Sidrunhappe tootmine: valmistamine, protsess ja toode

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Sidrunhape avastati mitusada aastat tagasi, kuid selle täisväärtusliku tootmise ajaloost tööstusrajatistes saab rääkida alles alates 1919. aastast. Sellest hetkest hakkasid tehnoloogid rakendama mikrobioloogilisi protsesse, mille areng pole peatunud tänaseni. Samal ajal on sidrunhappe kaasaegne tootmine heterogeenne ja hõlmab erinevaid lõpptoote valmistamise viise. Ühe või teise meetodi valiku ei määra mitte ainult konkreetse ettevõtte tooraine omadused, vaid ka sihttarbija turu nõuded.

Sidrunhappe tutvustus

Happesuse regulaatorina kasutatakse seda toodet aktiivselt toiduainetööstuses. Kuid sidrunhapet ei kasutata mitte ainult maitse parandamiseks. Olenev alt tootmistehnoloogiast võib see pikendada sihttoote säilivusaega. Sellest vaatenurgast on sidruni tootmineVenemaal saab happeid võrrelda askorbiin-, äädik- ja piimhappe ning nende derivaatide valmistamise tehnoloogiatega.

Ekspertide sõnul kasutatakse sidrunhapet tänu oma omadustele antioksüdandina ja antioksüdantide sünergistina praegu peaaegu pooltes toiduainetes. Selle hapendaja populaarsust soodustavad ka selle gastronoomilised omadused. Sellel happel on meeldiv ja mahe maitse - vähem alt võrreldes seda tüüpi alternatiivsete toodetega. Eriti väljenduvad need omadused jookides ja kondiitritoodetes. Samuti on lai rühm sooli, mida saadakse sidrunhappe mikrobioloogilise tootmise tingimustes – eelkõige saab seejärel sulamissoolana kasutada naatriumtsitraati. Naatriumtsitraadi eelised hõlmavad võimalust saada seda tahkel kujul, samuti ärritava toime välistamist, kui see puutub kokku seedetrakti ja hingamisteede limaskestadega.

Toode tööstuslik tootmine

Sidrunhappe nimetus juhib tähelepanu tsitrusviljadele, kuid seda hapet esineb erineval määral kõigis puuviljades, puuvillas ja okastel. Sellest hoolimata korraldati esimesed tootmisruumid just sidrunimahla töötlemise baasil. 1920. aastatel saadi sel viisil umbes 25% kogu toodangust. Samal ajal oli tootmistehnoloogia ise ebaratsionaalne, kuna 1 tonni sidrunitest saadi umbes 25 kg puhast toodet. Tänapäeval korraldatakse toidu sidrunhappe tootmisttehnoloogiliste ja ressursimahukamate meetodite kohta, mis hõlmavad põhimõtteliselt uute lisandite, nagu melass ja hallitusseened, kasutamist. Muide, see määrab ka logistilised otsused naatriumtsitraadi tootmise asukoha kohta suhkrutehaste läheduses.

Samas ei saa väita, et selline tootmine suure nõudluse tingimustes end definitsiooni järgi õigustaks. Fakt on see, et tootmisprotsessi valmistatavuse kasvades kasvavad ka seadmed, mis tähendab tehniliste seadmete ja võimsuste hoolduse kallinemist. Seetõttu on võimatu teha ilma hästi läbimõeldud sidrunhappe tootmise äriplaanita, mis kajastaks ettevõtte organisatsioonilise ja majandustegevuse kõiki aspekte. Tootmisseadmete varustamise ja majanduslikult põhjendatud logistiliste mudelite väljatöötamise projekteerimislahenduse kõrval on vaja kindlaks määrata ka lõpptoote optimaalne koostis, et see suudaks konkureerida teatud turunišis. Sellele tasub lisada muudatus rangetes sanitaar- ja hügieenistandardites, mis reguleerivad peaaegu kõiki selle happe saamise tehnoloogilisi nüansse.

Tehnoloogia füüsikalis-keemiline esitlus

Kaasaegsed protsessid sidrunhappe tootmiseks põhinevad peamiselt tärklise suspensiooni hüdrolüüsil, mis sisaldab kuni 30% amülolüütilise võimega kuivelementide massist. Neile võib lisada mineraalsoolade tärklist vase, tsingi ja raua sulfaatidega. Seejärel kääritatakse see alus toitekeskkonnas hallitusseene poolt.

Seente biomassi kääritamise ja isoleerimise tulemusena tekib kultuurilahus, mis sisaldab esialgu kuni 85% sidrunhapet. Selles etapis saadud happekindlate ensüümide iseloomulik tunnus on suurenenud amülolüütiline aktiivsus. Esiteks puudutab see glükoamülaasi ja amülaasi.

