Лимон кислотасын өндүрүү: даярдоо, процесс жана продукт

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Лимон кислотасы бир нече жүз жыл мурун ачылган, бирок анын өнөр жай объектилеринде толук кандуу өндүрүшүнүн тарыхы жөнүндө 1919-жылдан бери гана айтууга болот. Ошол учурдан тартып технологдор микробиологиялык процесстерди колдоно башташты, алардын өнүгүшү ушул күнгө чейин токтой элек. Ошол эле учурда, лимон кислотасынын заманбап өндүрүшү гетерогендүү жана акыркы продуктуну өндүрүүнүн ар кандай жолдорун камтыйт. Тигил же бул ыкманы тандоо тигил же бул ишкананын чийки затынын мүнөздөмөлөрү менен гана эмес, максаттуу керектөө рыногунун талаптары менен да аныкталат.

Лимон кислотасына киришүү

Кычкылдуулукту жөнгө салуучу катары бул продукт тамак-аш өнөр жайында активдүү колдонулат. Бирок лимон кислотасы даамын тууралоо үчүн гана эмес колдонулат. Өндүрүш технологиясына жараша, ал максаттуу продуктунун сактоо мөөнөтүн узарта алат. Бул жагынан алып караганда, лимон өндүрүүРоссиядагы кислоталарды аскорбин, уксус жана сүт кислоталарын өндүрүү технологиялары, ошондой эле алардын туундулары менен бир катарга коюуга болот.

Адистердин пикири боюнча, антиоксидант жана антиоксидант синергист катары сапаттарынан улам лимон кислотасы азыр бардык өндүрүлгөн тамак-аш азыктарынын дээрлик жарымында колдонулат. Бул кычкылдаткычтын популярдуулугу анын гастрономиялык касиеттери менен да шартталган. Бул кислота жагымдуу жана жумшак даамга ээ - жок дегенде, бул түрдөгү альтернативалуу продуктылар менен салыштырганда. Айрыкча бул сапаттар суусундуктарда жана кондитердик азыктарда көрүнүп турат. Лимон кислотасынын микробиологиялык өндүрүшүнүн шарттарында алынган туздардын кеңири тобу да бар - атап айтканда, натрий цитраты андан кийин эритүү тузу катары колдонулушу мүмкүн. Натрий цитратынын артыкчылыктары аны катуу формада алуу мүмкүнчүлүгүн, ошондой эле тамак сиңирүү жана дем алуу системаларынын былжыр челине тийгенде дүүлүктүрүүчү таасирди жокко чыгарууну камтыйт.

Өнөр жай өндүрүшү

Лимон кислотасы деген аталыш цитрус жемиштерине көңүл бурат, бирок бул кислота бардык мөмө-жемиштерде, пахтада жана ийнелерде ар кандай деңгээлде болот. Ошого карабастан, биринчи өндүрүш ишканалары так лимон ширесин кайра иштетүү негизинде уюштурулган. 1920-жылдары бардык өндүрүштүн 25%ке жакыны ушундай жол менен алынган. Ошол эле учурда 1 тонна лимондон 25 кг таза продукты алынгандыктан, өндүрүш технологиясы акылга сыйбаган нерсе болгон. Бүгүнкү күндө тамак-аш лимон кислотасын өндүрүү уюштурулуп жататпатока жана көк козу карындар сыяктуу принципиалдуу жаңы кошумчаларды колдонууну камтыган кыйла технологиялык жана ресурсту көп талап кылган методдор боюнча. Айтмакчы, бул натрий цитратын чыгарууну кант заводдорунун жанында жайгаштыруу боюнча материалдык-техникалык чечимдерди да аныктайт.

Ошол эле учурда мындай өндүрүш жогорку суроо-талаптын шарттарында аныктама боюнча өзүн актайт деп айтууга болбойт. Кеп ондуруштук процесстин ендурумдуулугу жогорулаган сайын жабдуулар да кебейет, бул техникалык жактан жабдуунун жана кубаттуулуктарды тейлеенун езуне турган наркынын кебейушун билдирет. Демек, ишкананын уюштуруу-чарбалык иштеринин бардык жактарын керсете турган лимон кислотасын чыгаруу боюнча ойлонулган бизнес-плансыз ишке ашыруу мумкун эмес. Өндүрүштүк жабдууларды жабдуу жана экономикалык негиздеме менен логистикалык моделдерди иштеп чыгуу боюнча долбоордук чечим менен катар, рынокто белгилүү бир орунда атаандаша алгыдай акыркы продукциянын оптималдуу түзүмүн аныктоо зарыл. Буга бул кислотаны алуунун дээрлик бардык технологиялык нюанстарын жөнгө салуучу катуу санитардык-гигиеналык нормаларга өзгөртүү киргизүү зарыл.

