Como é produzido o ácido cítrico monohidratado?
Como fornecedor confiável de ácido cítrico monohidratado, sou frequentemente questionado sobre o processo de produção deste composto amplamente utilizado. O ácido cítrico monohidratado é um ingrediente comum em vários setores, incluindo alimentos e bebidas, farmacêuticos e cosméticos. Nesta postagem do blog, apresentarei o processo detalhado de produção do ácido cítrico monohidratado.
1. Matérias-primas
A produção do ácido cítrico monohidratado começa com a seleção de matérias-primas adequadas. As matérias-primas mais utilizadas são carboidratos, como melaço, amido de milho e sacarose. Esses carboidratos servem como fonte de carbono para os microrganismos que irão produzir ácido cítrico por meio da fermentação.
O melaço, um subproduto da indústria açucareira, é uma escolha popular devido ao seu custo relativamente baixo e alto teor de açúcar. O amido de milho também é muito utilizado, principalmente em regiões onde o milho é abundante. Precisa ser hidrolisado em açúcares simples antes da fermentação. A sacarose, que pode ser obtida a partir da cana-de-açúcar ou da beterraba sacarina, é uma matéria-prima pura e facilmente fermentável, mas geralmente é mais cara que o melaço e o amido de milho.
2. Fermentação
O processo de fermentação é a etapa central na produção do ácido cítrico monohidratado. As matérias-primas selecionadas são primeiro preparadas em um meio adequado, que é então esterilizado para eliminar quaisquer microrganismos indesejados. Após a esterilização, o meio é inoculado com uma cepa específica de microrganismo, geralmente Aspergillus niger, um fungo filamentoso.
Aspergillus niger tem a capacidade de converter carboidratos em ácido cítrico sob condições ambientais específicas. O processo de fermentação é realizado em grandes tanques de fermentação, onde a temperatura, o pH e os níveis de oxigênio são cuidadosamente controlados. A temperatura ideal para o crescimento de Aspergillus niger e produção de ácido cítrico é em torno de 30 - 32°C, e o pH é mantido em torno de 2 - 3. O fornecimento adequado de oxigênio também é crucial para o processo de fermentação aeróbica.
Durante a fermentação, os microrganismos consomem os carboidratos do meio e produzem ácido cítrico como subproduto metabólico. O processo de fermentação geralmente leva vários dias para ser concluído, dependendo de fatores como o tipo de matéria-prima, a cepa do microrganismo e as condições de fermentação. Terminada a fermentação, o caldo contém uma mistura de ácido cítrico, nutrientes residuais e células microbianas.
3. Separação e Purificação
Após a fermentação, o próximo passo é separar e purificar o ácido cítrico do caldo de fermentação. O primeiro passo neste processo é a remoção de células microbianas e outras impurezas sólidas. Isso geralmente é feito por filtração ou centrifugação. A filtração pode ser realizada utilizando vários tipos de filtros, como filtros de terra diatomácea ou filtros de membrana, para separar as partículas sólidas do caldo líquido.
Uma vez removidas as impurezas sólidas, o caldo líquido é então submetido a uma série de etapas de purificação. Um dos métodos mais comumente usados é a precipitação. Hidróxido de cálcio é adicionado ao caldo, que reage com ácido cítrico para formar precipitação de citrato de cálcio. O precipitado de citrato de cálcio é então separado do líquido por filtração e lavado para remover quaisquer impurezas.
Depois disso, o citrato de cálcio é convertido novamente em ácido cítrico por tratamento com ácido sulfúrico. Esta reação produz ácido cítrico e sulfato de cálcio, que é insolúvel e pode ser removido por filtração. A solução de ácido cítrico resultante ainda contém algumas impurezas, como corantes e vestígios de metais. Para purificar ainda mais o ácido cítrico, a solução geralmente é passada por colunas de carvão ativado para remover a cor e algumas impurezas orgânicas e, em seguida, por resinas de troca iônica para remover vestígios de metais e outras impurezas iônicas.
4. Cristalização
A solução purificada de ácido cítrico é então concentrada até certo ponto por evaporação. Isto aumenta a concentração de ácido cítrico na solução e promove a cristalização. Durante o processo de cristalização, as moléculas de ácido cítrico na solução começam a formar cristais. As condições de cristalização, como temperatura e taxa de resfriamento, são cuidadosamente controladas para garantir a formação de cristais de monohidrato de ácido cítrico de alta qualidade.
Cristais de ácido cítrico monohidratado são formados quando uma molécula de ácido cítrico se combina com uma molécula de água. Os cristais são geralmente separados do licor-mãe por centrifugação ou filtração. Os cristais separados são então lavados com uma pequena quantidade de água fria para remover qualquer licor-mãe aderente e secos até um teor de humidade adequado. Os cristais secos de monohidrato de ácido cítrico são o produto final, que pode ser embalado e enviado aos clientes.
5. Controle de qualidade
Ao longo de todo o processo produtivo são implementadas medidas rigorosas de controlo de qualidade para garantir que o produto final cumpre os padrões exigidos. O controle de qualidade começa na seleção das matérias-primas. As matérias-primas são testadas quanto à sua pureza, teor de açúcar e outros parâmetros relevantes para garantir que sejam adequadas para fermentação.
Durante a fermentação, o caldo de fermentação é regularmente amostrado e analisado para monitorar o crescimento de microrganismos, a produção de ácido cítrico e as mudanças nas condições ambientais. Após purificação e cristalização, o produto monohidratado de ácido cítrico é testado quanto a vários indicadores de qualidade, como pureza, teor de umidade, acidez e teor de metais pesados. Somente poderão ser comercializados produtos que atendam aos rígidos padrões de qualidade.
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Referências
- Roehr M, Kubicek CP, Kominek J, et al. Biotecnologia da fermentação do ácido cítrico. Avanços em Engenharia Bioquímica/Biotecnologia. 1992.
- Soccol CR, Vandenberghe LPS, Rodrigues C. Produção de ácido cítrico. Manual de Fermentações Alimentares: Tecnologia e Aplicações. 2017.