Výroba kyseliny citronové: z čeho se produkt vyrábí a jak

Výroba kyseliny citronové: z čeho se produkt vyrábí a jak

Kyselina citronová je jednou z nejoblíbenějších kyselin na světě. V tomto článku se podíváme na to, jak se používá v různých oblastech, a také na fáze její výroby, jaké zařízení je potřeba, jaké suroviny se používají a fáze vývoje projektu výstavby zařízení na výrobu kyselin na ruském trhu.

Přehled

Kyselina citronová je organická sloučenina, která působí jako antioxidant, konzervant a čistič, široce používaná v potravinářském průmyslu, kosmetice, lékařství, hutnictví a dalších odvětvích. Kyselina citronová je dobře rozpustný krystalický prášek bílé barvy, bez zápachu, s mírnou chutí. Nachází se v ovoci a zelenině a její nejvyšší koncentrace je v citronu. „Citron“ našel široké uplatnění v potravinářském průmyslu (65 % celkového objemu vyrobené kyseliny), kde je zodpovědný za několik funkcí najednou: používá se jako regulátor kyselosti, prodlužuje trvanlivost výrobků a zjednodušuje konzervaci. V kosmetologii se kyselina citronová také rozšířila a je součástí šamponů, mýdel, pěn, pleťových vod a krémů. Bělí a exfoliuje pokožku, prodlužuje trvanlivost kosmetiky a zvyšuje liftingový efekt.

Články / Ingredience
16. června 2024
čtěte také

Technologie výroby kyseliny citronové

Přestože se kyselina citronová nachází v ovoci a zelenině, v průmyslovém měřítku se vyrábí za použití různých škrobových hydrolyzátů, třtinové nebo řepné melasy nebo cukru. Foto: Freepik K výrobě kyseliny citronové lze použít mnoho druhů hub, například Aspergillus niger, A. clavatus, Penicillium luteum, P. citrinum, Paecilomyces divaricatum, Mucor piriformis, Ustulina vulgaris. Producenti však dávají přednost Aspergillus niger kvůli jejím četným výhodám: 1. Vysoce výnosná houba. 2. Má biologické vlastnosti podobné kyselině citronové. 3. Nevytváří kyselinu šťavelovou, pokud podmínky odpovídají syntéze kyseliny citronové. 4. Snadno se pěstuje.

Zařízení pro výrobní proces

Moderní továrny jsou vybaveny biotechnickými zařízeními pro výrobu kyseliny citronové. Dokážou vyprodukovat v průměru 200–250 tun hotového výrobku ročně z různých zdrojů surovin. Mezi tato zařízení patří reaktory a kapacitní zařízení: – fermentory; – odpařovače; – filtry; – sušičky; – krystalizátory; – infrastruktura pro zajištění logistických operací.

Tato technologie výroby kyseliny citronové nepoškozuje životní prostředí a je bezpečná pro personál, protože takové zařízení využívá producentské kmeny (organismy schopné vytvářet organické látky z anorganických látek).

Příprava surovin pro výrobu kyseliny citronové

V první řadě procházejí materiály pro výrobu kyseliny citronové speciální přípravou. Způsob jejich zpracování a z čeho se kyselina citronová vyrábí, závisí na látce a účelu, pro který bude použita. Jako jednu ze složek lze použít melasu. Obsahuje optimální množství železa. Hlavní fází zpracování melasy je předkvašení, které je nezbytné pro vysrážení kompozice pomocí žluté krevní soli. Pro další zpracování se používá čeření hexakyanoželezitanem, sterilizace a vaření. Alternativní surovinovou základnou je houba Aspergillus Niger, která zajišťuje několik procesů, které jsou při použití syntetických náhražek nemožné, jako je rozpouštění, solifikace a čištění. Pro výrobu modifikovaných derivátů kyseliny citronové je nutné připravit suroviny, včetně ethylalkoholu, technických a ethanol obsahujících polotovarů.

Při použití škrobových hydrolyzátů s malým množstvím nečistot během přípravy surovin je nutné provádět postup dekationizace a sterilizace v kontinuálním režimu.

