Как се произвежда цитрат промишлено?

Как се произвежда цитрат промишлено?

Като доставчик на цитрат, често ме питат за процеса на промишлено производство на цитрат. В тази публикация в блога ще навляза в детайли как цитратът се произвежда в индустриален мащаб, изследвайки методите, суровините и ключовите стъпки, включени в процеса.

Суровини

Основната суровина за промишлено производство на цитрат обикновено е източник на въглехидрати. Често използваните въглехидрати включват меласа, захароза и глюкоза. Меласата, вторичен продукт от захарната промишленост, е популярен избор поради сравнително ниската си цена и високо съдържание на захар. Захарозата, която може да се получи от захарна тръстика или захарно цвекло, и глюкозата, често получена от царевично нишесте, също са широко използвани.

В допълнение към въглехидратите, някои микроорганизми играят решаваща роля в производството на цитрат. Aspergillus niger, нишковидна гъба, е най-често използваният микроорганизъм в промишлената цитратна ферментация. Тази гъба има способността ефективно да превръща въглехидратите в лимонена киселина при определени условия. Други микроорганизми, като дрожди като Yarrowia lipolytica, също се изследват за производство на цитрат, особено в някои специализирани приложения.

Процес на ферментация

Процесът на ферментация е сърцето на промишленото производство на цитрат. Тя може да бъде разделена на потопена ферментация и ферментация в твърдо състояние, като потопената ферментация е най-широко използваният метод.

Потопена ферментация

При потопена ферментация въглехидратният субстрат се разтваря във вода, за да се образува течна среда. След това тази среда се стерилизира, за да се елиминират всички конкурентни микроорганизми. След стерилизация, средата се инокулира с избрания микроорганизъм, обикновено Aspergillus niger.

Ферментацията протича в големи ферментатори, чийто обем може да варира от няколко кубични метра до няколкостотин кубични метра. Тези ферментатори са оборудвани с бъркалки, за да осигурят правилно смесване на средата и микроорганизмите, както и системи за аериране за подаване на кислород. Кислородът е от съществено значение за растежа и метаболизма на Aspergillus niger.

Условията на ферментация, като температура, pH и скорост на разбъркване, се контролират внимателно. Оптималната температура за производство на цитрат от Aspergillus niger обикновено е около 30 - 32°C. pH на средата се поддържа на киселинно ниво, обикновено между 2 - 3, тъй като това благоприятства производството на лимонена киселина. Процесът на ферментация обикновено отнема няколко дни, през които микроорганизмът консумира въглехидратите и ги превръща в лимонена киселина.

Ферментация в твърдо състояние

Ферментацията в твърдо състояние включва отглеждане на микроорганизма върху твърд субстрат, като селскостопански остатъци или зърна. Този метод има някои предимства, като по-ниска консумация на вода и потенциал за използване на евтини субстрати. Той обаче има и някои ограничения, включително трудности при контролирането на условията на ферментация и увеличаването на процеса.

Възстановяване и пречистване

След като ферментацията приключи, следващата стъпка е да се възстанови и пречисти цитратът от ферментационния бульон.

Разделяне на биомаса

Първата стъпка в процеса на възстановяване е отделянето на биомасата (клетките на микроорганизмите) от ферментационния бульон. Това обикновено се прави чрез филтриране или центрофугиране. Филтрирането може да се извърши с помощта на различни видове филтри, като въртящи се вакуумни филтри или мембранни филтри. Центрофугирането включва въртене на бульона при високи скорости, за да се отдели твърдата биомаса от течната фаза.

Възстановяване на цитрат

След отделянето на биомасата, цитратът в течната фаза трябва да бъде възстановен. Един често срещан метод е утаяването. Калциев хидроксид или калциев карбонат се добавя към бульона, за да се образува утайка от калциев цитрат. След това утайката от калциев цитрат се отделя от течността чрез филтруване.

След това утайката от калциев цитрат се обработва със сярна киселина, за да се превърне обратно в лимонена киселина и да се образува калциев сулфат (гипс) като страничен продукт. Гипсът се отстранява чрез филтруване и полученият разтвор на лимонена киселина се пречиства допълнително.

Пречистване

Разтворът на лимонена киселина, получен от предишния етап, все още съдържа примеси, като оцветители, протеини и други органични съединения. Пречистването се извършва чрез серия от стъпки, включително йонообменна хроматография, обработка с активен въглен и кристализация.

Йонообменната хроматография се използва за отстраняване на неорганични йони от разтвора. Третирането с активен въглен помага за премахване на оцветители и някои органични примеси. Кристализацията е последната стъпка в процеса на пречистване. Пречистеният разтвор на лимонена киселина се концентрира и охлажда, което води до кристализиране на лимонената киселина. След това кристалите се отделят от матерната луга чрез филтруване или центрофугиране и се изсушават, за да се получи крайният цитратен продукт.

Различни видове цитрати

На пазара има различни видове цитрати, всеки със свои уникални свойства и приложения.

Железен цитрате координационно съединение на желязо и лимонена киселина. Често се използва във фармацевтичната индустрия като добавка на желязо и в хранително-вкусовата промишленост като оцветител и антиоксидант.

Натриев железен цитрате друго важно цитратно съединение. Той е източник на желязо и се използва при обогатяване на храни и в някои фармацевтични формулировки.

Калциев цитрате калциева сол на лимонената киселина. Той се използва широко като калциева добавка във фармацевтичната и хранително-вкусовата промишленост поради високото съдържание на калций и добрата бионаличност.

Контрол на качеството

Контролът на качеството е съществена част от промишленото производство на цитрат. Крайният цитратен продукт трябва да отговаря на строги стандарти за качество по отношение на чистота, химичен състав и физични свойства.

Чистотата на цитрата обикновено се определя чрез титруване или високоефективна течна хроматография (HPLC). Извършва се анализ на химичния състав, за да се гарантира, че продуктът съдържа правилното количество цитрат и други компоненти. Физическите свойства, като размер на частиците, съдържание на влага и разтворимост, също се наблюдават внимателно.

Заключение

Индустриалното производство на цитрат е сложен процес, който включва множество стъпки, от избор на суровина до ферментация, възстановяване, пречистване и контрол на качеството. Като доставчик на цитрат разбирам значението на производството на висококачествени цитратни продукти, които отговарят на разнообразните нужди на нашите клиенти.

Ако се интересувате от закупуване на цитратни продукти, независимо дали е такаЖелезен цитрат,Натриев железен цитрат, илиКалциев цитрат, моля не се колебайте да се свържете с нас за повече информация и да започнем преговори за поръчка. Ние се ангажираме да ви предоставим най-добрите продукти и услуги.

Референции

1. Roehr, M., & Kubicek, CP (1983). Биотехнология на производство на лимонена киселина. Напредък в биохимичното инженерство/биотехнология, 27, 1 - 50.
2. Soccol, CR, Vandenberghe, LPS, Rodrigues, C., & Pandey, A. (2006). Производство на лимонена киселина чрез ферментация в твърдо състояние: преглед. Бразилско списание за химическо инженерство, 23 (2), 171 - 180.
3. Сингх, А. и Кумар, А. (2017). Микробно производство на лимонена киселина: преглед. Изследване на биоинтерфейс в приложната химия, 7 (3), 5651 - 5660.