Реферат: Технология пищевых кислот и уксуса

Технология пищевых кислот и уксуса

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени В.П. ГОРЯЧКИНА»

Кафедра: «Теплотехники и энергообеспечения предприятий »

Реферат

На тему: «Технология пищевых кислот и уксуса»

Выполнил: студент 47 группы

Энергетического факультета Ефремов Е.А.

Руководитель: Малин Н.И.

Москва 2013

Содержание

Введение

Технология получения лимонной кислоты

Технология получения молочной кислоты

Технология получение уксуса

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Пищевые кислоты (лимонная, виннокаменная, молочная, яблочная, уксусная и др.) применяются в кондитерской и консервной промышленности, а также в производстве безалкогольных напитков. Допущенные для пищевых целей органические кислоты безвредны для здоровья, в связи с чем применение большинства их количественно не лимитируется. Использование некоторых пищевых кислот ограничивается. Так, яблочная кислота в кондитерских изделиях допускается в количестве не более 1200 мг/кг, ортофосфорная - не более 600 мг/кг, уксусная кислота в маринадах - 600-800 мг/кг и т. д. В санитарном отношении особого внимания требуют не столько сами кислоты, сколько примеси к ним, возможные в процессе производства кислот и использования при этом недостаточно чистых сырьевых источников.

В отношении примесей установлены строгие требования о недопущении или всемерном их ограничении. Особому нормированию и учету подвергаются соли тяжелых металлов (свинца, меди), а также мышьяк, свободные серная и соляная кислоты и другие примеси.

Примесь мышьяка допускается в виннокаменной, лимонной и яблочной кислотах в количестве не более 0,00014%: в молочной, триоксиглута-ровой, уксусной и ортофосфорной примесь мышьяка не допускается. Соли тяжелых металлов допущены в виннокаменной кислоте в количестве не более 0,005%; в остальных пищевых кислотах соли тяжелых металлов не допускаются. Свободная серная кислота допущена в качестве примеси в количестве, не более 0,05% в виннокаменной, лимонной и яблочной кислотах; в остальных пищевых кислотах примесь свободной серной кислоты не допускается. Свободной соляной кислоты в виде примеси может быть не более 0,02% в виннокаменной кислоте; в других пищевых кислотах она не допускается.

Уксусная кислота - наиболее распространенная пищевая кислота,, применяемая в пищевой промышленности, особенно при приготовлении маринованных изделий, овощных заготовок и консервов.

В данной работе мы подробней остановимся на лимонной, молочной и уксусной кислотах.

Пищевые кислоты широко применяют при производстве кондитерских изделий, пище концентратов, консервов и безалкогольных напитков. В промышленности пищевые кислоты получают биохимическими способами с помощью микроорганизмов. При этом углеводы, содержащиеся в сырье, сбраживаются бактериями и плесневыми грибами.

Получение лимонной кислоты

В пищевой промышленности лимонную кислоту используют з производстве кондитерских изделий, безалкогольных напитков и пищеконцентратов. Пищевую лимонную кислоту получают в процессе ферментации сахарсодержащих сред грибом Aspergillus niger.

Для приготовления сахарсодержащих сред используют меласса. Меласса - это отход свеклосахарного производства, который получают при центрифугировании утфеля последней кристаллизации и отделении кристаллов сахарозы. Свекловичная меласса содержит около 80% СВ, в том числе 46...51 % сахарозы, 0,4...1,5% инвертного сахара, 0,5..2 % раффинозы и др. Содержание азотистых веществ в мелассе составляет (0,8...2.7 %, минеральных веществ - 8,5 %. В состав минеральных веществ мелассы входят калий, магний, кальций, фосфор, железо и др. В мелассу входят также витамины группы В (В|, 02, В$), РР, биотин и лр. Свекловичная меласса, используемая в производстве лимонной кислоты, должна содержать: не менее 75 % СВ, 46 % сахарозы, не более 1 % инвертного сахара, 0,7 % оксида кальция, 0,03 % диоксида серы, 0,05 % фосфорного ангидрида. Величина pH должна быть не ниже 6.5.

