van alle vervaardigde voedingsmiddelen. De populariteit van deze zuurmaker wordt ook vergemakkelijkt door zijn gastronomische eigenschappen. Dit zuur heeft een aangename en milde smaak - tenminste in vergelijking met alternatieve producten van dit type. Vooral deze kwaliteiten komen tot uiting in dranken en zoetwaren. Er is ook een brede groep zouten die worden verkregen onder de omstandigheden van microbiologische productie van citroenzuur - met name natriumcitraat kan dan als smeltzout worden gebruikt. De voordelen van natriumcitraat omvatten de mogelijkheid om het in vaste vorm te verkrijgen, evenals de uitsluiting van een irriterend effect bij blootstelling aan de slijmvliezen van het spijsverterings- en ademhalingsstelsel.

Product industriële productie

De naam citroenzuur vestigt de aandacht op citrusvruchten, maar dit zuur is in verschillende mate aanwezig in alle soorten fruit, katoen en naalden. Toch waren de eerste productiefaciliteiten juist georganiseerd op basis van de verwerking van citroensap. In de jaren twintig werd ongeveer 25% van alle productie op deze manier verkregen. Tegelijkertijd was de productietechnologie zelf irrationeel, aangezien ongeveer 25 kg puur product werd verkregen uit 1 ton citroenen. Vandaag wordt de productie van voedingscitroenzuur georganiseerdover meer technologische en hulpbronnenintensieve methoden, waarbij gebruik wordt gemaakt van fundamenteel nieuwe additieven zoals melasse en schimmels. Dit bepa alt overigens ook de logistieke beslissingen over de locatie van de productie van natriumcitraat in de buurt van de suikerfabrieken.

Tegelijkertijd kan niet worden gezegd dat een dergelijke productie zichzelf per definitie rechtvaardigt in omstandigheden met een grote vraag. Feit is dat naarmate de maakbaarheid van het productieproces toeneemt, ook de apparatuur toeneemt, wat een stijging van de kosten van technische apparatuur en onderhoud van capaciteit betekent. Daarom is het onmogelijk om te doen zonder een goed doordacht businessplan voor de productie van citroenzuur, dat alle aspecten van de organisatorische en economische activiteiten van de onderneming zou aangeven. Naast de ontwerpoplossing voor het uitrusten van productieapparatuur en het ontwikkelen van logistieke modellen met economische rechtvaardiging, zal het ook nodig zijn om de optimale formulering van het eindproduct te bepalen, zodat het kan concurreren in een bepaalde niche in de markt. Hieraan is het de moeite waard om een wijziging toe te voegen aan de strikte sanitaire en hygiënische normen die bijna alle technologische nuances regelen om dit zuur te verkrijgen.

Fysisch-chemische presentatie van technologie

Moderne processen voor de productie van citroenzuur zijn voornamelijk gebaseerd op de hydrolyse van zetmeelsuspensie, die tot 30% van de massa droge elementen met amylolytisch vermogen omvat. Zetmeel van minerale zouten met sulfaten van koper, zink en ijzer kan eraan worden toegevoegd. Deze basis ondergaat vervolgens fermentatie in een voedingsbodem door een schimmelschimmel.

Door fermentatie en isolatie van schimmelbiomassa wordt een kweekoplossing gevormd die aanvankelijk tot 85% citroenzuur bevat. Een kenmerkend kenmerk van zuurbestendige enzymen die in dit stadium worden verkregen, is een verhoogde amylolytische activiteit. Allereerst gaat het om glucoamylase en amylase.

Het technische resultaat van de productie van citroenzuur na het doorlopen van aanvullende bewerkingen wordt in het laboratorium beoordeeld aan de hand van een breed scala aan kwaliteitsindicatoren, waaronder de amylolytische activiteit van de kweekoplossing.