Organizace procesu reprodukce spor

Pro výrobu kyseliny citronové je nutné materiál dobře připravit. Nejprve se spory přidají do fermentační nádrže. Při výrobě kyseliny citronové na bázi melasy se spory pro šlechtění připravují samostatně. Aby se zabránilo vysokému obsahu nečistot, suroviny a substráty se čistí různými metodami, jako je sterilizace, odsolování a mechanická filtrace. Pokud se plánuje dlouhodobá výroba, spory se suší. Dalším krokem je příprava substrátů: sacharózy, glukózy a škrobu. Škrob se zcukerní a poté se použije jako produkční kmen. Mnoho výrobců vyvíjí speciální metody pro primární čištění surovin a substrátů, jako je odsolování nebo sterilizace mechanickou filtrací.

Proces fermentace a uvolňování kyseliny

Pro fermentaci surovin se používají bublající enzymy, které jsou vybírány podle kmenů hub. Poté je nutné získat roztok s počáteční úrovní čištění. Pro zlepšení kvality směsi se předběžně upravuje následujícími procesy: – Separační a sedimentační postup; – Separace mycelia; – Separace síranu vápenatého a rozklad fermentační hmoty. Pro oddělení suchých zbytků se používají pásové filtry a pro filtraci odstředivky a separátory s elektronickými řídicími systémy.

Čištění získané kyseliny citronové

Po fermentaci prochází výroba kyseliny citronové závěrečnou fází – komplexním zpracováním. K čištění se používá aktivní uhlí s aniontovými a kationtoměničovými pryskyřicemi. Čištění probíhá v reaktorech s pevným ložem v několika fázích, včetně procesu odpařování při určité teplotě, krystalizace ve vakuu, prosévání krystalů v odstředivce, sušení pomocí fluidního lože a prosévání. Krystalizace kyseliny citronové se provádí pomocí cirkulace. Recirkulace fermentačního roztoku umožňuje oddělení matečných enzymů od suspenze obsahující krystaly. Závěrečné procesy sušení a prosévání vyžadují šetrné zacházení s kyselinou citronovou.

Domácí trh s kyselinou citronovou

V dnešní době je Čína lídrem ve výrobě kyseliny citronové a ovládá více než 96 % světového trhu. Výroba kyseliny citronové v Rusku má však také potenciál. Dříve měla země pouze jeden závod na výrobu kyseliny – Belgorodský závod na kyselinu citronovou (Citrobel), který po rozpadu SSSR zůstal prakticky jediným výrobcem. Nyní nefunguje a Rusko bylo nuceno zcela přejít na dovoz kyseliny citronové. V červnu 2023 byla oznámena výstavba závodu na kyselinu citronovou, který bude jedním z prvních v Rusku. Do výstavby bude investováno 60 miliard rublů. Projekt bude financován z vlastních i vypůjčených prostředků společnosti. Příslušný dokument podepsali během Petrohradského mezinárodního ekonomického fóra (SPIEF) guvernér Krasnodarského kraje Veniamin Kondraťjev, generální ředitel společnosti Rustark LLC Roman Kozyrev a starosta Armaviru Andrej Charčenko. Rusko tak bude brzy moci vstoupit na světový trh s kyselinou citronovou. To umožní nejen snížit závislost na dovozu, ale také vytvořit nová pracovní místa a zvýšit exportní potenciál země. Elizaveta Levkina, sfera.fm

Kyselina citronová — je organická kyselina, která se přirozeně nachází v citrusových plodech, bobulovinách a některé zelenině a je také produktem v regálech obchodů. Potravinářské aditivum E330 je jedním z nejběžnějších konzervantů potravin. Kyselina citronová dnes překvapivě nemá s citronem téměř nic společného (kromě názvu, samozřejmě).

O čem si povíme v článku:

Popis a historie pokrmu/produktu

Kyselina citronová Jako přírodní látka (středně silná trisytná karboxylová kyselina) se, přestože je spojena výhradně s citronem, nachází nejen v citrusových plodech. Je hojně zastoupena v limetkách a méně v pomerančích. Kyselina se snadno nachází téměř ve všech buňkách živých organismů a je základem klíčových biochemických procesů, které zajišťují život. Chemici označují organické kyseliny vzorcem C₆H₈O₇.

