Sitronsyreproduksjon: tilberedning, prosess og produkt

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Sitronsyre ble oppdaget for flere hundre år siden, men historien om dens fullverdige produksjon ved industrianlegg kan bare snakkes om siden 1919. Fra det øyeblikket begynte teknologer å bruke mikrobiologiske prosesser, hvis utvikling ikke har stoppet til i dag. Samtidig er den moderne produksjonen av sitronsyre heterogen og involverer ulike måter å fremstille sluttproduktet på. Valget av en eller annen metode bestemmes ikke bare av egenskapene til råvarene til en bestemt bedrift, men også av kravene til målforbrukermarkedet.

Introduksjon til sitronsyre

Som surhetsregulator brukes dette produktet aktivt i næringsmiddelindustrien. Men sitronsyre brukes ikke bare for å korrigere smak. Avhengig av produksjonsteknologien kan det øke holdbarheten til målproduktet. Fra dette synspunktet, produksjonen av sitronsyrer i Russland kan settes på linje med teknologiene for fremstilling av askorbinsyre, eddiksyre og melkesyre, så vel som med deres derivater.

I følge eksperter, på grunn av sine egenskaper som antioksidant- og antioksidantsynergist, brukes sitronsyre nå i nesten halvparten av alle produserte matvarer. Populariteten til denne surgjøreren er også forenklet av dens gastronomiske egenskaper. Denne syren har en behagelig og mild smak - i hvert fall sammenlignet med alternative produkter av denne typen. Spesielt disse egenskapene manifesteres i drinker og godteri. Det er også en bred gruppe s alter som oppnås under betingelsene for mikrobiologisk produksjon av sitronsyre - spesielt natriumsitrat kan da brukes som et smeltes alt. Fordelene med natriumcitrat inkluderer muligheten for å få det i fast form, samt utelukkelse av en irriterende effekt når det utsettes for slimhinnene i fordøyelses- og luftveiene.

Produktindustriell produksjon

Navnet sitronsyre trekker oppmerksomhet til sitrusfrukter, men denne syren finnes i varierende grad i all frukt, bomull og nåler. Likevel ble de første produksjonsanleggene organisert nettopp på grunnlag av behandlingen av sitronsaft. På 1920-tallet ble ca 25 % av all produksjon oppnådd på denne måten. Samtidig var selve produksjonsteknologien irrasjonell, siden omtrent 25 kg av et rent produkt ble oppnådd fra 1 tonn sitroner. I dag organiseres produksjonen av mat sitronsyrepå mer teknologiske og ressurskrevende metoder, som involverer bruk av fundament alt nye tilsetningsstoffer som melasse og muggsopp. Dette bestemmer forresten også de logistiske beslutningene om plassering av natriumsitratproduksjon nær sukkerfabrikkene.

Samtidig kan det ikke sies at slik produksjon rettferdiggjør seg per definisjon under forhold med høy etterspørsel. Faktum er at når produksjonsevnen til produksjonsprosessen øker, øker også utstyret, noe som betyr en økning i kostnadene for teknisk utstyr og vedlikehold av kapasitet. Derfor er det umulig å klare seg uten en gjennomtenkt forretningsplan for produksjon av sitronsyre, som vil indikere alle aspekter av virksomhetens organisatoriske og økonomiske aktiviteter. Sammen med designløsningen for å utstyre produksjonsutstyr og utvikle logistikkmodeller med økonomisk begrunnelse, vil det også være nødvendig å bestemme den optimale formuleringen av sluttproduktet slik at det kan konkurrere i en viss nisje i markedet. Til dette er det verdt å legge til en endring av de strenge sanitære og hygieniske standardene som regulerer nesten alle de teknologiske nyansene ved å skaffe denne syren.

Fysisk-kjemisk presentasjon av teknologi

Moderne prosesser for produksjon av sitronsyre er hovedsakelig basert på hydrolyse av stivelsessuspensjon, som inkluderer opptil 30 % av massen av tørre grunnstoffer med amylolytisk evne. Stivelse av minerals alter med sulfater av kobber, sink og jern kan tilsettes dem. Denne basen gjennomgår deretter gjæring i et næringsmedium av en muggsopp.

