Կիտրոնաթթվի արտադրություն. պատրաստում, գործընթաց և արտադրանք

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Կիտրոնաթթուն հայտնաբերվել է մի քանի հարյուր տարի առաջ, սակայն արդյունաբերական օբյեկտներում դրա լիարժեք արտադրության պատմության մասին կարելի է խոսել միայն 1919 թվականից: Այդ պահից տեխնոլոգները սկսեցին կիրառել մանրէաբանական գործընթացներ, որոնց զարգացումը չի դադարել առ այսօր։ Միևնույն ժամանակ, կիտրոնաթթվի ժամանակակից արտադրությունը տարասեռ է և ներառում է վերջնական արտադրանքի արտադրության տարբեր եղանակներ։ Այս կամ այն մեթոդի ընտրությունը որոշվում է ոչ միայն կոնկրետ ձեռնարկության հումքի բնութագրերով, այլև թիրախային սպառողական շուկայի պահանջներով։

ներածություն կիտրոնաթթվի

Որպես թթվայնության կարգավորիչ այս մթերքը ակտիվորեն օգտագործվում է սննդի արդյունաբերության մեջ: Բայց կիտրոնաթթուն օգտագործվում է ոչ միայն համը շտկելու համար։ Կախված արտադրության տեխնոլոգիայից, այն կարող է մեծացնել թիրախային արտադրանքի պահպանման ժամկետը: Այս տեսանկյունից կիտրոնի արտադրությունըՌուսաստանում թթուները կարող են հավասարվել ասկորբին, քացախային և կաթնաթթուների արտադրության տեխնոլոգիաներին, ինչպես նաև դրանց ածանցյալներին։

Ըստ մասնագետների, կիտրոնաթթուն որպես հակաօքսիդանտ և հակաօքսիդանտ սիներգիստ իր հատկությունների շնորհիվ այժմ օգտագործվում է բոլոր արտադրված սննդամթերքի գրեթե կեսում: Այս թթվայնացուցիչի ժողովրդականությանը նպաստում են նաև նրա գաստրոնոմիական հատկությունները: Այս թթուն ունի հաճելի և մեղմ համ, գոնե այս տեսակի այլընտրանքային արտադրանքի համեմատությամբ: Հատկապես այս հատկությունները դրսևորվում են խմիչքների և հրուշակեղենի մեջ։ Կա նաև աղերի լայն խումբ, որոնք ստացվում են կիտրոնաթթվի մանրէաբանական արտադրության պայմաններում, մասնավորապես, նատրիումի ցիտրատը կարող է օգտագործվել որպես հալվող աղ: Նատրիումի ցիտրատի առավելությունները ներառում են այն պինդ ձևով ստանալու հնարավորությունը, ինչպես նաև մարսողական և շնչառական համակարգերի լորձաթաղանթներին ենթարկվելիս գրգռիչ ազդեցության բացառումը։

Արտադրանքի արդյունաբերական արտադրություն

Կիտրոնաթթու անվանումը ուշադրություն է հրավիրում ցիտրուսային մրգերի վրա, սակայն այս թթուն տարբեր աստիճանի առկա է բոլոր մրգերի, բամբակի և ասեղների մեջ: Այնուամենայնիվ, առաջին արտադրամասերը կազմակերպվել են հենց կիտրոնի հյութի վերամշակման հիման վրա։ 1920-ականներին ամբողջ արտադրության մոտ 25%-ը ստացվում էր այս ճանապարհով։ Միևնույն ժամանակ, արտադրության տեխնոլոգիան ինքնին իռացիոնալ էր, քանի որ 1 տոննա կիտրոնից ստացվել է մոտ 25 կգ մաքուր արտադրանք։ Այսօր կազմակերպվում է սննդային կիտրոնաթթվի արտադրությունավելի տեխնոլոգիական և ռեսուրսներ ինտենսիվ մեթոդների վրա, որոնք ներառում են սկզբունքորեն նոր հավելումների օգտագործումը, ինչպիսիք են մելասը և բորբոս սնկերը: Ի դեպ, սա նաև որոշում է լոգիստիկ որոշումները շաքարի գործարանների մոտ նատրիումի ցիտրատի արտադրության վայրի վերաբերյալ։