Sidrunhappe tootmise tehnilist tulemust pärast abioperatsioonide läbimist hinnatakse laboris paljude kvaliteedinäitajate, sealhulgas kultuurilahuse amülolüütilise aktiivsuse järgi.

Sidruni valmistamise tehnoloogiad

Tootmisprotsess viiakse läbi mitmes tehnoloogilises etapis erinevatel seadmetel. Kuigi tehaseruumide korraldamiseks on erinevaid konfiguratsioone - sealhulgas monoplokk ja kokkupandavad moodulid. Peamiste protsesside hulgas, millel sidrunhappe tootmise kaasaegne tehnoloogia põhineb, võib eristada järgmist:

1. Optimeeritud protsessid tooraine tehnoloogiliseks ettevalmistamiseks, et tagada happelise fermentatsioonikeskkonna jaoks vajalikud tingimused.
2. Eoste paljunemine spetsiaalselt organiseeritud tingimustes.
3. Käärimisprotsess vastav alt konkreetse tooraine omadustele.
4. Vajadusel kohandage käärimisprotsesside jaoks kõik või üksikud toorained.
5. Happe eraldamine fermentatsioonilahustest. Muide, eraldamise meetodid on suures osaskraadid määravad toote lõpliku kvaliteedi.
6. Saadud happe puhastamine ja kristallimine. Selles etapis avanevad võimalused toote muutmiseks ja happe muude versioonide tootmiseks erinevates konfiguratsioonides. Näiteks võib sidrunhappe üldise tootmise osana toota siirupeid, monohüdraate, dehüdreeritud preparaate ja naatriumtsitraatdihüdraati. Samuti võib reguleerida kemikaale.

Protsessiseadmed

Kaasaegsete sidrunhappe tootmise tehaste tehnilise paigutuse optimeeritud formaat hõlmab biotehnoloogiliste seadmete kasutamist. Keskmiselt on sellise lahenduse võimsus toodangumahu arvutamiseks 200-250 tonni aastas, jättes samas piisav alt võimalusi modifitseeritud toodete saamiseks erinevatel tooraineallikatel. Selle sidrunhappe tootmise seadme põhikoostis sisaldab järgmisi reaktoreid ja mahtuvusseadmeid:

1. Kääritajad.
2. Aurustid.
3. Filtrid.
4. Kuivatid.
5. Kristallisaatorid.
6. Logistikaoperatsioone toetav infrastruktuur.

Biotehnoloogilise paigaldusprojekti elluviimine võimaldab meil pakkuda täielikku tootmistsüklit, varustades piirkondlikke tarbijaid täielikult kohapeal minimaalse soojus- ja elektriressursside kaasamisega.

Seda tüüpi riistvaratehnoloogilist lahendust iseloomustab tootjatüvede kasutamine, mis toob kaasa toote algselt madala maksumuse. Seda sidrunhappe tootmise tehnoloogiat iseloomustab ka vastuvõetav keskkonna puhtuse tase ja töötajate mürgine ohutus.

Mis puudutab toote kvaliteeti, siis see vastab rahvusvahelistele toiduainetööstuse standarditele. Teine asi on see, et on võimalik välja anda ka tehniline toode, mis on mõeldud eelkõige pesuvahendite jaoks.

Sidrunhappe tootmise tooraine ettevalmistamine

Tooraine siseneb tootmisprotsessi pärast spetsiaalset töötlemist. Selle meetodi ja parameetrid ei määra mitte ainult tooraine omadused, vaid ka tootele esitatavad nõuded. Arvesse võetakse ka naatriumtsitraadist derivaatide valmistamise võimalust.

Ühel või teisel on sidrunhappe tootmise peamiseks tooraineks melass, mis sisaldab optimaalses vahekorras rauda. Mis puudutab selle töötlemist, siis selle protsessi põhietapp on eelfermentatsioon, mis on vajalik koostise sadestamiseks kollase veresoola abil. Ilma edasise töötlemiseta võib see sool happes toimida isotsitraatdehüdrogenaaside inhibiitorina.

Teine komponent, mida saab kasutada tooraine baasina, on seen Aspergillus Niger. Tekib küsimus – miks kasutatakse tänapäevaste tehnoloogiate tingimustes sidrunhappe tootmiseks hallitusseent? Kõige sagedamini on selle kasutamine vajalik tootja funktsiooni tagamiseks. Selle keemiline valem on optimaalnemitme protsessi korraga läbiviimine, mis on sünteetiliste asendusainete kasutamisel võimatud või tehnoloogiliselt põhjendamatud. Eelkõige räägime lahustamisest, kihistamisest ning sellele järgnevast eraldamise ja puhastamise protseduuridest.

