گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد

تعداد صفحات: 89 فرمت فایل: word کد فایل: 4262
سال: مشخص نشده مقطع: کارشناسی ارشد دسته بندی: مهندسی شیمی
قیمت قدیم:۲۶,۴۰۰ تومان
قیمت: ۲۲,۰۰۰ تومان
دانلود مقاله
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد

    سمینار کارشناسی ارشد

    دیباچه

    تولید اسیدهای آلی به دلیل کاربرد وسیع آنها در صنایع مختلف از دیرباز مورد مطالعه و بررسی بوده است.

    از جمله اسیدهای آلی مورد استفاده، اسید سیتریک است که دارای مصارف متعددی در صنایع غذایی، دارویی، بهداشتی و سایر صنایع می‌باشد که به دلیل غیرسمی بودن، اسیدیته مناسب، قابلیت بافری و . . .  هر سال به مقدار %2-3 بر میزان مصرف آن افزوده  می‌گردد.

    از اولین کشورهایی که در این زمینه تلاش کردند، ایتالیا، آمریکا، انگلستان و چند کشور اروپایی بودند که در قرون 18 و 19 به روش شیمیایی اقدام به این عمل نمودند و تقریباً از اوایل قرن 20 روشهای بیوتکنولوژی در سراسر دنیا رایج شدند که هنوز هم کاربرد دارند.

    ابتدا روش بستر جامد برای تولید آن استفاده می‌شد ولی به تدریج روش غوطه وری جایگزین روشهای قبلی شد زیرا در روش غوطه‌وری کنترل بهتر و آسانتر صورت گرفته و نیز شرایط کار بهتر و راندمان بیشتر می‌باشد. مجدداً پس از طی چند دهه روش بستر جامد برای تولید این اسید به دلیل امکان استفاده از ضایعات فراوان و ارزان کشاورزی به عنوان سوبسترا رواج یافت. به هر حال در سالهای اخیر تلاشهای فراوانی برای اصلاح گونه‌های میکروبی مولد اسید سیتریک مخصوصاً آسپرژیلوس نایجر صورت گرفته و از جهت افزایش راندمان تولید و استخراج اسید نیز مورد توجه بوده است.

     

     

    مقدمه

    اسید سیتریک یک تری کربوکسیلیک اسید 6 کربنه با فرمول ساختمانی زیر است:

    نام شیمیایی آن، 2- هیدروکسی 1 و 2 و 3 پروپان تری کربوکسیلیک اسید است.

    فرمول شیمیایی:  

    اسید سیتریک جزء طبیعی و متابولیت مشترک گیاهان و حیوانات است و به صورت خیلی  گسترده در صنایع غذایی، نوشیدنی و دارویی و غیره استفاده می‌شود. به علت دارا بودن گروههای عاملی مختلف و قابلیت زیست تخریب پذیری، اسید سیتریک و نمکهای آن (عمدتاً Na و K ) کاربردهای صنعتی خیلی زیاد در زمینه‌های مختلف دارند.

     

    1-1) پیشینه:

    این اسید اولین بار در سال 1784 توسط Scheel از آبلیمو جداسازی و کریستالیه شد. اولین بار به طور تجاری در سال 1826 توسط John و Edmond sturge در انگلستان تولید گردید. در سال 1869 در انگلستان از کلسیم سیتریت وارده در ایتالیا تهیه گردید. سیترات کلسیم را یک کارتل دولتی ایتالیا به نرخ بالایی فروخته بود. این قیمت بالا توسعه خرید سیترات کلسیم و تولید اسید سیتریک را به تعویق انداخت. در سال 1880 اسید سیرتیک توسط Adam و Grimux سنتز شد. از آن زمان تا حال روشهای سنتزی متعددی ارائه شده‌اند که هیچ کدام به تولید صنعتی نرسیده‌اند و دلیل آن بازدهی کم و عدم توجیه اقتصادی این روشها نسبت به سایر روشهای تولید است. شروع تولید اسید سیتریک به روش تخمیر به سال 1893 بر می گردد. زمانی که wehmer (گیاه‌شناسی آلمانی) تشخیص داد که اسید سیتریک متابولیت کپکهای سیترومایسس ففریا نیز (citromyces pfefferionis) و سیترومایسس گلابر (glaber) است.

    کوشش های زیاد wehmer برای تولید اسید سیتریک ناموفق بوده‌اند تا اینکه کوری در سال 1917 تولید انبوه اسید سیتریک به روش تخمیر سطحی را با آسپرژیلوس نایجر پایه‌گذاری کرد. بعداً کوری به چاس فیرز پیوست و در سال 1923 کارخانه تولید اسید سیتریک به روش جدید را راه‌اندازی کردند. این تخمیر با رشد میکروارگانیسم به صورت کشت سطحی همراه بود. تولید میکروبی اسید سیتریک با روش کشت سطحی ادامه یافت تا اینکه اولین بار در سال 1951 فرآیند تخمیر غوطه‌وری پیشرفته در ایالت متحده امریکا توسعه داده شد. ابداع این فرآیند تحول عمده ای در تولید اسید سیتریک ایجاد کرد.