Միևնույն ժամանակ չի կարելի ասել, որ նման արտադրությունն ըստ սահմանման արդարացնում է իրեն բարձր պահանջարկի պայմաններում։ Փաստն այն է, որ արտադրական գործընթացի արտադրելիության աճի հետ ավելանում է նաև սարքավորումները, ինչը նշանակում է տեխնիկական սարքավորումների և հզորությունների պահպանման արժեքի բարձրացում: Հետևաբար, անհնար է անել առանց կիտրոնաթթվի արտադրության լավ մտածված բիզնես պլանի, որը ցույց կտա ձեռնարկության կազմակերպչական և տնտեսական գործունեության բոլոր ասպեկտները: Արտադրական սարքավորումների համալրման և տնտեսական հիմնավորվածությամբ լոգիստիկ մոդելների մշակման նախագծային լուծումների հետ մեկտեղ անհրաժեշտ կլինի որոշել վերջնական արտադրանքի օպտիմալ ձևակերպումը, որպեսզի այն կարողանա մրցակցել շուկայում որոշակի տեղը: Սրան արժե ավելացնել խիստ սանիտարահիգիենիկ ստանդարտների փոփոխություն, որը կարգավորում է այս թթվի ստացման գրեթե բոլոր տեխնոլոգիական նրբությունները։

Տեխնոլոգիայի ֆիզիկաքիմիական ներկայացում

Կիտրոնաթթվի արտադրության ժամանակակից գործընթացները հիմնականում հիմնված են օսլայի կախույթի հիդրոլիզի վրա, որը ներառում է ամիլոլիտիկ հատկություն ունեցող չոր տարրերի զանգվածի մինչև 30%-ը։ Դրանց կարելի է ավելացնել հանքային աղերի օսլա՝ պղնձի, ցինկի և երկաթի սուլֆատներով։Այս հիմքը հետագայում ենթարկվում է խմորման սննդային միջավայրում բորբոս սնկերի կողմից:

Սնկային կենսազանգվածի խմորման և մեկուսացման արդյունքում ձևավորվում է կուլտուրական լուծույթ, որն ի սկզբանե պարունակում է մինչև 85% կիտրոնաթթու։ Այս փուլում ստացված թթվակայուն ֆերմենտների բնորոշ առանձնահատկությունը ամիլոլիտիկ ակտիվության բարձրացումն է: Առաջին հերթին դա վերաբերում է գլյուկոամիլազին և ամիլազին։

Օժանդակ գործողություններ անցնելուց հետո կիտրոնաթթվի արտադրության տեխնիկական արդյունքը լաբորատորիայում գնահատվում է որակի ցուցիչների լայն շրջանակով, ներառյալ կուլտուրայի լուծույթի ամիլոլիտիկ ակտիվությունը:

«Կիտրոն» պատրաստելու տեխնոլոգիա

Արտադրական գործընթացն իրականացվում է մի քանի տեխնոլոգիական փուլերով՝ տարբեր սարքավորումների վրա։ Չնայած կան տարբեր կոնֆիգուրացիաներ գործարանային օբյեկտների կազմակերպման համար, ներառյալ մոնոբլոկը և հավաքովի մոդուլայինները: Հիմնական գործընթացներից, որոնց վրա հիմնված է կիտրոնաթթվի արտադրության ժամանակակից տեխնոլոգիան, կարելի է առանձնացնել հետևյալը՝.

1. Օպտիմիզացված գործընթացներ հումքի տեխնոլոգիական պատրաստման համար՝ թթվային խմորման միջավայրի համար անհրաժեշտ պայմաններ ապահովելու համար:
2. Սպորների վերարտադրություն հատուկ կազմակերպված պայմաններում.
3. Ֆերմենտացման գործընթացը՝ ըստ կոնկրետ հումքի բնութագրերի։
4. Անհրաժեշտության դեպքում հարմարեցրեք բոլոր կամ առանձին հումքները խմորման գործընթացներին:
5. Թթվի առանձնացում խմորման լուծույթներից. Ի դեպ, տարանջատման մեթոդները մեծապեսաստիճանները որոշում են արտադրանքի վերջնական որակը:
6. Ստացված թթվի մաքրում և բյուրեղացում. Այս փուլում հնարավորություններ են բացվում արտադրանքի փոփոխության և տարբեր կոնֆիգուրացիաներով թթվի այլ տարբերակների արտադրության համար: Օրինակ, որպես կիտրոնաթթվի ընդհանուր արտադրության մաս, կարող են արտադրվել օշարակներ, մոնոհիդրատ, ջրազրկված ձևակերպումներ և նատրիումի ցիտրատ դիհիդրատ: Քիմիական նյութերը նույնպես կարող են կարգավորվել։

