• بازدید : 54 views
  • بدون نظر
این فایل در ۹۶صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

توليد اسيدهاي آلي به دليل كاربرد وسيع آنها در صنايع مختلف از ديرباز مورد مطالعه و بررسي بوده است. 
از جمله اسيدهاي آلي مورد استفاده، اسيد سيتريك است كه داراي مصارف متعددي در صنايع غذايي، دارويي، بهداشتي و ساير صنايع مي‌باشد كه به دليل غيرسمي بودن، اسيديتة مناسب، قابليت بافري و . . .  هر سال به مقدار %۲-۳ بر ميزان مصرف آن افزوده  مي‌گردد. 
اسيد سيتريك يك تري كربوكسيليك اسيد ۶ كربنه با فرمول ساختماني زير است: 
نام شيميايي آن، ۲- هيدروكسي ۱ و ۲ و ۳ پروپان تري كربوكسيليك اسيد است. 
 
فرمول شيميايي:   
اسيد سيتريك جزء طبيعي و متابوليت مشترك گياهان و حيوانات است و به صورت خيلي  گسترده در صنايع غذايي، نوشيدني و دارويي و غيره استفاده مي‌شود. به علت دارا بودن گروههاي عاملي مختلف و قابليت زيست تخريب پذيري، اسيد سيتريك و نمكهاي آن (عمدتاً Na و K ) كاربردهاي صنعتي خيلي زياد در زمينه‌هاي مختلف دارند. 
 
۱-۱) پيشينه:
اين اسيد اولين بار در سال ۱۷۸۴ توسط Scheel از آبليمو جداسازي و كريستاليه شد. اولين بار به طور تجاري در سال ۱۸۲۶ توسط John و Edmond sturge در انگلستان توليد گرديد. در سال ۱۸۶۹ در انگلستان از كلسيم سيتريت وارده در ايتاليا تهيه گرديد. سيترات كلسيم را يك كارتل دولتي ايتاليا به نرخ بالايي فروخته بود. اين قيمت بالا توسعة خريد سيترات كلسيم و توليد اسيد سيتريك را به تعويق انداخت. در سال ۱۸۸۰ اسيد سيرتيك توسط Adam و Grimux سنتز شد. از آن زمان تا حال روشهاي سنتزي متعددي ارائه شده‌اند كه هيچ كدام به توليد صنعتي نرسيده‌اند و دليل آن بازدهي كم و عدم توجيه اقتصادي اين روشها نسبت به ساير روشهاي توليد است. شروع توليد اسيد سيتريك به روش تخمير به سال ۱۸۹۳ بر مي گردد. زماني كه wehmer (گياه‌شناسي آلماني) تشخيص داد كه اسيد سيتريك متابوليت كپكهاي سيترومايسس ففريا نيز (citromyces pfefferionis) و سيترومايسس گلابر (glaber) است. 
كوشش هاي زياد wehmer براي توليد اسيد سيتريك ناموفق بوده‌اند تا اينكه كوري در سال ۱۹۱۷ توليد انبوه اسيد سيتريك به روش تخمير سطحي را با آسپرژيلوس نايجر پايه‌گذاري كرد. بعداً كوري به چاس فيرز پيوست و در سال ۱۹۲۳ كارخانة توليد اسيد سيتريك به روش جديد را راه‌اندازي كردند. اين تخمير با رشد ميكروارگانيسم به صورت كشت سطحي همراه بود. توليد ميكروبي اسيد سيتريك با روش كشت سطحي ادامه يافت تا اينكه اولين بار در سال ۱۹۵۱ فرآيند تخمير غوطه‌وري پيشرفته در ايالت متحده امريكا توسعه داده شد. ابداع اين فرآيند تحول عمده اي در توليد اسيد سيتريك ايجاد كرد. 
از سال ۱۹۶۵ به بعد پيشرفت به سمت معرفي فرآيندهايي بود كه در آن زمان از مخمرهاي خاصي براي توليد اسيد سيتريك استفاده شد. در اين فرآيندها ابتدا از كربوهيدراتها و سپس از آلكانهاي نرمال استفاده مي‌شد. البته زماني كه هيدروكربنها به عنوان مادة خام استفاده مي شدند، محصولات نفتي ارزان بودند و طبيعتاً توليد اسيد در  آن شرايط از نظر اقتصادي مقرون به صرفه بود به طوري كه چاس فيرز پس از يك دوره استفاده از هيدروكربن به سمت استفاده از كربوهيدراتها تغيير جهت داد. علاوه بر اين، شركت Liquichimica در ايتالياي جنوبي كارخانة ديگري با ظرفيت توليد ساليانه ۵۰ تن سيتر ات سديم از آلكانهاي نرمال، تأسيس كر د كه پس از دورة كوتاهي تعطيل شد. علاوه بر دو روش تخمير سطحي و غوطه‌ور، روش كشت حالت جامد نيز براي توليد اسيد سيتريك قابل استفاده است. از اين روش بيشتر در كشورهاي آسيايي جنوب شرقي استفاده مي شود. به طوري كه هم اكنون ۲۰% اسيد سيتريك مصرفي ژاپن از اين روش توليد مي شود. در سه دهه اخير تمايل فزاينده‌اي براي استفاده از مواد خام جامد و كم ارزش صورت گرفته است. 

 
۱-۲) سوبستراهاي استفاده شده براي توليد اسيد سيتريك 
سوبسترا سال توليد اسيد
ملاس و با گاس هندي ۱۹۷۷
شيرة خرما ۱۹۷۷
تفالة سيب ۱۹۸۴ و ۱۹۸۸
تفالة انگور ۱۹۸۶
پوست كيوي ۱۹۸۷
لجن فشردة نيشكر ۱۹۹۲
ضايعات قهوه ۱۹۹۳
ضايعات آناناس ۱۹۹۴
Kumara 1997 و ۱۹۹۸
Carob pod 1999
ضايعات كارخانة توليد صدف ۱۹۹۷
چوب ذرت ۱۹۹۸
Cassave bagasse 2000
Okara 1996
ضايعات كارخانة آبجوسازي ۱۹۸۶
ملاس چغندر قند ۱۹۹۱
روغن آفتابگردان ۲۰۰۳
نشاستة خام ۲۰۰۲
n-paraffin 2004
آب پنير

 
۱-۳) خواص فيزيكي اسيد سيتريك
اسيد سيتريك بي‌آب به صورت كريستالهاي شفاف بي‌رنگ يا پودر كريستالي سفيد است كه به طبقه بلورهاي منظم الاضلاع سيستم حاوي سه محور غيرمساوي با تقاطع اريب تعلق دارد. هر دو شكل تحت شرايط رطوبت معمولي وجود دارند، آبگيري از شكل تك آبه در هواي خيلي خشك اتفاق مي افتد و تحت خلأ در حضور اسيد سولفوريك غليظ اين عمل سريعتر رخ مي دهد. بلورهاي بدون آب به تدريج در هواي مرطوب، آب را جذب مي نمايند. 
هر دو فرم بلورين تشكيل كلوخه داده و در هواي مرطوب سخت مي شوند. 
حلاليت اسيد سيتريك در آب تابعي از دماست . PH محلولهاي اسيد سيتريك به صورت تابعي از غلظت در شكل (۱-۲) نشان داده شده است. نقاط انجماد و جوش محلولهاي اسيد سيتريك نيز  در جدول (۱-۱) داده شده است. ثوابت تفكيك اسيد در   به قرار زير مي‌باشند: 

عتیقه زیرخاکی گنج