Лимон қышқылы өндірісі: дайындау, процесс және өнім

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Лимон қышқылы бірнеше жүз жыл бұрын ашылған, бірақ оның өнеркәсіптік нысандарда толыққанды өндірісінің тарихы туралы тек 1919 жылдан бері айтуға болады. Осы сәттен бастап технологтар микробиологиялық процестерді қолдана бастады, олардың дамуы бүгінгі күнге дейін тоқтаған жоқ. Сонымен қатар, лимон қышқылының заманауи өндірісі гетерогенді болып табылады және соңғы өнімді алудың әртүрлі әдістерін қамтиды. Сол немесе басқа әдісті таңдау белгілі бір кәсіпорынның шикізатының сипаттамаларымен ғана емес, сонымен қатар мақсатты тұтыну нарығының талаптарымен де анықталады.

Лимон қышқылына кіріспе

Қышқылдықты реттегіш ретінде бұл өнім тамақ өнеркәсібінде белсенді қолданылады. Бірақ лимон қышқылы дәмді түзету үшін ғана емес қолданылады. Өндіріс технологиясына байланысты ол мақсатты өнімнің сақтау мерзімін ұзартуы мүмкін. Осы тұрғыдан алғанда, лимон өндірісіРесейдегі қышқылдарды аскорбин, сірке және сүт қышқылдарын өндіру технологияларымен, сондай-ақ олардың туындыларымен теңестіруге болады.

Сарапшылардың пікірінше, антиоксидант және антиоксиданттық синергист ретіндегі қасиеттеріне байланысты лимон қышқылы қазір барлық өндірілетін тамақ өнімдерінің жартысына жуығында қолданылады. Бұл қышқылдандырғыштың танымалдылығына оның гастрономиялық қасиеттері де ықпал етеді. Бұл қышқылдың жағымды және жұмсақ дәмі бар - кем дегенде осы түрдегі балама өнімдермен салыстырғанда. Әсіресе бұл қасиеттер сусындар мен кондитерлік өнімдерде көрінеді. Сондай-ақ лимон қышқылының микробиологиялық өндірісі жағдайында алынатын тұздардың кең тобы бар - атап айтқанда, натрий цитраты кейіннен балқыту тұзы ретінде пайдаланылуы мүмкін. Натрий цитратының артықшылықтары оны қатты күйде алу мүмкіндігін, сондай-ақ ас қорыту және тыныс алу жүйелерінің шырышты қабаттарына әсер еткенде тітіркендіргіш әсерді болдырмауды қамтиды.

Өнім өнеркәсіптік өндіріс

Лимон қышқылының атауы цитрус жемістеріне назар аударады, дегенмен бұл қышқыл барлық жемістерде, мақтада және инелерде әртүрлі дәрежеде болады. Соған қарамастан, алғашқы өндіріс орындары дәл лимон шырынын өңдеу негізінде ұйымдастырылды. 1920 жылдары барлық өнімнің 25% жуығы осылайша алынды. Сонымен қатар, өндіріс технологиясының өзі қисынсыз болды, өйткені 1 тонна лимоннан шамамен 25 кг таза өнім алынды. Бүгінде азық-түлік лимон қышқылын өндіру жолға қойылудамеласса және зең саңырауқұлақтары сияқты түбегейлі жаңа қоспаларды қолдануды көздейтін неғұрлым технологиялық және ресурсты қажет ететін әдістер бойынша. Айтпақшы, бұл натрий цитратының өндірісін қант зауыттарының жанында орналастыру бойынша логистикалық шешімдерді де анықтайды.

Сонымен бірге мұндай өндіріс жоғары сұраныс жағдайында өзін-өзі ақтайды деп айтуға болмайды. Өйткені, өндірістік процестің өндірістік қабілеттілігі артқан сайын, құрал-жабдықтар да өседі, бұл техникалық құрал-жабдықтар мен қуаттарды ұстау құнының өсуін білдіреді. Сондықтан, кәсіпорынның ұйымдастырушылық-шаруашылық қызметінің барлық аспектілерін көрсететін лимон қышқылын өндіру бойынша ойластырылған бизнес-жоспарсыз істеу мүмкін емес. Өндірістік құрал-жабдықтарды жабдықтау және экономикалық негіздемесі бар логистикалық үлгілерді әзірлеу бойынша жобалық шешіммен қатар, нарықта белгілі бір тауашада бәсекеге түсе алатындай түпкілікті өнімнің оңтайлы тұжырымын анықтау қажет болады. Бұған осы қышқылды алудың барлық дерлік технологиялық нюанстарын реттейтін қатаң санитарлық-гигиеналық нормаларға түзетуді қосқан жөн.