Modifitseeritud sidrunhappe derivaatide tootmisel on vaja ka toorainete spetsiaalset ettevalmistust. Sel juhul võib kasutada ka täiendavaid lisandeid, sealhulgas etüülalkoholi, tehnilisi ja etanooli sisaldavaid vaheaineid koos piiritusetehaste jäätmetega. Melassist sidrunhappe tootmist täiendavad omakorda heksatsüanoferraadi selitamine, steriliseerimine ja keetmine.

Mõõduka lisandisisaldusega tärklisehüdrolüsaatide kasutamisel peab tooraine ettevalmistamine hõlmama dekatatsiooniprotseduuri ja pidevat steriliseerimist.

Eoste paljunemise protsessi korraldamine

Tõhusad mikrobioloogilised protsessid nõuavad hästi ettevalmistatud seemet. Happesünteesi käigus sisestatakse see materjal eoste kujul käärituspaaki tootmisprotsessi alguses. Optimeeritud kujul näeb melassipõhise sidrunhappe tootmise tehnoloogia eraldi ette eoste ettevalmistamise aretamiseks, mille raames tehakse ka testimine. Kui plaanitakse pikaajalist tootmist, siis eosed kuivatatakse. See on vajalik nii nende funktsionaalsete omaduste pikaajaliseks säilitamiseks kui ka edukaks doseerimiseks.

Järgmises etapis valmistatakse ette substraadid, sealhulgas sahharoos, glükoos võitärklis. Tärklist sisaldavad materjalid suhkrustatakse esm alt, et muuta need glükoosiks, mida kasutatakse tootmistüvena.

Kuna lisandite tase tooraine ja substraatide töötlemise kõikidel etappidel võib olla liiga kõrge, töötavad paljud tootjad välja spetsiaalseid meetodeid nende materjalide esmaseks puhastamiseks. Näiteks võib tärklise hüdrolüsaadi edasine töötlemine sidrunhappeks toiduainete tootmisel hõlmata soola eemaldamise etappe. Samad steriliseerimis- ja keetmisprotseduurid mehaanilise filtreerimisega võib omistada universaalsetele ja kõige kättesaadavamatele lisanditest puhastamise meetoditele.

Käärimisprotsess ja happe tootmine

Kaasaegsetes käärimisprotsessi tagamise tehnoloogiates kasutatakse spetsiaalseid mullitavaid fermentereid, mis valitakse vastav alt eelpool käsitletud hallitusseene valmistatud tüvedele. Valik viiakse läbi koos teatud parameetrite järgi testimisega, mis võimaldab korraldada fermentatsiooni individuaalsete konfiguratsioonide järgi, võttes arvesse kasutatud tooraine omadusi. Sidrunhappe tootmise tehnoloogiliselt kõige arenenumad protsessid hõlmavad ka tööriistu, mis reguleerivad mullitavate mikroorganismide metaboolset aktiivsust.

Happe eraldamise etapis on ülesandeks saada fermentatsioonikeskkonnast lahus esialgse puhastusastmega. Puhastusastme tõstmiseks tuleb tekitav segu sobiv alt ette valmistada. Eelkõige läbib see järgmisi protsesseeeltöötlus:

1. Eraldamise ja arveldamise protseduur.
2. Mütseeli eraldamine.
3. Katsiumsulfaadi eraldamine ja fermentatsioonimassi lagunemine.

Kaasaegses tööstuses kasutatakse kuivade jääkide eraldamiseks automaatjuhtimisega lintfiltreid. Samuti kasutatakse setete filtreerimisprotsesside korraldamiseks spetsiaalseid elektrooniliste juhtimissüsteemidega tsentrifuuge ja separaatoreid, mis suurendab materjali töötlemise täpsust.

Saadud sidrunhappe puhastamine

Tootmise viimane etapp, mis hõlmab juba saadud toote kompleksset töötlemist. Selles protsessis kasutatakse aktiivsütt koos anioon- ja katioonvahetusvaikudega. Sellise puhastamise tehnoloogiat rakendatakse fikseeritud kihiga reaktorites mitmes etapis:

1. Aurumisprotsess teatud temperatuuril.
2. kristalliseerimine vaakumis.
3. Kristallide sõelumine tsentrifuugis.
4. Kuivatamine keevkihiga.
5. Sõelumine.

Aurutamine toimub langeva vedelikukilega mitmeastmelises aurustiseadmes. Selle protsessi tulemusena saavutatakse vajalik aurustumiskoefitsient ilma sidrunhappe tarbijaomadusi vähendamata. Energiaressursside tarbimist saab selles etapis oluliselt vähendada aurude termilise kokkusurumise tõttu.