Технологиянын физикалык-химиялык презентациясы

Лимон кислотасын өндүрүүнүн заманбап процесстери негизинен крахмал суспензиясынын гидролизине негизделген, анын курамына амилолитикалык жөндөмү бар кургак элементтердин массасынын 30%ке чейинкисин камтыйт. Аларга жездин, цинктин жана темирдин сульфаттары бар минералдык туздардын крахмалын кошууга болот. Кийинчерээк бул негиз аш болумдуу чөйрөдө көк кычыткы аркылуу ачытуудан өтөт.

Ачытуунун жана грибоктун биомассасын изоляциялоонун натыйжасында культуралык эритме пайда болот, анын курамында алгач 85%ке чейин лимон кислотасы бар. Бул этапта алынган кислотага туруктуу ферменттердин мүнөздүү өзгөчөлүгү амилолитикалык активдүүлүктүн жогорулашы болуп саналат. Бул биринчи кезекте глюкоамилазага жана амилазага тиешелүү.

Көмөкчү операциялардан өткөндөн кийин лимон кислотасын өндүрүүнүн техникалык натыйжасы лабораторияда сапаттык көрсөткүчтөрдүн кеңири диапазону, анын ичинде культуралык эритменин амилолитикалык активдүүлүгү менен бааланат.

"Лимон" жасоонун технологиялары

Өндүрүш процесси ар кандай жабдууларда бир нече технологиялык этаптарда ишке ашырылат. Завод объектилерин жайгаштыруу үчүн ар кандай конфигурациялар бар болсо да, анын ичинде моноблок жана курама модулдук. Лимон кислотасын өндүрүүнүн заманбап технологиясы негизделген негизги процесстердин ичинен төмөнкүлөрдү бөлүп көрсөтүүгө болот:

1. Кислоталуу ачытуу чөйрөсү үчүн зарыл шарттарды камсыз кылуу үчүн чийки заттарды технологиялык даярдоо үчүн оптималдаштырылган процесстер.
2. Атайын уюштурулган шарттарда споралардын көбөйүшү.
3. Белгилүү чийки заттын өзгөчөлүктөрүнө жараша ферменттөө процесси.
4. Эгер зарыл болсо, чийки заттардын бардыгын же айрымдарын ачытуу процесстерине ылайыкташтырыңыз.
5. Ачытуу эритмелеринен кислотаны бөлүү. Айтмакчы, бөлүү ыкмалары негизинендаражалар продуктунун акыркы сапатын аныктайт.
6. Алынган кислотаны тазалоо жана кристаллдаштыруу. Бул этапта продуктыларды модификациялоо жана түрдүү конфигурациядагы кислотанын башка версияларын өндүрүү үчүн мүмкүнчүлүктөр ачылат. Мисалы, лимон кислотасынын жалпы өндүрүшүнүн бир бөлүгү катары сиропторду, моногидраттарды, суусузданган формаларды жана натрий цитрат дигидратын өндүрүүгө болот. Химиялык заттар да жөнгө салынышы мүмкүн.

Процесстик жабдуулар

Лимон кислотасын өндүрүү боюнча заманбап заводдордун техникалык түзүлүшүнүн оптималдаштырылган форматы биотехнологиялык установкаларды колдонууну камтыйт. Чыгарылган продукциянын көлөмүн эсептөө үчүн мындай чечимдин кубаттуулугу орточо эсеп менен жылына 200-250 тоннаны түзөт, ошол эле учурда чийки заттын ар кандай булактарынын негизинде модификацияланган продукцияны алуу үчүн кеңири мүмкүнчүлүктөрдү калтырат. Лимон кислотасын өндүрүү үчүн бул жабдуулардын негизги курамына төмөнкү реактор жана сыйымдуулук аппараттары кирет:

1. Ферментаторлор.
2. Бууланткычтар.
3. Чыпкалар.
4. Кургаткычтар.
5. Кристализаторлор.
6. Логистикалык операцияларды колдоо үчүн инфраструктура.

