Citronsyraproduktion: beredning, process och produkt

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 10:41

Citronsyra upptäcktes för flera hundra år sedan, men historien om dess fullfjädrade produktion vid industrianläggningar kan bara talas om sedan 1919. Från det ögonblicket började teknologer tillämpa mikrobiologiska processer, vars utveckling inte har slutat till denna dag. Samtidigt är den moderna produktionen av citronsyra heterogen och innebär olika sätt att tillverka slutprodukten. Valet av en eller annan metod bestäms inte bara av egenskaperna hos råvarorna i ett visst företag, utan också av kraven på målkonsumentmarknaden.

Introduktion till citronsyra

Som en surhetsreglerande produkt används denna produkt aktivt i livsmedelsindustrin. Men citronsyra används inte bara för att korrigera smaken. Beroende på tillverkningstekniken kan det öka hållbarheten för målprodukten. Ur denna synvinkel, produktionen av citronsyror i Ryssland kan jämställas med tekniken för tillverkning av askorbinsyra, ättiksyra och mjölksyra, såväl som med deras derivat.

Enligt experter, på grund av dess egenskaper som en antioxidant och antioxidantsynergist, används citronsyra nu i nästan hälften av alla tillverkade livsmedelsprodukter. Populariteten för denna surgörare underlättas också av dess gastronomiska egenskaper. Denna syra har en behaglig och mild smak - åtminstone jämfört med alternativa produkter av denna typ. Speciellt dessa egenskaper manifesteras i drycker och konfektyr. Det finns också en bred grupp av s alter som erhålls under betingelserna för mikrobiologisk produktion av citronsyra - i synnerhet natriumcitrat kan sedan användas som ett smälts alt. Fördelarna med natriumcitrat inkluderar möjligheten att få det i fast form, samt uteslutande av en irriterande effekt när det utsätts för slemhinnorna i matsmältnings- och andningsorganen.

Produktindustriell produktion

Namnet citronsyra uppmärksammar citrusfrukter, men denna syra finns i varierande grad i alla frukter, bomull och barr. Ändå organiserades de första produktionsanläggningarna just på grundval av bearbetningen av citronsaft. På 1920-talet erhölls ca 25 % av all produktion på detta sätt. Samtidigt var själva tillverkningstekniken irrationell, eftersom cirka 25 kg av en ren produkt erhölls från 1 ton citroner. Idag organiseras produktionen av citronsyra i livsmedelpå mer teknologiska och resurskrävande metoder, som involverar användning av i grunden nya tillsatser som melass och mögelsvampar. Detta avgör förresten också de logistiska besluten om placeringen av natriumcitratproduktion nära sockerfabrikerna.

Samtidigt kan det inte sägas att sådan produktion motiverar sig själv per definition under förhållanden med hög efterfrågan. Faktum är att i takt med att tillverkningsprocessen ökar, ökar också utrustningen, vilket innebär en ökning av kostnaden för teknisk utrustning och underhåll av kapacitet. Därför är det omöjligt att göra utan en väl genomtänkt affärsplan för produktion av citronsyra, som skulle indikera alla aspekter av företagets organisatoriska och ekonomiska verksamhet. Tillsammans med designlösningen för att utrusta produktionsutrustning och utveckla logistiska modeller med ekonomisk motivering, kommer det också att vara nödvändigt att bestämma den optimala formuleringen av slutprodukten så att den kan konkurrera i en viss nisch på marknaden. Till detta är det värt att lägga till ett tillägg till de strikta sanitära och hygieniska standarderna som reglerar nästan alla tekniska nyanser för att få denna syra.

Fysikalisk-kemisk presentation av teknik

Moderne processer för produktion av citronsyra är huvudsakligen baserade på hydrolys av stärkelsesuspension, som inkluderar upp till 30 % av massan av torra grundämnen med amylolytisk förmåga. Stärkelse av minerals alter med sulfater av koppar, zink och järn kan tillsättas till dem. Denna bas genomgår därefter jäsning i ett näringsmedium av en mögelsvamp.

