Citronsyreproduktion: forberedelse, proces og produkt

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Citronsyre blev opdaget for flere hundrede år siden, men historien om dens fuldgyldige produktion på industrianlæg kan kun tales om siden 1919. Fra det øjeblik begyndte teknologer at anvende mikrobiologiske processer, hvis udvikling ikke er stoppet den dag i dag. Samtidig er den moderne produktion af citronsyre heterogen og involverer forskellige måder at fremstille slutproduktet på. Valget af den ene eller anden metode bestemmes ikke kun af egenskaberne ved råvarerne i en bestemt virksomhed, men også af kravene fra det målrettede forbrugermarked.

Introduktion til citronsyre

Som surhedsregulerende middel bruges dette produkt aktivt i fødevareindustrien. Men citronsyre bruges ikke kun til at rette smag. Afhængigt af fremstillingsteknologien kan det øge holdbarheden af målproduktet. Fra dette synspunkt, produktionen af citronsyrer i Rusland kan sidestilles med teknologierne til fremstilling af ascorbinsyre, eddikesyre og mælkesyre såvel som med deres derivater.

Ifølge eksperter, på grund af dens egenskaber som en antioxidant- og antioxidantsynergist, bruges citronsyre nu i næsten halvdelen af alle fremstillede fødevarer. Populariteten af denne syrningsmiddel er også lettet af dens gastronomiske egenskaber. Denne syre har en behagelig og mild smag - i hvert fald sammenlignet med alternative produkter af denne type. Især disse kvaliteter kommer til udtryk i drinks og konfekture. Der er også en bred gruppe af s alte, der opnås under betingelserne for mikrobiologisk produktion af citronsyre - især natriumcitrat kan så bruges som et smeltes alt. Fordelene ved natriumcitrat omfatter muligheden for at opnå det i fast form, samt udelukkelse af en irriterende virkning, når det udsættes for slimhinderne i fordøjelses- og åndedrætssystemerne.

Produktindustriel produktion

Navnet citronsyre henleder opmærksomheden på citrusfrugter, men denne syre findes i varierende grad i alle frugter, bomuld og nåle. Ikke desto mindre blev de første produktionsfaciliteter organiseret netop på grundlag af forarbejdning af citronsaft. I 1920'erne blev omkring 25% af al produktion opnået på denne måde. Samtidig var selve fremstillingsteknologien irrationel, da man opnåede omkring 25 kg af et rent produkt fra 1 ton citroner. I dag organiseres produktionen af fødevarecitronsyrepå mere teknologiske og ressourcekrævende metoder, der involverer brug af fundament alt nye tilsætningsstoffer som melasse og skimmelsvampe. Dette afgør i øvrigt også de logistiske beslutninger om placeringen af natriumcitratproduktion i nærheden af sukkerfabrikkerne.

Samtidig kan det ikke siges, at en sådan produktion pr. definition retfærdiggør sig selv under forhold med høj efterspørgsel. Faktum er, at i takt med at fremstillingsprocessen øges, stiger udstyret også, hvilket betyder en stigning i omkostningerne til teknisk udstyr og vedligeholdelse af kapacitet. Derfor er det umuligt at undvære en velgennemtænkt forretningsplan for produktion af citronsyre, som indikerer alle aspekter af virksomhedens organisatoriske og økonomiske aktiviteter. Sammen med designløsningen til at udstyre produktionsudstyr og udvikle logistiske modeller med økonomisk begrundelse, vil det også være nødvendigt at bestemme den optimale formulering af det endelige produkt, så det kan konkurrere i en bestemt niche på markedet. Til dette er det værd at tilføje en ændring af de strenge sanitære og hygiejniske standarder, der regulerer næsten alle de teknologiske nuancer ved at opnå denne syre.

Fysisk-kemisk præsentation af teknologi

Moderne processer til fremstilling af citronsyre er hovedsageligt baseret på hydrolyse af stivelsessuspension, som omfatter op til 30 % af massen af tørre grundstoffer med amylolytisk evne. Stivelse af minerals alte med sulfater af kobber, zink og jern kan tilsættes til dem. Denne base gennemgår efterfølgende gæring i et næringsmedium af en skimmelsvamp.