Kyselina citronová jako produkt je krystalický prášek, bezbarvý a bez zápachu, ale s výrazně kyselou chutí bez cizích příchutí. Čerstvá kyselina má charakteristickou čistou, bohatě kyselou notu bez hořkosti, kovové nebo „mýdlové“ dochuti.

Produkt je také známý jako „kyselá sůl“ kvůli své chuti, slanému vzhledu a textuře; dobře se rozpouští ve vodě a etylalkoholu.

Vlastnosti kyseliny citronové umožňují prodloužit trvanlivost výrobků, upravit chuť a někdy i stabilizovat barvu. Kuchaři a kuchaři si jí cení pro její schopnost okamžitě okyselit marinády, proměnit cukr na karamel a mléčné výrobky na jemný tvaroh.

Jak se vyrábí kyselina citronová? Hlavní metodou je biotechnologická (fermentace). K tomu se používá substrát, například melasa z cukrové třtiny, řepy nebo kukuřičný sirup. K nim se přidávají mikroorganismy (kmeny plísní Aspergillus niger). Fermentace probíhá 5–7 dní při teplotě 25–30 °C. Poté do procesu vstupuje vápno a získá se citrát vápenatý, který se zpracuje kyselinou sírovou. Poslední fází je čištění a krystalizace kyseliny citronové.

Existují další dvě alternativní metody získávání přísady: chemická syntéza z acetonu nebo glycerinu, která se používá jen zřídka, a druhá – extrakce kyseliny z citrusových plodů – je příliš drahá a objemy výsledného produktu jsou příliš malé.

Jak se kyselina citronová liší od podobných produktů? Často se přirovnává k přírodní citronové šťávě a kyselině octové. Na rozdíl od. citrusová šťávaKyselina citronová má absolutně neutrální chuťový profil, neobsahuje ovocné aroma a cukry, což umožňuje její použití v receptech bez změny organoleptických vlastností pokrmu.

Na rozdíl od ocet, která obsahuje vodu a těkavé sloučeniny, kyselina citronová neovlivňuje obsah vlhkosti v konečném pokrmu a nezanechává žádný cizí zápach.

Malá historie produktu. Všechno to začalo v roce 1784, kdy švédský chemik Carl Scheele jako první izoloval tuto sloučeninu z citronové šťávy pomocí krystalizace. Téměř století a půl se kyselina citronová získávala výhradně z přírodních surovin. Z tohoto důvodu se citrony v XNUMX. století z Itálie vyvážely.

Ale na začátku 20. století se situace změnila díky mikrobiologovi Jamesi Curriemu, který objevil způsob výroby kyseliny citronové pomocí plísní rodu Aspergillus. Tato revoluce proměnila kdysi drahý a vzácný produkt v dostupnou a všudypřítomnou ingredienci.

Kyselina citronová se dnes vyrábí na všech kontinentech kromě Antarktidy. V Itálii stále existují rodinné podniky, kde se kyselina citronová extrahuje z ovoce tradičními technologiemi. Hlavní světové továrny se nacházejí v Číně, Spojených státech, Indii a Evropě a samotná kyselina se kromě vaření používá (50 % celkového objemu produkce produktů) i ve farmaceutických výrobcích (25 %), kosmetice a domácích chemikáliích (20 %).

5 největších producentských a exportních zemí (2024–2025):

Čína je na prvním místě s podílem na trhu přibližně 70 %, následuje Thajsko s 8 %, Německo s 6 %, Belgie s 5 % a USA se 4 %. Čína dominuje díky levné melase a velké fermentační kapacitě.

V posledních letech se věnuje velká pozornost ekologické šetrnosti výroby: rozvíjí se a zvyšuje se využití fermentačního odpadu, který se přeměňuje na bioplyn a hnojiva.

Klasifikace

Kyselina citronová jako produkt se dodává ve dvou hlavních formách – monohydrát a bezvodá.

