تولید اسید سیتریک از ضایعات کشاورزی

تولید اسید سیتریک از ضایعات کشاورزی

تولید اسید سیتریک از ضایعات کشاورزی

تولید اسید سیتریک از ضایعات کشاورزی 1013 675 شرکت بازرگانی زکیه تجارت
اسید سیتریک نخستین بار در قرن ۱۸ میلادی توسط یک محقق سوئدی به نام کارل ویلهلم شل، از آب لیمو استخراج شد و تا اوایل قرن ۲۰، تنها از همین روش برای تولید آن استفاده می‌­شد. این ماده رنگ و بو نداشت و به عنوان طعم‌­دهنده و تخمیرکننده در تولید مواد غذایی مثل پنیر از آن استفاده می‌­کردند. بعد‌ها محققان توانستند به طور مصنوعی از کپک سیاه آسپرژیلوس نایجر که نوعی قارچ است، اسید سیتریک تولید کنند. امروزه درصد بسیار کمی از تولیدات اسید سیتریک به منابع طبیعی اختصاص دارد. و این ماده عمدتاً از روش­‌‎‌های تخمیری تولید می‌­‌گردد. رشد روزافزون تقاضا برای اسید سیتریک در صنایع گوناگون و عدم دسترسی آسان به منابع هیدروکربنی، محققان را بر آن داشته که به دنبال منابع طبیعی ارزان­‌قیمت و تکنیک­‌هایی برای بهینه‌­سازی تولید با کنترل پارامتر‌های دخیل در این فرایند باشند. در این راستا، استفاده از ضایعات کشاورزی و زباله­‌های زراعی که به آسانی و با کمترین هزینه قابل دسترسی هستند، پتاسیل عظیمی جهت کاهش استفاده از منابع، افزایش بازدهی تولید و هم‌سو ساختن فعالیت­‌های تجاری با ارزش‌­‌های محیط زیستی دارند. در این مطلب به بررسی روش تولید اسید سیتریک از ضایعات کشاورزی پرداخته شده است.

اسید سیتریک چیست و چه کاربردهایی دارد؟

اسید سیتریک با نام تجاری جوهرلیمو، نوعی ماده آلی با خاصیت اسیدی است. فرمول شیمیایی این ماده C6H8O7 است و به طور طبیعی در برخی مواد غذایی مثل لیمو، پرتقال و لیموترش وجود دارد و طعم ترش مرکبات به خاطر وجود همین ماده اسیدی است. سیتریک اسید نوعی هیدروکسی اسید است که از اضافه شدن گروه عاملی هیدروکسل به اسیدهای کربوکسیلیک ایجاد می­شود. این ماده به دو شکل آبدار (مونوهیدرات) و خشک (آنهیدرات) وجود دارد.

سالانه مقادیر زیادی اسید سیتریک برای مصارف گوناگون در جهان تولید می‌­شود. در صنایع غذایی از اسید سیتریک به عنوان تنظیم­‌کننده اسیدیته، طعم‌دهنده و ترش‌کننده محصولات استفاده می‌­شود. این ماده با کاهش PH، مانع از رشد باکتری در محیط و افزایش عمر غذا‌های فراوری­‌شده می‌­شود.

کارشناسان کشاورزی از اسید سیتریک جهت تنظیم اسیدیته برای کشت محصولاتی که به خاک اسیدی نیاز دارند، بهره می‌­گیرند. کاربرد عمده دیگر اسید سیتریک در تولید مواد ضدعفونی­‌کننده و شوینده است و علاوه بر آن در ساخت مواد آرایشی، دارو، مکمل و صنایع شیمیایی نیز کاربرد دارد. ساخت روان‌کننده‌ها و سیمان کندگیر از مصارف سیتریک اسید در صنایع ساختمانی است.

