توليد اسيد سيتريك از كاه گندم به روش تخمير حالت جامد

ديباچه
توليد اسيدهاي آلي به دليل كاربرد وسيع آنها در صنايع مختلف از ديرباز مورد مطالعه و بررسي بوده است.
از جمله اسيدهاي آلي مورد استفاده، اسيد سيتريك است كه داراي مصارف متعددي در صنايع غذايي، دارويي، بهداشتي و ساير صنايع مي‌باشد كه به دليل غيرسمي بودن، اسيديتة مناسب، قابليت بافري و . . .  هر سال به مقدار %2-3 بر ميزان مصرف آن افزوده  مي‌گردد.
از اولين كشورهايي كه در اين زمينه تلاش كردند، ايتاليا، آمريكا، انگلستان و چند كشور اروپايي بودند كه در قرون 18 و 19 به روش شيميايي اقدام به اين عمل نمودند و تقريباً از اوايل قرن 20 روشهاي بيوتكنولوژي در سراسر دنيا رايج شدند كه هنوز هم كاربرد دارند.
ابتدا روش بستر جامد براي توليد آن استفاده مي‌شد ولي به تدريج روش غوطه وري جايگزين روشهاي قبلي شد زيرا در روش غوطه‌وري كنترل بهتر و آسانتر صورت گرفته و نيز شرايط كار بهتر و راندمان بيشتر مي‌باشد. مجدداً پس از طي چند دهه روش بستر جامد براي توليد اين اسيد به دليل امكان استفاده از ضايعات فراوان و ارزان كشاورزي به عنوان سوبسترا رواج يافت. به هر حال در سالهاي اخير تلاشهاي فراواني براي اصلاح گونه‌هاي ميكروبي مولد اسيد سيتريك مخصوصاً آسپرژيلوس نايجر صورت گرفته و از جهت افزايش راندمان توليد و استخراج اسيد نيز مورد توجه بوده است.

فهرست مطالب :
ديباچه    1
فصل اول : شناخت كلي اسيد سيتريك    2
مقدمه    3
1-1) پيشينه:    4
1-2) سوبستراهاي استفاده شده براي توليد اسيد سيتريك    6
1-3) خواص فيزيكي اسيد سيتريك    7
1-4) خواص شيميايي اسيد سيتريك    11
1-5) منابع طبيعي اسيد سيتريك    12
1-6) كاربرد اسيد سيتريك    15
1-7) مشتقات اسيد سيتريك    19
1-7-1) نمكها    19
1-7-2) استرها    20
فصل دوم : بيوشيمي تخمير و متابوليسم توليد اسيد سيتريك    21
2-1) نقش فيزيولوژيكي اسيد سيتريك    22
2-2) بيوشيمي تخمير    22
2-2-1) تشكيل اسيد سيتريك از پيروات    25
فصل سوم : روشهاي توليد اسيد سيتريك    28
3-1) M.O هاي مولد اسيد سيتريك    29
3-1-1) مخمرها    30
3-1-2) آسپرژيلوس نايجر:    30
3-1-2-1) روش جداسازي سويه آسپرژيلوس نايجر مولد اسيد سيتريك    31
3-1-2-2) شناسايي اختصاصي آسپرژيلوسي نايجر    31
3-2) روش كشت سطحي    33
3-3) روش كشت غوطه ور    33
3-4) تخمير در بستر جامد    34
3-4-1) روش تخمير كوجي    34
3-5) تأثير شرايط محيطي بر توليد اسيد سيتريك    35
3-5-1) شرايط تغذيه‌اي A.niger    35
3-5-2) تأثير فلزات trace در توليد اسيد سيتريك    36
3-5-3) تأثير نيتروژن و فسفر در توليد اسيد سيتريك    36
3-5-4) تأثير متانول در توليد اسيد سيتريك    37
فصل چهارم : تخمير در بستر جامد SSF    38
4-1) تعريف كشت حالت جامد    39
4-2) تفاوتهاي اساسي بين كشت حالت جامد و كشت غوطه‌ور    40
3-4) مقايسة كشت حالت جامد با ساير فرآيندهاي تخميري    42
4-4) مزاياي سيستم كشت حالت جامد    44
4-5) معايب سيستم كشت حالت جامد    44
4-6) مراحل اصلي فرآيند كشت حالت جامد    45
4-7) پارامترهاي مؤثر بر فرايند SSF در توليد اسيد سيتريك    45
فصل پنجم : كاه گندم    48
5-1) تعريف كاه و ويژگي‌هاي ساختاري آن    49
5-1-1) كربوهيدراتهاي ساختماني    50
5-1-1-1) سلولز    50
5-1-1-2) همي سلولز    51
5-1-1-3) ليگنين    51
5-2) تركيب شيميايي كاه گندم    54
5-3) پيش تيمار (Pretreatment) كاه گندم    55
5-3-1) روشهاي فيزيكي پيش تيمار كاه گندم    56
5-3-1-1) پيش تيمار كاه گندم با بخار    56
5-3-3) روشهاي شيميايي پيش تيمار كاه گندم    56
5-3-3-1) پيش تيمار كاه با اوره    59
5-3-4) پيش تيمار بيولوژيكي كاه گندم    59
فصل ششم : جدا سازي اسيد سيتريك    60
6-1) استخراج اسيد سيتريك    61
6-1-1) فروشويي (Leaching)    61
6-1-2-) روش روسوبگيري    62
6-1-3) روش استفاده از استخراج با حلال    64
6-1-4) روش استفاده از غشاء    66
6-1-5) مقايسه بين روشهاي مختلف جداسازي اسيد سيتريك    66
6-2) خالص‌سازي اسيد سيتريك    67
فصل هفتم : بررسي جنبه اقتصادي    68
7-1) كشورهاي عمدة توليد كننده و مصرف كنندة محصول    70
7-2)‌ اهميت اقتصادي طرح    70
7-3) ميزان واردات اسيد سيتريك    71
7-4) واحدهاي در دست اجرا و واحدهاي توليدي اسيد سيتريك    74
منابع مورد استفاده:    77