3 metoder anvendt til kommerciel produktion af citronsyre

Nogle af metoderne til kommerciel produktion af citronsyre er som følger:

Citronsyre (2-hydroxypropan-1, 2, 3-tricarboxylsyre) er et primært metabolisk produkt og dannes i tricarboxylsyrecyklussen.

Kemisk syntetiseres citronsyre fra glycerolen. Det var Wehmer (1893), der rapporterede den store forekomst af citronsyre i de mikrobielle metabolitter. Molliard (1922) bekræftede ophobningen af citronsyre i dyrkningerne af Aspergillus niger under betingelserne for næringsstofmangel.

(i) Koji-fermenteringsproces: Der er tre metoder til kommerciel produktion af citronsyre:

Denne metode anvendes i Japan, som tegner sig for ca. en femtedel af citronsyre produceret om året. Stammer af A. niger anvendes i denne metode.

(ii) Fermenteringsproces for flydende overfladekultur:

Ved denne metode inokuleres flydende kulturer med sporerne af A. niger, som spiser inden for 24 timer. Mycelia cover og flyde på overfladen af opløsningen.

(iii) nedsænket kulturfermenteringsproces:

I dette tilfælde vokser mycelien af A. japonicum i opløsningen med ca. 15 cm dybde i tanke. Citronsyre fremstillet på denne måde er ringere end den, der frembringes ved fermentering af flydende overfladekultur.

Til kommerciel produktion udvælges stammer af A. niger fra hybrider eller mutanter udviklet ved en bestemt procedure. Stammen skal være sådan, at der kan produceres mindst 80 g citronsyre pr. 100 g glucose. Til storskala produktion er kontinuerlig kultur ikke egnet. Derfor kræves et multitanksystem til kontinuerlig gæring i en hvilken som helst proces, hvor cellevækst og metaboliske produkter forekommer på forskellige tidspunkter.

Kulturmedium indeholder kulhydrater, KH2P04 (0, 01-0, 3%), MgS04 .7H20 (0, 25%) og et par sporstoffer. Opløsninger af kulhydrater er koncentreret sukkerrørsaft, glucose eller saccharose. Hvis substrat er melasse, kan ferrocyanid (20-150 mg / liter) tilsættes til dyrkningsmedium før sterilisering for at udfælde overskydende jern. I stedet for jern kan klare melasse passeres gennem en ionbytterharpiks. Under laboratoriebetingelse opnås de højeste udbytter ved anvendelse af saccharose, der passeres gennem en ionbytterharpiks.

På dette stadium er det nødvendigt at tilsætte kobber (0, 1-0, 50 ppm) kun til dyrkningsmediet, når fermenteren er lavet af stål, eller der anvendes noget uigennemtrængeligt overtræk (til almindelige fermentorer). Kulturmediernes pH holdes til ca. 3, 5 ved tilsætning af ammoniumnitrat (0, 25), som undgår dannelsen af oxalsyre og gluconsyrer.

Kulturmediet steriliseres ved at passere gennem rørene af dampbehandlet varmeveksler og afkøles til ca. 30 ° C i en anden varmeveksler.

Inokulering af A. niger-stamme til dyrkningsmediet efterfølges af luftning ved boblende luft for at tillade maksimal vækst af svampen. Fermenteringsprocessen afsluttes om ca. 5-14 dage ved 27-33 ° C. Den fermenterede bouillon virker som kilde til citronsyre. Kalk (Ca (OH) ₂ ) tilsættes for at tillade udfældning af citronsyre i form af calciumcitrat. Igen behandles bundfaldet med svovlsyre for at udfælde uopløseligt calciumsulfat. Det filtreres derefter.

Filtratet indeholdende citronsyre renses ved at passere gennem kolonne af carbongranuler forbehandlet med varme eller vasket med saltsyre. Passering gennem ionbytningsbedsløsninger er demineraliseret, som derefter koncentreres under vakuum til dannelse af krystaller. Krystaller udvindes ved centrifugering, og moderluden returneres til fordamper for at få de resterende krystaller.

Citronsyre stilles til rådighed på markedet i form af vandfri krystallinsk kemikalie som pulver.

Gæringskemi:

Citronsyre fremstilles under trophophase som følge af afbrydelse af tricarboxylsyrecyklus. I A. niger passerer ca. 78% sukker gennem EMP-vejen og resulterer i produktion af acetyl CoA, som kondenserer med oxaloeddikesyre for at give citronsyre.

Yderligere citronsyrecyklus afbrydes ved inhibering af aconitase og isocitrisk dehydrogenase enten ved kobber eller hydrogenperoxid. Imidlertid er jern en væsentlig cofaktor af disse enzymer. Cu og Fe i et forhold på 0, 3: 2 (mg / liter) afbryder aktiviteten af disse enzymer ved pH 2, 0.