Acid citric

Trường: Đại học sư phạm Hà Nội 2
SV: Nguyễn Hữu Khang
Lớp: K34E- Sinh
GVHD: PGS.TS Đinh Thị Kim Nhung

BÀI THUYẾT TRÌNH
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID CITRIC
Acid Citric
C6H8O7 có trong chanh, quả mâm xôi
Là acid mạnh, tan trong nước và tạo vị chua dễ chịu
Đầu tiên được tinh chế vào 1784 bởi Scheele bằng phương pháp kết tủa citrat canxi khi bổ sung hydroxit canxi vào nước chanh
Công nghệ lên men tạo acid citric thực hiện ở Bi năm 1919 và Mĩ vào năm 1923
Công nghệ sản xuất acid citric
Acid citric được sản xuất bằng công nghệ lên men chìm hoặc lên men bờ mặt sử dụng A.niger trên cơ chất là rỉ đường hoặc siro glucose
Ưu điểm lên men chìm: khả năng chống tạp nhiễm, tự động hóa trong tiếp giống và lên men, thời gian lên men ngắn và năng suất cao
Dịch lên men
Muối
Citrat canxi
Lên men
Tách kết tủa
Trung hoà
Tinh chế
Kết tinh
Axit Citric
Rỉ đường
Tinh bột
Nguyên liệu khác
Nấm mốc
Ca(OH)2,CaCO3
10%
H2SO4
Cô đặc
Sơ đồ quy trình sản xuất acid citric
1. Môi trường lên men
Sinh tổng hợp acid citric thực hiện trên môi trường có nồng độ đường cao và sự phát triển sợi nấm bị hạn chế bởi các yếu tố dinh dưỡng (P, Mn, Fe, Zn)
Thành phần môi trường như: succrose, hoặc glucose, NH4NO3, KH2PO4, MgSO4.7H2O, Fe2+, Zn2+, Cu2+…
Nguồn N: nitrat amon, sunphat amon
Methanol (3-6%), dầu ngô, lạc, oliu (0,1-0,5%), tinh bột (0,025-0,5%) đều có tác dụng tốt sinh tổng hợp acid citric
2. Quá trình lên men
Thực hiện trong điều kiện vô trùng:
Bào tử từ giống gốc sang môi trường aga
Sau 3-6 ngày nuôi cấy ở 300C, bào tử thu hoạch và nuôi cấy trên môi trường tinh bột
Sinh khối được truyền trực tiếp vào nồi lên men dung tích 10-20m3 để tạo giống dạng hạt chứa 1-5.105 hạt cho 1 lit môi trường
Giống dạng hạt được tiếp sang môi trường lên men công nghiệp ở nồng độ 5-10%
Quá trình lên men cần đảm bảo 28-350C, pH ở mức 2,2-2,6 và nhu cầu oxy là 0,3-0,5 kgm-3 h-1
pH thấp và nồng độ oxy hòa tan cao đóng vai trò quyết định
pH quá thấp hạn chế sinh tổng hợp acid citric
Quá trình tạo bọt được khống chế bằng việc bổ sung các chất phá bọt
Gián đoạn trong việc cung cấp không khí không ảnh hưởng nhiều tới quá trình nếu nông độ oxy hòa tan >20% của nồng độ bão hòa
Nếu lượng oxy hòa tan ở mức 0 trong 85 phút, sau đó việc cấp khí khôi phục lại bình thường thì sản lượng citric giảm 20%
3. Thu hồi và tinh chế acid citric
Thực hiện 1 trong 3 cách:
Kết tinh trực tiếp khi cô đặc dịch lọc
Kết tủa ở dạng tetrahydrat citrat canxi
Phương pháp chiết pha lỏng

Phương pháp phổ biến là kết tủa citrat

Sinh khối nấm và các chất không tan được lọc dùng hệ thống lọc băng liên tục
Citrat canxi được kết tủa từ dịch lọc bằng cách bổ sung hydroxit canxi vôi
Ở 700C sản phẩm là tricanxium tetrahydrat vô định hình
Ở 900C sản phẩm chủ yếu là dicalcium hydro citrat tinh thể
Trường hợp lên men chìm, việc loại bỏ acid oxalic là không cần thiết bởi trong quá trình này pH có thể dễ dàng khống chế
Lượng acid citric trong dịch lọc có thể được kết tủa lần nữa nhờ việc bổ sung vôi cho tới khi pH= 5,8
Phần kết tủa được lọc tiếp bằng một băng lọc khác và phần dịch được loại bỏ
Việc rửa kết tủa nhằm loại bỏ các tạp chất bám theo như đường, protein thủy phân từ sinh khối nấm
Các tinh thể sau khi rửa và acid sunfuric 98% được chuyển đồng thời vào hỗn hợp chứa 40% acid citric pH=0,5-0,6
Phản ứng tiếp theo tạo acid citric và tủa dihydrat sulphat canxi (thachj cao)
Sau đó dịch lọc được xử lý loại màu bằng than hoạt tính
Các ion kim loại, sunphat canxi được laoij bỏ bởi cột trao đổi cation mạnh và anion yếu (bước loại khoáng)
Dung dịch sau đó được cô tới nồng độ 700kgm-3 và chuyển vào hệ thống kết tinh chân không ở nhiệt độ 350C
Tinh thể acid citric được tách bằng ly tâm và làm khô trong hệ thống sấy tần sôi 2 giai đoạn
Giai đoạn đầu sử dụng khí nóng 900C
Giai đoạn 2: khí ở 200C, độ ẩm 30-40% bởi các tinh thể tạo ra rất háo nước
20% dịch gốc được pha loãng với nước rửa thiết bị, loại màu và chuyển ngược về bước xử lý bằng canxi hydroxit
Phần còn lại dịch gốc được loại màu, loại khoáng và quay về bộ phận kết tinh
Quy trình tách chiết pha lỏng, acid citric được tách từ dịch lên men sử dụng hỗn hợp trilaurylamine, n-octanol và C10- hoặc C11- isoparafin.
Dịch chiết được gia nhiệt và rửa bằng nước theo chiều ngược tạo ra sản phẩm là dịch acid citric
Dịch thu acid sau đó được xử lý bằng cột than hoạt tính, cô đặc và kết tinh như trong quy trình nêu trên
Một số hướng tương lai trong sản xuất acid citric
Công nghệ lên men mẻ có thể được thay thế bằng công nghệ lên men bán liên tục nhằm nâng cao năng suất và hạ giá thành
Thay thế nguyên liệu rỉ đường bằng tinh bột tủy phân nhằm giảm độ phức tạp trong quá trình thu hồi
Sản xuất acid citric
Ứng dụng trong đời sống
-Trong nguyên liệu thực vật acid citric và acid malic thường đi kèm với nhau, có vị ngọt dịu nên thường được dùng để điều vị trong các sản phẩm rau quả và bánh kẹo.
-Trong công nghiệp, trước kia acid citric được sản xuất từ chanh, ngày nay được sản xuất từ rỉ đường bằng phương pháp lên men acid citric.
- Acid citric được ứng dụng nhiều trong công nghiệp thực phẩm (N ước giải khát, bánh, kẹo, mứt, sữa,…), trong công nghiệp hóa chất, trong công nghiệp nhuộm, công nghiệp luyện kim,..
Thank you !