Лимонная кислота была открыта несколько сотен лет назад, но об истории ее полноценного производства на промышленных мощностях можно говорить лишь начиная с 1919 года. С этого момента технологи стали применять микробиологические процессы, развитие которых не останавливается по сей день. При этом современное производство лимонной кислоты неоднородно и предполагает разные способы изготовления конечного продукта. Выбор того или иного метода определяется не только характеристиками сырьевых ресурсов конкретного предприятия, но и требованиями целевого рынка потребления.

Общие сведения о лимонной кислоте

В качестве регулятора кислотности данный продукт активно применяется в пищевой промышленности. Но лимонную кислоту задействуют не только в целях коррекции вкуса. В зависимости от технологии изготовления она может увеличивать срок годности целевого продукта. С этой точки зрения производство лимонной кислоты в России можно ставить в один ряд с технологиями изготовления аскорбиновой, уксусной и молочной кислотами, а также с их производными.

Как отмечают специалисты, благодаря своим качествам антиокислителя и синергиста антиокислителей, лимонная кислота сегодня используется едва ли не в половине всех выпускаемых продуктов пищевой промышленности. Популярности данного подкислителя способствуют и ее гастрономические свойства. У этой кислоты приятный и мягкий вкус – во всяком случае, если сравнивать с альтернативными продуктами данного типа. Особенно эти качества проявляются в напитках и кондитерских изделиях. Существует и широкая группа солей, которые получают в условиях микробиологического производства лимонной кислоты – в частности, цитрат натрия далее может использоваться как соль-плавитель. К преимуществам лимоннокислого натрия относят возможность его получения в твердой форме, а также исключение раздражающего эффекта при воздействии на слизистые оболочки систем пищеварения и дыхания.

Где содержится лимонная кислота

Изначально лимонную кислоту получали из цитрусовых плодов. Впервые лимонная кислота была получена в конце XVIII века из незрелых лимонов аптекарем Шееле, жившим в Швеции.

Кроме цитрусовых плодов лимонная кислота содержится во многих овощах, ягодах и фруктах. Большое количество лимонной кислоты содержится:

• в смородине и крыжовнике;
• в томатах;
• в персиках и абрикосах;
• в клюкве и барбарисе.

Промышленное производство продукта

Название лимонной кислоты обращает внимание на цитрусовые, однако, эта кислота в разной степени присутствует во всех фруктах, хлопчатнике и хвое. И все же первые производства были организованы именно на базе переработки лимонного сока. В 1920-х годах таким образом получали примерно 25% всей продукции. При этом сама технология изготовления была нерациональной, так как из 1 т лимонов получалось около 25 кг чистого продукта. Сегодня же производство пищевой лимонной кислоты организуется на более технологичных и ресурсоемких методах, предполагающих использование и принципиально новых добавок наподобие патоки и плесневых грибков. Этим, к слову, обуславливаются и логистические решения о расположении производств лимоннокислого натрия рядом с заводами по изготовлению сахара.

В то же время нельзя сказать, что такого рода производства оправдывают себя по определению в условиях высокого спроса. Дело в том, что по мере повышения технологичности производственного процесса усложняется и оборудование, а это означает увеличение расходов на техническое оснащение и содержание мощностей. Поэтому без продуманного бизнес-плана по производству лимонной кислоты, в котором бы указывались все аспекты организационно-хозяйственной деятельности предприятия не обойтись. Наряду с проектным решением по оснащению производственным оборудованием и разработкой логистических моделей с экономическим обоснованием также потребуется определение оптимальной рецептуры конечного продукта, чтобы он мог конкурировать в определенной нише на рынке. К этому стоит добавить и поправку на жестких санитарно-гигиенических нормативах, которые регулируют практически все технологические нюансы получения данной кислоты.

Применение Лимонной кислоты в домашнем хозяйстве

0
В домашних условиях её применяют при приготовлении пищи, в бытовых целях для ведения домашнего хозяйства, для косметических домашних процедур по уходу за кожей и волосами. Лимонная кислота – универсальная бытовая «химия», которую можно применять в самых разных отраслях домашнего хозяйства. Например, для очищения накипи в чайнике, для очищения утюга от накипи внутри, для очистки серебра, для чистки бытовых поверхностей, для сохранности срезанных живых цветов, для ухода за растениями и т.д.

