Organik kislotalar,ularning kimyoviy tuzilishi va ahamiyati Organik kislotlar ishlab chiqarish texnologiyasi Sirka kislota ishlab chiqarish

2.1Limon kislota ishlab chiqarish
Limon kislota C6H8O7 , uch asosiy oksikislotadir:
C- CH COOH OH COOH HOOCCH   2 2 |
Suvli eritmalardan rangsiz shakldagi suvning bir molekulasi bilan tiniq, rombik ko‘rinishidagi kristallar kristallizatsiyalanadi.
Limon kislotasi meditsinada, oziq-ovqat ishlab chiqarishda, kimyoviy va engil sanoatda juda keng miqyosda qo‘llaniladi. Ma’lumotlarga ko‘ra dunyo miqyosida limon kislotasining ishlab chiqarilish hajmi yiliga 400 ming tonnani tashkil etadi.
Limon kislotasining bunday katta miqdorda ishlab chiqarilishiga turlihiluglerod manbalari, xususan, uglerod va uglevodorodlar asosida mikrobiologik sintezlash usullari ishlab chiqarilgandan keyingina erishildi. Limon kislotasining produtsent mikroorganizmlari mikroskopik zamburug‘lar (Aspergillus niger), achitqilar (Candida lipolytica, Candida quilliermondii) va bateriyalar (Corynebacterium, Arthrobacter) hisoblanadi. Rossiyada limon kislotasi melassali oziqa muhitida Aspergillus niger mikroskopik zamburug‘ini o‘stirib mikrobiologik sintez asosida olinadi. Limon kislotasini ishlab chiqarish jarayoni o‘zida mikrobiologik texnologiyaning barcha asosiy bosqichlarini mujassamlashtiradi (4-
chizma):
Ekish materialini olish;
Melassa - xom ashyolarni fermentatsiyaga tayyorlash;
Havoni tayyorlash va sterillash;
Fermentatsiya;
Mitseliy-produtsent biomassalarni alohidalash;
Kultural suyuqlikdan limon kislotasini ajratish va uni kristall ko‘rinishda olish.
Limon kislotasi produtsentlarini yuza qismga va suyuqlik ichiga ekish usullarida o‘stirish mumkin. Limon kislotasini bu usullarda ishlab chiqarishning texnologik chizmasi faqatgina fermentatsiya bosqichida farqlanadi. qolgan barcha bosqichlar bir xilda kechadi. Ekish materiali olish. Maxsus mikrobiologik muzeylarda saqlanadigan Aspergillis niger shtammlari quruq spora ko‘rinishida (konidiy) faol ko‘mir aralashmasida saqlanadi. Dastlabki kultura probirkalarda agarli oziqa muhitida rivojlanadi, so‘ngra kolba va kyuvetalarda qattiq oziqa muhitida o‘stiriladi. O‘stirish harorati 320S bo‘lib, o‘stirish davomiyligi har bir bosqichda 2
sutkadan 7 sutkagacha davom etadi. qattiq oziqa muhiti sirtida o‘stirilganda konidiya hosil qiluvchi mitselial qoplam rivojlanadi. Etilgan konidiylar vakuum uskunasi yordamida yig‘ib olinadi. Yig‘ib olingan konidiylar steril holdagi qo‘shimchalarga (talk yoki faol ko‘mir) aralashtiriladi va 320S haroratda quritiladi. Tayyor ekish materiali steril shisha kolbalarga yoki 0,5 dan 1 litrgacha bo‘lgan sig‘imli bankalarga joylanadi. Bu usulda ishlov berilgan ekish materialini saqlash muddati 6 oydan kam bo‘lmaydi. Xom ashyolarni tayyorlash.Limon kislotasini sanoat asosida olish uchun substrat sifatida shakar ishlab chiqarishning qoldiq mahsuloti bo‘lgan melassa qabul qilingan. Melassa aniq standartga (tarkibga) ega bo‘lmagan xom ashyo hisoblanadi, shuning uchun laboratoriya sharoitida yaroqliligi nazorat fermentatsiyada limon kislota chiqishi bo‘yicha tekshirib ko‘riladi. Yaxshi, sifatli melassa tarkibida 46% dan kam bo‘lmagan shakar saqlaydi. Agarda nazorat fermentatsiya jarayonida limon kislota chiqishi, yuza qismga ekish usulida 1,25 kgG’(m2·sut) yoki (yuza qismga ekish usulida 12 kgG’(m3·sut) ni tashkil etsa, bunday melassa ishlab chiqarish uchunyaroqli hisoblanadi.
