1 / 25

SZERVES SAVAK 1. Citromsav

SZERVES SAVAK 1. Citromsav. Általános tudnivalók. Képlete: Összegképlete: C 6 H 8 O 7 Molekulatömeg: 192 g/mól Tulajdonságai: Fehér, kristályos, kellemesen savanyú ízű anyag Háromértékű gyenge sav, így savasításra illetve pufferek készítésére fel lehet használni Előfordulása:

katina
Télécharger la présentation

SZERVES SAVAK 1. Citromsav

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. SZERVES SAVAK1. Citromsav

  2. Általános tudnivalók • Képlete: • Összegképlete: C6H8O7 Molekulatömeg: 192 g/mól • Tulajdonságai: • Fehér, kristályos, kellemesen savanyú ízű anyag • Háromértékű gyenge sav, így savasításra illetve pufferek készítésére fel lehet használni • Előfordulása: • A TCA (vagy Szent-Györgyi-Krebs) ciklus része, ezért szinte a legtöbb szervezetben előfordul • Bizonyos citrusféléknek a termésében (lime, citrom) a szárazanyagnak akár a 8%-át is elérheti a citromsav, ennek a kinyerésére is vannak eljárások

  3. Felhasználása Körülbelül 60%-ban az ital- és élelmiszer ipar használja fel pl: gyümölcslevek és gyümölcslé sűrítmények, lekvárok ízesítése, kon-zerválása –a száma E330 A gyógyszeriparban is felhasználják pl: vas-citrátot a vas bevi-telére, a nátrium sóját véralvadás gátlásra, kalcium bevitelre az angolkór megelőzésére, és kozmetikumok tartósítására Pufferelésre használják a háztartási tisztítószerekben Felhasználják a fémiparban felületek tisztitására, passziválásra (salétromsav helyett – ahol ez nem alkalmazható) Mosószerekben is felhasználják a víz lágyítására a foszfátok he-lyett mert nem okoz eutrófizációt, és emiatt a foszfát alapú lágyí-tok bizonyos országokban be vannak tiltva.

  4. Termelés 1929 5 000 t/év 1953 50 000 t/év 1976 200 000 t/év 1980 350 000 t/év 2007 1 600 000 t/év Több milliárd dolláros piac A többi szerves savval ellentétben kizárólag fermentációs úton termelik (vagy citrusfélék terméséből)

  5. Történet 1784-SCHELE izomból izolálja 1923-ig citrusból termelik 1913 - ZAHORSKY citromsav termelő törzset szabadalmaztat 1917 -CURRIE: felületi eljárás, cukor, pH=2, Hozam: +60 % 1918 - Első CS üzemek Belgium, Pfizer (USA), Sturge (Anglia) 1928 -Felületi üzem Kaznejov, melasz.LEOPOLD: K-ferrocia- nid +20 % 1950 - Perquin, Kluyver Lab., Szűcs (P-limitáció) SZUBMERZ! +80 % 1960 -n-paraffin: Candida (Szardínia)

  6. Bioszintézis A glikolízíssel kezdődik: Vázlatosan: glükóz  fruktóz-6-P  fruktóz-1-6-P  …  PEP   Piruvát  acetil-CoA  citrátkör Fontos a megfelelő oxigén ellátottság, mert a szintézis irreverzibilisen leállhat (a micélium-képződésé nem)

  7. A TCA kör

  8. Citromsav bioszintézis citoszól mitochondium

  9. Citromsav bioszintézis • Anyagcsere mérnöki beavatkozás: • a továbbalakulás megakadályozása: olyan mutánsok kellenek aminek az akonitáz és izocitrát dehidrogenáz ak-tivitása kicsi. • a citrát szintetáz aktivitása legyen nagy • a citromsav felhalmozódása miatt nincs oxálacetát kép-ződés, ez az anaplerotikus utakon át történik (mint a lizin-nél): • Piruvát + CO2 + ATP oxál-acetát + Pi + ADP (Mg, Fe és K ionok kellenek a piruvát karboxiláznak) • PEP + CO2 + ADP oxál-acetát + ATP (Mg, K, Mn és ammónium ionok kellenek a PEP karboxiláznak)