Технологияның физика-химиялық көрсетілімі

Лимон қышқылын алудың қазіргі заманғы процестері негізінен амилолитикалық қабілеті бар құрғақ элементтер массасының 30% дейін қамтитын крахмал суспензиясының гидролизіне негізделген. Оларға мыс, мырыш және темір сульфаттары бар минералды тұздардың крахмалы қосылуы мүмкін. Бұл негіз кейіннен зең саңырауқұлақтары арқылы қоректік ортада ашытуға ұшырайды.

Саңырауқұлақ биомассасын ашыту және оқшаулау нәтижесінде бастапқыда 85%-ға дейін лимон қышқылын қамтитын дақылдық ерітінді түзіледі. Осы кезеңде алынған қышқылға төзімді ферменттерге тән қасиет амилолитикалық белсенділіктің жоғарылауы болып табылады. Бұл ең алдымен глюкоамилаза мен амилазаға қатысты.

Көмекші операциялардан өткеннен кейін лимон қышқылын өндірудің техникалық нәтижесі зертханада культура ерітіндісінің амилолитикалық белсенділігін қоса алғанда кең ауқымды сапа көрсеткіштерімен бағаланады.

"Лимон" жасау технологиялары

Өндіріс процесі әртүрлі жабдықта бірнеше технологиялық кезеңде жүзеге асырылады. Зауыт нысандарын орналастыру үшін әртүрлі конфигурациялар бар болса да, соның ішінде моноблокты және құрастырмалы модульдік. Лимон қышқылын өндірудің заманауи технологиясы негізделген негізгі процестердің арасында мыналарды бөліп көрсетуге болады:

1. Қышқылдық ашыту ортасы үшін қажетті жағдайларды қамтамасыз ету үшін шикізатты технологиялық дайындауға арналған оңтайландырылған процестер.
2. Арнайы ұйымдастырылған жағдайда споралардың көбеюі.
3. Нақты шикізаттың сипаттамаларына сәйкес ашыту процесі.
4. Қажет болса, барлық немесе жеке шикізатты ашыту процестеріне бейімдеңіз.
5. Ашыту ерітінділерінен қышқылды бөлу. Айтпақшы, бөлу әдістері негізінендәрежелер өнімнің соңғы сапасын анықтайды.
6. Алынған қышқылдың тазартылуы және кристалдануы. Бұл кезеңде өнімді түрлендіруге және әртүрлі конфигурациядағы қышқылдың басқа нұсқаларын өндіруге мүмкіндіктер ашылады. Мысалы, лимон қышқылының жалпы өндірісінің бір бөлігі ретінде сироптар, моногидраттар, сусыздандырылған препараттар және натрий цитратының дигидраттары шығарылуы мүмкін. Химиялық заттар да реттелуі мүмкін.

Техникалық жабдық

Лимон қышқылын өндіретін заманауи зауыттардың техникалық орналасуының оңтайландырылған форматы биотехнологиялық қондырғыларды қолдануды көздейді. Орташа алғанда, өнім көлемін есептеуге арналған мұндай шешімнің қуаттылығы жылына 200-250 тоннаны құрайды, сонымен бірге әртүрлі шикізат көздеріне негізделген модификацияланған өнімдерді алуға кең мүмкіндіктер қалдырады. Лимон қышқылын өндіруге арналған бұл жабдықтың негізгі құрамына келесі реактор және сыйымдылық құрылғылары кіреді:

1. Ашытқыштар.
2. Буландырғыштар.
3. Сүзгілер.
4. Кептіргіштер.
5. Кристализаторлар.
6. Логистикалық операцияларды қолдауға арналған инфрақұрылым.