Գործընթացային սարքավորում

Կիտրոնաթթվի արտադրության համար ժամանակակից գործարանների տեխնիկական դասավորության օպտիմալացված ձևաչափը ներառում է կենսատեխնոլոգիական կայանքների օգտագործումը: Միջին հաշվով, արտադրանքի ծավալը հաշվարկելու համար նման լուծույթի հզորությունը կազմում է 200-250 տոննա/տարի, մինչդեռ լայն հնարավորություններ է թողնում հումքի տարբեր աղբյուրների հիման վրա փոփոխված ապրանքներ ձեռք բերելու համար: Կիտրոնաթթվի արտադրության համար այս սարքավորման հիմնական բաղադրությունը ներառում է հետևյալ ռեակտորային և հզորության սարքերը՝

1. Fermenters.
2. Գոլորշիացնողներ.
3. Զտիչներ.
4. Չորացուցիչներ.
5. բյուրեղացնողներ.
6. Ենթակառուցվածք՝ լոգիստիկ գործողություններին աջակցելու համար:

Կենսատեխնոլոգիական տեղադրման նախագծի իրականացումը մեզ թույլ է տալիս ապահովել արտադրական ամբողջական ցիկլ՝ տեղական սպառողներին ամբողջությամբ մատակարարելով ջերմային և էներգիայի ռեսուրսների նվազագույն ներգրավվածությամբ:

Այս տեսակի ապարատային-տեխնոլոգիական լուծումը բնութագրվում է արտադրող շտամների կիրառմամբ, ինչը հանգեցնում է արտադրանքի սկզբնական ցածր գնի:Կիտրոնաթթվի արտադրության այս տեխնոլոգիան բնութագրվում է նաև շրջակա միջավայրի համար շրջակա միջավայրի մաքրության ընդունելի մակարդակով և աշխատողների համար թունավոր անվտանգությամբ:

Ինչ վերաբերում է արտադրանքի որակին, ապա այն համապատասխանում է սննդի արդյունաբերության միջազգային չափանիշներին։ Այլ բան է, որ հնարավոր է թողարկել նաև տեխնիկական արտադրանք, որը նախատեսված է, մասնավորապես, լվացող միջոցների համար։

Հումքի պատրաստում կիտրոնաթթվի արտադրության համար

Հումքը արտադրական գործընթաց է մտնում հատուկ մշակումից հետո։ Դրա մեթոդը և պարամետրերը որոշվում են ոչ միայն հումքի հատկություններով, այլև արտադրանքին ներկայացվող պահանջներով: Հաշվի է առնվում նաև նատրիումի ցիտրատից ածանցյալ արտադրանքի արտադրության հնարավորությունը։

Այսպես թե այնպես, կիտրոնաթթվի արտադրության հիմնական հումքը մելասն է, որը պարունակում է երկաթի օպտիմալ հարաբերակցությունը։ Ինչ վերաբերում է դրա վերամշակմանը, ապա այս գործընթացի հիմնական քայլը նախնական խմորումն է, որն անհրաժեշտ է արյան դեղին աղի միջոցով բաղադրության տեղումների համար։ Առանց հետագա մշակման, թթվային այս աղը կարող է հանդես գալ որպես իզոցիտրատ դեհիդրոգենազների արգելակիչ:

Մեկ այլ բաղադրիչ, որը կարող է օգտագործվել որպես հումքի հիմք, Aspergillus Niger բորբոսն է: Հարց է առաջանում՝ ինչո՞ւ է ժամանակակից տեխնոլոգիաների պայմաններում բորբոսային սնկից կիտրոնաթթու արտադրելու համար։ Առավել հաճախ դրա օգտագործումը պահանջվում է արտադրողի գործառույթն ապահովելու համար։ Դրա քիմիական բանաձեւը օպտիմալ էմիանգամից մի քանի գործընթացների իրականացում, որոնք անհնար կամ տեխնոլոգիապես հիմնավորված չեն սինթետիկ փոխարինիչներ օգտագործելիս. Խոսքը, մասնավորապես, տարրալուծման, լուծարման և հետագա տարանջատման ու մաքրման ընթացակարգերի մասին է։

