Produksi asam sitrat: persiapan, proses, dan produk

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Asam sitrat ditemukan beberapa ratus tahun yang lalu, tetapi sejarah produksi penuhnya di fasilitas industri hanya dapat dibicarakan sejak 1919. Sejak saat itu, para ahli teknologi mulai menerapkan proses mikrobiologis, yang perkembangannya tidak berhenti hingga hari ini. Pada saat yang sama, produksi asam sitrat modern bersifat heterogen dan melibatkan berbagai cara pembuatan produk akhir. Pilihan satu atau beberapa metode ditentukan tidak hanya oleh karakteristik bahan baku dari perusahaan tertentu, tetapi juga oleh persyaratan pasar konsumen sasaran.

Pengantar Asam Sitrat

Sebagai pengatur keasaman, produk ini aktif digunakan dalam industri makanan. Tetapi asam sitrat digunakan tidak hanya untuk memperbaiki rasa. Tergantung pada teknologi manufaktur, dapat meningkatkan umur simpan produk target. Dari sudut pandang ini, produksi lemonasam di Rusia dapat disejajarkan dengan teknologi untuk pembuatan asam askorbat, asetat dan laktat, serta dengan turunannya.

Menurut para ahli, karena kualitasnya sebagai antioksidan dan sinergis antioksidan, asam sitrat sekarang digunakan di hampir setengah dari semua produk makanan yang diproduksi. Popularitas acidifier ini juga difasilitasi oleh sifat gastronominya. Asam ini memiliki rasa yang menyenangkan dan ringan - setidaknya jika dibandingkan dengan produk alternatif jenis ini. Terutama kualitas ini dimanifestasikan dalam minuman dan gula-gula. Ada juga sekelompok besar garam yang diperoleh di bawah kondisi produksi mikrobiologis asam sitrat - khususnya, natrium sitrat kemudian dapat digunakan sebagai garam leleh. Keuntungan natrium sitrat termasuk kemungkinan mendapatkannya dalam bentuk padat, serta mengesampingkan efek iritasi saat terkena selaput lendir sistem pencernaan dan pernapasan.

Produk produksi industri

Nama asam sitrat menarik perhatian pada buah jeruk, namun asam ini hadir dalam berbagai tingkat di semua buah, kapas dan jarum. Namun demikian, fasilitas produksi pertama diatur secara tepat berdasarkan pemrosesan jus lemon. Pada 1920-an, sekitar 25% dari semua produksi diperoleh dengan cara ini. Pada saat yang sama, teknologi pembuatannya sendiri tidak rasional, karena sekitar 25 kg produk murni diperoleh dari 1 ton lemon. Hari ini, produksi asam sitrat makanan sedang diaturpada metode yang lebih intensif teknologi dan sumber daya, yang melibatkan penggunaan aditif baru yang mendasar seperti molase dan jamur kapang. Omong-omong, ini juga menentukan keputusan logistik di lokasi produksi natrium sitrat di dekat pabrik gula.

Pada saat yang sama, tidak dapat dikatakan bahwa produksi semacam itu secara definisi dibenarkan dalam kondisi permintaan yang tinggi. Faktanya adalah bahwa ketika kemampuan manufaktur dari proses produksi meningkat, demikian juga peralatan, yang berarti peningkatan biaya peralatan teknis dan pemeliharaan kapasitas. Oleh karena itu, tidak mungkin dilakukan tanpa rencana bisnis yang matang untuk produksi asam sitrat, yang akan menunjukkan semua aspek kegiatan organisasi dan ekonomi perusahaan. Seiring dengan solusi desain untuk melengkapi peralatan produksi dan mengembangkan model logistik dengan justifikasi ekonomi, perlu juga ditentukan formulasi produk akhir yang optimal sehingga dapat bersaing di ceruk pasar tertentu. Untuk ini, ada baiknya menambahkan amandemen pada standar sanitasi dan higienis yang ketat yang mengatur hampir semua nuansa teknologi untuk memperoleh asam ini.

Presentasi teknologi fisika-kimia

Proses modern untuk produksi asam sitrat terutama didasarkan pada hidrolisis suspensi pati, yang mencakup hingga 30% dari massa elemen kering dengan kemampuan amilolitik. Pati garam mineral dengan sulfat tembaga, seng dan besi dapat ditambahkan ke dalamnya. Basis ini selanjutnya mengalami fermentasi dalam media nutrisi oleh jamur kapang.

