Производство лимонной кислоты

Биохимический способ производства лимонной кислоты заключается в сбраживании сахара в лимонную кислоту плесневыми грибами Аspergilus niger. Основным сырьем для производства лимонной кислоты служит меласса. Химизм образования лимонной кислоты состоит в следующем: в результате гликолиза глюкозы образуется пировиноградная кислота, которая затем связывается с углекислым газом с образованием щавелевоуксусной кислоты, которая, вступая в реакцию с уксусной кислотой дает лимонную кислоту.

Для правильного спорообразования плесневых грибов необходимы оптимальные условия:

Питательные вещества, которые дополнительно вносят в среду хлорид аммония и сульфат магния.

РН среды: для образования и роста мицелия раствор подкисляют соляной кислотой до рН 3-4.

Аэрация, которую осуществляют непрерывно в течение всего процесса брожения.

4. Оптимальная температура – 34-37°С. При более низкой температуре замедляется накопление живой массы мицелия и процесс образования лимонной кислоты также замедляется.

Лимонную кислоту получают двумя способами: поверхностной и глубинной ферментацией. Более эффективен глубинный способ.

Производство лимонной кислоты глубинным способом включает следующие технологические стадии: выращивание посевного материала, приготовление питательных сред, брожение и выделение из сброженных растворов лимонной кислоты и ее очистка.

Технологические процессы проводят в трех основных цехах заводов: споровом, бродильном, химическом. Биосинтез лимонной кислоты протекает в специальных аппаратах – ферментаторах емкостью 50 м³. Кроме этого имеются посевные ферментаторы емкостью 5 м³ для приготовления посевного материала. В качестве питательной среды при этом используют 3-4% мелассный раствор, в который засевают споры плесневого гриба. Время прорастания мицелия из спор – 28-36 часов, при этом в ферментатор все время поступает стерильный воздух. В настоящее время снабжение посевным материалом централизованное, поэтому споровые цеха имеются только на отдельных заводах.

Приготовление питательной среды осуществляют путем смешивания стерильной воды, мелассного раствора, питательных веществ и добавлением из посевного ферментатора посевного материала. Температура питательной среды – 32-33ºС. Смесь тщательно перемешивают, подают стерильный воздух и оставляют для забраживания. Затем для восполнения убыли сахара в ферментатор вносят мелассный раствор концентрацией 25-28 % (по сахару). За период брожения проводят три подлива. Окончание брожения определяют по титруемой кислотности. Затем сброженный раствор нагревают до 60-65°С и отделяют от мицелия с помощью фильтрации на вакуум-фильтрах. Далее раствор, содержащий значительную часть лимонной кислоты, подают в сборник сброженных растворов в химический цех, где ее выделяют из раствора путем связывания с катионами кальция с образованием цитрата кальция. С этой целью сброженный раствор нагревают до кипения и задают в него известковое молоко. Образовавшийся осадок отделяют от раствора на вакуум-фильтрах и промывают горячей водой. Перевод лимонной кислоты в свободное состояние и отделение ее от оксалата кальция проводят обработкой осадка серной кислотой с последующим фильтрованием. При этом образуется гипс и остается осадок оксалата кальция. Из раствора лимонной кислоты отделяют осаждением тяжелые металлы и мышьяк, а раствор подают на упаривание в два этапа с удалением осадка гипса. Далее упаренный раствор подают на кристаллизацию. Раствор предварительно охлаждают до 35-37ºС и задают «затравку» в виде кристаллов лимонной кислоты и кристаллизацию проводят при дальнейшем медленном охлаждении до температуры 8-10°С (при непрерывном перемешивании). Затем смесь кристаллов с маточным раствором загружают в корзиночную центрифугу для отделения кристаллов. Кристаллы влажностью 2-3% передают на сушилку. Сушат при температуре не выше 35°С. Товарная кислота должна иметь 99,5 % лимонной кислоты. Лимонную кислоту применяют в безалкогольной промышленности, винодельческой промышленности, кондитерской промышленности.

Вопросы для самоконтроля по теме 10

1. Что такое уксус?

2. Какое сырье применяют для производства уксуса?

3. Какие микроорганизмы используют для производства уксуса?

4. Напишите формулу получения уксусной кислоты.

5. Способы приготовления уксуса.

6. Охарактеризуйте все способы производства. Укажите их достоинства и недостатки.

7. Как проводят обработку и выдержку уксусной кислоты?

8. Какое сырье используют для приготовления лимонной кислоты?

9. Какие микроорганизмы используют для производства лимонной кислоты?

10. В чем состоит химизм получения лимонной кислоты?

11. Укажите оптимальные условия для спорообразования плесневых грибов.

12. Укажите способы производства лимонной кислоты. Какой из них более эффективный?

13. Назовите технологические стадии производства лимонной кислоты глубинным способом.

14. Как готовят питательную среду для брожения в технологии получения лимонной кислоты?

15. Как проводят выделение и очистку лимонной кислоты из сброженного раствора?