Som ett resultat av jäsning och isolering av svampbiomassa bildas en odlingslösning som initi alt innehåller upp till 85 % citronsyra. En karakteristisk egenskap hos syraresistenta enzymer som erhålls i detta skede är ökad amylolytisk aktivitet. Först och främst handlar det om glukoamylas och amylas.

Det tekniska resultatet av produktionen av citronsyra efter att ha passerat hjälpoperationer utvärderas i laboratoriet av ett brett utbud av kvalitetsindikatorer, inklusive odlingslösningens amylolytiska aktivitet.

Teknik för att göra "citron"

Produktionsprocessen genomförs i flera tekniska steg på olika utrustningar. Även om det finns olika konfigurationer för att ordna fabriksanläggningar - inklusive monoblock och prefabricerade modulära. Bland de huvudprocesser som den moderna tekniken för citronsyraproduktion är baserad på kan följande särskiljas:

1. Optimerade processer för teknisk beredning av råvaror för att säkerställa de nödvändiga förutsättningarna för en sur jäsningsmiljö.
2. Reproduktion av sporer under speciellt organiserade förhållanden.
3. Jäsningsprocess enligt egenskaperna hos specifika råvaror.
4. Om nödvändigt, anpassa alla eller enskilda råvaror för jäsningsprocesser.
5. Separation av syra från jäsningslösningar. Förresten, separationsmetoder är till stor delgrader avgör produktens slutliga kvalitet.
6. Rening och kristallisation av den resulterande syran. I detta skede öppnar sig möjligheter för produktmodifiering och tillverkning av andra versioner av syran i olika konfigurationer. Till exempel, som en del av den allmänna produktionen av citronsyra, kan sirap, monohydrat, dehydratiserade formuleringar och natriumcitratdihydrat framställas. Kemikalier kan också vara reglerade.

Processutrustning

Det optimerade formatet för det tekniska arrangemanget av moderna anläggningar för produktion av citronsyra innebär användning av biotekniska installationer. I genomsnitt är kapaciteten för en sådan lösning för att beräkna produktionsvolymen 200-250 ton / år, samtidigt som det lämnar stora möjligheter att få modifierade produkter baserade på olika råvarukällor. Den grundläggande sammansättningen av denna utrustning för produktion av citronsyra inkluderar följande reaktor- och kapacitansanordningar:

1. Fermenters.
2. Evaporators.
3. Filter.
4. Torktumlare.
5. Crystallizers.
6. Infrastruktur för att stödja logistikverksamheten.

Implementeringen av det biotekniska installationsprojektet gör det möjligt för oss att tillhandahålla en fullständig produktionscykel, lok alt försörja regionala konsumenter i sin helhet med minimal inblandning av värme- och kraftresurser.

Hårdvaruteknologisk lösning av denna typ kännetecknas av användningen av producentstammar, vilket leder till en initi alt låg kostnad för produkten. Denna teknik för produktion av citronsyra kännetecknas också av en acceptabel nivå av miljömässig renhet för miljön och giftig säkerhet för arbetare.

När det gäller kvaliteten på produkten, uppfyller den livsmedelsindustrins internationella standarder. En annan sak är att det också är möjligt att släppa en teknisk produkt avsedd framför allt för tvättmedel.

Beredning av råvaror för framställning av citronsyra

Råvarorna kommer in i produktionsprocessen efter specialbearbetning. Dess metod och parametrar bestäms inte bara av råvarornas egenskaper utan också av kraven på produkten. Möjligheten att tillverka derivatprodukter från natriumcitrat beaktas också.

På ett eller annat sätt är den huvudsakliga råvaran för produktion av citronsyra melass, som innehåller det optimala förhållandet av järn. När det gäller dess bearbetning är huvudsteget i denna process förjäsning, vilket är nödvändigt för utfällningen av kompositionen med hjälp av gult blods alt. Utan ytterligare bearbetning kan detta s alt i syra fungera som en hämmare av isocitratdehydrogenaser.

