تولید اسید سیتریک یک فرآیند صنعتی است که در آن از مواد خام، میکروارگانیسم های محرک و آنزیم ها برای تولید تجاری اسید سیتریک استفاده می شود. به طور کلی، تولید تجاری این ترکیب با استفاده از روش تخمیر بهترین نتیجه را در صنعت دارد.
در سطح جهان حدود 736000 تن در سال، اسید سیتریک تولید می شود و به دلیل کاربرد گسترده ای که در مصرف انسان ها و تقاضای بالای آن در صنایع مواد غذایی، صنایع داروسازی و سایر صنایع مانند لوازم آرایشی و بهداشتی و غیره دارد به صورت تجاری تولید می شود.
در سال 1826، تولید تجاری آن برای اولین بار توسط شرکت جان و ادموند استوریج، انگلستان انجام شد. تولید اسید سیتریک فرآیند استخراج یا ساخت آن به روش های طبیعی و مصنوعی است. فرآیند طبیعی تکنیکی است که از طریق آن می توان اسید سیتریک را به طور طبیعی از مرکباتی مانند لیمو، پرتقال و غیره استخراج کرد. برعکس، فرآیندهای مصنوعی یک تکنیک جایگزین است که از طریق آن می توان اسید سیتریک را به صورت شیمیایی از طریق سنتز آنزیمی و به صورت بیولوژیکی از طریق تخمیر میکروارگانیسم ها تولید کرد.
فهرست مطالب
فرآیند تولید اسید سیتریک
تولید این ترکیب را می توان به دو روش انجام داد. این دو روش عبارتند از:
- روش بیوشیمیایی با تخمیر
- روش بیولوژیکی با واکنش های شیمیایی
روش بیوشیمیایی
در روش بیوشیمیایی این ترکیب به عنوان یک محصول متابولیت اولیه توسط میکروارگانیسم ها تولید می شود. میکروارگانیسم ها در طول رشد سلول ها آن را تولید می کنند.
روش بیولوژیکی
این روش شامل تخمیر اسید سیتریک با استفاده از میکروارگانیسم های مختلف است. سه روش زیر می توانند تخمیر بیولوژیکی این اسید را انجام دهند:
فرآیند کوجی
به فرآیند کوجی «تخمیر حالت جامد» نیز می گویند و اولین بار در ژاپن معرفی شد. این فرآیند با استفاده از پسماندهای کشت و صنعت برای تولید اسید سیتریک است. در فرآیند کوجی معمولا از مواد اولیه مانند تفاله سیب، نیشکر، ملاس چغندر و غیره استفاده می شود. این مواد اولیه توسط نوعی کپکی به نام آسپرژیلوس نیجر به اسید سیتریک تبدیل می شود. pH و رطوبت ماده خام در این فرآیند به ترتیب 5 و 70 درصد تنظیم می شود.
در نهایت این ترکیب از مخزن تخمیر استخراج می شود. محتوای نشاسته مواد خام توسط آنزیم آمیلاز Aspergillus niger به اسید سیتریک تجزیه می شود. فرآیند کوجی نیازی به پیش تصفیه سوبسترا ندارد زیرا عناصر کمیاب بر تولید آن تأثیر نمی گذارند.
فرآیند کشت سطحی
به این فرآیند، تخمیر سطحی مایع نیز می گویند. تخمیر کشت سطحی اولین روشی بود که در سال 1919 برای تولید این اسید معرفی شد. در تخمیر سطحی کشت مایع، محیط کشت (5-6 pH) به سینی های کم عمق آلومینیومی تا عمق 5-20 سانتی متر اضافه می شود.
این فرآیند در محفظه تخمیر انجام می شود که گردش هوای یکنواخت را فراهم کرده و دما و رطوبت نسبی را حفظ می کند. ابتدا کپک A.niger به مدت 5-6 روز روی سطح محیط کشت دمیده می شود و سپس هوای خشک عبور داده می شود. سپس pH محیط کشت بین 1.5-2 pH تنظیم می شود.