ซิเตรตผลิตทางอุตสาหกรรมได้อย่างไร?
ในฐานะซัพพลายเออร์ซิเตรต ฉันมักถูกถามเกี่ยวกับกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมของซิเตรต ในบล็อกโพสต์นี้ ฉันจะเจาะลึกรายละเอียดวิธีการผลิตซิเตรตในระดับอุตสาหกรรม สำรวจวิธีการ วัตถุดิบ และขั้นตอนสำคัญที่เกี่ยวข้องในกระบวนการนี้
วัตถุดิบ
วัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตซิเตรตทางอุตสาหกรรมมักเป็นแหล่งคาร์โบไฮเดรต คาร์โบไฮเดรตที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ กากน้ำตาล ซูโครส และกลูโคส กากน้ำตาลซึ่งเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมน้ำตาล เป็นตัวเลือกยอดนิยมเนื่องจากมีต้นทุนค่อนข้างต่ำและมีปริมาณน้ำตาลสูง ซูโครสซึ่งสามารถหาได้จากอ้อยหรือหัวบีท และกลูโคสซึ่งมักได้มาจากแป้งข้าวโพดก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน
นอกจากคาร์โบไฮเดรตแล้ว จุลินทรีย์บางชนิดยังมีบทบาทสำคัญในการผลิตซิเตรตอีกด้วย Aspergillus niger ซึ่งเป็นเชื้อราที่มีเส้นใยเป็นจุลินทรีย์ที่ใช้กันมากที่สุดในการหมักซิเตรตทางอุตสาหกรรม เชื้อรานี้มีความสามารถในการเปลี่ยนคาร์โบไฮเดรตเป็นกรดซิตริกได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ จุลินทรีย์อื่นๆ เช่น ยีสต์ เช่น Yarrowia lipolytica กำลังถูกสำรวจเพื่อการผลิตซิเตรต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานเฉพาะทางบางอย่าง
กระบวนการหมัก
กระบวนการหมักเป็นหัวใจสำคัญของการผลิตซิเตรตทางอุตสาหกรรม สามารถแบ่งออกเป็นการหมักแบบจุ่มและการหมักแบบโซลิดสเตต โดยวิธีการหมักแบบจุ่มเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด
การหมักแบบจุ่ม
ในการหมักแบบจุ่ม สารตั้งต้นของคาร์โบไฮเดรตจะถูกละลายในน้ำเพื่อสร้างตัวกลางที่เป็นของเหลว จากนั้นสื่อนี้จะถูกฆ่าเชื้อเพื่อกำจัดจุลินทรีย์ที่แข่งขันกัน หลังจากการฆ่าเชื้อ ตัวกลางจะถูกฉีดเชื้อจุลินทรีย์ที่เลือกสรร ซึ่งมักจะเป็นเชื้อราแอสเปอร์จิลลัสไนเจอร์
การหมักเกิดขึ้นในถังหมักขนาดใหญ่ ซึ่งมีปริมาตรตั้งแต่ไม่กี่ลูกบาศก์เมตรไปจนถึงหลายร้อยลูกบาศก์เมตร ถังหมักเหล่านี้ติดตั้งเครื่องกวนเพื่อให้แน่ใจว่าตัวกลางและจุลินทรีย์ผสมกันอย่างเหมาะสม รวมถึงระบบเติมอากาศเพื่อจ่ายออกซิเจน ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตและการเผาผลาญของเชื้อรา Aspergillus niger
สภาวะการหมัก เช่น อุณหภูมิ pH และความเร็วในการกวนได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการผลิตซิเตรตโดยเชื้อรา Aspergillus niger โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 30 - 32°C ค่า pH ของตัวกลางจะคงอยู่ที่ระดับที่เป็นกรด โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 2 - 3 เนื่องจากสิ่งนี้เอื้อต่อการผลิตกรดซิตริก กระบวนการหมักมักใช้เวลาหลายวัน ในระหว่างนั้นจุลินทรีย์จะบริโภคคาร์โบไฮเดรตและเปลี่ยนให้เป็นกรดซิตริก
การหมักแบบโซลิด - สเตต
การหมักแบบโซลิดสเตตเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์บนสารตั้งต้นที่เป็นของแข็ง เช่น เศษเหลือทางการเกษตรหรือเมล็ดพืช วิธีนี้มีข้อดีบางประการ เช่น ลดการใช้น้ำและมีศักยภาพในการใช้พื้นผิวที่มีต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อจำกัดบางประการ รวมถึงความยากลำบากในการควบคุมสภาวะการหมักและการขยายขนาดกระบวนการ
การกู้คืนและการทำให้บริสุทธิ์
เมื่อการหมักเสร็จสิ้น ขั้นตอนต่อไปคือนำซิเตรตกลับคืนมาและทำให้บริสุทธิ์จากน้ำซุปสำหรับการหมัก
การแยกสารชีวมวล
ขั้นตอนแรกในกระบวนการนำกลับมาใช้ใหม่คือการแยกชีวมวล (เซลล์จุลินทรีย์) ออกจากน้ำซุปสำหรับการหมัก โดยปกติจะทำโดยการกรองหรือการหมุนเหวี่ยง การกรองสามารถทำได้โดยใช้ตัวกรองหลายประเภท เช่น ตัวกรองสูญญากาศแบบหมุนหรือตัวกรองเมมเบรน การหมุนเหวี่ยงเกี่ยวข้องกับการปั่นน้ำซุปด้วยความเร็วสูงเพื่อแยกชีวมวลที่เป็นของแข็งออกจากเฟสของเหลว
การกู้คืนซิเตรต