Sebagai hasil fermentasi dan isolasi biomassa jamur, larutan kultur terbentuk, yang awalnya mengandung hingga 85% asam sitrat. Ciri khas enzim tahan asam yang diperoleh pada tahap ini adalah peningkatan aktivitas amilolitik. Pertama-tama, ini menyangkut glukoamilase dan amilase.

Hasil teknis produksi asam sitrat setelah melewati operasi bantu dievaluasi di laboratorium dengan berbagai indikator kualitas, termasuk aktivitas amilolitik larutan kultur.

Teknologi untuk membuat "lemon"

Proses produksi dilakukan dalam beberapa tahap teknologi pada peralatan yang berbeda. Meskipun ada konfigurasi yang berbeda untuk mengatur fasilitas pabrik - termasuk monoblok dan modular prefabrikasi. Di antara proses utama yang menjadi dasar teknologi modern produksi asam sitrat, berikut ini dapat dibedakan:

1. Proses yang dioptimalkan untuk persiapan teknologi bahan baku untuk memastikan kondisi yang diperlukan untuk lingkungan fermentasi asam.
2. Reproduksi spora dalam kondisi yang diatur secara khusus.
3. Proses fermentasi sesuai dengan karakteristik bahan baku tertentu.
4. Jika perlu, sesuaikan semua atau bahan baku individu untuk proses fermentasi.
5. Pemisahan asam dari larutan fermentasi. Omong-omong, metode pemisahan sebagian besarderajat menentukan kualitas akhir produk.
6. Pemurnian dan kristalisasi asam yang dihasilkan. Pada tahap ini, peluang terbuka untuk modifikasi produk dan produksi versi asam lainnya dalam konfigurasi yang berbeda. Misalnya, sebagai bagian dari produksi umum asam sitrat, sirup, monohidrat, formulasi dehidrasi, dan natrium sitrat dihidrat dapat diproduksi. Bahan kimia juga dapat diatur.

Peralatan Proses

Format pengaturan teknis tanaman modern yang dioptimalkan untuk produksi asam sitrat melibatkan penggunaan instalasi bioteknologi. Rata-rata, kapasitas solusi semacam itu untuk menghitung volume output adalah 200-250 ton / tahun, sambil meninggalkan banyak peluang untuk mendapatkan produk yang dimodifikasi berdasarkan sumber bahan baku yang berbeda. Komposisi dasar peralatan ini untuk produksi asam sitrat meliputi reaktor dan perangkat kapasitansi berikut:

1. Fermenter.
2. Evaporator.
3. Filter.
4. Pengering.
5. Crystallizers.
6. Infrastruktur untuk mendukung operasi logistik.

Implementasi proyek instalasi bioteknologi memungkinkan kami untuk menyediakan siklus produksi penuh, memasok konsumen regional secara penuh dengan sedikit keterlibatan sumber daya panas dan listrik.

Solusi teknologi perangkat keras jenis ini ditandai dengan penggunaan jenis produsen, yang pada awalnya mengarah pada biaya produk yang rendah. Teknologi produksi asam sitrat ini juga ditandai dengan tingkat kebersihan lingkungan yang dapat diterima untuk lingkungan dan keamanan toksik bagi pekerja.

Untuk kualitas produk, memenuhi standar internasional industri makanan. Hal lain adalah juga memungkinkan untuk merilis produk teknis yang ditujukan, khususnya, untuk deterjen.

Persiapan bahan baku untuk produksi asam sitrat

Bahan baku masuk ke proses produksi setelah melalui proses khusus. Metode dan parameternya ditentukan tidak hanya oleh sifat bahan baku, tetapi juga oleh persyaratan produk. Kemungkinan pembuatan produk turunan dari natrium sitrat juga diperhitungkan.

Dengan satu atau lain cara, bahan baku utama untuk produksi asam sitrat adalah molase, yang mengandung rasio besi yang optimal. Adapun pemrosesannya, langkah utama dalam proses ini adalah pra-fermentasi, yang diperlukan untuk pengendapan komposisi melalui garam darah kuning. Tanpa pengolahan lebih lanjut, garam dalam asam ini dapat bertindak sebagai penghambat isositrat dehidrogenase.

Komponen lain yang dapat digunakan sebagai bahan dasar adalah jamur Aspergillus Niger. Timbul pertanyaan - mengapa, dalam kondisi teknologi modern, jamur kapang digunakan untuk menghasilkan asam sitrat? Paling sering, penggunaannya diperlukan untuk memastikan fungsi produsen. Rumus kimianya optimal untukmelakukan beberapa proses sekaligus, yang tidak mungkin atau tidak dapat dibenarkan secara teknologi saat menggunakan pengganti sintetis. Secara khusus, kita berbicara tentang pembubaran, solicifikasi dan prosedur pemisahan dan pemurnian selanjutnya.