Technologieën voor het maken van "citroen"

Het productieproces wordt uitgevoerd in verschillende technologische stadia op verschillende apparatuur. Hoewel er verschillende configuraties zijn voor het regelen van fabrieksfaciliteiten - inclusief monoblock en geprefabriceerde modulaire. Onder de belangrijkste processen waarop de moderne technologie voor de productie van citroenzuur is gebaseerd, kunnen de volgende worden onderscheiden:

1. Geoptimaliseerde processen voor de technologische voorbereiding van grondstoffen om de noodzakelijke voorwaarden voor een zure fermentatieomgeving te waarborgen.
2. Reproductie van sporen in speciaal georganiseerde omstandigheden.
3. Gistingsproces volgens de kenmerken van specifieke grondstoffen.
4. Pas indien nodig alle of afzonderlijke grondstoffen aan voor fermentatieprocessen.
5. Scheiding van zuur van fermentatieoplossingen. Trouwens, scheidingsmethoden zijn grotendeels:graden bepalen de uiteindelijke kwaliteit van het product.
6. Zuivering en kristallisatie van het resulterende zuur. In dit stadium openen zich kansen voor productmodificatie en de productie van andere versies van het zuur in verschillende configuraties. Als onderdeel van de algemene productie van citroenzuur kunnen bijvoorbeeld siropen, monohydraat, gedehydrateerde formuleringen en natriumcitraatdihydraat worden geproduceerd. Chemicaliën kunnen ook worden gereguleerd.

Procesapparatuur

Het geoptimaliseerde formaat van de technische opstelling van moderne fabrieken voor de productie van citroenzuur omvat het gebruik van biotechnologische installaties. Gemiddeld is de capaciteit van een dergelijke oplossing voor het berekenen van het outputvolume 200-250 ton / jaar, terwijl er voldoende mogelijkheden zijn om gemodificeerde producten te verkrijgen op basis van verschillende bronnen van grondstoffen. De basissamenstelling van deze apparatuur voor de productie van citroenzuur omvat de volgende reactor- en capaciteitsapparaten:

1. Vergisters.
2. Verdampers.
3. Filters.
4. Drogers.
5. Crystallizers.
6. Infrastructuur ter ondersteuning van logistieke operaties.

Implementatie van het biotechnologische installatieproject stelt ons in staat om een volledige productiecyclus te bieden, waarbij we de regionale consumenten volledig kunnen bevoorraden met een minimale inzet van warmte- en krachtbronnen.

Hardware-technologische oplossing van dit type wordt gekenmerkt door het gebruik van producentenstammen, wat leidt tot aanvankelijk lage productkosten. Deze technologie voor de productie van citroenzuur wordt ook gekenmerkt door een acceptabel niveau van milieureinheid voor het milieu en toxische veiligheid voor werknemers.

Wat betreft de kwaliteit van het product, het voldoet aan de internationale normen van de voedingsindustrie. Een ander ding is dat het ook mogelijk is om een technisch product vrij te geven dat met name bedoeld is voor wasmiddelen.

Bereiding van grondstoffen voor de productie van citroenzuur

De grondstoffen komen na een speciale verwerking in het productieproces. De methode en parameters worden niet alleen bepaald door de eigenschappen van de grondstoffen, maar ook door de vereisten voor het product. Er wordt ook rekening gehouden met de mogelijkheid om afgeleide producten te vervaardigen uit natriumcitraat.

Op de een of andere manier is de belangrijkste grondstof voor de productie van citroenzuur melasse, dat de optimale verhouding ijzer bevat. Wat de verwerking betreft, is de belangrijkste stap in dit proces de pre-fermentatie, die nodig is voor de precipitatie van de samenstelling door middel van geelbloedzout. Zonder verdere verwerking kan dit zout in zuur werken als een remmer van isocitraatdehydrogenases.

Een ander bestanddeel dat als grondstof kan worden gebruikt, is de schimmel Aspergillus Niger. De vraag rijst - waarom, in de omstandigheden van moderne technologieën, een schimmelschimmel wordt gebruikt om citroenzuur te produceren? Meestal is het gebruik ervan vereist om de functie van de producent te waarborgen. De chemische formule is optimaal voor:het uitvoeren van meerdere processen tegelijk, die bij het gebruik van synthetische vervangingsmiddelen onmogelijk of technologisch ongerechtvaardigd zijn. In het bijzonder hebben we het over ontbinding, solicificatie en daaropvolgende scheidings- en zuiveringsprocedures.

Bij de productie van gemodificeerde citroenzuurderivaten is ook een speciale voorbereiding van grondstoffen vereist. In dit geval kunnen ook aanvullende insluitsels worden gebruikt, waaronder ethylalcohol, technische en ethanolbevattende tussenproducten met afval van distilleerderijen. Op zijn beurt zal de productie van citroenzuur uit melasse worden aangevuld met hexacyanoferraatklaring, sterilisatie en kookprocessen.