تولید اسید سیتریک از ضایعات کشاورزی

روش­‎‌های تولید اسید سیتریک

به طور عمده اسید سیتریک از طریق واکنش‌­‌های شیمیایی، تخمیر میکروبی و روش­‌های طبیعی قابل استحصال است. در روش تخمیر میکروبی استفاده از قارچ­‌های Aspergillus niger در جهان مرسوم است و پتاسیل بالایی در تولید اسید‌های آلی دارد؛ اما در مقابل آن، تولید اسید سیتریک از طریق واکنش­‌های شیمیایی به لحاظ اقتصادی با استقبال چندانی مواجه نشده­‌است.

از آنجا که زمینه­‌های کاربردی سیتریک اسید بسیار متنوع و تقاضا برای آن مرتباً در حال افزایش است، شرکت­‌ها به دنبال یافتن راهکار‌هایی برای بهینه‌­سازی تولید این ماده پراهمیت هستند. امروزه کارشناسان بر روی تکنیک­‌های مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست تحقیق می‌­‌کنند، تا مشکلات روش­‌های فعلی را برطرف ساخته و بازدهی تولید را بالا ببرند.

تولید اسید سیتریک از ضایعات کشاورزی

به دلیل گرانی و افزایش قیمت هیدروکربن­‌هایی که به عنوان سوبسترا در تولید اسید سیتریک استفاده می‌­شوند و همچنین کاهش دسترسی به این منابع بهتر است به منابع پایدار و طرح­‌هایی بر پایه ضایعات کشاورزی بیشتر از قبل توجه شود. به منظور کاهش هزینه تولید و در راستای اهداف محیط زیستی و مدیریت صحیح پسماند، استفاده از ضایعات کشاورزی در تولید اسید سیتریک مطرح شده­‌است. این ضایعات شامل کاه و ساقه گندم، تفاله سیب، تفاله خرما، تفاله قهوه، باگاس خام نیشکر، سبوس و کاه برنج، پوست بادام­زمینی، ضایعات آناناس و… می‌­شود.

در تحقیقی که توسط کارشناسان دانشگاه آزاد رشت صورت گرفت، فاکتور‌های مهم در تولید اسید سیتریک شامل نوع سوبسترا، دما، زمان تیمار و PH مورد بررسی قرار گرفت. سوبسترا یا پیش­ماده، مولکول زیستی و آلی است که آنزیم بر آن اثر کرده و آن را تغییر می‌­دهد تا به یک یا چند محصول دیگر تبدیل شود. در نتایج این پژوهش آمده که کاه گندم با توجه به قیمت ارزان، بستر مناسبی برای تولیدات تجاری اسید سیتریک محسوب می‌­‌شود.

در پژوهش دیگری که توسط محققین دانشگاه ارومیه انجام شد، با بهینه­سازی عوامل دخیل شامل رطوبت، مدت زمان تخمیر، آهنگ هوادهی و… حداکثر ۱۵۹. ۱۴ گرم اسید سیتریک در ۱ کیلوگرم تفاله خشک سیب بدست آمد. از این جهت می‌­توان تفاله سیب را به عنوان سوبسترای رایگان برای تولید میکروبی سیتریک اسید توسط آسپرژیلوس نایجر برشمرد.

در آزمایشاتی که در آن از باگاس نیشکر و کاه گندم به عنوان سوبسترای ارزان در تولید اسید سیتریک استفاده شد، راندمان تولیدی بر مبنای قند قابل تخمیر در این مواد معادل ۹۷ و ۹۳ درصد بدست آمد.

با توجه به کلیه تحقیقات صورت گرفته و کاربرد فراوان اسید سیتریک، میزان تقاضا و میزان واردات آن می‌­توان به اهمیت مطالعات بیشتر در این زمینه پی برد. این موضوع با نگاهی به حجم ضایعات کشاورزی تولیدی در کشور و مشکلات محیط زیستی در دفع و مدیریت پسماند، اهمیت بیشتری یافته و می‌­تواند راهگشای بسیاری از مسائل اقتصادی، تولیدی و محیط زیستی باشد.