En annan komponent som kan användas som råvarubas är svampen Aspergillus Niger. Frågan uppstår - varför, under förhållanden med modern teknik, används en mögelsvamp för att producera citronsyra? Oftast krävs dess användning för att säkerställa producentens funktion. Dess kemiska formel är optimal föratt utföra flera processer samtidigt, som är omöjliga eller tekniskt omotiverade när man använder syntetiska substitut. I synnerhet talar vi om upplösning, solifiering och efterföljande separations- och reningsprocedurer.

Särskild beredning av råvaror krävs också vid tillverkning av modifierade citronsyraderivat. I det här fallet kan även ytterligare inneslutningar användas, inklusive etylalkohol, tekniska och etanolh altiga mellanprodukter med avfall från destillerier. I sin tur kommer produktionen av citronsyra från melass att kompletteras med hexacyanoferratklarnings-, steriliserings- och kokningsprocesser.

När man använder stärkelsehydrolysat med en måttlig föroreningsh alt, måste råmaterialberedningen inkludera en dekatiseringsprocedur och en kontinuerlig steriliseringsoperation.

Organisation av sporförädlingsprocessen

Effektiva mikrobiologiska processer kräver väl förberedda fröer. Vid syrasyntes införs detta material i form av sporer i jäsningstanken i början av produktionsprocessen. I en optimerad form ger tekniken för produktion av melassbaserad citronsyra separat beredning av sporer för avel, inom vilka testning också utförs. Om långsiktig produktion planeras, torkas sporerna. Detta är nödvändigt både för att långsiktigt bevara deras funktionella egenskaper och för framgångsrik dosering.

I nästa steg förbereds substrat, inklusive sackaros, glukos ellerstärkelse. Material som innehåller stärkelse försockras först för att omvandlas till glukos, som används som produktionsstam.

Eftersom nivån av föroreningar i alla stadier av bearbetningen av råmaterial och substrat kan vara överdrivet hög, utvecklar många tillverkare speciella metoder för den primära reningen av dessa material. Till exempel kan den vidare bearbetningen av stärkelsehydrolysat för citronsyra i livsmedelsproduktion innefatta avs altningssteg. Samma procedurer för sterilisering och kokning med mekanisk filtrering kan tillskrivas de universella och mest tillgängliga metoderna för rening från föroreningar.

Jäsningsprocess och syraproduktion

I moderna tekniker för att säkerställa jäsningsprocessen används speciella bubblande jäsningskärl, som väljs enligt förberedda stammar av mögelsvampen som diskuterats ovan. Urvalet utförs tillsammans med testning enligt vissa parametrar, vilket gör det möjligt att organisera jäsning enligt individuella konfigurationer, med hänsyn till egenskaperna hos de använda råvarorna. De mest tekniskt avancerade processerna för produktion av citronsyra innefattar också verktyg för att reglera den metaboliska aktiviteten hos bubblande mikroorganismer.

I stadiet av syraisolering är uppgiften att erhålla en lösning från fermenteringsmediet med en initial reningsnivå. För att öka reningsgraden måste den genererande blandningen framställas på lämpligt sätt. I synnerhet genomgår den följande processerförbehandling:

1. Separations- och avvecklingsförfarande.
2. Myceliumseparation.
3. Separation av kalciumsulfat och sönderdelning av jäsningsmassan.

För avskiljning av torra rester i modern industri används bandfilter med automatisk styrning. För att organisera sedimentfiltreringsprocesser används speciella centrifuger och separatorer med elektroniska styrsystem, vilket ökar noggrannheten i materialbearbetningen.

Rening av den resulterande citronsyran

Det sista steget i produktionen, som inkluderar den komplexa bearbetningen av den redan mottagna produkten. Denna process använder aktivt kol med anjon- och katjonbytarhartser. Tekniken för sådan rening implementeras i fastbäddsreaktorer i flera steg:

1. Förångningsprocessen vid en viss temperatur.
2. Kristallisation i vakuum.
3. Kristallscreening i centrifugen.
4. Torkning med fluidiserad bädd.
5. Siktningsprocedur.

Indunstningen utförs i en flerstegs förångningsenhet med en fallande vätskefilm. Som ett resultat av denna process uppnås den erforderliga förångningskoefficienten utan att minska konsumentegenskaperna hos citronsyra. Förbrukningen av energiresurser i detta skede kan reduceras avsevärt på grund av tillhandahållandet av termisk kompression på ånga.