Bij gebruik van zetmeelhydrolysaten met een matig geh alte aan onzuiverheden, moet de grondstofvoorbereiding een dekationisatieprocedure en een continue sterilisatiebewerking omvatten.

Organisatie van het sporenveredelingsproces

Efficiënte microbiologische processen vereisen goed voorbereid zaad. Bij zuursynthese wordt dit materiaal in de vorm van sporen aan het begin van het productieproces in de fermentatietank gebracht. In geoptimaliseerde vorm zorgt de technologie voor de productie van citroenzuur op basis van melasse afzonderlijk voor de voorbereiding van sporen voor de veredeling, waarbinnen ook wordt getest. Als productie op lange termijn gepland is, worden de sporen gedroogd. Dit is zowel nodig voor het langdurig behoud van hun functionele eigenschappen als voor een succesvolle dosering.

In de volgende stap worden substraten voorbereid, waaronder sucrose, glucose ofzetmeel. Materialen die zetmeel bevatten, worden eerst versuikerd om te worden omgezet in glucose, dat wordt gebruikt als productiestam.

Omdat het niveau van onzuiverheden in alle stadia van de verwerking van grondstoffen en substraten extreem hoog kan zijn, ontwikkelen veel fabrikanten speciale methoden voor de primaire zuivering van deze materialen. De verdere verwerking van zetmeelhydrolysaat tot citroenzuur in de voedselproductie kan bijvoorbeeld ontzoutingsstappen omvatten. Dezelfde procedures van sterilisatie en koken met mechanische filtratie kunnen worden toegeschreven aan de universele en meest toegankelijke methoden voor het zuiveren van onzuiverheden.

Gistingsproces en zuurproductie

In moderne technologieën om het fermentatieproces te waarborgen, worden speciale borrelende fermentoren gebruikt, die worden geselecteerd op basis van voorbereide stammen van de hierboven besproken schimmelzwam. De selectie wordt uitgevoerd samen met testen volgens bepaalde parameters, waardoor de fermentatie kan worden georganiseerd volgens individuele configuraties, rekening houdend met de kenmerken van de gebruikte grondstoffen. De technologisch meest geavanceerde processen voor de productie van citroenzuur omvatten ook instrumenten voor het reguleren van de metabolische activiteit van borrelende micro-organismen.

In het stadium van zuurisolatie is het de taak om een oplossing uit het fermentatiemedium te verkrijgen met een aanvankelijk zuiveringsniveau. Om de zuiveringsgraad te verhogen, moet het genererende mengsel op geschikte wijze worden bereid. In het bijzonder ondergaat het de volgende processen:voorbehandeling:

1. Scheiding en afwikkelingsprocedure.
2. Mycelium scheidingsoperatie.
3. Scheiding van calciumsulfaat en ontleding van de fermentatiemassa.

Voor de scheiding van droge resten in moderne industrieën worden bandfilters met automatische regeling gebruikt. Ook worden voor de organisatie van sedimentfiltratieprocessen speciale centrifuges en separators met elektronische controlesystemen gebruikt, wat de nauwkeurigheid van materiaalverwerking verhoogt.

Zuivering van het resulterende citroenzuur

De laatste productiefase, die de complexe verwerking van het reeds ontvangen product omvat. Dit proces maakt gebruik van actieve kool met anion- en kationenuitwisselingsharsen. De technologie van een dergelijke zuivering wordt in vastbedreactoren in verschillende fasen geïmplementeerd:

1. Het proces van verdamping bij een bepaalde temperatuur.
2. Kristalisatie in vacuüm.
3. Kristalscreening in de centrifuge.
4. Drogen met wervelbed.
5. Zeefprocedure.

Verdamping wordt uitgevoerd in een meertraps verdampereenheid met een vallende vloeistoffilm. Als resultaat van dit proces wordt de vereiste verdampingscoëfficiënt bereikt zonder de verbruikseigenschappen van citroenzuur te verminderen. Het verbruik van energiebronnen in dit stadium kan aanzienlijk worden verminderd door thermische compressie op damp.