Som et resultat af fermentering og isolering af svampebiomasse dannes en kulturopløsning, som i starten indeholder op til 85 % citronsyre. Et karakteristisk træk ved syreresistente enzymer opnået på dette stadium er øget amylolytisk aktivitet. Først og fremmest drejer det sig om glucoamylase og amylase.

Det tekniske resultat af produktionen af citronsyre efter at have passeret hjælpeoperationer evalueres i laboratoriet af en lang række kvalitetsindikatorer, herunder den amylolytiske aktivitet af dyrkningsopløsningen.

Teknologier til fremstilling af "citron"

Produktionsprocessen udføres i flere teknologiske faser på forskelligt udstyr. Selvom der er forskellige konfigurationer til at arrangere fabriksfaciliteter - inklusive monoblok og præfabrikerede modulære. Blandt de vigtigste processer, som den moderne teknologi til fremstilling af citronsyre er baseret på, kan følgende skelnes:

1. Optimerede processer til teknologisk fremstilling af råmaterialer for at sikre de nødvendige betingelser for et surt fermenteringsmiljø.
2. Reproduktion af sporer under særligt organiserede forhold.
3. Gæringsproces i henhold til karakteristika for specifikke råmaterialer.
4. Tilpas om nødvendigt alle eller individuelle råvarer til fermenteringsprocesser.
5. Separation af syre fra fermenteringsopløsninger. Af den måde, er adskillelsesmetoder stort setgrader bestemmer produktets endelige kvalitet.
6. Oprensning og krystallisation af den resulterende syre. På dette stadium åbner der sig muligheder for produktmodifikation og produktion af andre versioner af syren i forskellige konfigurationer. Som en del af den generelle produktion af citronsyre kan der for eksempel fremstilles sirupper, monohydrat, dehydrerede formuleringer og natriumcitratdihydrat. Kemikalier kan også være reguleret.

Procesudstyr

Det optimerede format for det tekniske arrangement af moderne anlæg til fremstilling af citronsyre involverer brugen af bioteknologiske installationer. I gennemsnit er kapaciteten af en sådan løsning til beregning af outputvolumen 200-250 tons / år, mens der er rigelige muligheder for at opnå modificerede produkter baseret på forskellige kilder til råvarer. Den grundlæggende sammensætning af dette udstyr til fremstilling af citronsyre omfatter følgende reaktor- og kapacitansanordninger:

1. Fermenteringsbeholdere.
2. Fordampere.
3. Filtre.
4. Tørretumblere.
5. Crystallizers.
6. Infrastruktur til at understøtte logistikoperationer.

Implementering af det bioteknologiske installationsprojekt giver os mulighed for at levere en fuld produktionscyklus, lok alt forsyne regionale forbrugere fuldt ud med minimal inddragelse af varme- og elressourcer.

Hardware-teknologisk løsning af denne type er kendetegnet ved brugen af producent-stammer, hvilket fører til en initi alt lav pris på produktet. Denne teknologi til fremstilling af citronsyre er også karakteriseret ved et acceptabelt niveau af miljømæssig renlighed for miljøet og giftig sikkerhed for arbejdere.

Hvad angår kvaliteten af produktet, opfylder det fødevareindustriens internationale standarder. En anden ting er, at det også er muligt at frigive et teknisk produkt, der især er beregnet til rengøringsmidler.

Forberedelse af råvarer til fremstilling af citronsyre

Råvarerne kommer ind i produktionsprocessen efter særlig forarbejdning. Dens metode og parametre bestemmes ikke kun af råvarernes egenskaber, men også af kravene til produktet. Muligheden for at fremstille afledte produkter ud fra natriumcitrat tages også i betragtning.

På en eller anden måde er det vigtigste råmateriale til fremstilling af citronsyre melasse, som indeholder det optimale forhold mellem jern. Hvad angår dens forarbejdning, er hovedtrinnet i denne proces forgæring, hvilket er nødvendigt for udfældningen af sammensætningen ved hjælp af gult blods alt. Uden yderligere forarbejdning kan dette s alt i syre virke som en hæmmer af isocitrat-dehydrogenaser.