0

Для очищения чайника от накипи, необходимо его наполнить водой, добавить 30-50 грамм лимонной кислоты и прокипятить. Воду слить и промыть чайник. Если накипь давно или её слишком много, то можно сначала оставить лимонную кислоту с водой в чайнике на час, а потом уже прокипятить и прополоскать.

0

Для очищения утюга от накипи, растворить 25-30 грамм лимонной кислоты в стакане с водой, залить в резервуар для воды. Нажимать на кнопку подачи пара при максимальной мощности и температуре. Затем несколько раз повторить эту процедуру с чистой водой.

0

Для очищения микроволновой печи достаточно будет растворить 1 чайную ложку лимонной кислоты в стакане воды и поставить данную емкость в СВЧ-печь. Включить печь на 5 минут на самую максимальную мощность. После отключения подождать еще минут 5-10, чтобы грязь лучше размокла, после чего открыть дверцу и очистить стенки чистой влажной тряпочкой. Суть процесса очищения лимонной кислотой в том, что под её воздействием вся существующая на стенках грязь размокает, вследствие чего удалить ее получается безо всяких усилий.

Физико-химическое представление технологии

Современные процессы производства лимонной кислоты в основном строятся на гидролизе крахмальной суспензии, включающей до 30% массы сухих элементов с амилолитической способностью. К ним может добавляться крахмал минеральных солей с сульфатами меди, цинка и железа. Данная основа в последующем проходит ферментацию в питательной среде плесневым грибом.

В результате ферментации и выделения грибковой биомассы формируется культуральный раствор, в котором изначально содержится до 85% лимонной кислоты. Характерной особенностью полученных на этом этапе кислотоустойчивых ферментов является повышенная амилолитическая активность. Прежде всего, это касается глюкоамилазы и амилазы.

Технический результат производства лимонной кислоты после прохождения вспомогательных операций оценивается в лабораторных условиях широким спектром показателей качества, среди которых амилолитическая активность культурального раствора.

Рекомендации по применению

Чтобы добиться результатов, нужно знать, как пить лимонную кислоту для похудения правильно, чтобы никакие побочные эффекты и осложнения не испортили впечатления о данной методике. Несколько полезных советов уточнят некоторые детали этого процесса.

1. Нельзя пить лимонную кислоту натощак — исключительно после приёма пищи, причём сразу.
2. Не увеличивайте дозировки, указанные выше. Лучших результатов вы от этого не добьётесь, а вот здоровье пошатнёте.
3. Нельзя пить такой раствор залпом — постепенно, маленькими глотками, а ещё лучше — через коктейльную соломинку (так не травмируется зубная эмаль).
4. Не растворяйте лимонную кислоту в горячей воде, так как она под воздействием высоких температур потеряет большую часть своих полезных свойств.
5. Минеральная вода тоже не подойдёт для такой цели, так как порошок может вступить с минералами в химические реакции, что приведёт к непредсказуемым результатам.
6. Данный способ — не панацея для похудения. Так что помогите своему организму избавиться от ненужного балласта: самое время упорядочить питание и заняться спортом.
7. Если есть возможность, всё-таки замените магазинный порошок лимонной кислоты, который является продуктом химического производства, на натуральный цитрусовый сок. От него пользы в этом деле будет гораздо больше.
8. Чтобы желудок быстрее адаптировался к новым условиям функционирования, включите в свой рацион овсяную кашу, отварные овощи и куриный бульон.
9. Не рекомендуется прибегать к такой диете слишком часто: не чаще двух раз в год. А вот антицеллюлитные обёртывания можно делать регулярно.
10. И напоследок. Чтобы не испортить лимонной кислотой зубную эмаль, после каждого её употребление полощите рот.

Как видите, всё-таки лимонная кислота способствует похудению, несмотря на все её недостатки и химическое происхождение. При правильном подходе к такой методике вес можно существенно снизить, но при этом придётся больше внимания уделять здоровью и особенно — состоянию ЖКТ.

Не игнорируйте противопоказания, ориентируйтесь на советы врачей и диетологов, не экспериментируйте с дозировками — всё это позволит избежать проблем со здоровьем, добиться неплохих результатов и постройнеть.

Технологии изготовления «лимонки»

Процесс производства выполняется в несколько технологических этапов на разном оборудовании. Хотя существуют разные конфигурации обустройства заводских мощностей – в том числе моноблочные и сборные модульные. Среди основных же процессов, на которых строится современная технология производства лимонной кислоты, можно выделить следующие:

1. Оптимизированные процессы технологической подготовки сырьевых материалов для обеспечения необходимых условий для кислотной среды брожения.
2. Размножение спор в специально организованных условиях.
3. Процесс брожения в соответствии с характеристиками конкретных сырьевых материалов.
4. При необходимости выполнение адаптации всех или отдельных сырьевых материалов для процессов брожения.
5. Отделение кислоты от ферментационных растворов. К слову, методы сепарации в значительной степени определяют конечное качество продукта.
6. Очистка и кристаллизация полученной кислоты. На этом этапе открываются возможности для модификации продукта и производства других версий кислоты в разных конфигурациях. Например, в рамках общего производства лимонной кислоты могут выпускаться сиропы, моногидрат, обезвоженные составы и дигидрат цитрата натрия. Также может регулироваться содержание химикатов.

Оборудование для производственного процесса

Оптимизированный формат технического обустройства современных заводов по выпуску лимонной кислоты предусматривает использование биотехнологических установок. В среднем мощности такого решения по расчету объема выпуска составляют 200-250 т/год, при этом оставляя широкие возможности для получения модифицированных продуктов на основе разных источников сырья. В базовый состав данного оборудования для производства лимонной кислоты входят следующие реакторные и емкостные устройства:

1. Ферментеры.
2. Выпарные аппараты.
3. Фильтры.
4. Сушилки.
5. Кристаллизаторы.
6. Инфраструктура для обеспечения логистических операций.

Реализация проекта биотехнологической установки позволяет обеспечивать полный производственный цикл, локально снабжая региональных потребителей в полном объеме с минимальным привлечением теплоэнергетических ресурсов.

Аппаратурно-технологическое решение такого типа отличается использованием штаммов-продуцентов, что обуславливает изначально низкую себестоимость продукта. Данная технология производства лимонной кислоты также характеризуется приемлемым уровнем экологической чистоты для окружающей среды и токсической безопасностью для рабочего персонала.

Что касается качества выпускаемого продукта, то оно соответствует мировым стандартам пищевой промышленности. Другое дело, что возможен и выпуск технического продукта, предназначенного, в частности, для моющих средств.

Подготовка сырья для производства лимонной кислоты

Исходные материалы поступают в производственный процесс после специальной обработки. Ее способ и параметры проведения определяются не только свойствами сырья, но и требованиями к продукту. Также берется во внимание возможность изготовления производных продуктов из лимоннокислого натрия.

Так или иначе, основным сырьем для производства лимонной кислоты является меласса, содержащая оптимальный коэффициент железа. Что касается ее переработки, то главным этапом в этом процессе является предферментация, необходимая для осаждения состава посредством желтой кровяной соли. Без переработки в дальнейшем эта соль в кислоте может выступать ингибитором изоцитратдегидрогеназов.

Еще одним компонентом, который может использоваться в качестве сырьевой основы, является грибок Аспергиллиус Нигер. Возникает вопрос – почему в условиях современных технологий для производства лимонной кислоты используют гриб из плесени? Чаще всего его применение требуется для обеспечения функции продуцента. Его химическая формула оптимально подходит для проведения сразу нескольких процессов, которые невозможны или технологически неоправданны при использовании синтетических заменителей. В частности, речь идет о растворении, солификации и последующих процедурах сепарации и очистки.

Специальная подготовка сырья требуется и в процессах выпуска модифицированных производных из лимонной кислоты. В данном случае также могут применяться дополнительные включения, среди которых этиловый спирт, технические и этанолсодержащие полупродукты с отходами спиртовых заводов. В свою очередь, производство лимонной кислоты из мелассы будет дополняться процессами осветления гексацианоферратом, стерилизацией и кипением.

При использовании гидрализатов крахмала с умеренным содержанием примесей подготовка сырья должна будет включать процедуру декатионизации и операцию стерилизации в непрерывном режиме.

История открытия и получение лимонной кислоты

Впервые способ получения лимонной кислоты изобрел швед аптекарь Шееле, он смог выделить ее из сока недозрелых лимонов. В соке ее содержание составляет около 10 %. Выделил он ее в виде цитрата в 1784 году. В 1890 году началось промышленное получение лимонной кислоты в Италии на базе цитрусовых.

Сок обрабатывали гашеной известью (гидроксидом кальция). Цитрат кальция осаждался, его выделяли и снова превращали в кислоту с помощью разбавленной серной кислоты.

В 1893 году Вермеер удалось использовать плесень Penicillium для получения лимонной кислоты.

Когда в результате первой мировой войны прекратилась поставка цитрусовых из Италии, американский химик Джеймс Карри обнаружил, что штаммы черной плесени могут быть производителями лимонной кислоты. В 30-40 годах технологический процесс упростили, внедрили автоматизацию и снизили себестоимость получения продукта.

Из чего делают этот вид кислоты можно понять на примере. Можно получить лимонную кислоту самому в домашних условиях. Однако, чтобы получить хотя бы чайную ложку порошка, потребуется много времени и труда.

Как получить лимонную кислоту самому:

1. Возьмите 6 лимонов и выжмите из них сок.
2. Поставьте емкость с выжатым соком на водяную баню и выпаривайте жидкость в течение 4-5 часов.
3. На стенках емкости образуется белый порошок, который и является лимонной кислотой.

Получение лимонной кислоты в промышленности – сложный и трудоемкий процесс.

Из чего делают пищевую лимонную кислоту?

Состав белых кристаллов, используемых в пищевой отрасли, получается путем брожения свекольных или тростниковых отходов сахарного производства с помощью плесневого грибка Aspergillius niger.

Чтобы меласса (тростниковая или свекольная смесь) стала прозрачной, с ней выполняют несколько манипуляций (осветление, кипячение, стерилизация). Иногда в качестве состава сырья для производства используют гидролизат крахмала, прошедший процесс обработки ферментом. В нем меньше примесей, чем в мелассе. Требуется меньше времени для подготовки к производству.

Отдельно выращивают споры грибка, которые должны принимать участие в производстве. Выращенные споры размножаются в специальной среде от 2 до 4 суток. Затем полученные грибы подсушивают, смешивают с активированным углем и раскладывают в стерильные баночки, в которых они могут храниться до двух лет. Подготовленные споры добавляются в очищенную массу. Эта масса затем проходит процесс ферментации в бродильной камере. Через 5-6 суток в камере выделяется максимальное количество продукта, но его не собирают, а добавляют к ней еще мелассы и продляют процесс ферментации до 12 суток, чтобы увеличить процент выхода лимонной кислоты. После такой манипуляции процент выхода увеличивается на 35 %.

Полученная жидкость состоит из смеси кислот. Лимонная составляет в ней 90% массы. Массу нагревают до 100 градусов и добавляют известь, чтобы довести уровень pH до 6,8 – 7,0.

Полученный осадок фильтруют, промывают и обрабатывают серной кислотой. Лимонную кислоту, оставшуюся в растворе после выпадения осадка, очищают активированным углем и смолами. После обработки испарителем и вакуумными кристаллизаторами очищенного раствора получают, наконец, долгожданные кристаллы.

Основным методом производства является также биосинтез, при котором используются кукуруза, маниока, бататы, сельхозотходы. Очищают их активированным углем.

Состав пищевой лимонной кислоты отличается от технической лишь степенью очистки.

Организация процесса размножения спор

Для эффективного проведения микробиологических процессов требуется качественно подготовленный посевной материал. При синтезе кислоты данный материал в виде спор вносится в бродильный чан в самом начале производственного процесса. В оптимизированном виде технология производства лимонной кислоты на основе мелассы отдельно предусматривает этапы подготовки спор для разведения, в рамках которой также выполняется тестирование. Если планируется долгосрочное производство, то споры сушатся. Это необходимо и для длительного сохранения их функциональных качеств, и для успешного проведения дозации.

На следующем этапе подготавливаются субстраты, включающие сахарозу, глюкозу или крахмал. Материалы с содержанием крахмала сначала проходят процедуру осахаривания в целях последующего преобразования в глюкозу, которую используют как производственный штамм.

Поскольку уровень примесей на всех этапах переработки сырья и субстратов может быть чрезмерно высоким, многие производители разрабатывают и специальные методики для первичной очистки данных материалов. Например, глубокая переработка гидролизата крахмала для лимонной кислоты в пищевом производстве может включать операции обессоливания. К универсальным и наиболее доступным методикам очистки от примесей можно отнести те же процедуры стерилизации и кипения с механической фильтрацией.

Польза и вред лимонной кислоты

Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) установлено, что людям достаточно в сутки принимать не более 66-120 миллиграммов лимонной кислоты на один килограмм веса. Если человек занимается физической деятельностью, то потребность в ней возрастает при увеличении нагрузок. При преодолении последствий стресса также увеличивается потребность в лимонной кислоте. И, наоборот, необходимость в ней становится ниже у человека в спокойном состоянии. То же происходит при повышении кислотности желудочного сока.

Лимонная кислота по характеристикам вещества способствует замедлению образования камней в почках, то есть защищает организм от отложения почечных камней. Является необходимым продуктом для обеспечения организма энергией. Она присутствует во многих тканях человеческого организма. О нехватке этого вещества сигнализирует желание съесть что-либо кислое. При длительном недостатке происходит защелачивание организма. При переизбытке может повредиться зубная эмаль и слизистая желудка.

Лимонная кислота обладает различными полезными свойствам для организма — улучшает энергетический обмен, повышает иммунитет, улучшает работу желудка и кишечника.

Самостоятельно лимонную кислоту человеческий организм не вырабатывает, получает ее с пищей.

Применение лимонной кислоты:

• при приготовлении кондитерских изделий, шипучих напитков;
• в консервной промышленности применяется вместо уксуса, который считается вредным продуктом для консервации;
• в масло-жировой промышленности помогает предотвратить прогоркание жиров и масла;
• в косметике входит в состав многих косметических препаратов, кремов, шампуней, в которых она регулирует pH;
• в быту используется для удаления накипи, солей, ржавчины;
• цитрат лимонной кислоты используется для консервации донорской крови.

Рекомендуем статью о сферах применения лимонной кислоты

Процесс брожения и выделение кислоты

В современных технологиях обеспечения процесса брожения применяются специальные барботажные ферментеры, которые отбирают по подготовленным штаммам рассмотренного выше плесневого грибка. Подбор осуществляется вместе с тестированием по определенным параметрам, что позволяет организовывать брожение по индивидуальным конфигурациям с учетом особенностей применяемого сырья. В наиболее технологичных процессах производства лимонной кислоты также задействуются инструменты регуляции метаболической активности барботажных микроорганизмов.

На этапе выделения кислоты стоит задача получить раствор из ферментационной среды с начальным уровнем очистки. В целях повышения степени очистки генерирующая смесь должна быть соответствующим образом подготовлена. В частности, она подвергается следующим процессам предварительной обработки:

1. Процедура сепарации и осаждения.
2. Операция отделения мицелия.
3. Отделение сульфата кальция и разложение ферментационной массы.

Для сепарации сухих остатков на современных производствах применяются ленточные фильтры с автоматическим управлением. Также и для организации процессов фильтрации осадка задействуются специальные центрифуги и сепараторы с электронными системами регуляции, что повышает точность переработки материала.

Очистка полученной лимонной кислоты

Завершающая стадия производства, включающая в себя комплексную обработку уже полученного продукта. В этом процессе применяется активированный уголь с анионо- и катионообменными смолами. Технология такой очистки реализуется в реакторах с неподвижным слоем в несколько этапов:

1. Процесс выпаривания под определенной температурой.
2. Кристаллизация в вакууме.
3. Отсев кристаллов в установке центрифуги.
4. Сушка с применением псевдоожиженных слоев.
5. Процедура просеивания.