• Monohydrát obsahuje jednu molekulu krystalové vody a vyrábí se ve formě velkých krystalů nebo granulí, které se lehce lepí na prsty a při zahřátí uvolňují vodu a přecházejí do bezvodé formy.
• Bezvodá kyselina citronová častěji se vyskytuje ve formě jemného krystalického prášku; je méně hygroskopický, a proto je vhodnější pro recepty, kde je obzvláště důležité přesné dávkování suchých složek. Tato forma je dostupnější a známější kuchařům a mnoha šéfkuchařům.

Kromě rozdílů v obsahu vlhkosti se kyselina citronová klasifikuje podle stupně čištění: potravinářská (označená E330) a technická.

• Jídlo Odrůda prochází dalšími filtračními fázemi, což zajišťuje absenci cizích pachů a nečistot a činí ji zcela bezpečnou pro použití při vaření.
• Technické Kyselina citronová se používá v domácích chemikáliích a k čištění domácích spotřebičů.

Vzhled kyseliny citronové závisí na formě uvolňování:

• zrnitý kyselina citronová se jeví jako velké průhledné nebo bělavé krystaly,
• práškový – jako suchý bílý jemný prášek.

Chuť ve všech případech zůstává výrazně kyselá a látka se ve vodě rychle rozpouští.

Obsah kalorií a výživová hodnota

Kyselina citronová neobsahuje významné množství vitamínů a minerálů.

100 gramů kyseliny citronové má nulové hodnoty KBZhU.

Doporučený denní příjem pro dospělé je maximálně 5 gramů (přibližně 1 čajová lžička), s přihlédnutím k užívání doplňku stravy nebo nápojů. Dětem se nedoporučuje překračovat 1–2 gramy v hotových výrobcích.

Starším lidem a lidem s gastrointestinálními onemocněními se doporučuje používat kyselinu citronovou s opatrností po konzultaci s lékařem.

Jak si vybrat

Vysoce kvalitní kyselina citronová je homogenní bílý prášek nebo průhledné krystaly bez žlutosti, šedých nebo nahnědlých inkluzí. Povrch krystalů nebo prášku je suchý, bez stop spékání, hrudek, plaku a cizích částic.

Uzavřený obal musí být zcela suchý, bez skvrn, zejména pokud je výrobek balen v polyethylenových nebo papírových sáčcích. Nadměrná vlhkost kazí strukturu kyseliny citronové a ovlivňuje její kvalitu.

Co hledat na obalu? Hledejte datum výroby a označení „potravinářský“ nebo „E330“ – pro kulinářské použití je takové označení vyžadováno. Výrobek určený pro použití v domácnosti (například čisticí prostředky) může obsahovat technické přísady a není vhodný pro potravinářské účely.

Tipy pro skladování

Kyselina citronová snáší skladování při pokojové teplotě velmi dobře, pokud dodržujete hlavní pravidlo – žádná vlhkost. Ideální je pro ni suché a tmavé místo: skříň, kuchyňská police nebo uzavřená část spíže. Přípustný teplotní rozsah je od plus 5 do 25 °C. Vysoká vlhkost a kondenzace jsou pro produkt škodlivé: v takových podmínkách se sráží a ztrácí svou drobivost.

RADYKyselinu citronovou skladujte v původním, hermeticky uzavřeném obalu – nejčastěji v silném plastovém nebo laminovaném sáčku na zip (se zipem) nebo ve vzduchotěsné plastové nádobě.

Jaká je doba použitelnosti? Kyselina citronová potravinářské kvality vydrží čerstvá nejméně 2–3 roky, pokud jsou splněny skladovací podmínky, a v praxi i déle, pokud produkt zůstane suchý, neztratil svou tekutost a nezměnil svůj vzhled. Po otevření obalu je vhodné obsah spotřebovat do 6–12 měsíců, zejména pokud je nádoba pravidelně otevírána a plněna vlhkostí ze vzduchu.

Jak si vařit doma sami

Je možné si doma vyrobit kyselinu citronovou? Ano, ale je to obtížné a v malém množství.

Použijte přírodní metodu a kupte si šťavnaté citrony. Vymačkejte šťávu z 10–15 citronů, vařte a odpařujte, dokud nevypadnou krystalky. Výsledek: pouze 1–2 gramy kyseliny a spousta odpadu.