Som et resultat av fermentering og isolering av soppbiomasse dannes det en kulturløsning som i utgangspunktet inneholder opptil 85 % sitronsyre. Et karakteristisk trekk ved syreresistente enzymer oppnådd på dette stadiet er økt amylolytisk aktivitet. Først og fremst gjelder dette glukoamylase og amylase.

Det tekniske resultatet av produksjonen av sitronsyre etter å ha gått gjennom hjelpeoperasjoner blir evaluert i laboratoriet av et bredt spekter av kvalitetsindikatorer, inkludert den amylolytiske aktiviteten til kulturløsningen.

Teknologier for å lage "sitron"

Produksjonsprosessen gjennomføres i flere teknologiske stadier på forskjellig utstyr. Selv om det er forskjellige konfigurasjoner for å arrangere fabrikkfasiliteter - inkludert monoblokk og prefabrikkerte modulære. Blant hovedprosessene som den moderne teknologien for sitronsyreproduksjon er basert på, kan følgende skilles:

1. Optimaliserte prosesser for teknologisk tilberedning av råvarer for å sikre de nødvendige forholdene for et surt gjæringsmiljø.
2. Reproduksjon av sporer under spesielt organiserte forhold.
3. Gjæringsprosess i henhold til egenskapene til spesifikke råvarer.
4. Tilpass om nødvendig alle eller individuelle råvarer for gjæringsprosesser.
5. Separasjon av syre fra gjæringsløsninger. Forresten, separasjonsmetoder er stort settgrader bestemmer den endelige kvaliteten på produktet.
6. Rensing og krystallisering av den resulterende syren. På dette stadiet åpner det seg muligheter for produktmodifisering og produksjon av andre versjoner av syren i forskjellige konfigurasjoner. For eksempel, som en del av den generelle produksjonen av sitronsyre, kan siruper, monohydrat, dehydrerte formuleringer og natriumsitratdihydrat produseres. Kjemikalier kan også være regulert.

Prosessutstyr

Det optimerte formatet for det tekniske arrangementet av moderne anlegg for produksjon av sitronsyre innebærer bruk av bioteknologiske installasjoner. I gjennomsnitt er kapasiteten til en slik løsning for å beregne produksjonsvolumet 200-250 tonn / år, samtidig som det gir gode muligheter for å skaffe modifiserte produkter basert på forskjellige kilder til råvarer. Den grunnleggende sammensetningen av dette utstyret for produksjon av sitronsyre inkluderer følgende reaktor- og kapasitansenheter:

1. Fermenters.
2. Fordampere.
3. Filtre.
4. Tørketrommel.
5. Crystallizers.
6. Infrastruktur for å støtte logistikkoperasjoner.

Implementering av det bioteknologiske installasjonsprosjektet gjør at vi kan tilby en full produksjonssyklus, lok alt forsyne regionale forbrukere i sin helhet med minimal involvering av varme- og kraftressurser.

Hardware-teknologisk løsning av denne typen er preget av bruk av produsentstammer, noe som fører til en i utgangspunktet lav pris på produktet. Denne teknologien for produksjon av sitronsyre er også preget av et akseptabelt nivå av miljørenslighet for miljøet og giftig sikkerhet for arbeidere.

Når det gjelder kvaliteten på produktet, oppfyller det matindustriens internasjonale standarder. En annen ting er at det også er mulig å frigi et teknisk produkt som er spesielt beregnet på vaskemidler.

Forberedelse av råvarer for produksjon av sitronsyre

Råvarene kommer inn i produksjonsprosessen etter spesialforedling. Metoden og parametrene bestemmes ikke bare av egenskapene til råvarene, men også av kravene til produktet. Muligheten for å produsere derivatprodukter fra natriumcitrat er også tatt i betraktning.

På en eller annen måte er hovedråstoffet for produksjon av sitronsyre melasse, som inneholder det optimale forholdet mellom jern. Når det gjelder behandlingen, er hovedtrinnet i denne prosessen forgjæring, som er nødvendig for utfelling av sammensetningen ved hjelp av gult blods alt. Uten videre prosessering kan dette s altet i syre virke som en hemmer av isositratdehydrogenaser.