Выпаривание производится в выпарном многоступенчатом агрегате с падающей жидкостной пленкой. В результате этого процесса происходит достижение необходимого коэффициента выпарки без снижения потребительских свойств лимонной кислоты. Расход энергетических ресурсов на этом этапе может значительно сокращаться благодаря обеспечению тепловой компрессии на парах.

Что касается кристаллизации, то данный процесс производства лимонной кислоты выполняется с принудительной циркуляцией. В некоторых технических конфигурациях заводов пищевой промышленности вакуум-кристаллизаторы проектируются на одной конструкционной базе вместе с аппаратами для получения модифицированных и производных лимоннокислого натрия. К примеру, аналогичное оборудование используется при получении обезвоженных продуктов и моногидрата лимонной кислоты.

Не последнее значение на этапе очистки имеет и операция рециркуляции ферментационного раствора, при которой происходит отделение маточных ферментов от кристаллосодержащей суспензии. Технически данную процедуру реализует центрифуга с непрерывным действием, что дает возможность тонкого контроля характеристик конечной продукции.

Заключительные процессы осушки и просеивания требуют деликатности в обращении с полученным и очищенным продуктом. На данном этапе будут играть роль и требования к форме выпуска лимонной кислоты – например, фракционирование выполняется в соответствии с проектным размером частиц.

Как выбрать лимонную кислоту?

Первое, на что следует обращать внимание во время покупки пищевой добавки это герметичность пакетика. Товар с поврежденной упаковкой не будет отвечать нормам качества

Кроме этого, упаковка должна быть сухой, а кристальный порошок внутри – сыпучим, без комочков или уплотнений. Образование комков свидетельствует о том, что во время хранения или транспортировки упаковка пострадала от влаги, а следовательно, вкус и свойства лимонной кислоты испортились.

Второй важный показатель – срок годности. Визуально продукт никак не изменится после окончания сроков рекомендованного хранения, но станет совершенно бесполезным и почти безвкусным.

Отечественный рынок лимонной кислоты

К основным участникам данного сегмента на российском рынке пищевой промышленности можно отнести производителей из Китая, контролирующих практически половину всех объемов выпуска. Но существенная доля приходится и на российские заводы по производству лимонной кислоты, особое место среди которых занимает предприятие «Цитробел», расположенное в Белгороде. Собственно, это едва ли не единственный отечественный комбинат с мощностями мирового масштаба. Активно сотрудничают коммерческие организации пищевого сектора и с заводами ближнего зарубежья. В этом направлении выделяются украинские и белорусские сахарные заводы, расположенные в Смеле и Скиделе соответственно.

По словам специалистов, российская лимонная кислота отвечает нормативным требованиям ГОСТа и стандартам оформления тары. Это одно из преимуществ, которое позволяет успешно конкурировать отечественным заводам по производству лимонной кислоты в России с китайскими предприятиями. Так, по сравнению с «Цитробелом», который обеспечивает поставки лимонной кислоты стабильно высокого качества, производители из Поднебесной далеко не всегда гарантируют соответствие продукции жестким стандартам, что отражается и на ценах. Разница определяется уровнем производителя и торговой сети. При этом даже в поставках от крупных компаний характеристики лимонной кислоты в одной партии неоднородны и могут варьироваться. Это подтверждается и в отзывах потребителей, где отмечаются претензии к растворимости и влажности продукта.

Полезна ли лимонная кислота организму?

Лимонная кислота, как изначально природное вещество, является одним из основных продуктов классического цикла метаболизма трикарбоновых кислот в организме человека и играет довольно важную роль в отдельных биохимических реакциях, поддерживающих работу живых структур на клеточной уровне.

Помимо вышеуказанного, вещество обладает следующими качествами:

• Нормализует состояние стенок сосудов;
• Понижает артериальное давление;
• Чистит печень путем активизации продукции желчи;
• Стимулирует пищеварение в рамках стимуляции ЖКТ;
• Уменьшает интоксикацию организма при абстинентном синдроме;
• Локально угнетает продукцию болезнетворных бактерий, благодаря чему применяется в качестве вспомогательного средства при полосканиях горла.

Следует отметить, что вышеозначенные полезные свойства проявляются только в случае соблюдения рекомендованных дозировок вещества, желательно не в чистом виде, а из природных источников, например, сока цитрусовых.