Հումքի հատուկ պատրաստում է պահանջվում նաև կիտրոնաթթվի ձևափոխված ածանցյալների արտադրության մեջ։ Այս դեպքում կարող են օգտագործվել նաև լրացուցիչ ներդիրներ, այդ թվում՝ էթիլային սպիրտ, տեխնիկական և էթանոլ պարունակող միջանկյալներ՝ թորման արտադրամասերի թափոններով: Իր հերթին, մելասից կիտրոնաթթվի արտադրությունը կլրացվի հեքսացիանոֆերատային մաքրման, մանրէազերծման և եռման գործընթացներով։

Օսլայի հիդրոլիզատները չափավոր կեղտոտ պարունակությամբ օգտագործելիս, հումքի պատրաստումը պետք է ներառի դեկացիոնացման ընթացակարգ և շարունակական մանրէազերծման գործողություն:

Սպորաբուծության գործընթացի կազմակերպում

Արդյունավետ մանրէաբանական գործընթացները պահանջում են լավ պատրաստված սերմ: Թթվային սինթեզում այս նյութը սպորների տեսքով ներմուծվում է ֆերմենտացման տանկի մեջ՝ արտադրական գործընթացի հենց սկզբում։ Օպտիմալացված ձևով մելասի վրա հիմնված կիտրոնաթթվի արտադրության տեխնոլոգիան առանձին նախատեսում է բուծման համար սպորների պատրաստում, որի շրջանակներում իրականացվում է նաև փորձարկում: Եթե նախատեսվում է երկարաժամկետ արտադրություն, ապա սպորները չորանում են։ Սա անհրաժեշտ է ինչպես դրանց ֆունկցիոնալ որակների երկարաժամկետ պահպանման, այնպես էլ հաջող դոզավորման համար։

Հաջորդ քայլում պատրաստվում են ենթաշերտեր, ներառյալ սախարոզա, գլյուկոզա կամօսլա. Օսլա պարունակող նյութերը սկզբում շաքարացված են՝ վերածելու գլյուկոզայի, որն օգտագործվում է որպես արտադրական շտամ։

Քանի որ հումքի և ենթաշերտերի մշակման բոլոր փուլերում կեղտերի մակարդակը կարող է չափազանց բարձր լինել, շատ արտադրողներ մշակում են հատուկ մեթոդներ այդ նյութերի առաջնային մաքրման համար: Օրինակ, սննդամթերքի արտադրության մեջ օսլայի հիդրոլիզատի հետագա մշակումը կիտրոնաթթվի համար կարող է ներառել աղազրկման քայլեր: Մանրէազերծման և եռացման նույն ընթացակարգերը մեխանիկական ֆիլտրացմամբ կարելի է վերագրել կեղտից մաքրման ունիվերսալ և առավել մատչելի մեթոդներին։

Ֆերմենտացման գործընթաց և թթվային արտադրություն

Ֆերմենտացման գործընթացն ապահովելու ժամանակակից տեխնոլոգիաներում օգտագործվում են հատուկ փրփրացող խմորիչներ, որոնք ընտրվում են ըստ վերը քննարկված բորբոս սնկերի պատրաստված շտամների։ Ընտրությունն իրականացվում է որոշակի պարամետրերի համաձայն փորձարկման հետ միասին, ինչը թույլ է տալիս կազմակերպել խմորում ըստ առանձին կոնֆիգուրացիաների՝ հաշվի առնելով օգտագործվող հումքի բնութագրերը։ Կիտրոնաթթվի արտադրության տեխնոլոգիապես առաջադեմ գործընթացները ներառում են նաև փրփրացող միկրոօրգանիզմների նյութափոխանակության ակտիվությունը կարգավորելու գործիքներ։