En anden komponent, der kan bruges som råvarebase, er svampen Aspergillus Niger. Spørgsmålet opstår - hvorfor, under betingelserne for moderne teknologier, bruges en skimmelsvamp til at producere citronsyre? Oftest er brugen påkrævet for at sikre producentens funktion. Dens kemiske formel er optimal tilat udføre flere processer på én gang, som er umulige eller teknologisk uberettigede ved brug af syntetiske erstatninger. Vi taler især om opløsning, solificering og efterfølgende adskillelses- og oprensningsprocedurer.

Særlig forberedelse af råmaterialer er også påkrævet i produktionen af modificerede citronsyrederivater. I dette tilfælde kan der også anvendes yderligere indeslutninger, herunder ethylalkohol, tekniske og ethanolholdige mellemprodukter med affald fra destillerier. Til gengæld vil produktionen af citronsyre fra melasse blive suppleret med hexacyanoferrat klaring, sterilisering og kogeprocesser.

Når der bruges stivelseshydrolysater med et moderat indhold af urenheder, skal forberedelse af råmateriale omfatte en dekationsprocedure og en kontinuerlig steriliseringsoperation.

Organisering af sporeavlsprocessen

Effektive mikrobiologiske processer kræver velforberedte frø. Ved syresyntese indføres dette materiale i form af sporer i fermenteringstanken helt i begyndelsen af produktionsprocessen. I en optimeret form sørger teknologien til fremstilling af melasse-baseret citronsyre separat for fremstilling af sporer til avl, inden for hvilke der også udføres test. Hvis der er planlagt langsigtet produktion, tørres sporerne. Dette er nødvendigt både for langsigtet bevarelse af deres funktionelle kvaliteter og for vellykket dosering.

På næste trin forberedes substrater, herunder saccharose, glucose ellerstivelse. Materialer, der indeholder stivelse, bliver først forsukket for at blive omdannet til glucose, som bruges som en produktionsstamme.

Da niveauet af urenheder på alle stadier af forarbejdning af råmaterialer og substrater kan være for højt, udvikler mange producenter specielle metoder til den primære oprensning af disse materialer. For eksempel kan den videre forarbejdning af stivelseshydrolysat til citronsyre i fødevareproduktion omfatte afs altningstrin. De samme procedurer med sterilisering og kogning med mekanisk filtrering kan tilskrives de universelle og mest tilgængelige metoder til oprensning fra urenheder.

Gæringsproces og syreproduktion

I moderne teknologier til at sikre fermenteringsprocessen anvendes specielle boblende fermenteringsbeholdere, som er udvalgt i henhold til forberedte stammer af skimmelsvampen beskrevet ovenfor. Udvælgelsen udføres sammen med testning i henhold til visse parametre, hvilket gør det muligt at organisere gæringen i henhold til individuelle konfigurationer under hensyntagen til de anvendte råmaterialers egenskaber. De mest teknologisk avancerede processer til fremstilling af citronsyre involverer også værktøjer til regulering af boblende mikroorganismers metaboliske aktivitet.

På syreisoleringsstadiet er opgaven at opnå en opløsning fra fermenteringsmediet med et indledende oprensningsniveau. For at øge oprensningsgraden skal den frembringende blanding fremstilles passende. Det gennemgår især følgende processerforbehandling:

1. Adskillelses- og afregningsprocedure.
2. Mycelium-separationsoperation.
3. Separation af calciumsulfat og nedbrydning af fermenteringsmassen.

Til adskillelse af tørre rester i moderne industrier anvendes båndfiltre med automatisk styring. Til organisering af sedimentfiltreringsprocesser bruges der også specielle centrifuger og separatorer med elektroniske kontrolsystemer, hvilket øger nøjagtigheden af materialebehandlingen.

Oprensning af den resulterende citronsyre

Den sidste fase af produktionen, som omfatter den komplekse behandling af det allerede modtagne produkt. Denne proces bruger aktivt kul med anion- og kationbytterharpikser. Teknologien til en sådan rensning implementeres i reaktorer med fast leje i flere trin:

1. Fordampningsprocessen ved en bestemt temperatur.
2. Krystallisation i vakuum.
3. Krystalscreening i centrifugen.
4. Tørring med fluid bed.
5. Siftningsprocedur.