En annen komponent som kan brukes som råvarebase er soppen Aspergillus Niger. Spørsmålet oppstår - hvorfor, under forholdene til moderne teknologier, brukes en muggsopp til å produsere sitronsyre? Oftest er bruken nødvendig for å sikre produsentens funksjon. Dens kjemiske formel er optimal forutføre flere prosesser samtidig, som er umulige eller teknologisk uberettigede ved bruk av syntetiske erstatninger. Spesielt snakker vi om oppløsning, solikifisering og påfølgende separasjons- og renseprosedyrer.

Spesiell forberedelse av råvarer kreves også ved produksjon av modifiserte sitronsyrederivater. I dette tilfellet kan det også brukes ytterligere inneslutninger, inkludert etylalkohol, tekniske og etanolholdige mellomprodukter med avfall fra destillerier. I sin tur vil produksjonen av sitronsyre fra melasse bli supplert med heksacyanoferrat klaring, sterilisering og kokeprosesser.

Når du bruker stivelseshydrolysater med et moderat innhold av urenheter, må forberedelsen av råstoffet inkludere en dekasjonsprosedyre og en kontinuerlig steriliseringsoperasjon.

Organisering av sporeavlsprosessen

Effektive mikrobiologiske prosesser krever godt forberedt frø. Ved syresyntese blir dette materialet i form av sporer introdusert i gjæringstanken helt i begynnelsen av produksjonsprosessen. I en optimalisert form sørger teknologien for produksjon av melassebasert sitronsyre separat for forberedelse av sporer for avl, innenfor hvilke testing også utføres. Hvis langsiktig produksjon er planlagt, tørkes sporene. Dette er nødvendig både for langsiktig bevaring av deres funksjonelle egenskaper og for vellykket dosering.

På neste trinn tilberedes substrater, inkludert sukrose, glukose ellerstivelse. Materialer som inneholder stivelse blir først sukker for å bli omdannet til glukose, som brukes som en produksjonsstamme.

Siden nivået av urenheter i alle stadier av bearbeiding av råvarer og substrater kan være for høyt, utvikler mange produsenter spesielle metoder for primær rensing av disse materialene. For eksempel kan videreforedling av stivelseshydrolysat for sitronsyre i matproduksjon inkludere avs altingstrinn. De samme prosedyrene for sterilisering og koking med mekanisk filtrering kan tilskrives de universelle og mest tilgjengelige metodene for rensing fra urenheter.

Gjæringsprosess og syreproduksjon

I moderne teknologier for å sikre gjæringsprosessen, brukes spesielle boblende gjæringsbeholdere, som velges i henhold til forberedte stammer av muggsoppen omt alt ovenfor. Utvalget utføres sammen med testing i henhold til visse parametere, noe som gjør det mulig å organisere gjæring i henhold til individuelle konfigurasjoner, under hensyntagen til egenskapene til råvarene som brukes. De mest teknologisk avanserte prosessene for produksjon av sitronsyre involverer også verktøy for å regulere den metabolske aktiviteten til boblende mikroorganismer.

På stadiet med syreisolering er oppgaven å få en løsning fra fermenteringsmediet med et innledende rensenivå. For å øke rensegraden må den dannede blandingen tilberedes på passende måte. Spesielt gjennomgår den følgende prosesserforbehandling:

1. Separasjons- og oppgjørsprosedyre.
2. Myceliumseparasjonsoperasjon.
3. Separering av kalsiumsulfat og dekomponering av gjæringsmassen.

For separering av tørre rester i moderne industri benyttes beltefiltre med automatisk styring. Også, for organisering av sedimentfiltreringsprosesser, brukes spesielle sentrifuger og separatorer med elektroniske kontrollsystemer, noe som øker nøyaktigheten av materialbehandlingen.

Rensing av den resulterende sitronsyren

Det siste trinnet i produksjonen, som inkluderer den komplekse behandlingen av det allerede mottatte produktet. Denne prosessen bruker aktivert karbon med anion- og kationbytterharpikser. Teknologien for slik rensing implementeres i reaktorer med fast sjikt i flere trinn:

1. Prosessen med fordampning ved en viss temperatur.
2. Krystallisering i vakuum.
3. Krystallskjerming i sentrifugen.
4. Tørking med fluid bed.
5. Silteprosedyre.

Fordampning utføres i en flertrinns fordamperenhet med en fallende væskefilm. Som et resultat av denne prosessen oppnås den nødvendige fordampningskoeffisienten uten å redusere forbrukeregenskapene til sitronsyre. Forbruket av energiressurser på dette stadiet kan reduseres betydelig på grunn av termisk kompresjon på damp.

Når det gjelder krystallisering, utføres denne sitronsyreproduksjonsprosessen med tvungen sirkulasjon. I noenI de tekniske konfigurasjonene til næringsmiddelindustrianlegg er vakuumkrystallisatorer designet på samme strukturelle basis sammen med enheter for produksjon av modifiserte og derivater av natriumsitrat. For eksempel brukes lignende utstyr i produksjon av dehydrerte produkter og sitronsyremonohydrat.

Ikke den siste verdien på rensestadiet er operasjonen med resirkulering av fermenteringsløsningen, der separasjonen av livmorenzymer fra den krystallholdige suspensjonen. Teknisk sett utføres denne prosedyren av en kontinuerlig sentrifuge, som gjør det mulig å finkontrollere egenskapene til sluttproduktet.

De siste tørke- og siktingsprosessene krever skånsom håndtering av det resulterende og rensede produktet. På dette stadiet vil kravene til form for frigjøring av sitronsyre spille en rolle - for eksempel utføres fraksjonering i henhold til designpartikkelstørrelsen.

hjemmemarked for sitronsyre

Hovedaktørene i dette segmentet i det russiske næringsmiddelindustrien inkluderer produsenter fra Kina, som kontrollerer nesten halvparten av all produksjon. Men en betydelig andel står også for russiske fabrikker for produksjon av sitronsyre, en spesiell plass blant disse er okkupert av Citrobel-bedriften i Belgorod. Faktisk er dette nesten det eneste innenlandske anlegget med kapasitet i verdensklasse. Kommersielle organisasjoner i matsektoren samarbeider aktivt med fabrikker ii utlandet. I denne retningen skiller ukrainske og hviterussiske sukkerfabrikker seg ut, som ligger i henholdsvis Smila og Skidel.

Ifølge eksperter oppfyller russisk sitronsyre de regulatoriske kravene til GOST og emballasjedesignstandarder. Dette er en av fordelene som gjør at innenlandske sitronsyreanlegg i Russland kan konkurrere med kinesiske bedrifter. Så sammenlignet med Citrobel, som leverer forsyninger av konsekvent høykvalitets sitronsyre, garanterer produsenter fra Celestial Empire ikke alltid at produktene oppfyller strenge standarder, noe som også gjenspeiles i prisene. Forskjellen bestemmes av nivået på produsenten og distribusjonsnettverket. Samtidig, selv i leveranser fra store selskaper, er egenskapene til sitronsyre i en batch heterogene og kan variere. Dette bekreftes også i forbrukeranmeldelser, der klager på produktets løselighet og fuktighetsinnhold noteres.

Konklusjon

I dag er produksjonsvolumet til verdens produsenter av sitronsyre rundt 800 000 tonn / år. En så høy avkastning av denne sektoren skyldes det faktum at en rekke bransjer er interessert i bruk av forsuringsmidler, inkludert tradisjonelle segmenter av næringsmiddelindustrien og den kjemiske og farmasøytiske sfæren. Dessuten finner derivater av slike syrer i dag anvendelse selv i forsvars- og elektronisk industri, for ikke å nevne landbruk og andre industrier hvor den tekniske funksjonen til sitronsyre er etterspurt.enzymer. I denne forbindelse kan praksisen med å bruke natriumsitrat som erstatning for aktive prosesshjelpemidler og syntetiske vaskemidler bemerkes.

Hvis vi snakker om produksjonen av sitronsyre i Russland, så har det på regjeringsnivå de siste årene blitt tatt skritt for å beskytte hjemmemarkedet for å stimulere virksomheter som opererer i dette området. Men siden Belgorod-anlegget fortsatt er den eneste store leverandøren av sitronsyre, er det noen ganger mangel på produktet. Som en utvei foreslo eksperter å endre tollreglene, under hvilke prioritet for import av utenlandske forsuringsmidler ble gitt til europeiske selskaper som garanterer riktig kvalitet på produktet. Sitronsyre fra store biokjemiske produsenter i Japan, Sveits og Tyskland er overlegen i kvalitet i forhold til innenlandske produkter, men prisene er for høye, så Citrobel-anlegget forblir konkurransedyktig uten å gå på bekostning av forbrukernes behov.