Závěr: domácí kyselina citronová je experiment, nikoli způsob, jak se zásobit E330.

Moderní způsoby použití produktu

Kyselina citronová je univerzální regulátor kyselosti.

Prášek se snadno rozpouští ve vodě, takže si můžete upravit chuť i hotových nápojů nebo dezertů. Nebo ho použít jinak. Abyste zabránili ztmavnutí jablek nebo hrušek na řezu, stačí zředit trochu kyseliny citronové ve vodě, plátky potřít roztokem – účinek je srovnatelný s použitím citronové šťávy.

Kyselinu citronovou můžete přidávat přímo do těsta, nálevů, marinád, ovocných a zeleninových přípravků, sirupů a krémů.

Při výrobě veganských a bezlaktózových sýrů se často volí kyselina citronová pro rychlou koagulaci bílkovin, když je potřeba okamžitý výsledek. Ze sójového nebo mandlového mléka se tak s přídavkem produktu získá „sýrová“ hmota bez použití tradičních kvásků. V některých průmyslových odvětvích se používá k usnadnění procesu zrání mozzarelly.

Ve studených salátech, omáčkách a nápojích kyselina citronová rychle reguluje hladinu kyselosti bez přidání tekutiny, na rozdíl od octa nebo citronové šťávy. V teplých přípravcích (džem, kompoty, džemy) se přidává na konci vaření, aby se zachovala barva ovoce a zabránilo se nadměrnému želírování. Při pečení kyselina citronová aktivuje jedlou sodu, díky čemuž se těsto stává vzdušným a rovnoměrně kyne.

DŮLEŽITÉTepelné zpracování prakticky neovlivňuje vlastnosti kyseliny citronové. Teprve při zahřátí na 175–180 °C se začne rozkládat a ztrácí svou kyselost.

Kyselina citronová je tajemstvím dokonalých pusinek a sirupů. Profesionální cukráři ji přidávají do cukrové hmoty, aby zabránili krystalizaci. I malá špetka zabrání tomu, aby se sirup nebo karamel přeměnil na velké krystaly, což vám umožní získat hladkou strukturu pro pusinky, marshmallow nebo krém.

Produkt je také potřebný k regulaci pH (kyselosti) roztoků při vaření piva a vína a zabraňuje oddělování tuků v domácí zmrzlině.

RADYNezapomeňte na dávkování – nadbytek kyseliny rychle vede k nadměrné pikantnosti a nepříjemné dochuti.

Co může nahradit kyselinu citronovou? V případě potřeby použijte čerstvě vymačkanou citronovou šťávu, ale mějte na paměti, že dodá vlhkost a vlastní chuť. V některých receptech postačí jablečný ocet, kyselina vinná (prášek, často používaný při výrobě vína) nebo sušený mangový prášek (amchur), typický pro indickou kuchyni, případně šťáva z granátového jablka jako přísada do marinád.

Co jíst a s čím kombinovat

Kyselina citronová je obzvláště dobrá v kombinaci s jablky, meruňkami, hruškami, broskvemi a třešněmi. Pomáhá zachovat jejich sytou barvu a zabraňuje tmavnutí dužniny. V džemech a zavařeninách také zesiluje aroma bobulovin a zlepšuje konzistenci.

• В marinády и solanky Kyselina citronová se kombinuje s černým pepřem, bobkovým listem, česnekem, koriandrem, koprem a listy rybízu.
• Doma omáčky и čerpací stanice Dobře se hodí k olivovému oleji, hořčici, medu, jogurtu a bylinkám, dodává přesně to správné množství kyselosti, aniž by narušil chuťovou rovnováhu.
• В tvaroh, sýr a mléčné dezerty Kyselina citronová příznivě zvýrazňuje krémovou chuť a pomáhá dosáhnout jednotné textury.
• В pečení Kyselina citronová se často kombinuje s jedlou sodou a vanilkovým cukrem, čímž vznikají vzdušné a chutné sušenky, muffiny nebo košíčky.
• В nealkoholické nápoje и sirupy Harmonicky se hodí k mátě, bazalce, vanilce, skořici a také k přírodním citrusovým šťávám a kůře – a vytváří tak jasnou a čistou chuť bez nadměrné sladkosti nebo hořkosti.