Биотехнологиялык орнотуу долбоорун ишке ашыруу бизге жылуулук жана энергетикалык ресурстарды минималдуу тартуу менен аймактык керектөөчүлөрдү толук көлөмдө жергиликтүү деңгээлде камсыз кылуу менен толук өндүрүш циклин камсыз кылууга мүмкүндүк берет.

Ушул типтеги аппараттык-технологиялык чечим продюсердик штаммдарды колдонуу менен мүнөздөлөт, бул буюмдун баштапкы баасынын төмөн болушуна алып келет. Лимон кислотасын өндүрүүнүн бул технологиясы айлана-чөйрө үчүн экологиялык тазалыктын алгылыктуу деңгээли жана жумушчулардын уулуу коопсуздугу менен мүнөздөлөт.

Продукциянын сапатына келсек, ал тамак-аш өнөр жайынын эл аралык стандарттарына жооп берет. Дагы бир нерсе, бул, атап айтканда, жуугучтар үчүн арналган техникалык продуктуну чыгарууга болот.

Лимон кислотасын өндүрүү үчүн сырьену даярдоо

Чийки зат өндүрүш процессине атайын иштетилгенден кийин кирет. Анын ыкмасы жана параметрлери чийки заттын касиеттери менен гана эмес, продукцияга коюлган талаптар менен да аныкталат. Натрий цитратынан туунду продуктыларды өндүрүү мүмкүнчүлүгү да эске алынган.

Тигил же бул лимон кислотасын өндүрүү үчүн негизги сырье болуп патока саналат, анда темирдин оптималдуу катышы бар. Ал эми аны кайра иштетүүгө келсек, бул процесстин негизги кадамы сары кан тузунун жардамы менен курамын тумоо үчүн зарыл болгон алдын ала ачытуу болуп саналат. Андан ары иштетилбестен, кислотадагы бул туз изоцитратдегидрогеназалардын ингибитору катары иштей алат.

Чийки зат базасы катары колдонула турган дагы бир компонент болуп Aspergillus Niger грибогу саналат. Суроо туулат - эмне үчүн заманбап технологиялардын шарттарында лимон кислотасын өндүрүү үчүн көк кычыткы колдонулат? Көпчүлүк учурда, аны пайдалануу өндүрүүчүнүн милдетин камсыз кылуу үчүн талап кылынат. Анын химиялык формуласы үчүн оптималдуу болуп саналатсинтетикалык алмаштыргычтарды колдонууда мүмкүн эмес же технологиялык жактан негизсиз болгон бир нече процесстерди дароо жүргүзүү. Атап айтканда, биз эритүү, эритүү жана андан кийинки бөлүү жана тазалоо процедуралары жөнүндө болуп жатат.

Модифицирленген лимон кислотасынын туундуларын өндүрүүдө да сырьёну атайын даярдоо талап кылынат. Мында кошумча кошулмалар да колдонулушу мүмкүн, анын ичинде этил спирти, спирт заводдорунун калдыктары менен техникалык жана этанолду камтыган аралык продуктылар. Өз кезегинде патокадан лимон кислотасын өндүрүү гексацианоферратты тазалоо, стерилдөө жана кайнатуу процесстери менен толукталат.

Крахмалдын гидролизаттары орточо өлчөмдөгү аралашманы колдонууда чийки затты даярдоодо декационизация процедурасы жана үзгүлтүксүз стерилдөө операциясы камтылышы керек.

Спораларды көбөйтүү процессин уюштуруу

Эффективдүү микробиологиялык процесстер жакшы даярдалган үрөндү талап кылат. Кислота синтезинде споралар түрүндөгү бул материал өндүрүш процессинин эң башында ферментация резервуарына киргизилет. Оптимизацияланган формада патока негизиндеги лимон кислотасын өндүрүү технологиясы өзүнчө спораларды асылдандыруу үчүн даярдоону камсыз кылат, анын алкагында тестирлөө да жүргүзүлөт. Узак мөөнөттүү өндүрүү пландаштырылган болсо, анда споралар кургатылган. Бул алардын функционалдык сапаттарын узак мөөнөткө сактоо үчүн да, ийгиликтүү дозалоо үчүн да зарыл.

Кийинки этапта субстраттар, анын ичинде сахароза, глюкоза жекрахмал. Курамында крахмал бар материалдар глюкозага айландыруу үчүн алгач сахаризацияланат, ал өндүрүш штаммы катары колдонулат.

Чийки заттарды жана субстраттарды кайра иштетүүнүн бардык этаптарында аралашмалардын деңгээли өтө жогору болушу мүмкүн болгондуктан, көптөгөн өндүрүүчүлөр бул материалдарды алгачкы тазалоонун атайын ыкмаларын иштеп чыгууда. Мисалы, тамак-аш өндүрүшүндө лимон кислотасы үчүн крахмал гидролизатын андан ары кайра иштетүү тузсуздандыруу кадамдарын камтышы мүмкүн. Стерилдөөнүн жана механикалык чыпкалоо менен кайнатуунун бирдей процедураларын кирлерден тазалоонун универсалдуу жана эң жеткиликтүү ыкмаларына байланыштырууга болот.

Ачытуу процесси жана кислота өндүрүү

Ачытуу процессин камсыз кылуунун заманбап технологияларында жогоруда айтылган көк кычыткынын даярдалган штаммдарына ылайык тандалып алынган атайын көбүктүү ферменттер колдонулат. Тандоо айрым параметрлер боюнча тестирлөө менен бирге жүргүзүлөт, бул колдонулган чийки заттын өзгөчөлүктөрүн эске алуу менен жеке конфигурациялар боюнча ачытууну уюштурууга мүмкүндүк берет. Лимон кислотасын өндүрүү үчүн эң алдыңкы технологиялык процесстер көбүктүү микроорганизмдердин зат алмашуу активдүүлүгүн жөнгө салуучу куралдарды да камтыйт.

Кислота обочолонуу стадиясында, милдет ферментациялоочу чөйрөдөн тазалоонун баштапкы деңгээли менен эритмени алуу болуп саналат. Тазалоо даражасын жогорулатуу үчүн, генерациялоочу аралашманы ылайыктуу даярдоо керек. Тактап айтканда, ал төмөнкү процесстерден өтөталдын ала дарылоо:

1. Бөлүү жана жайгаштыруу процедурасы.
2. Мицелийди бөлүү операциясы.
3. Кальций сульфатынын бөлүнүшү жана ачытуу массасынын ажыроосу.

Заманбап тармактарда кургак калдыктарды бөлүү үчүн автоматтык башкаруусу бар лента фильтрлери колдонулат. Ошондой эле чөкмөлөрдү чыпкалоо процесстерин уюштуруу үчүн электрондук башкаруу системасы бар атайын центрифугалар жана сепараторлор колдонулат, бул материалды иштетүүнүн тактыгын жогорулатат.

Алынган лимон кислотасын тазалоо

Алынган продукцияны комплекстүү иштетүүнү камтыган өндүрүштүн акыркы этабы. Бул процессте анион жана катион алмаштыруучу чайырлар менен активдештирилген көмүр колдонулат. Мындай тазалоонун технологиясы стационардык реакторлордо бир нече этапта ишке ашырылат:

1. Белгілі бир температурада буулануу процесси.
2. Вакуумда кристаллдашуу.
3. Центрифугадагы кристаллдык скрининг.
4. Суюк катмар менен кургатуу.
5. Элден өткөрүү процедурасы.

Буулантуу суюк пленкасы түшүп турган көп баскычтуу бууланткычта жүргүзүлөт. Бул процесстин натыйжасында лимон кислотасынын керектөө касиеттерин төмөндөтпөстөн талап кылынган буулануу коэффициентине жетишилет. Бул этапта энергия ресурстарын керектөө бууга термикалык кысууну камсыз кылуунун эсебинен бир топ кыскарышы мүмкүн.

Кристалдаштырууга келсек, бул лимон кислотасын өндүрүү процесси аргасыз жүгүртүү менен ишке ашырылат. Кээ бирТамак-аш өнөр жай ишканаларынын техникалык конфигурацияларында вакуумдук кристаллизаторлор натрий цитратынын модификацияланган жана туундуларын алуу үчүн приборлор менен бир эле структуралык негизде долбоорлонгон. Мисалы, ушуга окшош жабдуулар суусузданган азыктарды жана лимон кислотасы моногидратын өндүрүүдө колдонулат.

Тазалоо стадиясындагы акыркы маани эмес, ферментация эритмесин кайра иштетүү операциясы болуп саналат, мында кристалл камтыган суспензиядан жатын ферменттери бөлүнөт. Техникалык жактан бул процедура үзгүлтүксүз центрифуга аркылуу ишке ашырылат, бул акыркы продукттун мүнөздөмөлөрүн так көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет.