Persiapan bahan baku khusus juga diperlukan dalam produksi turunan asam sitrat yang dimodifikasi. Dalam hal ini, inklusi tambahan juga dapat digunakan, termasuk etil alkohol, zat antara teknis dan yang mengandung etanol dengan limbah dari penyulingan. Pada gilirannya, produksi asam sitrat dari molase akan dilengkapi dengan proses klarifikasi heksasianoferat, sterilisasi dan perebusan.

Saat menggunakan hidrolisat pati dengan kandungan pengotor sedang, persiapan bahan baku perlu menyertakan prosedur decationization dan operasi sterilisasi berkelanjutan.

Organisasi proses pemuliaan spora

Proses mikrobiologi yang efisien membutuhkan benih yang disiapkan dengan baik. Dalam sintesis asam, bahan dalam bentuk spora ini dimasukkan ke dalam tangki fermentasi pada awal proses produksi. Dalam bentuk yang dioptimalkan, teknologi untuk produksi asam sitrat berbasis molase secara terpisah menyediakan persiapan spora untuk pemuliaan, di mana pengujian juga dilakukan. Jika produksi jangka panjang direncanakan, maka spora dikeringkan. Hal ini diperlukan baik untuk pelestarian jangka panjang kualitas fungsional mereka dan untuk keberhasilan dosis.

Pada langkah selanjutnya, substrat disiapkan, termasuk sukrosa, glukosa ataupati. Bahan yang mengandung pati terlebih dahulu disaccharified untuk diubah menjadi glukosa, yang digunakan sebagai strain produksi.

Karena tingkat pengotor pada semua tahap pemrosesan bahan mentah dan substrat dapat menjadi sangat tinggi, banyak produsen mengembangkan metode khusus untuk pemurnian utama bahan-bahan ini. Misalnya, pemrosesan lebih lanjut hidrolisat pati untuk asam sitrat dalam produksi makanan dapat mencakup langkah penghilangan garam. Prosedur sterilisasi dan perebusan yang sama dengan filtrasi mekanis dapat dikaitkan dengan metode pemurnian yang universal dan paling mudah diakses dari kotoran.

Proses Fermentasi dan Produksi Asam

Dalam teknologi modern untuk memastikan proses fermentasi, fermentor gelembung khusus digunakan, yang dipilih sesuai dengan strain jamur jamur yang telah disiapkan yang dibahas di atas. Seleksi dilakukan bersamaan dengan pengujian sesuai dengan parameter tertentu, yang memungkinkan pengaturan fermentasi sesuai dengan konfigurasi individu, dengan mempertimbangkan karakteristik bahan baku yang digunakan. Proses paling berteknologi maju untuk produksi asam sitrat juga melibatkan alat untuk mengatur aktivitas metabolisme mikroorganisme yang menggelegak.

Pada tahap isolasi asam, tugasnya adalah mendapatkan larutan dari media fermentasi dengan tingkat pemurnian awal. Untuk meningkatkan derajat pemurnian, campuran pembangkit harus disiapkan dengan tepat. Secara khusus, ia mengalami proses berikut:pra-perawatan:

1. Prosedur pemisahan dan pengendapan.
2. Operasi pemisahan miselium.
3. Pemisahan kalsium sulfat dan dekomposisi massa fermentasi.

Untuk pemisahan residu kering di industri modern, digunakan filter sabuk dengan kontrol otomatis. Juga, untuk organisasi proses penyaringan sedimen, sentrifugal dan pemisah khusus dengan sistem kontrol elektronik digunakan, yang meningkatkan akurasi pemrosesan material.

Pemurnian asam sitrat yang dihasilkan

Tahap akhir produksi, yang mencakup pemrosesan kompleks dari produk yang sudah diterima. Proses ini menggunakan karbon aktif dengan resin penukar anion dan kation. Teknologi pemurnian tersebut diimplementasikan dalam reaktor fixed-bed dalam beberapa tahap:

1. Proses penguapan pada suhu tertentu.
2. Kristalisasi dalam ruang hampa.
3. Penyaringan kristal di centrifuge.
4. Pengeringan dengan fluid bed.
5. Prosedur penyaringan.

Evaporasi dilakukan dalam unit evaporator multi-tahap dengan film cair yang jatuh. Sebagai hasil dari proses ini, koefisien penguapan yang diperlukan tercapai tanpa mengurangi sifat konsumen asam sitrat. Konsumsi sumber daya energi pada tahap ini dapat dikurangi secara signifikan karena penyediaan kompresi termal pada uap.

