تولید تجاری اسید سیتریک

اسید سیتریک یک اسید آلی ضعیف با فرمول شیمیایی C6H8O7 است که سالانه بیش از دو میلیون تن در جهان تولید می شود.

تولید اسیدهای آلی به دلیل کاربرد گسترده آنها در صنایع مختلف از دیرباز مورد مطالعه قرار گرفته است. از جمله اسیدهای آلی مورد استفاده، اسید سیتریک است که به دلیل غیرسمی بودن، اسیدیته خوب و خاصیت بافری، کاربردهای متعددی در صنایع آرایشی و بهداشتی، دارویی، غذایی و سایر صنایع دارد.

اسید سیتریک چگونه تولید می شود:
یکی از راه های تولید اسید سیتریک استخراج آن از مرکبات و میوه های ترش است. اما این روش توجیه اقتصادی و زمانی ندارد و در سطح کلان مورد استفاده قرار نمی گیرد.

تولید میکروبی اسید سیتریک:
حالت جامد:

این روش برای اولین بار در سال 1920 مورد استفاده قرار گرفت، اما با استفاده از روش غوطه وری (به دلیل روش اجرایی و راندمان تولید مناسب تر)، روش کشت سطحی به طور معمول دوم است.

کشف انباشت سیترات توسط آسپرژیلوس نایجر منجر به توسعه سریع فرآیند تخمیر شد و امروزه بخش بزرگی از تولید جهانی اسید سیتریک با استفاده از این فرآیند انجام می‌شود. از مهمترین ویژگی های این فرآیند استفاده از مواد اولیه ارزان قیمت و راندمان بالا می باشد.

غرق شده:

در این روش از بستر یا محیط کشت مایع برای رشد و نمو قارچ در شرایط کنترل شده استفاده می شود. از سال 1940، روش کشت غوطه وری برای تولید اسید سیتریک در کشورهای صنعتی توسعه بسیاری یافته است. به دلایلی مانند بازده بیشتر نسبت به کشت سطحی، زمان کمتر برای رشد میکروبی، سهولت کار به دلیل وجود دستگاه های اتوماتیک و کنترل کننده های مداوم و دقیق و در نتیجه راحتی بیشتر در ورود و خروج بستر و محصول، روش محبوب تر شده است.

تولید اسید سیتریک از طریق واکنش های شیمیایی:
اسید سیتریک برای اولین بار توسط Grimaux و Adam در سال 1880 با استفاده از گلیسرول به عنوان ماده اولیه شیمیایی سنتز شد، اما این روش در مقایسه با سایر مسیرهای تولید مانند تخمیر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود.

تولید از طریق طبیعی:
روش استخراج اسید سیتریک از آب لیمو در سال 1784 توسط یک شیمیدان سوئدی به نام کارل ویلهلم شل انجام شد. این روش انحصار خود را به عنوان تنها منبع تجاری برای تولید اسید سیتریک تا اواخر قرن نوزدهم حفظ کرد.

پارامترهای موثر در تولید اسید سیتریک:
PH:
pH یک عامل مهم در سنتز مواد شیمیایی است که بر اساس فعالیت میکروبی متابولیک متفاوت است. واضح ترین دلیل این نوسانات در تولید اسیدهای آلی مانند اسیدهای سیتریک، استیک یا لاکتیک است که در طی فرآیند PH را کاهش می دهند. علاوه بر این، تغییرات pH به شدت به فعالیت میکروارگانیسم ها بستگی دارد.

هوادهی:
نشان داده شده است که هوادهی تاثیر ویژه ای بر تخمیر اسید سیتریک دارد. افزایش سرعت هوادهی منجر به افزایش عملکرد و کاهش زمان تخمیر می شود. در نتیجه، این عامل همیشه باید در طول سنتز کنترل شود. حفظ غلظت اکسیژن بیش از 25 درصد اشباع مهم است. وقفه در اکسیژن رسانی برای سنتز بسیار مضر است.

هوادهی در کل فرآیند تخمیر با ولتاژ 0.5 تا 1.5 ولت انجام می شود. با این حال، به دلایل اقتصادی، معمولا ترجیح داده می شود با سرعت هوادهی کم (0.1 تا 0.4 ولت) شروع شود. سرعت هوادهی بالا، به خصوص در فازسازی، منجر به ایجاد مقادیر زیادی از طبقات می شود. بنابراین برای مقابله با این مشکل افزودن مواد کف کننده ضروری است.

سهم تولید اسید سیتریک در جهان:
بد نیست بدانید بیشترین سهم تولید اسید سیتریک متعلق به کشورهای اروپایی است. پس از اروپا، بزرگترین تولیدکنندگان اسید سیتریک در جهان، ایالات متحده و چین هستند.

با توجه به قیمت پایین اسید سیتریک عرضه شده به بازارهای جهانی توسط چین، می توان گفت که چین توانسته رقابت بسیار خوبی با سایر تولیدکنندگان این اسید داشته باشد و با حذف برخی رقبا، سهم قابل توجهی را در این زمینه به خود اختصاص دهد.