    از سال 1965 به بعد پیشرفت به سمت معرفی فرآیندهایی بود که در آن زمان از مخمرهای خاصی برای تولید اسید سیتریک استفاده شد. در این فرآیندها ابتدا از کربوهیدراتها و سپس از آلکانهای نرمال استفاده می‌شد. البته زمانی که هیدروکربنها به عنوان ماده خام استفاده می شدند، محصولات نفتی ارزان بودند و طبیعتاً تولید اسید در  آن شرایط از نظر اقتصادی مقرون به صرفه بود به طوری که چاس فیرز پس از یک دوره استفاده از هیدروکربن به سمت استفاده از کربوهیدراتها تغییر جهت داد. علاوه بر این، شرکت Liquichimica در ایتالیای جنوبی کارخانه دیگری با ظرفیت تولید سالیانه 50 تن سیتر ات سدیم از آلکانهای نرمال، تأسیس کر د که پس از دوره کوتاهی تعطیل شد. علاوه بر دو روش تخمیر سطحی و غوطه‌ور، روش کشت حالت جامد نیز برای تولید اسید سیتریک قابل استفاده است. از این روش بیشتر در کشورهای آسیایی جنوب شرقی استفاده می شود. به طوری که هم اکنون 20% اسید سیتریک مصرفی ژاپن از این روش تولید می شود. در سه دهه اخیر تمایل فزاینده‌ای برای استفاده از مواد خام جامد و کم ارزش صورت گرفته است.

     

    1-2) سوبستراهای استفاده شده برای تولید اسید سیتریک 

    سوبسترا  سال تولید اسید
    ملاس و با گاس هندی 1977
    شیره خرما 1977
    تفاله سیب 1984 و 1988
    تفاله انگور 1986
    پوست کیوی 1987
    لجن فشرده نیشکر 1992
    ضایعات قهوه 1993
    ضایعات آناناس 1994
    Kumara 1997 و 1998
    Carob pod 1999
    ضایعات کارخانه تولید صدف 1997
    چوب ذرت 1998
    Cassave bagasse 2000
    Okara 1996
    ضایعات کارخانه آبجوسازی 1986
    ملاس چغندر قند 1991
    روغن آفتابگردان 2003
    نشاسته خام 2002
    n-paraffin 2004
    آب پنیر  

     

    -3) خواص فیزیکی اسید سیتریک

    اسید سیتریک بی‌آب به صورت کریستالهای شفاف بی‌رنگ یا پودر کریستالی سفید است که به طبقه بلورهای منظم الاضلاع سیستم حاوی سه محور غیرمساوی با تقاطع اریب تعلق دارد. هر دو شکل تحت شرایط رطوبت معمولی وجود دارند، آبگیری از شکل تک آبه در هوای خیلی خشک اتفاق می افتد و تحت خلأ در حضور اسید سولفوریک غلیظ این عمل سریعتر رخ می دهد. بلورهای بدون آب به تدریج در هوای مرطوب، آب را جذب می نمایند.

    هر دو فرم بلورین تشکیل کلوخه داده و در هوای مرطوب سخت می شوند.

    حلالیت اسید سیتریک در آب تابعی از دماست . PH محلولهای اسید سیتریک به صورت تابعی از غلظت در شکل (1-2) نشان داده شده است. نقاط انجماد و جوش محلولهای اسید سیتریک نیز  در جدول (1-1) داده شده است. ثوابت تفکیک اسید در  به قرار زیر می‌باشند: 

     

    (نمودار و جداول و تصاویر در فایل اصلی موجود است )

     

    اسید سیتریک اسید ضعیف با ثابتهای یونیزاسیون   و   و  در  است . لذا وقتی به صور ت جزئی در آب حل می شود، سیستم‌های بافری خیلی عالی تشکیل می دهد که در جدول بالا به آن اشاره شده است.

    اسید سیتریک یک آبه با وزن مولکولی 210.14 از محلول آبی سرد، کریستاله می‌شود. این شکل از اسید وقتی به آرامی حرارت داده می‌شود، در دمای  آب خود را از دست داده و در محدوده دمایی   ذوب می‌شود.