Mis puutub kristallimisse, siis see sidrunhappe tootmisprotsess viiakse läbi sundtsirkulatsiooniga. MõnesToiduainetööstuse tehaste tehnilistes konfiguratsioonides on vaakumkristallisaatorid konstrueeritud samadel struktuursetel alustel koos seadmetega naatriumtsitraadi modifitseeritud ja derivaatide tootmiseks. Näiteks kasutatakse sarnaseid seadmeid dehüdreeritud toodete ja sidrunhappe monohüdraadi tootmisel.

Mitte viimane väärtus puhastamisetapis on fermentatsioonilahuse ringlussevõtt, mille käigus eraldatakse emakaensüümid kristalle sisaldavast suspensioonist. Tehniliselt viiakse see protseduur läbi pideva tsentrifuugi abil, mis võimaldab täpselt kontrollida lõpptoote omadusi.

Lõplik kuivatamine ja sõelumine nõuavad saadud ja puhastatud toote delikaatset käsitsemist. Selles etapis mängivad rolli nõuded sidrunhappe vabanemise vormile – näiteks toimub fraktsioneerimine vastav alt kavandatud osakeste suurusele.

Kodumaine sidrunhappeturg

Selle segmendi peamised osalejad Venemaa toiduainetööstuse turul on Hiina tootjad, kelle käes on peaaegu pool kogu toodangust. Kuid märkimisväärse osa moodustavad ka Venemaa sidrunhappe tootmise tehased, mille hulgas erilise koha hõivab Belgorodis asuv ettevõte Citrobel. Tegelikult on see peaaegu ainus maailmatasemel võimsusega kodumaine tehas. Toiduainesektori kaubandusorganisatsioonid teevad aktiivselt koostööd Eesti tehastegavälismaal. Selles suunas paistavad silma Ukraina ja Valgevene suhkruvabrikud, mis asuvad vastav alt Smilas ja Skidelis.

Ekspertide hinnangul vastab Venemaa sidrunhape GOST-i ja pakendidisaini standardite regulatiivsetele nõuetele. See on üks eeliseid, mis võimaldab Venemaa kodumaistel sidrunhappetehastel Hiina ettevõtetega eduk alt konkureerida. Seega, võrreldes Citrobeliga, mis pakub püsiv alt kvaliteetset sidrunhapet, ei garanteeri Taevaimpeeriumi tootjad alati toodete vastavust rangetele standarditele, mis kajastub ka hindades. Erinevuse määrab tootja ja jaotusvõrgu tase. Samal ajal on isegi suurte ettevõtete tarnete puhul ühe partii sidrunhappe omadused heterogeensed ja võivad erineda. Seda kinnitavad ka tarbijate ülevaated, kus märgitakse ära kaebused toote lahustuvuse ja niiskusesisalduse kohta.

Järeldus

Tänapäeval on maailma sidrunhappetootjate toodang umbes 800 000 tonni aastas. Selle sektori nii suur tootlus tuleneb sellest, et hapestajate kasutamisest on huvitatud mitmed tööstusharud, sealhulgas traditsioonilised toiduainetööstuse segmendid ning keemia- ja farmaatsiavaldkond. Veelgi enam, selliste hapete derivaadid leiavad tänapäeval rakendust isegi kaitse- ja elektroonikatööstuses, rääkimata põllumajandusest ja muudest tööstusharudest, kus sidrunhappe tehniline funktsioon on nõutud.ensüümid. Sellega seoses võib märkida, et naatriumtsitraati kasutatakse aktiivsete abiainete ja sünteetiliste detergentide asendajana.

Kui rääkida sidrunhappe tootmisest Venemaal, siis valitsuse tasandil on viimastel aastatel astutud samme siseturu kaitsmiseks, et ergutada selles valdkonnas tegutsevaid ettevõtteid. Kuid kuna Belgorodi tehas jääb ainsaks suuremaks sidrunhappe tarnijaks, on mõnikord sellest tootest puudus. Väljapääsuna pakkusid eksperdid välja tollieeskirjade muutmise, mille kohaselt eelistati välismaiste hapestajate importi Euroopa ettevõtetele, kes tagavad toote korraliku kvaliteedi. Jaapani, Šveitsi ja Saksamaa suurte biokeemiatootjate sidrunhape on oma kvaliteedi poolest parem kui kodumaised tooted, kuid hinnad on liiga kõrged, nii et Citrobeli tehas jääb konkurentsivõimeliseks, ilma et see kahjustaks tarbijate vajadusi.