Untuk kristalisasi, proses produksi asam sitrat ini dilakukan dengan sirkulasi paksa. Dalam beberapaDalam konfigurasi teknis pabrik industri makanan, pengkristal vakum dirancang dengan dasar struktural yang sama bersama-sama dengan perangkat untuk produksi natrium sitrat yang dimodifikasi dan turunannya. Misalnya, peralatan serupa digunakan dalam produksi produk dehidrasi dan asam sitrat monohidrat.

Bukan nilai terakhir pada tahap pemurnian adalah operasi daur ulang larutan fermentasi, di mana pemisahan enzim rahim dari suspensi yang mengandung kristal. Secara teknis, prosedur ini dilakukan dengan sentrifus kontinu, yang memungkinkan untuk mengontrol karakteristik produk akhir secara halus.

Proses pengeringan dan pengayakan akhir memerlukan penanganan yang cermat dari produk yang dihasilkan dan dimurnikan. Pada tahap ini, persyaratan bentuk pelepasan asam sitrat akan berperan - misalnya, fraksinasi dilakukan sesuai dengan ukuran partikel desain.

Pasar asam sitrat dalam negeri

Peserta utama di segmen ini di pasar industri makanan Rusia termasuk produsen dari China, yang menguasai hampir setengah dari semua output. Tetapi bagian yang signifikan juga diperhitungkan oleh pabrik-pabrik Rusia untuk produksi asam sitrat, tempat khusus di antaranya ditempati oleh perusahaan Citrobel yang berlokasi di Belgorod. Sebenarnya, ini hampir satu-satunya pabrik domestik dengan kapasitas kelas dunia. Organisasi komersial di sektor makanan secara aktif bekerja sama dengan pabrik-pabrik diluar negeri. Dalam arah ini, pabrik gula Ukraina dan Belarusia menonjol, masing-masing terletak di Smila dan Skidel.

Menurut para ahli, asam sitrat Rusia memenuhi persyaratan peraturan GOST dan standar desain kemasan. Ini adalah salah satu keuntungan yang memungkinkan pabrik asam sitrat domestik di Rusia berhasil bersaing dengan perusahaan Cina. Jadi, dibandingkan dengan Citrobel, yang menyediakan pasokan asam sitrat berkualitas tinggi secara konsisten, produsen dari Kerajaan Surgawi tidak selalu menjamin bahwa produk memenuhi standar yang ketat, yang juga tercermin dalam harga. Perbedaannya ditentukan oleh tingkat pabrikan dan jaringan distribusi. Pada saat yang sama, bahkan dalam pengiriman dari perusahaan besar, karakteristik asam sitrat dalam satu batch adalah heterogen dan dapat bervariasi. Ini juga dikonfirmasi dalam ulasan konsumen, di mana keluhan tentang kelarutan dan kadar air produk dicatat.

Kesimpulan

Saat ini, volume produksi produsen asam sitrat dunia sekitar 800.000 ton / tahun. Pengembalian yang tinggi dari sektor ini disebabkan oleh fakta bahwa sejumlah industri tertarik untuk menggunakan acidifier, termasuk segmen tradisional industri makanan dan bidang kimia dan farmasi. Selain itu, turunan dari asam tersebut saat ini menemukan aplikasi bahkan di industri pertahanan dan elektronik, belum lagi pertanian dan industri lain di mana fungsi teknis asam sitrat sangat dibutuhkan.enzim. Dalam hal ini, praktik penggunaan natrium sitrat sebagai pengganti alat bantu pemrosesan aktif dan deterjen sintetis dapat dicatat.

Jika kita berbicara tentang produksi asam sitrat di Rusia, maka di tingkat pemerintah dalam beberapa tahun terakhir langkah-langkah telah diambil untuk melindungi pasar domestik untuk merangsang perusahaan yang beroperasi di daerah ini. Tetapi karena pabrik Belgorod tetap menjadi satu-satunya pemasok utama asam sitrat, terkadang terjadi kekurangan produk. Sebagai jalan keluar, para ahli menyarankan untuk mengubah aturan bea cukai, di mana prioritas impor pengasaman asing diberikan kepada perusahaan-perusahaan Eropa yang menjamin kualitas produk yang tepat. Asam sitrat dari produsen biokimia utama di Jepang, Swiss, dan Jerman memiliki kualitas yang lebih unggul dari produk dalam negeri, tetapi harganya terlalu tinggi, sehingga pabrik Citrobel tetap kompetitif tanpa mengorbankan kebutuhan konsumen.