Хімічні та фізичні властивості лимонної кислоти. Біохімічні основи процесу утворення лимонної кислоти. Основні способи та технологічна схема виробництва лимонної кислоти. Характеристика готової продукції. Застосування лимонної кислоти у промисловості.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КУРСОВА РОБОТА з дисципліни "Загальна біотехнологія" на тему: "Технологія виробництва лимонної кислоти"3.2 Застосування лимонної кислоти у промисловостіСвітовий бізнес в біотехнологічній галузі переживає період підвищення інвестиційної активності в науковій, освітянській та промисловій сферах, стрімко зростає ринок біотехнологічної продукції медичного, сільськогосподарського та харчового призначення. Лимонну кислоту отримують в основному з меляси. Заводи невеликої або середньої потужності виробляють лимонну кислоту поверхневим методом культивування. Глибинний метод економічно вигідний тоді, коли потужність заводу перевищує 2500 т лимонної кислоти в рік. Лимонну кислоту широко використовують у кулінарії і в харчовій промисловості для приготування безалкогольних напоїв, мармеладу, вафель, пастили і ін.Лимонна кислота НООС-СН2С(ОН)-СООН-СН2-СООН є моноокситрикарбоновою кислотою, яка кристалізується з водних розчинів з однією молекулою води (моногідрат лимонної кислоти). Моногідратна лимонна кислота має молекулярну масу 210,щільність 1,540 г/см3 і температуру плавлення 70-75С. При нагріванні до 175°С лимонна кислота розкладається. У воді лимонна кислота дисоціює, її аніон називають цитратом. Лимонна кислота є трьохосновною оксикислотою, яка кристалізується з водних розчинів з однією молекулою води у вигляді безбарвних прозорих ромбічних призм (мал.Цикл Кребса - це ключовий етап дихання всіх клітин, що використовують кисень (аеробне дихання), центр перетину безлічі метаболічних шляхів в організмі. Окрім значної енергетичної ролі циклу відводиться також і істотна пластична функція, тобто це важливе джерело молекул-попередників, з яких в ході інших біохімічних перетворень синтезуються такі важливі для життєдіяльності клітини зєднання як амінокислоти, вуглеводи, жирні кислоти та ін. Цикл перетворення лимонної кислоти в живих клітинах був відкритий і вивчений німецьким біохіміком Гансом Кребсом, за цю свою роботу він (спільно з Фріцем Ліпманом) був удостоєний Нобелівської премії з фізіології та медицини 1953 року. У мікроорганізмів синтез лимонної кислоти реалізується в циклі трикарбоновых кислот у результаті конденсації оксалоацетату і ацетил КОА за участю ферменту цитрат-синтетази. Необхідні для реакції оксалоацетат і ацетил КОА утворюються із двох молекул пірувату: одна молекула пірувату піддається декарбоксилюванню з утворенням ацетил КОА, інша - карбоксилюється, перетворюючись в оксалоацетат.Технологія виробництва кислоти застосовує різні джерела вуглецю та способи культивування мікроорганізмів. Багато мікроорганізмів нагромаджує лимонну кислоту, зокрема види Aspergillus awamori, A. fenicis, A. fonsecaeus, A. luchensis, A. fumaricus, A. wentii, A. saitoi, A. usami, A. phoenicus, A. lanosus, A. foetidus, A. flavus [2]. У промисловому виробництві лимонної кислоти широко застосовують гриби A. niger належить багато штамів, що відрізняються один від одного за своєю морфологією та біохімічними характеристиками: кольору спор та міцелію, розміру та кількістю спор, розміру міцелію, утилізації субстрату, ферментаційному часу, здатності продукувати лимонну кислоту на різних субстратах .В даний час для біосинтезу лимонної кислоти в якості основної сировини широко використовують мелясу (відходи цукрової промисловості), завдяки її низькій вартості та високому вмісту цукру (40-55%), достатньої кількості мікроелементів, амінокислот та вітамінів, необхідних для нормальної життєдіяльності продуцента. Меляса має складний та непостійний хімічний склад. Добре зброджувана меляса повинна містити не більше 1% інвертного цукру і не більше 1% САО і 0,06,% сірчистого газу (додається в мелясу в якості консервуючого агента) при загальному вмісті сухих речовин не менше 75% і цукрів не менше 46,% при невисокому вмісті живих мікроорганізмів. Важливе значення мають тривалість зберігання меляси та наявність герметично закритих ємностей - мелясо-сховищ з пневматичним перемішуванням (для запобігання розшарування), насосами, пристроями для подачі і забору меляси з різних горизонтальних сховищ. Широко застосовувані в сільському господарстві отрутохімікати і мінеральні добрива можуть залишати певні негативні сліди в сільськогосподарській продукції, зокрема в мелясі, де виявлені інсектициди, наприклад фосфорорганічний інсектицид малатілон (до 90 мг на 1 кг меляси), який надає інгібуючий вплив на біосинтез лимонної кислоти.До початку двадцятих років минулого століття лимонну кислоту отримували з соку лимонів, таким чином задовольнялося близько трьох чвертей світової потреби в ній (вихід лимонної кислоти з однієї тонни лимонів становить 25 кг). Як продукт ферментації лимонна кислота займає друге місце за обємом виробництва у світі (400 тис. тонн на рік, що в грошовому еквіваленті становить близько 325 млн євро), поступаючись лише промисловому спирту [6].
План
Зміст
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИМОННОЇ КИСЛОТИ
1.1 Хімічні та фізичні властивості лимонної кислоти
1.2 Біохімічні основи процесу утворення лимонної кислоти
РОЗДІЛ 2. ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА ЛИМОННОЇ КИСЛОТИ
2.1 Продуценти лимонної кислоти
2.2 Властивості сировини для біосинтезу лимонної кислоти
2.3 Одержання лимонної кислоти
2.4 Способи виробництва лимонної кислоти
2.5 Технологічна схема виробництва лимонної кислоти
РОЗДІЛ 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОЇ ЛИМОННОЇ КИСЛОТИ ТА ЇЇ ЗАСТОСУВАННЯ