2-rasm. Limon kislota ishlab chiqarishning texnologik chizmasi
Oziqa muhiti yuza qismida o‘stirish usulidagi fermentatsiya
Yuza qismda o‘stirish uchun oziqa muhiti qaynatish qozonida tayyorlanadi. Melassa suv bilan 1:1 nisbatda suyultirilib olinadi va sulfat kislota qo‘shilib eritma pN ko‘rsatkichi 6,8-7,2 gacha olib boriladi. Temir tuzlari va og‘ir metallarni cho‘ktirish uchun qaynatish davomida aniq miqdordagi sariq qon tuzi eritmasi kaliy geksatsianoferroat (GSFK) solinadi. Melassa eritmasiga 60-700S haroratda ketma-ketlikda azot, fosfor (kaliy fosfat), makro- va mikroelementlar (rux, magniy, kaliy va boshqalar) manbalari qo‘shiladi. Tayyor oziqa muhiti 45- 500S haroratda steril idishga o‘tkaziladi. Oziqaning shakar saqlashi 12-16% ni tashkil etishi lozim.
Asosiy fermentatsiya stelajlarida (javonlar) kyuvetalar joylashgan yopiq bo‘lmalari mavjud bo‘lgan maxsus bo‘lmalarda amalga oshiriladi. Kyuvetalar to‘g‘ri burchakli shaklda alyuminiy yoki zanglamaydigan po‘latdan tayyorlangan bo‘ladi. Kyuvetalarning uzunligi 7 m, eni 1,8 m, bort balandligi 20 sm gacha bo‘lishi mumkin. Kyuvetalar oziqa muhiti bilan to‘ldiriladi va cultural suyuqlik shtutser orqali kyuveta tubiga sizib o‘tib turadigan bo‘ladi. Kamera qizdirilgan steril havo uzatgich tizim bilan jihozlanadi. YAngi fermentatsiya sikli oldidan kameralar va kyuvetalar diqqat bilan yuviladi va parofomalin aralashmasi bilan sterillanadi keyin esa paroammiakli aralashmada degazatsiyalanadi.
Sterilizatsiyalangan va sovutilgan kamera kyuvetalariga oziqa muhiti 12 dan 18 sm gacha qatlam qilib qo‘yiladi. Maxsus uskunalarda Aspergillus niger konidiylari ya’ni ekish materiali oziqa muhitiga purkab sepiladi. Ekishdan keyin bir kun o‘tgach yupqa oq-sarg‘ish mitseliy qoplami hosil bo‘ladi va uch kun o‘tgach qalinlashib burmali, qatlam-qatlam tuzilishni namoyon qiladi. zamburug‘ mitseliysining faol o‘sish bosqichi juda kam aeratsiyada, 34-360S haroratda
ta’minlanadi. Faol kislota hosil bo‘lish bosqichida harorat 32-340S ga pasayadi, havo uzatilishi esa 3-4 marta oshadi. Kislota hosil bo‘lishining jadalligining pasayishi va ajraladigan issiqlik miqdori kamayishining oldini olish uchun kameraga berilayotgan havoni sekin-asta kamaytirib boriladi.