Биотехнологиялық қондырғылар жобасын жүзеге асыру жылу және энергия ресурстарын барынша аз тарту арқылы аймақтық тұтынушыларды толық көлемде жергілікті қамтамасыз ете отырып, толық өндірістік циклді қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.

Бұл типтегі аппараттық-технологиялық шешім продуценттік штаммдарды қолданумен сипатталады, бұл өнімнің бастапқыда төмен құнына әкеледі. Лимон қышқылын өндірудің бұл технологиясы сонымен қатар қоршаған орта үшін қолайлы экологиялық тазалық деңгейімен және жұмысшылар үшін улы қауіпсіздікпен сипатталады.

Өнім сапасына келетін болсақ, ол тамақ өнеркәсібінің халықаралық стандарттарына сәйкес келеді. Тағы бір нәрсе, әсіресе жуғыш заттарға арналған техникалық өнімді шығаруға болады.

Лимон қышқылын өндіруге арналған шикізатты дайындау

Шикізат өндіріс процесіне арнайы өңдеуден кейін түседі. Оның әдісі мен параметрлері шикізаттың қасиеттерімен ғана емес, өнімге қойылатын талаптармен де анықталады. Натрий цитратынан туынды өнімдерді өндіру мүмкіндігі де ескерілген.

Әйтеуір лимон қышқылын өндірудің негізгі шикізаты меласса болып табылады, оның құрамында темірдің оңтайлы қатынасы бар. Оны өңдеуге келетін болсақ, бұл процестің негізгі кезеңі сары қан тұзы арқылы композицияны тұндыру үшін қажет алдын ала ашыту болып табылады. Қосымша өңдеусіз қышқылдағы бұл тұз изоцитратдегидрогеназалардың ингибиторы ретінде әрекет етуі мүмкін.

Шикізат негізі ретінде пайдалануға болатын тағы бір компонент - Aspergillus Niger саңырауқұлағы. Сұрақ туындайды - неге заманауи технологиялар жағдайында лимон қышқылын алу үшін зең саңырауқұлақтары қолданылады? Көбінесе оны пайдалану өндірушінің жұмысын қамтамасыз ету үшін қажет. Оның химиялық формуласы оңтайлысинтетикалық алмастырғыштарды пайдалану кезінде мүмкін емес немесе технологиялық негізделмеген бірнеше процестерді бірден жүргізу. Атап айтқанда, біз еріту, еріту және одан кейінгі бөлу және тазарту процедуралары туралы айтып отырмыз.

Модификацияланған лимон қышқылы туындыларын өндіруде де шикізатты арнайы дайындау қажет. Бұл жағдайда этил спиртін, спирт зауыттарының қалдықтары бар техникалық және этанолы бар аралық өнімдерді қоса, қосымша қоспаларды да қолдануға болады. Өз кезегінде, мелассадан лимон қышқылын өндіру гексацианоферратты тазарту, зарарсыздандыру және қайнату процестерімен толықтырылады.

Қамында орташа қоспасы бар крахмал гидролизаттарын пайдаланған кезде шикізатты дайындау декационизация процедурасын және үздіксіз зарарсыздандыру операциясын қамтуы керек.

Споралардың көбею процесін ұйымдастыру

Тиімді микробиологиялық процестер жақсы дайындалған тұқымды қажет етеді. Қышқыл синтезінде спора түріндегі бұл материал өндіріс процесінің ең басында ашыту цистернасына енгізіледі. Оңтайландырылған пішінде меласса негізіндегі лимон қышқылын өндіру технологиясы жеке өсіру үшін спораларды дайындауды қарастырады, оның шеңберінде сынау да жүргізіледі. Ұзақ мерзімді өндіру жоспарланған болса, онда споралар кептіріледі. Бұл олардың функционалдық қасиеттерін ұзақ уақыт сақтау үшін де, сәтті дозалау үшін де қажет.

Келесі қадамда субстраттар дайындалады, соның ішінде сахароза, глюкоза немесекрахмал. Құрамында крахмал бар материалдар глюкозаға айналу үшін алдымен қанттан тазартылады, ол өндірістік штамм ретінде пайдаланылады.