Թթվային մեկուսացման փուլում խնդիրն է խմորման միջավայրից ստանալ լուծույթ՝ մաքրման սկզբնական մակարդակով։ Մաքրման աստիճանը բարձրացնելու համար գեներացնող խառնուրդը պետք է պատշաճ կերպով պատրաստվի: Մասնավորապես, այն ենթարկվում է հետեւյալ գործընթացներիննախնական բուժում՝

1. Բաժանման և նստեցման կարգ։
2. Միկելիումի տարանջատման գործողություն.
3. Կալցիումի սուլֆատի տարանջատում և խմորման զանգվածի քայքայում։

Ժամանակակից արդյունաբերություններում չոր մնացորդների տարանջատման համար օգտագործվում են ավտոմատ կառավարմամբ գոտի զտիչներ։ Նաև նստվածքների ֆիլտրման գործընթացների կազմակերպման համար օգտագործվում են հատուկ ցենտրիֆուգներ և էլեկտրոնային կառավարման համակարգերով անջատիչներ, որոնք մեծացնում են նյութերի մշակման ճշգրտությունը։

Ստացված կիտրոնաթթվի մաքրում

Արտադրության վերջնական փուլը, որը ներառում է արդեն ստացված արտադրանքի համալիր վերամշակումը։ Այս գործընթացում օգտագործվում է ակտիվացված ածխածինը անիոնների և կատիոնափոխանակման խեժերի հետ: Նման մաքրման տեխնոլոգիան իրականացվում է ֆիքսված հունով ռեակտորներում մի քանի փուլով.

1. Գոլորշիացման գործընթացը որոշակի ջերմաստիճանում։
2. բյուրեղացում վակուումում.
3. Բյուրեղյա զննում ցենտրիֆուգում։
4. Չորացում հեղուկ մահճակալով.
5. Մաղման կարգ։

Գոլորշիացումն իրականացվում է բազմաստիճան գոլորշիացնող սարքում՝ ընկնող հեղուկ թաղանթով: Այս գործընթացի արդյունքում ձեռք է բերվում գոլորշիացման պահանջվող գործակիցը՝ չնվազեցնելով կիտրոնաթթվի սպառողական հատկությունները։ Էներգակիրների սպառումն այս փուլում կարող է զգալիորեն կրճատվել գոլորշիների վրա ջերմային սեղմման ապահովման շնորհիվ։

Ինչ վերաբերում է բյուրեղացմանը, ապա կիտրոնաթթվի արտադրության այս գործընթացն իրականացվում է հարկադիր շրջանառությամբ։ ՈրոշՍննդի արդյունաբերության գործարանների տեխնիկական կոնֆիգուրացիաներում վակուումային բյուրեղացնողները նախագծված են նույն կառուցվածքային հիմքի վրա՝ նատրիումի ցիտրատի փոփոխված և ածանցյալների արտադրության սարքերի հետ միասին: Օրինակ, նմանատիպ սարքավորումներն օգտագործվում են ջրազրկված արտադրանքի և կիտրոնաթթվի մոնոհիդրատի արտադրության մեջ։

Մաքրման փուլում վերջին արժեքը չէ խմորման լուծույթի վերամշակման գործողությունը, որի ժամանակ արգանդի ֆերմենտների առանձնացումը բյուրեղ պարունակող կախույթից: Տեխնիկապես այս պրոցեդուրան իրականացվում է շարունակական ցենտրիֆուգի միջոցով, որը հնարավորություն է տալիս մանրակրկիտ վերահսկել վերջնական արտադրանքի բնութագրերը։

Վերջնական չորացման և մաղման գործընթացները պահանջում են ստացված և մաքրված արտադրանքի նուրբ մշակում: Այս փուլում դեր կխաղան կիտրոնաթթվի արտազատման ձևի պահանջները. օրինակ՝ ֆրակցիոնացումը կատարվում է ըստ դիզայնի մասնիկների չափի։