Кроме свекловичной мелассы в качестве сырья для приготовления сахарсодержащих сред используют мелассу, получаемую при переработке импортного тростникового сахара-сырца. Сырцовая меласса содержит около 80 % СВ, в том числе около 44 % сбраживаемых сахаров, pH около 6,5,

Ферментация сахара осуществляется плесневым грибом A. niger, который хорошо усваивает глюкозу, фруктозу, сахарозу, плохо - галактозу, лактозу. Однако наибольшее количество лимонной кислоты образуется при сбраживании сред, содержащих сахарозу. Оптимальная концентрация сахара в среде 10...15%.

Процесс получения лимонной кислоты при ферментации сахара может быть представлен следующим уравнением:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + ЗО₂ -2С₆ H₈О₇ + ЗН₂О.

При лимоннокислом брожении часть сахара расходуется на процессы роста и дыхания гриба.

Одним из важнейших факторов эффективности производства лимонной кислоты является использование соответствующего штамма гриба A, niger. Штаммы гриба должны давать наибольший выход лимонной кислоты, быть устойчивыми к внешним воздействиям. В условиях поверхностного и глубинного способов ферментации используют разные штаммы гриба, удовлетворяющие соответствующим условиям среды.. niger - аэроб, который не может существовать без кислорода, поэтому ему свойствен поверхностный стелющийся рост, однако в условиях достаточной аэрации размножение может происходить глубинным способом.

К числу важных факторов, влияющих на жизнедеятельность Л. niger, относятся также величина pH, температура, влажность, наличие минеральных веществ. Оптимальная температура для образования лимонной кислоты составляет 31...32 °С, для роста и развития гриба - 35...37 °С Величина pH может находиться в пределах от 3,0 до 7,0, в процессе роста гриба и ферментации значение pH культуральной среды меняется. Минеральные вещества необходимы грибам A. niger в процессе роста и лимоннокислого брожения. Для этого применяют гидрофосфат калия KH₂PO₄,(источник калия и фосфора), сульфат цинка, а в ряде случаев - соля мели и кобальта.

Технологическая схема производства лимонной кислоты приведена на рис. 31.1. Основные стадии процесса проходят в специальных производственных помещениях.

Приготовление питательной среды. D состав питательных сред, используемых для ферментации, входят растворы мелассы и минеральных веществ. Все компоненты питательных сред стерилизуют.

Приготовление мелассных сред различной концентрации заключается в растворении мелассы в воде. Затем величину pH полуустойчивыми к внешним воздействиям. В условиях поверхностного и глубинного способов ферментации используют разные штаммы гриба, удовлетворяющие соответствующим условиям среды.. niger - аэроб, который не может существовать без кислорода, поэтому ему свойствен поверхностный стелющийся рост, однако в условиях достаточной аэрации размножение может происходить глубинным способом. К числу важных факторов, влияющих на жизнедеятельность Л. niger, относятся также величина pH, температура, влажность, наличие минеральных веществ. Оптимальная температура для об разования лимонной кислоты составляет 31...32 ˚С, для роста и развития гриба - 35...37 ˚С. Величина pH может находиться в пределах от 3_,0 до 7,0, в процессе роста гриба и ферментации значение pH культуральной среды меняется. Минеральные вещества необходимы грибам A. niger в процессе роста и лимоннокислого брожения. Для этого применяют гидрофосфат калия KH₂PO₄; (источник калия и фосфора), сульфат цинка, а в ряде случаев - соля мели и кобальта.

Технологическая схема производства лимонной кислоты приведена на рис. 31.1. Основные стадии процесса проходят в специальных производственных помещениях.

Рис. 1. Технологическая схема производства лимонной кислоты

Приготовление питательной среды. В состав питательных сред, используемых для ферментации» входит растворы мелассы и минеральных веществ. Все компоненты питательных сред стерилизуют.

Приготовление мелассных сред различной концентрации заключается в растворении мелассы в воде. Затем величину pH полученного раствора доводят до 6,8...7,2 путем добавления серной кислоты или раствора карбоната натрия, после обработки раствор кипятят. Для удаления ионов тяжелых металлов в мелассную среду вносят растворы гексациано-(2)-феррата калия и трилона Б. Далее добавляют растворы солей (ZnSO₄, КН2РО4) и стерильную воду для доведения концентрации среды до необходимой величины.

Получение посевною материала. Посевной материал для глубинной и поверхностной ферментации готовят централизованно. Посевной материал представляет собой конидии Л. niger производственного штамма, обладающие высокими всхожестью и продуктивностью, не содержащие посторонней микрофлоры.

Посевной материал получают размножением конидий на сусло-агаровых фенах в стерильным условиях.

Ферментация. Глубинная ферментация. Способ глубинной ферментации включает выращивание мицелия и основную ферментацию.

Мицелий выращивают в посевном ферментаторе, объем которого составляет 10 % объема основною ферментатора. Ферментатор представляет собой стальной вертикальный цилиндрический сосуд, снабженный водяной рубашкой, устройствами для подачи воздуха и перемешивания культуральной жидкости. К 3%-й мелассной питательной среде температурой 35...36°С добавляют суспензию конидий, которую готовят предварительно за 5...6 ч. смешивая сухие конидии с мелассной средой и выдерживая в термостате при 32 ˚С. Мицелий выращивают при температуре 34…35°С. непрерывном перемешивании и аэрации среды. Количество воздуха, подаваемого для аэрации среды, увеличивают в процессе роста мицелия, после 24...30 ч и до окончания культивирования подают 90... 100 м³/ч. В процессе наращивания периодически осуществляют контроль чистоты культуры. Продолжительность выращивания мицелия 18...28 или 28...36 ч.

Основную ферментацию проводят в ферментаторах вместимостью 50 или 100 м³. Готовят стерильную мелассную питательную среду З%-й концентрации температурой 32...33 °С, из посевного ферментатора поступает подросший мицелий. В тишине первых суток после засева мицелий разрастается, начинается интенсивное брожение, что приводит к снижению содержания стара в фене. Когда содержание сахаре составит 0,4...0‚8 %, в ферментатор подливают концентрированную мелассную среду, содержащую 20…25 % сахара. Обычно в процессе ферментации делают 3...4 подлива. Суммарную концентрацию сахара в исходном объеме среды доводят до 12…13%.

В процессе глубинной ферментации большое внимание уделят аэрации культуральной жидкости, так как грибы нуждаются в постоянном поступлении кислорода. В ферментаторе вместимостью 100 м³ в течение первых суток увеличивают подачу воздуха со 100... 150 до 2200 м³/ч и поддерживают на данном уровне до окончания ферментации.

Температуру среды в процессе брожения поддерживают в пределах 31... 32 °С.

О завершении процесса брожения сулят по изменению величины титруемой кислотности культуральной жидкости. Если титруемая кислотность практически не изменяется в течение 4...8 ч, то брожение заканчивают. При этом культуральную жидкость в ферментаторе нагревают паром до 65…70 °С‚ а затем перекачивают в сборник

Съем лимонной кислоты. т. е. количество. полученное с 1 м³ объема ферментатора за сутки, составляет 8...10кт.

Мицелий отделяют и промывают на вакуум-фильтрах. После отделения культуральной жидкости мицелий промывают горячей водой температурой около 100 °С. Содержание кислоты в отмытом мицелии не должно превышать 0.2 %.

Поверхностная ферментация. Ферментацию проводят в закрытых камерах, на стеллажах которых установлены плоские кюветы прямоугольного сечения. Кюветы изготавливают из алюминия или нержавеющей стали (размеры кюветы: длина 7 м, ширина 1.8, высота 0.2 м).

Необходимую температуру в камере поддерживают с помощью приточно-вытяжной вентиляции.

Кюветы заполняют мелассной питательной средой, содержание сахара в которой 13…16 %, высота слоя среды 12...18 см. Затем проводят посев сухими спорами гриба A. niger.Начальный период процесса, продолжающийся около трех суток, включает рост гриба и формирование пленки мицелия на поверхности среды в кювете. При этом поддерживают температуру 33..34 °С.

В процессе ферментации температуру культуральной жидкости поддерживают на уровне 30…32 °С. Ферментацию завершают, когда в среде остается 2…3% сахара от введенного количества, кислотность достигает около 20%. После окончания брожения сливают культуральную жидкость, под пленку мицелия подливают горячую воду для удаления лимонной кислоты. После промывания мицелий снимают с кювет, а культуральную жидкость и промывную воду направляют на выделение лимонной кислоты.

Способ поверхностной ферментации устарел и значительно уступает глубинному способу. Способ глубинной ферментации позволяет обеспечить более высокую скорость брожения, стерильные условия процесса, сокращает затраты ручного труда.

Получение цитрата кальция. Культуральная жидкость содержит лимонную, глюконовую и щавельную кислоты. Содержание лимонной кислоты от общего содержания кислот составляет при глубинном способе 80...85%. при поверхностном - 97…99 %.

В процессе выделения из культуральной жидкости лимонную кислоту осаждают в виде малорастворимого цитрата кальция. Культуральную жидкость обрабатывают известковым молоком до рН >6 при температуре около 90 °С. Происходит реакция нейтрализации лимонной, глюконовой и щавелевой кислот, в результате образуется осадок цитрата и оксалата кальция. Отделение осадка осуществляют на вакуум-фильтрах. Полученный на фильтре осадок промывают водой температурой не ниже 90 °С.

Разложение цитрата кальция. Промытый осадок обрабатывают серной кислотой в реакторе из кислотоупорной стали. В реакторе из осадка готовят суспензию, концентрация которой обеспечит получение 25%-го раствора лимонной кислоты. Температуру суспензии доводят до 75 °С и добавляют техническую серную кислоту в количестве, обеспечивающем ее избыток в растворе, т.е. 5..10 т/л. При этом происходит экзотермическая реакция разложения цитрата кальция с образованием лимонной кислоты и осадка сульфата кальция, температура реакционной смеси возрастает примерно до 90 °С.

При поддержании таких условий процесса оксалат кальция остается в осадке, так как для его разложения требуется большой избыток серной кислоты.

После разложения цитрата кальция в реактор добавляют 10%-й раствор гексациано-(II)-феррата калия или кальция для осаждения ионов трехвалентного железа, в результате чего образуется осадок берлинской лазури. Для осветления раствора лимонной кислоты вносят активный уголь. Осаждение тяжелых металлов и мышьяка проводят сульфидом бария.

Очистка и выпаривание раствора лимонной кислоты. Осадок отделяют на вакуум-фильтрах, промывают его водой температурой около 90 °С до содержания лимонной кислоты в промывной жидкости не более 0,1 %. Промывную воду смешивают с фильтратом, среднее содержание лимонной кислоты в смеси должно быть не ниже 16%.

Полученный раствор лимонной кислоты выпаривают в вакуум-аппарате при остаточном давлении около 80кПа, что позволяет уменьшить цветность раствора. Конечная плотность раствора составляет 1,26…1,28 г/см3. В процессе выпаривания раствора выпадает осадок сульфата цинка. После выпаривания раствор лимонной кислоты осветляют активным углем в количестве 1,5…2% к массе лимонной кислоты в растворе. Активный уголь и сульфат цинка отделяют фильтрованием.