Wat betreft kristallisatie, dit citroenzuurproductieproces wordt uitgevoerd met geforceerde circulatie. In bepaaldeIn de technische configuraties van fabrieken in de voedingsindustrie zijn vacuümkristallisatoren ontworpen op dezelfde structurele basis, samen met apparaten voor de productie van gemodificeerde en derivaten van natriumcitraat. Soortgelijke apparatuur wordt bijvoorbeeld gebruikt bij de productie van gedehydrateerde producten en citroenzuurmonohydraat.

Niet de laatste waarde in de zuiveringsfase is de bewerking van het recyclen van de fermentatie-oplossing, waarbij de baarmoederenzymen worden gescheiden van de kristalbevattende suspensie. Technisch gezien wordt deze procedure uitgevoerd door een continue centrifuge, die het mogelijk maakt om de kenmerken van het eindproduct nauwkeurig te controleren.

De laatste droog- en zeefprocessen vereisen een delicate behandeling van het resulterende en gezuiverde product. In dit stadium zullen de vereisten voor de vorm van afgifte van citroenzuur een rol spelen - fractionering wordt bijvoorbeeld uitgevoerd volgens de ontwerpdeeltjesgrootte.

Binnenlandse citroenzuurmarkt

De belangrijkste deelnemers in dit segment op de Russische markt voor de voedingsindustrie zijn fabrikanten uit China, die bijna de helft van alle productie controleren. Maar een aanzienlijk aandeel is ook voor rekening van Russische fabrieken voor de productie van citroenzuur, een speciale plaats waarvan de onderneming Citrobel in Belgorod een speciale plaats inneemt. Eigenlijk is dit bijna de enige binnenlandse fabriek met capaciteiten van wereldklasse. Commerciële organisaties in de foodsector werken actief samen met fabrieken in deBuitenland. In deze richting vallen de Oekraïense en Wit-Russische suikerfabrieken op, respectievelijk in Smila en Skidel.

Volgens experts voldoet Russisch citroenzuur aan de wettelijke vereisten van GOST en normen voor verpakkingsontwerp. Dit is een van de voordelen waardoor binnenlandse citroenzuurfabrieken in Rusland met succes kunnen concurreren met Chinese ondernemingen. In vergelijking met Citrobel, dat een constante hoge kwaliteit citroenzuur levert, garanderen fabrikanten uit het Celestial Empire dus niet altijd dat producten aan strikte normen voldoen, wat ook tot uiting komt in de prijzen. Het verschil wordt bepaald door het niveau van de fabrikant en het distributienetwerk. Tegelijkertijd zijn de kenmerken van citroenzuur in één batch, zelfs bij leveringen van grote bedrijven, heterogeen en kunnen ze variëren. Dit wordt ook bevestigd in consumentenrecensies, waar klachten over de oplosbaarheid en het vochtgeh alte van het product worden vermeld.

Conclusie

Tegenwoordig is het productievolume van wereldproducenten van citroenzuur ongeveer 800.000 ton / jaar. Een dergelijk hoog rendement van deze sector is te danken aan het feit dat een aantal industrieën geïnteresseerd is in het gebruik van verzurende middelen, waaronder traditionele segmenten van de voedingsindustrie en de chemische en farmaceutische sector. Bovendien vinden derivaten van dergelijke zuren tegenwoordig hun toepassing zelfs in de defensie- en elektronische industrie, om nog maar te zwijgen van de landbouw en andere industrieën waar de technische functie van citroenzuur gevraagd wordt.enzymen. In dit verband kan worden gewezen op de praktijk om natriumcitraat te gebruiken als vervanging voor actieve verwerkingshulpmiddelen en synthetische wasmiddelen.

Als we het hebben over de productie van citroenzuur in Rusland, dan zijn er de afgelopen jaren op regeringsniveau stappen gezet om de binnenlandse markt te beschermen om ondernemingen die op dit gebied actief zijn te stimuleren. Maar aangezien de Belgorod-fabriek de enige grote leverancier van citroenzuur blijft, is er soms een tekort aan het product. Als uitweg stelden experts voor om de douaneregels aan te passen, waarbij voorrang wordt gegeven aan de invoer van buitenlandse zuurteregelaars aan Europese bedrijven die de juiste kwaliteit van het product garanderen. Citroenzuur van grote biochemische producenten in Japan, Zwitserland en Duitsland is van superieure kwaliteit ten opzichte van binnenlandse producten, maar de prijzen zijn te hoog, dus de Citrobel-fabriek blijft concurrerend zonder afbreuk te doen aan de behoeften van de consument.