Կիտրոնաթթվի ներքին շուկա

Ռուսաստանյան սննդի արդյունաբերության շուկայում այս հատվածի հիմնական մասնակիցների թվում են Չինաստանից արտադրողները, որոնք վերահսկում են ամբողջ արտադրանքի գրեթե կեսը։ Բայց զգալի մասնաբաժին են կազմում նաև կիտրոնաթթվի արտադրության ռուսական գործարանները, որոնց մեջ առանձնահատուկ տեղ է զբաղեցնում Բելգորոդում գտնվող Citrobel ձեռնարկությունը։ Փաստորեն, սա համաշխարհային մակարդակի հզորությամբ գրեթե միակ հայրենական գործարանն է։ Սննդի ոլորտի առևտրային կազմակերպությունները ակտիվորեն համագործակցում են երկրի գործարանների հետարտասահմանում. Այս ուղղությամբ առանձնանում են ուկրաինական և բելառուսական շաքարի գործարանները, որոնք գտնվում են համապատասխանաբար Սմիլայում և Սկիդելում։

Մասնագետների կարծիքով՝ ռուսական կիտրոնաթթուն համապատասխանում է ԳՕՍՏ-ի կարգավորող պահանջներին և փաթեթավորման նախագծման ստանդարտներին։ Սա այն առավելություններից մեկն է, որը թույլ է տալիս Ռուսաստանում կիտրոնաթթվի հայրենական գործարաններին հաջողությամբ մրցակցել չինական ձեռնարկությունների հետ: Այսպիսով, համեմատած Citrobel-ի հետ, որն ապահովում է հետևողականորեն բարձրորակ կիտրոնաթթվի մատակարարումներ, Սելեստիալ կայսրության արտադրողները միշտ չէ, որ երաշխավորում են, որ արտադրանքը համապատասխանում է խիստ չափանիշներին, ինչը նույնպես արտացոլվում է գների վրա: Տարբերությունը որոշվում է արտադրողի և բաշխիչ ցանցի մակարդակով: Միևնույն ժամանակ, նույնիսկ խոշոր ընկերություններից առաքումների դեպքում կիտրոնաթթվի բնութագրերը մեկ խմբաքանակում տարասեռ են և կարող են տարբեր լինել: Սա հաստատվում է նաև սպառողների ակնարկներում, որտեղ նշվում են ապրանքի լուծելիության և խոնավության վերաբերյալ բողոքներ։

Եզրակացություն

Այսօր կիտրոնաթթվի համաշխարհային արտադրողների արտադրության ծավալը կազմում է տարեկան մոտ 800000 տոննա։ Այս ոլորտի նման բարձր եկամտաբերությունը պայմանավորված է նրանով, որ մի շարք արդյունաբերություններ շահագրգռված են թթվայնացուցիչների օգտագործմամբ, այդ թվում՝ սննդի արդյունաբերության ավանդական հատվածները և քիմիական ու դեղագործական ոլորտները։ Ավելին, նման թթուների ածանցյալներն այսօր կիրառություն են գտնում նույնիսկ պաշտպանական և էլեկտրոնային արդյունաբերության մեջ, էլ չենք խոսում գյուղատնտեսության և այլ արդյունաբերության մեջ, որտեղ կիտրոնաթթվի տեխնիկական գործառույթը պահանջարկ ունի:ֆերմենտներ. Այս առումով կարելի է նշել նատրիումի ցիտրատի կիրառման պրակտիկան որպես ակտիվ մշակման օժանդակ միջոցների և սինթետիկ լվացող միջոցների փոխարինող:

Եթե խոսենք Ռուսաստանում կիտրոնաթթվի արտադրության մասին, ապա կառավարության մակարդակով վերջին տարիներին քայլեր են ձեռնարկվում ներքին շուկայի պաշտպանության ուղղությամբ՝ այս ոլորտում գործող ձեռնարկությունները խթանելու նպատակով։ Բայց քանի որ Բելգորոդի գործարանը մնում է կիտրոնաթթվի միակ հիմնական մատակարարը, երբեմն ապրանքի պակաս կա: Որպես ելք՝ փորձագետներն առաջարկեցին փոխել մաքսային կանոնները, որոնց համաձայն օտարերկրյա թթվացուցիչների ներմուծման առաջնահերթությունը տրվել է եվրոպական ընկերություններին, որոնք երաշխավորում են արտադրանքի պատշաճ որակը։ Ճապոնիայի, Շվեյցարիայի և Գերմանիայի խոշոր կենսաքիմիական արտադրողների կիտրոնաթթուն որակով գերազանցում է հայրենական արտադրանքին, սակայն գները չափազանց բարձր են, ուստի Citrobel գործարանը մնում է մրցունակ՝ չվնասելով սպառողների կարիքները: