3 metodi utilizzati per la produzione commerciale di acido citrico
Alcuni dei metodi utilizzati per la produzione commerciale di acido citrico sono i seguenti:
L'acido citrico (2-idrossipropano-1, 2, 3, acido tricarbossilico) è un prodotto metabolico primario ed è formato nel ciclo dell'acido tricarbossilico.
Chimicamente, l'acido citrico è stato sintetizzato dal glicerolo. Fu Wehmer (1893) a riferire l'ampia presenza di acido citrico nei metaboliti microbici. Molliard (1922) ha confermato l'accumulo di acido citrico nelle colture di Aspergillus niger nelle condizioni di carenza di nutrienti.
(i) Processo di fermentazione di Koji: Esistono tre metodi per la produzione commerciale di acido citrico:
Questo metodo è utilizzato in Giappone, che rappresenta circa un quinto dell'acido citrico prodotto all'anno. I ceppi di A. niger sono usati in questo metodo.
(ii) Processo di fermentazione della coltura in superficie liquida:
In questo metodo, le colture liquide vengono inoculate con le spore di A. niger che germinano entro 24 ore. Mycelia copre e galleggia sulla superficie della soluzione.
(iii) Processo di fermentazione della coltura sommersa:
In questo caso i miceli di A. japonicum crescono nella soluzione di circa 15 cm di profondità nelle vasche. L'acido citrico prodotto in questo modo è inferiore a quello prodotto dalla fermentazione della coltura superficiale liquida.
Per la produzione commerciale, i ceppi di A. niger sono selezionati dagli ibridi o mutanti sviluppati da determinate procedure. I ceppi devono essere tali da produrre non meno di 80 g di acido citrico per 100 g di glucosio. Per la produzione su larga scala, la coltura continua non è adatta. Pertanto, è richiesto un sistema multitank per la fermentazione continua in qualsiasi processo in cui la crescita cellulare e i prodotti metabolici si verificano in momenti diversi.
Il terreno di coltura contiene carboidrati, KH 2 PO 4 (0, 01-0, 3%), MgSO 4 .7H 2 O (0, 25%) e alcuni oligoelementi. Le soluzioni di carboidrati sono succo di canna concentrato, glucosio o saccarosio. Se il substrato è melassa, il ferrocianuro (20-150 mg / litro) può essere aggiunto al terreno di coltura, prima della sterilizzazione, per far precipitare il ferro in eccesso. Invece del ferro, la melassa chiarificata può essere passata attraverso una resina a scambio ionico. In condizioni di laboratorio, le rese più elevate si ottengono utilizzando il saccarosio passato attraverso una resina a scambio ionico.
A questo stadio, è necessario aggiungere rame (0, 1-0, 50 ppm) al terreno di coltura solo quando il fermentatore è costituito da acciaio o viene applicato un rivestimento impermeabile (ai fermentatori ordinari) il pH del terreno di coltura viene mantenuto a circa 3, 5 aggiungendo nitrato di ammonio (0, 25) che evita la formazione di acidi ossalici e gluconici.
Il mezzo di coltura viene sterilizzato passando attraverso i tubi dello scambiatore di calore con camicia a vapore e raffreddato a circa 30 ° C in un altro scambiatore.
L'inoculazione del ceppo di A. niger nel terreno di coltura è seguita dall'aerazione mediante aria di gorgogliamento per consentire la massima crescita del fungo. Il processo di fermentazione è completato in circa 5-14 giorni a 27-33 ° C. Il brodo fermentato agisce come fonte di acido citrico. La calce (Ca (OH) 2 ) è aggiunta4o consente la precipitazione dell'acido citrico sotto forma di citrato di calcio. Anche in questo caso il precipitato viene trattato con acido solforico per precipitare solfato di calcio insolubile. Viene quindi filtrato.
Il filtrato contenente acido citrico viene purificato passando attraverso una colonna di granuli di carbonio pretrattati con calore o lavati con acido cloridrico. Il passaggio attraverso le soluzioni a letto di scambio ionico è demineralizzato, che viene quindi concentrato sotto vuoto per formare cristalli. I cristalli vengono recuperati mediante centrifugazione e il liquido madre viene restituito all'evaporatore per ottenere i cristalli rimanenti.
L'acido citrico è reso disponibile sul mercato sotto forma di sostanza chimica cristallina anidra sotto forma di polvere.
Biochimica della fermentazione:
L'acido citrico viene prodotto durante la tropofase a seguito dell'interruzione del ciclo dell'acido tricarbossilico. In A. niger circa il 78% di zucchero passa attraverso la via EMP e porta alla produzione di acetil CoA che si condensa con acido ossalacetico per produrre acido citrico.
L'ulteriore ciclo dell'acido citrico viene interrotto dall'inibizione dell'aconitasi e della deidrogenasi isocitrica sia con il rame che con il perossido di idrogeno. Tuttavia, il ferro è un cofattore essenziale di questi enzimi. Il Cu e Fe in un rapporto di 0.3: 2 (mg / litro) interrompono l'attività di questi enzimi a pH 2.0.