Fordampning udføres i en flertrins fordamperenhed med en faldende væskefilm. Som et resultat af denne proces opnås den nødvendige fordampningskoefficient uden at reducere forbrugeregenskaberne af citronsyre. Forbruget af energiressourcer på dette stadium kan reduceres betydeligt på grund af tilvejebringelsen af termisk kompression på damp.

Med hensyn til krystallisation udføres denne citronsyreproduktionsproces med tvungen cirkulation. I nogleI de tekniske konfigurationer af fødevareindustriens anlæg er vakuumkrystallisatorer designet på samme strukturelle basis sammen med enheder til fremstilling af modificeret og derivater af natriumcitrat. For eksempel bruges lignende udstyr til fremstilling af dehydrerede produkter og citronsyremonohydrat.

Ikke den sidste værdi på oprensningsstadiet er operationen med at genbruge fermenteringsopløsningen, hvori adskillelsen af uterine enzymer fra den krystalholdige suspension. Teknisk set udføres denne procedure af en kontinuerlig centrifuge, som gør det muligt at finkontrollere det færdige produkts egenskaber.

De sidste tørre- og sigteprocesser kræver skånsom håndtering af det resulterende og oprensede produkt. På dette stadie vil kravene til formen for frigivelse af citronsyre spille en rolle - for eksempel udføres fraktionering i henhold til designpartikelstørrelsen.

indenlandsk citronsyremarked

De vigtigste deltagere i dette segment på det russiske fødevareindustrimarked omfatter producenter fra Kina, som kontrollerer næsten halvdelen af al produktion. Men en betydelig andel tegnes også af russiske fabrikker til produktion af citronsyre, hvoraf et særligt sted er besat af Citrobel-virksomheden i Belgorod. Faktisk er dette næsten det eneste indenlandske anlæg med kapacitet i verdensklasse. Kommercielle organisationer i fødevaresektoren samarbejder aktivt med fabrikker ii udlandet. I denne retning skiller ukrainske og hviderussiske sukkerfabrikker sig ud, der ligger i henholdsvis Smila og Skidel.

Ifølge eksperter opfylder russisk citronsyre de lovmæssige krav i GOST og emballagedesignstandarder. Dette er en af fordelene, der gør det muligt for indenlandske citronsyrefabrikker i Rusland at konkurrere med kinesiske virksomheder. Så sammenlignet med Citrobel, som leverer forsyninger af konsekvent høj kvalitet af citronsyre, garanterer producenter fra Celestial Empire ikke altid, at produkterne lever op til strenge standarder, hvilket også afspejles i priserne. Forskellen bestemmes af niveauet af producenten og distributionsnetværket. Samtidig er karakteristikaene for citronsyre i en batch, selv i leverancer fra store virksomheder, heterogene og kan variere. Dette bekræftes også i forbrugeranmeldelser, hvor klager over produktets opløselighed og fugtindhold noteres.

Konklusion

I dag er produktionsmængden af verdens producenter af citronsyre omkring 800.000 tons/år. Et så højt afkast af denne sektor skyldes det faktum, at en række industrier er interesserede i brugen af forsuringsmidler, herunder traditionelle segmenter af fødevareindustrien og den kemiske og farmaceutiske sfære. Desuden finder derivater af sådanne syrer i dag anvendelse selv i forsvars- og elektroniske industrier, for ikke at nævne landbruget og andre industrier, hvor den tekniske funktion af citronsyre er efterspurgt.enzymer. I denne henseende kan man bemærke praksis med at bruge natriumcitrat som erstatning for aktive proceshjælpemidler og syntetiske detergenter.

Hvis vi taler om produktionen af citronsyre i Rusland, så er der på regeringsniveau i de senere år taget skridt til at beskytte hjemmemarkedet for at stimulere virksomheder, der opererer i dette område. Men da Belgorod-fabrikken fortsat er den eneste store leverandør af citronsyre, er der nogle gange mangel på produktet. Som en udvej foreslog eksperter at ændre toldreglerne, hvorefter prioritet for import af udenlandske syrningsmidler blev givet til europæiske virksomheder, der garanterer produktets korrekte kvalitet. Citronsyre fra store biokemiske producenter i Japan, Schweiz og Tyskland er overlegen i kvalitet i forhold til indenlandske produkter, men priserne er for høje, så Citrobel-fabrikken forbliver konkurrencedygtig uden at gå på kompromis med forbrugernes behov.