اسید سیتریك یك تری كربوكسیلیك اسید 6 كربنه با فرمول ساختمانی زیر است نام شیمیایی آن، 2 هیدروكسی 1 و 2 و 3 پروپان تری كربوكسیلیك اسید است

تولید اسید سیتریك از كاه گندم به روش تخمیر حالت جامد

فهرست مندرجات

عنوان                                                                                                                   صفحه

دیباچه......................................................................................................................... 1

فصل اول: شناخت كلی اسید سیتریك ....................................................................... 2

مقدمه.......................................................................................................................... 3

1-1) پیشینه................................................................................................................ 4

1-2) سوبستراهای استفاده شده بای تولید اسید سیتریك........................................ 6

1-3)  خواص فیزیكی اسید سیتریك ......................................................................... 7

1-4) خواص شیمیایی اسید سیتریك ........................................................................ 11

1-5) منابع طبیعی اسید سیتریك ............................................................................... 13

1-6) كاربرد اسید سیتریك ....................................................................................... 15

1-7) مشتقات اسید سیتریك ..................................................................................... 20

1-7-1) نمكها............................................................................................................. 20

1-7-2) استرها.......................................................................................................... 21

فصل دوم: بیوشیمی تخمیر و متابولیسم تولید اسید سیتریك ................................... 23

2-1) بیوشیمی تخمیر................................................................................................. 24

2-2) بیو شیمی تخمیر................................................................................................ 24

2-2-1) تشكیل اسید سیتریك از پیرووات................................................................. 27

فصل سوم: روشهای تولید اسید سیتریك ................................................................ 31

3-1) M.O های مولد اسید سیتریك.......................................................................... 32

3-1-1) مخمرها......................................................................................................... 33

3-1-2) آسپرژیلوس نایجر........................................................................................ 33

3-1-2-1) روش جداسازی سویه A.niger مولد اسید سیتریك ............................. 34

3-1-2-2) شناسایی اختصاصی A.niger................................................................ 35

3-2) روش كشت سطحی ......................................................................................... 37

3-3) روش كشت غوطه‌ور ....................................................................................... 37

3-4) تخمیر در بستر جامد........................................................................................ 38

3-4-1) روش تخمیر كوجی....................................................................................... 38

3-5) تأثیر شرایط محیطی بر تولید اسید سیتریك .................................................... 39

3-5-1) شرایط تغذیه‌ای A.niger ........................................................................... 39

3-5-2) تأثیر فلزات trace در تولید اسید سیتریك .................................................. 40

3-5-3) تأثیر نیتروژن و فسفر در تولید اسید سیتریك ............................................ 40

3-5-4) تأثیر متانول در تولید اسید سیتریك ............................................................ 41

فصل چهارم: تخمیر در بستر جامد (SSF) .............................................................. 42

4-1) تعریف كشت حالت جامد................................................................................... 43

4-2) تفاوتهای اساسی بین كشت حالت جامد و كشت غوطه ور............................... 44

4-3) مقایسة كشت حالت جامد با سایر فرآیندهای تخمیری .................................... 46

4-4) مزایایی سیستم كشت حالت جامد .................................................................... 48

4-5) معایب سیستم كشت حالت جامد....................................................................... 48

4-6) مراحل اصلی فرآیند كشت حالت جامد ............................................................ 49

4-7) پارامترهای مؤثر بر فرایند SSF در تولید اسید سیتریك ................................ 50

فصل پنجم: كاه گندم ................................................................................................. 52

5-1) تعریف كاه و ویژگیهای ساختاری ................................................................... 53

5-1-1) كربوهیدراتهای ساختمانی ........................................................................... 54

5-1-1-1) سلولز ...................................................................................................... 54

5-1-1-2) همی سلولز............................................................................................... 55

5-1-1-2) لیگنین ...................................................................................................... 55

5-2) تركیب شیمیایی كاه گندم ................................................................................. 59

5-3) پیش تیمار (Pretreatment) كاه گندم ............................................................ 59

5-3-1) روشهای فیزیكی پیش تیمار كاه گندم ......................................................... 60