     

    1-4) خواص شیمیایی اسید سیتریک

    اسید سیتریک در دمای  با از دست دادن آب به شکل اسید آکونیتیک  و با حذف دی اکسید کربن به انیدرید ایتاکونیک تبدیل می شود. انیدرید ایتاکونیک به انیدرید سیتراکونیک باز آرایی می‌‌شود یا با آبگیری به شکل اسید ایتاکونیک در می‌آید.  

    افزایش آب به انیدرید ایتاکونیک خشک شده، اسید سیتراکونیک سیس   را می‌دهد. تبخیر محلول اسید سیتراکونیک در حضور اسید نیتریک، ایزومرترانس اسید سیتراکونیک یعنی اسید میزاکونیک را ایجاد می‌نماید. اکسیداسیون اسید سیتریک در دمای  با پرمنگنات پتاسیم، 1 و 3- استن دی کربوکسیلیک اسید  را تولید می نماید. در  محصول، اسید اگزالیک  است.

    ذوب اسید سیتریک با هیدورکسید پتاسیم، اسیدهای اگزالیک و استیک را بوجود می‌آورد. اسید سیتریک بلورهای نمک یک، دو و سه بازی را با بسیاری از کاتیونها تشکیل می دهد.

    درجه هیدراسیون این نمکها متغیر است. تری سدیم سولفات می تواند با 2 یا 5/5 مولکول آب کریستاله شود. مخلوط شدن آن با کاتیونهای فلزی ، نمکهای کمپلکس نظیر  و  و  ایجاد می نماید. اسید سیتریک با بسیاری از فلزات تشکیل کمپلکس های پایداری مثل فروآمونیوم سیتراتها را می دهد که می توانند کریستاله شوند. با بسیاری از یونهای فلزی در محلول، بوسیله تشکیل پیوند بین فلز و گروههای کربوکسیل یا هیدروکسیل می تواند شلات ایجاد کند. گاهی اوقات تعدادی مولکول یا بیشتر اسید سیتریک در بر هم کنش با یونهای فلزی تجمع می‌یابند. این خصوصیت برای هدایت رسوب دهی، تغییر پتانسیل شیمیایی و دیگر خصوصیات شیمیایی، ارزشمند است. اسید سیتریک به آسانی با بسیاری از الکلها تحت شرایط معمولی در حضور کاتالیزورهایی نظیر اسید سولفوریک، پاراتولوئن، سولفونیک اسید، یک رزین تعویض یون، استری می‌شود.

    کلریدهای اسیدی و انیدریدها با گروههای هیدروکسیل اسید سیتریک واکنش می دهند. اپوکسایدها نظیر اکسیداتیلن، اکسید پروپیلن و اکسیداستیرن طی واکنش با اسید سیتریک یا استرهای آن در گروههای قابل دسترسی هیدروکسیل و کربوکسیل تشکیل پلیمر می دهند.

    آمونیاک، آمینها، آمیدها و کربامیدها به همان صورت واکنش با اسیدهای کربوکسیلیک ساده، با اسید سیتریک وارد واکنش می شوند.

    1-5) منابع طبیعی اسید سیتریک

    اسید سیتریک به صورت گسترده در گیاهان و جانوران وجود دارد. اسید سیتریک کل سرم خون انسان تقریباً  1 وزن بدن انسان است. 

  • فهرست و منابع گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد

    فهرست:

     

    ندارد.

     

    منبع:

    - بیوتکنولوژی- میکروبیولوژی صنعتی، تألیف:‌ ولف کروگر- آنالیز کروگر، مترجمان: دکترسید علی مرتضوی- مهندس مهدی کریمی- مهندس رسول کدخدایی- مهندس سعید رحیمی یزدی، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.

    2- میکروبیولوژی صنعتی، تألیف: اختر الملوک کاظمی و سیری (1372) دانشگاه صنعتی شریف.

    3- بیوتکنولوژی صنعتی، تألیف: دکتر سید عباس شجاع الساداتی، دانشگاه تربیت مدرس

    4- مبانی بیوتکنولوژی و میکروب‌شناسی صنعتی، تألیف:‌ دکتر حسن لامع و دکتر محمد رضا احسانی، دانشگاه آزاد اسلامی (1375)

    5- بیوتکنولوژی میکروبی، تألیف: محمد رضا صعودی، دکتر فریدون ملک زاده، دکتر شیرین ملک زاده، دانشگاه تهران (1380)

    6- تکنولوژی آماده‌سازی و نگهداری غلات، تألف:‌ دکتر ناصر رجب زاده (1375)

    7- مبانی فناوری غلات، تألیف دکتر ناصر رجب زاده، دانشگاه تهران (1380)

    8- غلات       تألیف: ناصر خدا بنده           دانشگاه تهران

    9- گندم        تألیف:‌ هادی کریمی

    10- سالنامه آمار بازرگانی خارجی جمهوری اسلامی ایران سالهای 82-1377

    11- آمار وزارت صنایع (1383)، وزارت صنایع تهران

    12- سید صفاعلی فاطمی، سید عباس شجاع الساداتی، «بهینه‌سازی تولید اسید سیتریک با استفاده از طراحی آزمایشها در روش تخمیر حالت جامد با بکارگیری A.niger،‌ دانشگاه تربیت مدرس، امیر کبیر، سال یازدهم، شماره 43.