Výhody a škody na výrobku

Na rozdíl od čerstvého ovoce a zeleniny kyselina citronová neobsahuje prakticky žádné vitamíny ani minerály v množství, které je pro tělo významné. Má však řadu technologických a fyziologických výhod: kyselina citronová dokáže zesílit působení antioxidantů, zpomalit oxidační procesy v produktech a zachovat jejich nutriční hodnotu.

Některé klinické údaje publikované v roce 2014 podporují účinnost kyseliny citronové (ve formě citráty, soli nebo estery kyseliny citronové) v prevenci tvorby ledvinových kamenů u citlivých jedinců. Těchto účinků se však dosahuje lékařským použitím a vhodným dávkováním, nikoli kulinářským použitím.

Pro ty, kteří si hlídají váhu, může být kyselina citronová užitečná v domácích nápojích, limonádách a nízkokalorických dresincích – vylepšuje chuť bez přidání cukru nebo rostlinného oleje. Ve sportovní výživě je kyselina citronová někdy součástí složení. izotonické látky (nápoje, které obsahují elektrolyty a další živiny potřebné k doplnění tělesných zdrojů) a energetické nápoje pro udržení acidobazické rovnováhy.

Možné poškození a kontraindikace. Pokud je kyselina citronová pouze složkou pokrmu, obvykle nezpůsobuje problémy, pokud se dodržují doporučené dávkování. Při individuální intoleranci nebo alergických reakcích se však mohou objevit kožní vyrážky, podráždění sliznic, zarudnutí nebo svědění.

U lidí s gastrointestinálními onemocněními (gastritida, vředy, ezofagitida, reflux) může i malé množství kyseliny způsobit nepříjemné pocity.

5 zajímavých faktů

1. Zajímavost: v sovětských dobách se kyselina citronová nazývala „limonka“ a přidávala se do kompotů, kiselů a kvasu, když byl pravý citron nedostatek. A první ruské patenty na výrobu kyseliny citronové z cukrová řepa objevily se ve 1920. letech XNUMX. století, což naznačuje touhu najít alternativy k drahým dováženým surovinám.
2. Ve farmaceutickém průmyslu se kyselina citronová používá ke zlepšení chuti léků a regulaci pH, což usnadňuje vstřebávání některých účinných látek.
3. NASA používá kyselinu citronovou čištění vody v letadlechNičí bakterie, aniž by ublížil astronautům.
4. Kyselina citronová je jednou ze 3 nejdůležitějších složek slavné americké limonády (po cukru a kofeinu).
5. V tavených sýrech se produkt často používá jako emulgátor, který zabraňuje oddělování tuku.

Znalecký posudek

Podle specialisté z Rospotrebnadzoru a nutriční specialisté z RuskaKyselina citronová (E330) je schválená a bezpečná potravinářská přísada, široce používaná v průmyslu i domácí výživě. Produkt neobsahuje prakticky žádné alergeny, má nulový obsah kalorií a neovlivňuje metabolismus sacharidů, takže je povolen v nízkosacharidových a dietních krmných dávkách.

Hlavní funkcí produktu je regulovat kyselost, čímž se snižuje riziko rozvoje mikroorganismů v produktech, zlepšuje se mikrobiologická bezpečnost produktů a prodlužuje se jejich trvanlivost.

Odborníci doporučují rozpustit kyselinu citronovou v malém množství vody před jejím přidáním do pokrmů, aby se rovnoměrně rozložila a netvořila lokální zóny s vysokou kyselostí. Tato technika je obzvláště důležitá při práci s mléčnými výrobky nebo těstem. Typickou chybou je její přidávání „od oka“, což často vede k nadměrné kyselosti a zhoršení chuti. Při kombinaci s přírodními citrusovými šťávami, bobulemi nebo ovocem by se kyselina citronová měla používat v minimálním množství, aby se nepotlačila přirozená chuť a vůně ostatních ingrediencí a celého pokrmu.