Шикізат пен субстраттарды өңдеудің барлық кезеңдеріндегі қоспалардың деңгейі шамадан тыс жоғары болуы мүмкін болғандықтан, көптеген өндірушілер осы материалдарды бастапқы тазартудың арнайы әдістерін әзірлеуде. Мысалы, тамақ өндірісінде лимон қышқылы үшін крахмал гидролизатын одан әрі өңдеу тұзсыздандыру қадамдарын қамтуы мүмкін. Залалсыздандыру және механикалық сүзу арқылы қайнату процедураларын қоспалардан тазартудың әмбебап және ең қолжетімді әдістеріне жатқызуға болады.

Ашыту процесі және қышқыл өндірісі

Ашыту процесін қамтамасыз етудің заманауи технологияларында жоғарыда талқыланған зең саңырауқұлақтарының дайындалған штаммдарына сәйкес таңдалатын арнайы көпіршікті ферменттер қолданылады. Таңдау белгілі бір параметрлер бойынша сынаумен бірге жүзеге асырылады, бұл пайдаланылатын шикізаттың сипаттамаларын ескере отырып, жеке конфигурациялар бойынша ашытуды ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Лимон қышқылын өндірудің ең озық технологиялық процестері көпіршікті микроорганизмдердің метаболикалық белсенділігін реттеуге арналған құралдарды да қамтиды.

Қышқылды оқшаулау сатысында бастапқы тазарту деңгейі бар ферменттеу ортасынан ерітінді алу міндеті тұр. Тазарту дәрежесін жоғарылату үшін генерациялайтын қоспаны тиісті түрде дайындау керек. Атап айтқанда, ол келесі процестерден өтедіалдын ала емдеу:

1. Ажырату және реттеу процедурасы.
2. Мицелийді бөлу операциясы.
3. Кальций сульфатының бөлінуі және ашыту массасының ыдырауы.

Қазіргі заманғы өндірістерде құрғақ қалдықтарды бөлу үшін автоматты басқаруы бар таспа сүзгілері қолданылады. Сондай-ақ, шөгінділерді сүзу процестерін ұйымдастыру үшін электронды басқару жүйесі бар арнайы центрифугалар мен сепараторлар қолданылады, бұл материалды өңдеудің дәлдігін арттырады.

Алынған лимон қышқылын тазарту

Алынған өнімді кешенді өңдеуді қамтитын өндірістің соңғы кезеңі. Бұл процесте анион және катион алмастырғыш шайырлары бар белсендірілген көмір қолданылады. Мұндай тазарту технологиясы стационарлық реакторларда бірнеше кезеңде жүзеге асырылады:

1. Белгілі бір температурада булану процесі.
2. Вакуумда кристалдану.
3. Центрифугадағы кристалды скрининг.
4. Сұйық төсекпен кептіру.
5. Елеу процедурасы.

Булану сұйық қабықшасы түсетін көп сатылы буландырғыш қондырғыда жүзеге асырылады. Осы процестің нәтижесінде лимон қышқылының тұтынушылық қасиеттерін төмендетпей, қажетті булану коэффициентіне қол жеткізіледі. Бұл кезеңде энергия ресурстарын тұтынуды буға термиялық қысуды қамтамасыз ету есебінен айтарлықтай азайтуға болады.

Кристалдануға келетін болсақ, бұл лимон қышқылын өндіру процесі мәжбүрлі айналыммен жүзеге асырылады. КейбіреулеріндеТамақ өнеркәсібі зауыттарының техникалық конфигурацияларында вакуумдық кристаллизаторлар натрий цитратының модификацияланған және туындыларын өндіруге арналған құрылғылармен бірге бір құрылымдық негізде жобаланған. Мысалы, осындай жабдық сусыздандырылған өнімдер мен лимон қышқылы моногидраттарын өндіруде қолданылады.

Тазарту сатысындағы соңғы мән емес, кристалды суспензиядан аналық ферменттер бөлінетін ашыту ерітіндісін қайта өңдеу операциясы. Техникалық тұрғыдан бұл процедура үздіксіз центрифуга арқылы жүзеге асырылады, бұл соңғы өнімнің сипаттамаларын мұқият бақылауға мүмкіндік береді.