  10. Szubsztrátok, törzsek Melaszt, keményítő hidrolízátumot és hulladék szénhidrátot használnak mint szénforrást (szacharóz, glükóz) A melasszal a probléma, hogy ha szennyezett, például a Fe, Mn vagy Zn ionok mennyisége túl magas, akkor negatí-van hat a termelésre – ilyenkor ioncserélő oszlopokon ki-vonják a kationokat. Általában Aspergillus niger vagy wentii törzseket használ-nak (magas hozam, elnyomható az izo-citromsav, és glü-konsav termelés) Szénhidrogénekn is lehet fermentálni magas konverzióval Candida lipolytica törzzsel, de a probléma az alkánok rossz vízoldhatósága és nagyobb arányban keletkezik izocitrom-sav. Másrészt meg kell szabadulni a szénhidrogén nyo-moktól, mert egyesek karcinogének. (+ a kőolaj ára)

  11. Tápoldat • C-forrás: lásd fent • N-forrás: NH4+ (vagy NO3-). NH4+ jobb: lásd bioszintézis. • Az ammónia elfogyasztásával savanyodik a közeg: jó hatású • P felesleg: kedvez a citromsav és oxálsav képződésnek • Nyomelemek: Fe és Zn limit kell a citromsav képződéshez. • Ha kevés: lassú növekedés és cukorfelhasználásA vas az akonitázkofaktora! A szaporodáshoz 2000 μg Fe/liter azoptimális, a savtermelő szakaszban 50 – 200, • Befolyásolja a pelletképződést is. • A vastartalom csökkentésére a melaszt ioncserélni kell, vagy K-ferrocianidot adnak. Csak rozsdamentes készülékekben! • A vas hatását ellensúlyozza: - MeOH • - Cu adagolása - alacsonyabb hőmérséklet • Mn > 20 μg/l felett a citromsavképződés csökken

  12. Fermentációs paraméterek • Oldott oxigén koncentráció: • ha alacsony, csökken a cit-romsav termelésinten-zív levegőztetés, néha O2 dúsítás! • Ha kimarad a levegőztetés: a savtermelés leáll (a sejt-szaporodás újraindul) • Kulcskérdés a morfológia  pelletképződés 

  13. Fermentációs paraméterek • pH: a melléktermékek képződését – fertőzési kockázatot befolyásolja • Optimális pH=1.5 – 2.8 • pH < 3 csak citromsav-képződés (az extracellulárisglü-kóz-oxidáz inaktiválódik) • pH = 6 felett oxálsav képződés • pH = 3-6 oxál- és glükonsav képződés is • ha nincs pufferolva a közeg, a pH gyorsan 3 alá megy – de a melasz erősen pufferol  savanyítás kénsavval • ilyen savas közegben kicsi a befertőződés veszélye. • Hőmérséklet: Optimális = 28 – 33°C • Ha <28 °C a citromsav képződési sebesség csökken • Ha >33 °C  oxálsav képződés

  14. Felületi tenyésztés Zárt kamrák: mosható, dezinficiálható (HCHO, gőz …) Állványokon tálcák (alumínium, mert rozsdamentes), (4 x 2,5 x 0,15 m) kb: 400-1200 l tápoldat. Tápoldat: hig melasz (cukor: 15-20%) + tápanyagok pH=6–6,5 K-ferrocianid - melasz minőség szerint: próbafermentáció Funkció: Fe, Mn, Zn eltávolítás, Feleslege a növekedést limitálja és a citromsav képződést növeli. C= 10-100mg/l Inokulum: konidium szuszpenzióval (100-150 mg/m2) Fermentáció: steril levegőbefúvás: nedvesség, hőmérséklettar- tás, O2 bevitel, CO2eltávolítás Jelentős a bepárlódás: 30-40 % Fermentációs idő: 10-15 nap Hozam: 65-75 % Produktivitás: 7-8 kg citromsav/m3*nap. De olcsó.

  15. Répamelasz Spóra Levegő Melasz tart. micélium elválasztás sterilizálás fermentlé fermentáció Micélium(állattakarmány) Anyag el. Felületi tenyésztés

  16. Szubmerz tenyésztés Fermentor: 120-220 m3 keverős reaktor 200-1000 m3 air-lift, merülő-sugaras (pelletképzés)! Tápoldat: melasz tisztítás (ioncsere – k. ferrocianid) kukorica (elfolyósítás - elcukrosítás) Inokulálás: konidium vagy vegetatív(pellet) inokulum: 12 órával rövidebb! Fermentáció: levegőztetés: 0,2-1 vvm (O2 dúsítás)! hőmérséklet: 28-33 oC pH szabályozás: 2-2,6 2-3 nap pelletképződés, 5-8 nap citromsav képződés (függ a cukor koncentrációtól, a használt törzstől) Általában fed batch: 5% cukorral indul. Majd cukor és K‑ferrocianid rátáplálás

