پایان نامه تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:82

فهرست مطالب:
عنوان                                               صفحه
دیباچه    1
فصل اول: شناخت کلی اسید سیتریک     2
مقدمه    3
1-1) پیشینه    4
1-2) سوبستراهای استفاده شده بای تولید اسید سیتریک    6
1-3)  خواص فیزیکی اسید سیتریک     7
1-4) خواص شیمیایی اسید سیتریک     11
1-5) منابع طبیعی اسید سیتریک     13
1-6) کاربرد اسید سیتریک     15
1-7) مشتقات اسید سیتریک     20
1-7-1) نمکها    20
1-7-2) استرها    21
فصل دوم: بیوشیمی تخمیر و متابولیسم تولید اسید سیتریک     23
2-1) بیوشیمی تخمیر    24
2-2) بیو شیمی تخمیر    24
2-2-1) تشکیل اسید سیتریک از پیرووات    27
فصل سوم: روشهای تولید اسید سیتریک     31
3-1) M.O های مولد اسید سیتریک    32
3-1-1) مخمرها    33
3-1-2) آسپرژیلوس نایجر    33
3-1-2-1) روش جداسازی سویه A.niger مولد اسید سیتریک     34
3-1-2-2) شناسایی اختصاصی A.niger    35
3-2) روش کشت سطحی     37
3-3) روش کشت غوطه‌ور     37
3-4) تخمیر در بستر جامد    38
3-4-1) روش تخمیر کوجی    38
3-5) تأثیر شرایط محیطی بر تولید اسید سیتریک     39
3-5-1) شرایط تغذیه‌ای A.niger     39
3-5-2) تأثیر فلزات trace در تولید اسید سیتریک     40
3-5-3) تأثیر نیتروژن و فسفر در تولید اسید سیتریک     40
3-5-4) تأثیر متانول در تولید اسید سیتریک     41
فصل چهارم: تخمیر در بستر جامد (SSF)     42
4-1) تعریف کشت حالت جامد    43
4-2) تفاوتهای اساسی بین کشت حالت جامد و کشت غوطه ور    44
4-3) مقایسة کشت حالت جامد با سایر فرآیندهای تخمیری     46
4-4) مزایایی سیستم کشت حالت جامد     48
4-5) معایب سیستم کشت حالت جامد    48
4-6) مراحل اصلی فرآیند کشت حالت جامد     49
4-7) پارامترهای مؤثر بر فرایند SSF در تولید اسید سیتریک     50
فصل پنجم: کاه گندم     52
5-1) تعریف کاه و ویژگیهای ساختاری     53
5-1-1) کربوهیدراتهای ساختمانی     54
5-1-1-1) سلولز     54
5-1-1-2) همی سلولز    55
5-1-1-2) لیگنین     55
5-2) ترکیب شیمیایی کاه گندم     59
5-3) پیش تیمار (Pretreatment) کاه گندم     59
5-3-1) روشهای فیزیکی پیش تیمار کاه گندم     60
5-3-1-1) پیش تیمار کاه گندم با بخار     60
5-3-2) روشهای شیمیایی پیش تیمار کاه گندم     61
5-3-2-1) پیش تیمار کاه با اوره     63
5-3-3) پیش تیمار بیولوژیکی کاه گندم     63
فصل ششم: جداسازی و خالص‌سازی اسید سیتریک     64
6-1) استخراج اسید سیتریک     65
6-1-1) فروشویی (Leaching)    65
6-1-2) روش رسوبگیری     66
6-1-3) روش استفاده از استخراج با حلال     68
6-1-4) روش استفاده از غشاء     69
6-1-5) مقایسه بین روشهای مختلف جداسازی اسید    70
6-2) خالص سازی اسید سیتریک     71
فصل هفتم: بررسی جنبة اقتصادی     73
7-1) کشورهای عمدة‌ تولید کننده و مصرف کنندة محصول     74
7-2) اهمیت اقتصادی طرح     74
7-3) میزان واردات اسید سیتریک     75
7-4) واحدهای تولیدی و واحدهای در دست اجرای اسید سیتریک     78
منابع مورد استفاده     81

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، اسیدیتة 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 توسعة 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 کارخانة 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 مادة 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 کارخانة دیگری با ظرفیت تولید سالیانه 50 تن سیتر ات سدیم از آلکانهای نرمال، تأسیس کر د که پس از دورة 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.