Акыркы кургатуу жана электен өткөрүү процесстери тазаланган жана тазаланган продуктуну кылдаттык менен иштетүүнү талап кылат. Бул этапта лимон кислотасын чыгаруу формасына коюлган талаптар роль ойнойт - мисалы, фракциялоо бөлүкчөлөрдүн дизайн өлчөмүнө ылайык жүргүзүлөт.

Ата мекендик лимон кислотасы базары

Орусиянын тамак-аш өнөр жайы рыногунда бул сегменттин негизги катышуучуларына Кытайдын өндүрүшчүлөрү кирет, алар бардык продукциянын дээрлик жарымын көзөмөлдөйт. Бирок олуттуу үлүштү россиялык лимон кислотасын өндүрүүчү заводдор да түзөт, алардын арасында Белгороддо жайгашкан Citrobel ишканасы өзгөчө орунду ээлейт. Чынында, бул дүйнөлүк деңгээлдеги кубаттуулуктагы дээрлик жалгыз ата мекендик завод. Тамак-аш тармагынын коммерциялык уюмдары республикадагы заводдор менен активдуу кызматташып жатышатчет өлкөдө. Бул багытта Смила жана Скиделде жайгашкан украин жана белорус кант заводдору өзгөчөлөнөт.

Адистердин пикири боюнча, орус лимон кислотасы ГОСТтун ченемдик талаптарына жана таңгактын дизайн стандарттарына жооп берет. Бул Россиядагы ата мекендик лимон кислотасы заводдоруна кытай ишканалары менен ийгиликтүү атаандашууга мүмкүндүк берген артыкчылыктардын бири. Ошентип, ырааттуу жогорку сапаттагы лимон кислотасы менен камсыз кылуучу Citrobel менен салыштырганда, Асман империясынын өндүрүүчүлөрү продукциянын катуу стандарттарга жооп беришине дайыма кепилдик бере бербейт, бул да баада чагылдырылат. Айырмачылык өндүрүүчүнүн жана бөлүштүрүү тармагынын деңгээли менен аныкталат. Ошол эле учурда, ал тургай, ири компаниялардан жеткирүү бир партияда лимон кислотасынын мүнөздөмөлөрү гетерогендүү болуп саналат жана ар кандай болушу мүмкүн. Бул продуктунун эригичтиги жана нымдуулугу боюнча даттануулар белгиленген керектөөчүлөрдүн сын-пикирлеринде да тастыкталат.

Тыянак

Бүгүнкү күндө лимон кислотасын дүйнөлүк өндүрүүчүлөрдүн өндүрүшүнүн көлөмү болжол менен 800 000 тонна / жыл. Бул сектордун мындай жогорку кайтарымдуулугу бир катар тармактардын кычкылдаткычтарды, анын ичинде тамак-аш өнөр жайынын салттуу сегменттерин жана химиялык жана фармацевтикалык чөйрөнү колдонууга кызыкдар экендиги менен шартталган. Мындан тышкары, мындай кислоталардын туундулары бүгүнкү күндө коргоо жана электрондук өнөр жай, айыл чарба жана лимон кислотасынын техникалык функциясы суроо-талапка ээ болгон башка тармактарды айтпаганда да колдонууну табат.ферменттер. Ушуга байланыштуу активдүү иштетүүчү каражаттардын жана синтетикалык жуугуч каражаттардын ордуна натрий цитратын колдонуу практикасын белгилеп кетүүгө болот.

Россияда лимон кислотасын өндүрүү жөнүндө айта турган болсок, анда өкмөт деңгээлинде акыркы жылдары бул жаатта иш алып барган ишканаларды стимулдаштыруу максатында ички рынокту коргоо боюнча чаралар көрүлгөн. Бирок Белгороддогу завод лимон кислотасын бирден-бир негизги берүүчү болуп калгандыктан, кээде продукциянын жетишсиздиги байкалат. Мындан чыгуунун жолу катары эксперттер бажы эрежелерин өзгөртүүнү сунуштап, ага ылайык чет элдик кычкылдаткычтарды ташып келүүдө продукциянын тийиштүү сапатына кепилдик берген европалык компанияларга артыкчылык берилген. Япониянын, Швейцариянын жана Германиянын негизги биохимиялык өндүрүүчүлөрүнүн лимон кислотасы сапаты жагынан ата мекендик продукциядан жогору, бирок баасы өтө жогору, ошондуктан Citrobel заводу керектөөчүлөрдүн муктаждыктарын бузбастан атаандаштыкка жөндөмдүү бойдон калууда.