Fermentsiya jarayoni eritmada 1-2% shakar qolganda va kultural suyuqlikda kislota saqlashi 12-20% ni tashkil etganda to‘xtatiladi. Kyuvetalardan kultural suyuqlik mahsulot yig‘gichga qo‘yiladi, so‘ngra kimyoviy sexga o‘tkaziladi. U erda limon kislota ajratiladi. Kultural suyuqlikning limon kislota saqlashi 12-20% ni tashkil etadi. Mitseliy kislotalardan issiq suv bilan yuvib tozalandi va qoramollar uchun oziqa sifatida qo‘llanilishi mumkin. Suyuq oziqa muhitida o‘stirish usulidagi fermentatsiya Aspergillus niger zamburug‘larini suyuq oziqada o‘stirish orqali lizin olish jarayoni 100m3 hajmdagi fermentyorlarda amalga oshiriladi. Ekish materiali sifatida 10m3 hajmdagi ekish fermentyorlarida olingan o‘suvchan mitseliylar qo‘llaniladi. Melassa eritmasi ekish va ishlab chiqarish fermentyorlari uchun xuddi yuza qismda o‘stirish usulidagidek olinadi, faqatgina suyuqlikda fermentatsiya uchun dastlabki melassa eritmasi 4% dan kam bo‘lmagan shakar saqlashi lozim. Agarda fementatsiya jarayonida shakar miqdorikeskin kamaysa, 25-28% shakar saqlovchi steril melassa eritmasi (quyuluvchi eritma) quyish amalga oshiriladi. Ushbu eritma shunday miqdorda qo‘yiladiki, bunda fermentyordagi shakar miqdori12- 15% ni tashkil etsin. Oziqa muhiti bilan to‘ldirilgan ekish uskunasiga, dastlab termostatda 320S haroratda 5-6 soat saqlangan konidiy suspenziyasi qo‘yiladi. Kultura doimiy aralashtirish va aeratsiyada 34-350S haroratda o‘stiriladi. O‘stirish jarayonida fermentatorga havo uzatilishi qat’iy nazorat qilinadi, ya’ni havoning sarfi fermentatsiya oxirlariga borib deyarli 10 barovar oshadi. Jadal ko‘piklanish davomida ko‘p bo‘lmagan miqdordagi kimyoviy penogasitel (ko‘piksizlantiruvchi) solinadi (olein kislota).
Mitseliy etilish jarayoni 30-36 soatdan keyin kultural suyuqlik kislota miqdorini 1-2% saqlaganda tugallanadi. Etilgan mitseliylar ishlab chiqarish fermentyoridagi oziqa muhitiga ekish uchun yuboriladi.
Fermentyorda kislota hosil bo‘lish jarayoni uzluksiz aeratsiya va 31-320S haroratda 5-7 sutka davom etadi. Havo sarfi boshlang‘ich davrda 400m3G’s, fermentatsiya oxirlarida esa 2200m3G’s gacha oshib boradi. SHakar miqdorini mo‘‘tadillashtirib turish uchun quyish eritmasidan vaqti-vaqti bilan 2-3 marta qo‘shiladi. Bunda shakar miqdorieritmada 12-15% ni tashkil etishi lozim. Jarayon
oxirida esa umumiy kislotalik va shakar miqdorianiqlanadi. Fermentatsiya jarayoni tugagandan so‘ng kultural suyuqlik 60-650S haroratgacha bo‘lgan o‘tkir bug‘da qizdiriladi va yig‘gichga qo‘yiladi. U erdan esa mitseliy biomassalarini yuvish va
alohidalash uchun vakuum-filtrga uzatiladi. YUvilgan mitseliylar qoramol oziqasi sifatida qo‘llaniladi. Asosiy limon kislota eritmasi esa suv tarkibida kimyoviy sexga limon kislotasini ajratish uchun uzatiladi (5-chizmaga qarang). Limon kislotasini ajratish va uni kristall holda olish. Mitseliylar ajratilgandan so‘ng kultural suyuqlik tarkibida limon, glyukon va oksalat kislota (shavel (qaxrabo) kislota)lar aralashmasi, shakar cho‘kmalari va mineral aralashmalarini saqlaydi. Kultural suyuqlikdan limon kislotani ajratish uning sitrat uch kalsiyli tuzida kam eruvchanlik xususiyati hosil qilishiga asoslanadi. Neytralizatsiya jarayoni maxsus uskuna – neytralizatorda amalga oshirladi, u o‘z navbatida aralashtirgich va bug‘li batareyalar bilan jihozlangan bo‘ladi. Kultural suyuqlik qaynash darajasigacha qizdiriladi va ohakli yoki bo‘rli sut uzluksiz aralashtirish ostida qo‘shiladi. Neytrallash ozuqa rNi 6,8-7,5 bo‘lganda tugallanadi. Bunda barcha uch kislotaning tuzlari hosil bo‘ladi:
2С6H8O7  3Ca(OH)2  Ca3(C6H5O7)2  6H2O
limon kislota kalsiy glyukonat
2С6H12O7 Ca(OH)2  Ca (C6H11O7)2  2H2O
glyukon kislota kalsiy glyukonat