روش تولید اسید سیتریک
اسید سیتریک، اسید آلی است که با فرمول مولکولی C6H8O7 شناخته می‌شود. شکل ظاهری این ترکیب به صورت پودر جامد، کریستالی و سفیدرنگی است قدرت اسیدی این ترکیب زیاد است و این اسید به دو نوع تقسیم بندی می‌شود:
- اسید سیتریک خشک (آنهیدروز)
- اسید سیتریک آبدار (منوهیدرات)
اسیدیته اسید سیتریک ناشی از وجود سه گروه کربوکسی میباشد که می‌توانند پروتون از دست دهند. یون اسید سیتریک به نام سیترات معروف است. سیترات‌ها بافرهای خوبی برای کنترل pH محلول‌های اسیدی هستند. یون سیترات با بسیاری از فلزات نمک سیترات ایجاد می‌کند که مهمترین آن سیترات کلسیم (جوهر لیمو) میباشد که برای نگه‌داری غذا از فساد و خوش‌طعم کردن آن بکار می‌رود. یون سیترات می‌تواند با فلزات ترکیبات کیلیتی ایجاد کند. شکل (1) نشان دهنده ساختار مولکولی اسید سیتریک اسید است.
شکل (1): ساختار مولکولی اسید سیتریک اسید
اسید سیتریک عمدتا به عنوان ماده محافظ مواد غذایی و چاشنی غذا مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای پاک کردن و جرم‌زدایی دیگ‌های بخاراستیل به طور وسیع استفاده می‌شود. همچنین از محلول بافری این اسید به‌عنوان پاک کننده برای حذف دی اکسید گوگرد از سوخت های گازی کارخانجات برق و تصفیه خانه‌ها استفاده می‌شود. از سایر موارد کاربرد آن می‌توان به صنایع رنگ سازی، استخراج نفت و آب فلزکاری اشاره نمود.
فرآیندهای تولید اسید سیتریک
با وجود آن که می‌توان اسید سیتریک را در گرید خوراکی در غلظت های بالا در بسیاری از مرکبات یافت, اما استحصال آن در مقیاس تجاری و صنعتی به صرفه نیست. به علاوه در حال حاضر حجم تقاضایی که برای این ماده وجود دارد, بسیار دور از میزانی است که می توان از مرکبات بدست آورد. در ادامه تشریح مختصری از فرآیندهای تولید رایج اسید سیتریک آورده شده است.
تخمیر میکروبی
کشف انباشت سیترات توسط Aspergillus niger منجر به توسعه سریع فرآیند تخمیر شد و امروزه بخش بزرگی از تولید جهانی سیتریک اسید با استفاده از این فرآیند انجام می‌شود. مهمترین مشخصات این فرآیند استفاده از مواد اولیه ارزان قیمت و بازدهی بالا است.
واکنش های شیمیایی
اسید سیتریک برای اولین بار در سال ۱۸۸۰ توسط Grimaux و Adam با استفاده از گلیسرول به عنوان ماده آغازین شیمیایی سنتز شد، اما این روش در مقایسه با سایر مسیرهای تولید مانند تخمیر، از نظر اقتصادی به اندازه کافی قابل رقابت نبود.
تولید از طریق طبیعی
روش استخراج اسید سیتریک از آب لیمو در سال ۱۷۸۴ توسط یک شیمی دان سوئدی، کارل ویلهلم شل (۱۷۴۲-۱۷۴۲) انجام شد. این روش در انگلستان در حدود سال ۱۸۲۶ برای تولید تجاری اسید سیتریک با استفاده از لیموهای وارد شده از ایتالیا پذیرفته شد. این روش تا اواخر قرن نوزدهم انحصار خود را به عنوان تنها منبع تجاری برای تولید اسید سیتریک حفظ کرده است.
کاربردهای اسید سیتریک
- در صنعت نوشابه و آبمیوه
- در صنعت آرایشی و بهداشتی و داروئی
- در صنعت غذایی علاوه بر طعم دهندگی باعث تنظیم PH نیز می‌شود.
- در تولید ترکیبات شوینده‌ها