    13- سید صفا علی فاطمی، سید عباس شجاع الساداتی،‌ «تولید اسید سیتریک از تفاله سیب با استفاده از تخمیر حالت جامد، مقالات علمی پژوهشی،‌ سال هجدهم ، شماره یک و دو (1378)

    14- Y.D. Hang, E. E. Woodams, “A process for leaching citric acid from apple pomace fermented with A.nigr in SSF”, MIRCEN jornal, (1989), 5, 379-382.

    15- Y.D. Hang, E. E. Woodams, “Solid state fermentation of apple pomace for citric acid production.” MIRCEN jornal, (1986), 2, 283-287

    16- S.A. shojaosadati, V. Babaeipour. “Citric acid production from apple pomace in multi- layer Packed bed solid- state bioreactor.”, process Biochemistry 37. (2002), 909-914.

    17- W.Q.XU, Y.D. Hang, “Roller culture techni que for citric acid production by A.niger”, process Biochemistry, (1988)

    18- Y.D. Hang. “Microbial production of citric acid in fixed- bed column. Bioreactors”, Biotechnology letters, Vol 10, No.6 421-426 (1988)

    19- Y. D/ Hang, E.E. woodams, “utilization of grape pomace for citric acid production by SSF.” , Am.j Enol.vitic, vol/.37 , No.2, (1986)

    20- Y.D. Hang, E.E. woodams, ‘production of cirtic acid from corncobs. By A.niger”. , Bioresource technology 65 (1998) 251-253.

    21- T. Roukas, P. Kotze kidou, ‘Pretreat ment of date syrup to increase citric acid production”. Enzyme and Microbial technology 21, 273-276 (1997) .

    22- Al- obaidi, “The use of deionised date syrup as a substrate for citric acid production.”, Biote chnology letters, (1979), 1, 153-158.

    23- V.S. shankaranad, B. K. Lonsane, “coffee- husk; an inexpen sive subtrate for production of citric acid by A.niger in SSF.”, Jornal of microbiology & Biotechnology 10, 165-168, (1994)

    24- P.S. randenberghe, C. R. soccol, A. pandey, J. M. Lebeault, “SSF for the synthesis of citric acid by A.niger.”,  Bioresource Technology 74, (2000), 175-178

    25- S.K. Khare, Krishna Jha, A.P. Gandhi, ‘citric acid production from okaraybg SSF.”, Biore source Teehnology 54 (1995), 323-325.

    26- M. Y. Lu, I. S. Maddox, J. D. Brooks, “Application of a multi- Layer Packed- bed reactor to citric acid production in SSF using A. niger.”, process Biochemistry, vol. 33, No.2 PP.117-123, (1998)

    27- M.Y. Lu, j.P. Brooks, I. S. Maddox, ‘citric acid production by SSF in a packed – bed reactor using A.niger.”, Enzyme and Microbial Technology 21, 392-397, (1997)

    28- T. Roukas, P. Kotzekidou, “production of citric acid from Brewery wastes by surface fenmentation using A.niger.”, journal of food science- 225, vol. 51 No. 1, (1986)

    29- T. Roukas, E. Alichanidis, “citric acid production from beet molasses by cell recycle of A.niger,”, Indus trial Micobiology, 7 (1991), 71-74.

    30- G.N. Q azi, C. N. Gaind, S.K. chaturred, “pilot – scale citric acid production with A.niger under several conditions.”, jornal of fermentation and bioengineering, vel. 69, No. 1,72 – 74, (1990)

    31- اطلاعات اولیه مورد نیاز طرح تولید اسید سیتریک،‌ وزارت صنایع،‌ معاونت توسعه صنعتی ، میترا رزمجو (1377)

    32- قارچ شناسی پزشکی، تألیف: دکتر مسعود امامی، دکتر پریوش کردبچه،‌ دکتر مهین مقدمی،‌ دکتر فریده زینی، انتشارات دانشگاه تهران،‌ (1373).

پروپوزال در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, گزارش سمینار در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, تز دکترا در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, رساله در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, پایان نامه در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, تحقیق در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, مقاله در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, پروژه دانشجویی در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, تحقیق دانشجویی در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, مقاله دانشجویی در مورد گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد, پروژه دانشجویی درباره گزارش سمینار تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد
ثبت سفارش
عنوان محصول
قیمت