Соңғы кептіру және елеу процестері нәтижесінде алынған және тазартылған өнімді мұқият өңдеу қажет. Бұл кезеңде лимон қышқылының бөліну формасына қойылатын талаптар рөл атқарады - мысалы, фракциялау бөлшектердің жобалық өлшеміне сәйкес орындалады.

Отандық лимон қышқылы нарығы

Ресейдің тамақ өнеркәсібі нарығындағы осы сегменттің негізгі қатысушыларына барлық өнімнің жартысына жуығын бақылайтын Қытай өндірушілері кіреді. Бірақ айтарлықтай үлесті лимон қышқылын өндіретін ресейлік зауыттар да алады, олардың арасында Белгородта орналасқан Citrobel кәсіпорны ерекше орын алады. Шын мәнінде, бұл әлемдік деңгейдегі қуаттылығы бар жалғыз отандық зауыт дерлік. Тамақ өнеркәсібіндегі коммерциялық ұйымдар Қазақстандағы зауыттармен белсенді ынтымақтастықташетелде. Бұл бағытта Украина және Беларусь қант зауыттары көзге түседі, сәйкесінше Смила және Скиделде орналасқан.

Сарапшылардың пікірінше, ресейлік лимон қышқылы ГОСТ-тың нормативтік талаптарына және қаптама дизайны стандарттарына сәйкес келеді. Бұл Ресейдегі отандық лимон қышқылы зауыттарына қытайлық кәсіпорындармен сәтті бәсекелесуге мүмкіндік беретін артықшылықтардың бірі. Осылайша, дәйекті жоғары сапалы лимон қышқылын жеткізуді қамтамасыз ететін Citrobel-мен салыстырғанда, Аспан империясының өндірушілері өнімдердің қатаң стандарттарға сәйкес келетініне әрқашан кепілдік бермейді, бұл бағада да көрінеді. Айырмашылық өндіруші мен тарату желісінің деңгейімен анықталады. Сонымен қатар, тіпті ірі компаниялардан жеткізілімдер кезінде де бір партиядағы лимон қышқылының сипаттамалары гетерогенді және әртүрлі болуы мүмкін. Бұл өнімнің ерігіштігі мен ылғалдылығына қатысты шағымдар жазылған тұтынушылардың пікірлерінде де расталады.

Қорытынды

Бүгінде лимон қышқылының әлемдік өндірушілерінің өндіріс көлемі жылына шамамен 800 000 тоннаны құрайды. Бұл сектордың мұндай жоғары қайтарымы қышқылдандырғыштарды, соның ішінде тамақ өнеркәсібінің дәстүрлі сегменттері мен химия және фармацевтика саласын қоса алғанда, бірқатар өндірістердің қызығушылық танытуымен байланысты. Сонымен қатар, мұндай қышқылдардың туындылары бүгінгі күні тіпті қорғаныс және электронды өнеркәсіпте, тіпті ауыл шаруашылығында және лимон қышқылының техникалық функциясы сұранысқа ие басқа салаларда да қолданылады.ферменттер. Осыған байланысты белсенді өңдеу құралдары мен синтетикалық жуғыш заттардың орнына натрий цитратын қолдану тәжірибесін атап өтуге болады.

Ресейдегі лимон қышқылын өндіру туралы айтатын болсақ, онда үкімет деңгейінде соңғы жылдары осы салада жұмыс істейтін кәсіпорындарды ынталандыру мақсатында ішкі нарықты қорғау шаралары қолға алынды. Бірақ Белгород зауыты лимон қышқылының жалғыз негізгі жеткізушісі болып қалатындықтан, кейде өнім тапшылығы туындайды. Бұдан шығатын жол ретінде мамандар кедендік ережелерді өзгертуді ұсынды, оған сәйкес шетелдік қышқылдандырғыштарды әкелуге басымдық өнімнің тиісті сапасына кепілдік беретін еуропалық компанияларға берілді. Жапониядағы, Швейцариядағы және Германиядағы ірі биохимиялық өндірушілердің лимон қышқылы отандық өнімдерден сапасы жағынан жоғары, бірақ бағасы тым жоғары, сондықтан Citrobel зауыты тұтынушылардың қажеттіліктерін төмендетпей бәсекеге қабілетті болып қала береді.