5-3-1-1) پیش تیمار كاه گندم با بخار .................................................................... 60

5-3-2) روشهای شیمیایی پیش تیمار كاه گندم ....................................................... 61

5-3-2-1) پیش تیمار كاه با اوره ............................................................................. 63

5-3-3) پیش تیمار بیولوژیكی كاه گندم ................................................................... 63

فصل ششم: جداسازی و خالص‌سازی اسید سیتریك .............................................. 64

6-1) استخراج اسید سیتریك .................................................................................... 65

6-1-1) فروشویی (Leaching)................................................................................ 65

6-1-2) روش رسوبگیری ........................................................................................ 66

6-1-3) روش استفاده از استخراج با حلال ............................................................. 68

6-1-4) روش استفاده از غشاء ................................................................................ 69

6-1-5) مقایسه بین روشهای مختلف جداسازی اسید.............................................. 70

6-2) خالص سازی اسید سیتریك ............................................................................ 71

فصل هفتم: بررسی جنبة اقتصادی ........................................................................... 73

7-1) كشورهای عمدة‌ تولید كننده و مصرف كنندة محصول ................................... 74

7-2) اهمیت اقتصادی طرح ....................................................................................... 74

7-3) میزان واردات اسید سیتریك ............................................................................ 75

7-4) واحدهای تولیدی و واحدهای در دست اجرای اسید سیتریك ......................... 78

منابع مورد استفاده ................................................................................................... 81

دیباچه

تولید اسیدهای آلی به دلیل كاربرد وسیع آنها در صنایع مختلف از دیرباز مورد مطالعه و بررسی بوده است.

از جمله اسیدهای آلی مورد استفاده، اسید سیتریك است كه دارای مصارف متعددی در صنایع غذایی، دارویی، بهداشتی و سایر صنایع می‌باشد كه به دلیل غیرسمی بودن، اسیدیتة مناسب، قابلیت بافری و . . .  هر سال به مقدار %2-3 بر میزان مصرف آن افزوده  می‌گردد.

از اولین كشورهایی كه در این زمینه تلاش كردند، ایتالیا، آمریكا، انگلستان و چند كشور اروپایی بودند كه در قرون 18 و 19 به روش شیمیایی اقدام به این عمل نمودند و تقریباً از اوایل قرن 20 روشهای بیوتكنولوژی در سراسر دنیا رایج شدند كه هنوز هم كاربرد دارند.

ابتدا روش بستر جامد برای تولید آن استفاده می‌شد ولی به تدریج روش غوطه وری جایگزین روشهای قبلی شد زیرا در روش غوطه‌وری كنترل بهتر و آسانتر صورت گرفته و نیز شرایط كار بهتر و راندمان بیشتر می‌باشد. مجدداً پس از طی چند دهه روش بستر جامد برای تولید این اسید به دلیل امكان استفاده از ضایعات فراوان و ارزان كشاورزی به عنوان سوبسترا رواج یافت. به هر حال در سالهای اخیر تلاشهای فراوانی برای اصلاح گونه‌های میكروبی مولد اسید سیتریك مخصوصاً آسپرژیلوس نایجر صورت گرفته و از جهت افزایش راندمان تولید و استخراج اسید نیز مورد توجه بوده است.

 

مقدمه

اسید سیتریك یك تری كربوكسیلیك اسید 6 كربنه با فرمول ساختمانی زیر است:

نام شیمیایی آن، 2- هیدروكسی 1 و 2 و 3 پروپان تری كربوكسیلیك اسید است.

 

فرمول شیمیایی:  

اسید سیتریك جزء طبیعی و متابولیت مشترك گیاهان و حیوانات است و به صورت خیلی  گسترده در صنایع غذایی، نوشیدنی و دارویی و غیره استفاده می‌شود. به علت دارا بودن گروههای عاملی مختلف و قابلیت زیست تخریب پذیری، اسید سیتریك و نمكهای آن (عمدتاً Na و K ) كاربردهای صنعتی خیلی زیاد در زمینه‌های مختلف دارند