När det gäller kristallisering utförs denna citronsyraproduktionsprocess med forcerad cirkulation. I någraI de tekniska konfigurationerna av livsmedelsindustrins anläggningar är vakuumkristallisatorer utformade på samma strukturella grund tillsammans med anordningar för produktion av modifierade och derivat av natriumcitrat. Till exempel används liknande utrustning vid tillverkning av dehydratiserade produkter och citronsyramonohydrat.

Inte det sista värdet i reningssteget är återvinningen av jäsningslösningen, i vilken separeringen av livmoderenzymer från den kristallinnehållande suspensionen. Tekniskt sett utförs denna procedur med en kontinuerlig centrifug, vilket gör det möjligt att finkontrollera egenskaperna hos slutprodukten.

De slutliga torknings- och siktningsprocesserna kräver noggrann hantering av den resulterande och renade produkten. I detta skede kommer kraven på formen för frisättning av citronsyra att spela roll - till exempel utförs fraktionering enligt designpartikelstorleken.

inhemsk citronsyramarknad

De viktigaste aktörerna i detta segment på den ryska livsmedelsindustrins marknad inkluderar tillverkare från Kina, som kontrollerar nästan hälften av all produktion. Men en betydande andel står också för ryska fabriker för produktion av citronsyra, en speciell plats bland vilken upptas av Citrobel-företaget i Belgorod. Egentligen är detta nästan den enda inhemska anläggningen med kapacitet i världsklass. Kommersiella organisationer inom livsmedelssektorn samarbetar aktivt med fabriker iutomlands. I denna riktning utmärker sig ukrainska och vitryska sockerfabriker, belägna i Smila respektive Skidel.

Enligt experter uppfyller rysk citronsyra de regulatoriska kraven i GOST och förpackningsdesignstandarder. Detta är en av fördelarna som gör att inhemska citronsyrafabriker i Ryssland framgångsrikt kan konkurrera med kinesiska företag. Så i jämförelse med Citrobel, som tillhandahåller leveranser av konsekvent högkvalitativ citronsyra, garanterar tillverkare från Celestial Empire inte alltid att produkterna uppfyller strikta standarder, vilket också återspeglas i priserna. Skillnaden bestäms av nivån på tillverkaren och distributionsnätverket. Samtidigt, även vid leveranser från stora företag, är egenskaperna hos citronsyra i en batch heterogena och kan variera. Detta bekräftas också i konsumentrecensioner, där klagomål om produktens löslighet och fukth alt noteras.

Slutsats

Idag är produktionsvolymen för världstillverkare av citronsyra cirka 800 000 ton/år. En så hög avkastning för denna sektor beror på det faktum att ett antal industrier är intresserade av användningen av försurande medel, inklusive traditionella segment av livsmedelsindustrin och den kemiska och farmaceutiska sfären. Dessutom finner derivat av sådana syror idag tillämpning även inom försvars- och elektronikindustrin, för att inte tala om jordbruk och andra industrier där den tekniska funktionen av citronsyra efterfrågas.enzymer. I detta avseende kan man notera bruket att använda natriumcitrat som ett substitut för aktiva processhjälpmedel och syntetiska tvättmedel.

Om vi talar om produktionen av citronsyra i Ryssland, så har åtgärder på regeringsnivå under de senaste åren vidtagits för att skydda den inhemska marknaden för att stimulera företag som verkar i detta område. Men eftersom Belgorod-fabriken fortfarande är den enda större leverantören av citronsyra finns det ibland brist på produkten. Som en utväg föreslog experter att ändra tullreglerna, enligt vilka prioritet för import av utländska försurande medel gavs till europeiska företag som garanterar rätt kvalitet på produkten. Citronsyra från stora biokemiska producenter i Japan, Schweiz och Tyskland är överlägsen i kvalitet jämfört med inhemska produkter, men priserna är för höga, så Citrobelfabriken förblir konkurrenskraftig utan att kompromissa med konsumenternas behov.