  17. Szubmerz tenyésztés Fermentáció: Állandó mikrosz-kópos megfigyelés (pellet) citromsav konc.: 130 g/l melaszon; 200-250 g/l cukorból Konverzió: 87-92 %; Produktivitás: 0,67-0,75 kg citromsav/m3*h; ~16-18 kg citromsav/m3*nap Fruktóz: a szaharózból képződik invertálódással. Kezdetben polimerizálódhat

  18. Levegő Nádmelasz Spóra oltóanyag előállítás Melasz tart. sterilizálás fermentáció micélium elválasztás Micélium(hulladék) Anyag el. Szubmerz tenyésztés

  19. A feldolgozás lépései micélium szűrő segédanyag IZOLÁLÁS mésztej + FeCl3 hulladék mésztej fermentlé ANYALÚG H2SO4 gipsz

  20. A feldolgozás lépései 1. Micélium elválasztás → vákuum dobszűrő 0,2 – 1,0 mm átmérőjű göbök → Newtoni szuszpenzió, nyálkaképzés nehezíti a szűrést, szűrősegédanyag → szalmatörek 2., Oxalát mentesítés → termékminőség miatt, Ca(OH)2 adagolás → Ca-citrát kicsapódás veszélye (csak monosó) Klarifikálás → pl. nyomó szűrő, Funda szűrő, A fenti két lépést kihagyják, ha nem használják a micéliumot 3., Ca-citrát kicsapás → fontos paraméterei: citromsav koncentráció, hőmérséklet 70-90 oC, pH ~7, Ca(OH)2 adagolás üteme, mono-, di-, tricalcium citrát egyensúly → oldható-ság, nagy kristályok képződése előnyös → szenny., pH 7, 18-25%-os CaO,nagymennyiségű hő szabadul fel → hasznosítás, szűrés → vákuum dobszűrőn 4., citromsav felszabadítása 60-70 %-os H2SO4 felesleggel (1-2 g/l) képződő gipszet vákuum dobszűrőn szűrik

  21. fermentáció Citragil(takarmány) cefre bepárlás citromsav nyersoldat citrát elválasztás citromsav felszabadítás gipsz elválasztás kicsapás gipsz(hulladék) Feldolgozás, izolálás

  22. A feldolgozás lépései-II aktív szén, gyanta, regeneráló sav jelentős sótartalmú oldat TISZTÍTÁS ANYALÚG MÉRETEN KÍVÜLI

  23. A feldolgozás lépései-II 5. Színanyagok eltávolítása → aktív szenes oszlopon Ionok eltávolítása → kationcserélő, anioncserélő, regenerálás erős savval ill. bázissal 6. Tiszta citromsav oldat koncentrációja: 200-250 g/l → további koncentrálás - Többfokozatú vákuum bepárló , kb. 40 oC 7. Kristályosítás vákuumkristályosítóban 36,5 oC alatt → képződő termék citromsav-monohidrát 40 oC felett → vízmentes termék kristálycentrifuga → az anyalúg visszavezetése a folyamatba 8. Szárítás 36,5 oC alatti hőmérsékleten (kristályvízvesztés)

  24. citromsav nyersoldat centrifugálás szárítás ioncserés sótalanítás kristályosítás aprításosztályozás bepárlás CSOMAGOLÁS Tisztítás

  25. Melléktermékek, szennyvíz • 1 tonna citromsavra számítva: • Micélium: 135 kg (25 – 30 % fehérje, 15 – 20 % szénhidrát) • Takarmány – trágya – papíripar • Gipsz: 1,4 t építőipar • Szennyvíz: 8 m3, 5 – 6 % szárazanyag; KOI ≈ 50 000 mg/l • Feldolgozása: • Bepárlás (szárazanyag: 65 – 70 %) takarmány kiegészítő (Citragil) (Az ár nem fedezi a költségeket) • Élesztősítés: Torula 14 kg/ m3; 112 kg/8 m3 • Biogáz: ANAMAT eljárás. Output: CH4, CO2, víz • Aerob és anaerob eljárás kombinációja

More Related