หลังจากแยกชีวมวลแล้ว จะต้องนำซิเตรตในสถานะของเหลวกลับมาใช้ใหม่ วิธีการทั่วไปวิธีหนึ่งคือการตกตะกอน เติมแคลเซียมไฮดรอกไซด์หรือแคลเซียมคาร์บอเนตลงในน้ำซุปเพื่อสร้างตะกอนแคลเซียมซิเตรต จากนั้นตะกอนแคลเซียมซิเตรตจะถูกแยกออกจากของเหลวโดยการกรอง
จากนั้นตะกอนแคลเซียมซิเตรตจะถูกบำบัดด้วยกรดซัลฟิวริกเพื่อเปลี่ยนกลับเป็นกรดซิตริกและเกิดเป็นแคลเซียมซัลเฟต (ยิปซั่ม) เป็นผลพลอยได้ ยิปซั่มจะถูกกำจัดออกโดยการกรองและสารละลายกรดซิตริกที่ได้จะถูกทำให้บริสุทธิ์ต่อไป
การทำให้บริสุทธิ์
สารละลายกรดซิตริกที่ได้จากขั้นตอนที่แล้วยังมีสิ่งเจือปนอยู่ เช่น สารให้สี โปรตีน และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ การทำให้บริสุทธิ์ดำเนินการผ่านชุดขั้นตอน รวมถึงโครมาโตกราฟีแบบแลกเปลี่ยนไอออน การบำบัดด้วยถ่านกัมมันต์ และการตกผลึก
โครมาโตกราฟีแบบแลกเปลี่ยนไอออนใช้เพื่อกำจัดไอออนอนินทรีย์ออกจากสารละลาย การบำบัดด้วยถ่านกัมมันต์ช่วยขจัดสีและสิ่งสกปรกอินทรีย์บางชนิด การตกผลึกเป็นขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ สารละลายกรดซิตริกบริสุทธิ์จะมีความเข้มข้นและทำให้เย็นลง ทำให้กรดซิตริกตกผลึก จากนั้นคริสตัลจะถูกแยกออกจากสุราแม่โดยการกรองหรือการหมุนเหวี่ยงและทำให้แห้งเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ซิเตรตขั้นสุดท้าย
ซิเตรตประเภทต่างๆ
ซิเตรตมีหลายประเภทในท้องตลาด โดยแต่ละประเภทมีคุณสมบัติและการใช้งานเฉพาะตัว
เฟอริกซิเตรตเป็นสารประกอบประสานระหว่างเหล็กและกรดซิตริก มักใช้ในอุตสาหกรรมยาเป็นอาหารเสริมธาตุเหล็ก และในอุตสาหกรรมอาหารเป็นสารแต่งสีและสารต้านอนุมูลอิสระ
โซเดียมเฟอรัสซิเตรตเป็นสารประกอบซิเตรตที่สำคัญอีกชนิดหนึ่ง เป็นแหล่งของธาตุเหล็กและใช้ในการเสริมอาหารและในสูตรยาบางชนิด
แคลเซียมซิเตรตคือเกลือแคลเซียมของกรดซิตริก มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นอาหารเสริมแคลเซียมในอุตสาหกรรมยาและอาหารเนื่องจากมีแคลเซียมสูงและมีการดูดซึมที่ดี
การควบคุมคุณภาพ
การควบคุมคุณภาพเป็นส่วนสำคัญของการผลิตซิเตรตทางอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์ซิเตรตขั้นสุดท้ายต้องเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพที่เข้มงวดในแง่ของความบริสุทธิ์ องค์ประกอบทางเคมี และคุณสมบัติทางกายภาพ
ความบริสุทธิ์ของซิเตรตมักจะถูกกำหนดโดยการไทเทรตหรือโครมาโตกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีดำเนินการเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีซิเตรตและส่วนประกอบอื่นๆ ในปริมาณที่ถูกต้อง คุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ขนาดอนุภาค ปริมาณความชื้น และความสามารถในการละลาย จะได้รับการตรวจสอบอย่างระมัดระวังเช่นกัน
บทสรุป
การผลิตซิเตรตทางอุตสาหกรรมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน ตั้งแต่การเลือกวัตถุดิบไปจนถึงการหมัก การนำกลับมาใช้ใหม่ การทำให้บริสุทธิ์ และการควบคุมคุณภาพ ในฐานะซัพพลายเออร์ซิเตรต ฉันเข้าใจถึงความสำคัญของการผลิตผลิตภัณฑ์ซิเตรตคุณภาพสูงที่ตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของลูกค้าของเรา
หากคุณสนใจที่จะซื้อผลิตภัณฑ์ซิเตรตไม่ว่าจะเป็นเฟอริกซิเตรต-โซเดียมเฟอรัสซิเตรต, หรือแคลเซียมซิเตรตโปรดติดต่อเราเพื่อขอข้อมูลเพิ่มเติมและเริ่มการเจรจาจัดซื้อจัดจ้าง เรามุ่งมั่นที่จะมอบผลิตภัณฑ์และบริการที่ดีที่สุดแก่คุณ
อ้างอิง
- Roehr, M., & Kubicek, CP (1983) เทคโนโลยีชีวภาพในการผลิตกรดซิตริก ความก้าวหน้าทางวิศวกรรมชีวเคมี/เทคโนโลยีชีวภาพ, 27, 1 - 50
- Soccol, CR, Vandenberghe, LPS, Rodrigues, C., และ Pandey, A. (2006) การผลิตกรดซิตริกโดยการหมักแบบโซลิดสเตต: บทวิจารณ์ วารสารวิศวกรรมเคมีของบราซิล, 23(2), 171 - 180.
- ซิงห์ เอ. และคูมาร์ เอ. (2017) การผลิตกรดซิตริกจากจุลินทรีย์: บทวิจารณ์ การวิจัยไบโออินเทอร์เฟซในเคมีประยุกต์ 7(3) 5651 - 5660
