3 métodos utilizados para a produção comercial de ácido cítrico

Alguns dos métodos utilizados para a produção comercial de ácido cítrico são os seguintes:

O ácido cítrico (ácido 2-hidroxipropano-l, 2, 3, tricarboxílico) é um produto metabólico primário e é formado no ciclo do ácido tricarboxílico.

Quimicamente, o ácido cítrico foi sintetizado a partir do glicerol. Wehmer (1893) relatou a ampla ocorrência de ácido cítrico nos metabólitos microbianos. Molliard (1922) confirmou o acúmulo de ácido cítrico nas culturas de Aspergillus niger sob as condições de deficiência de nutrientes.

(i) Processo de Fermentação Koji: Existem três métodos para a produção comercial de ácido cítrico:

Este método é utilizado no Japão, que representa cerca de um quinto do ácido cítrico produzido por ano. Cepas de A. niger são usadas neste método.

(ii) Processo de Fermentação da Cultura de Superfície Líquida:

Neste método, as culturas líquidas são inoculadas com os esporos de A. niger que germinam dentro de 24 horas. Mycelia cobrir e flutuar na superfície da solução.

iii) Processo de fermentação da cultura submersa:

Neste caso os micélios de A. japonicum crescem na solução de cerca de 15 cm de profundidade nos tanques. O ácido cítrico produzido desta forma é inferior ao produzido pela fermentação da cultura de superfície líquida.

Para produção comercial, cepas de A. niger são selecionadas dos híbridos ou mutantes desenvolvidos por determinado procedimento. As cepas devem ser tais que possam produzir não menos de 80 g de ácido cítrico por 100 g de glicose. Para produção em larga escala, a cultura contínua não é adequada. Portanto, um sistema multitanque é necessário para a fermentação contínua em qualquer processo no qual o crescimento celular e os produtos metabólicos ocorrem em momentos diferentes.

O meio de cultura contém carboidratos, KH2PO4 (0, 01-0, 3%), MgSO4.7H2O (0, 25%) e alguns oligoelementos. Soluções de carboidratos são concentrado de suco de cana, glicose ou sacarose. Se o substrato for melaço, pode ser adicionado ferrocianeto (20-150 mg / litro) ao meio de cultura, antes da esterilização, para precipitar o excesso de ferro. Em vez de ferro, o melaço clarificado pode ser passado através de uma resina de troca iônica. Em condições de laboratório, os maiores rendimentos são obtidos usando sacarose passada através de uma resina de troca iônica.

Nesta fase, é necessário adicionar cobre (0, 1-0, 50 ppm) ao meio de cultura apenas quando o fermentador é feito de aço ou é aplicado algum revestimento impermeável (a fermentadores comuns) o pH do meio de cultura é mantido a cerca de 3, 5 adicionando nitrato de amônio (0, 25) que evita a formação de ácidos oxálico e glucônico.

O meio de cultura é esterilizado passando através dos tubos do permutador de calor revestido de vapor e arrefecido até cerca de 30 ° C noutro permutador.

A inoculação da estirpe de A. niger no meio de cultura é seguida por arejamento por ar borbulhante para permitir o crescimento máximo do fungo. O processo de fermentação é concluído em cerca de 5-14 dias a 27-33 ° C. O caldo fermentado atua como a fonte de ácido cítrico. É adicionada cal (Ca (OH) ₂ ) para permitir a precipitação de ácido cítrico na forma de citrato de cálcio. Novamente o precipitado é tratado com ácido sulfúrico para precipitar sulfato de cálcio insolúvel. Em seguida, é filtrado.

O filtrado contendo ácido cítrico é purificado passando por uma coluna de grânulos de carbono pré-tratada com calor ou lavada com ácido clorídrico. Passando por soluções de leito de troca iônica é desmineralizada, que é então concentrada sob vácuo para formar cristais. Os cristais são recuperados por centrifugação e o licor mãe é devolvido ao evaporador para obter cristais remanescentes.

O ácido cítrico é disponibilizado no mercado sob a forma de produto químico cristalino anidro como pó.

Bioquímica da Fermentação:

O ácido cítrico é produzido durante o trofóforo como resultado da interrupção do ciclo do ácido tricarboxílico. Em A. niger, cerca de 78% de açúcar passa pela via da EMP e resulta na produção de acetil-CoA que se condensa com o ácido oxaloacético para produzir ácido cítrico.

Além disso, o ciclo do ácido cítrico é interrompido pela inibição da aconitase e da desidrogenase isocítica por cobre ou peróxido de hidrogênio. No entanto, o ferro é um cofator essencial dessas enzimas. O Cu e o Fe na proporção 0, 3: 2 (mg / litro) interrompem a atividade dessas enzimas em pH 2, 0.