Acid citric

Prezentare generală a produsului

Acid citric, denumit chimic acid 2-hidroxipropan-1,2,3-tricarboxilic, este un acid policarboxilic natural existent pe scară largă în fructe și legume. Este, de asemenea, cel mai productiv și utilizat acid organic verde produs prin bio-fermentare la nivel mondial. Produsele comerciale industriale sunt clasificate în principal în acid citric monohidrat și acid citric anhidru, care sunt selectate diferențiat în funcție de temperatura de lucru reală și cerințele de puritate. Produsul pur apare sub formă de cristale transparente incolore sau pulbere cristalină albă, inodoră, cu gust acru pur și răcoritor și fără postgust amar. Acesta servește ca regulator de aciditate și agent de chelare a metalelor cel mai extins aplicat în industria alimentară, chimică zilnică, farmaceutică și chimică fină.

Acidul citric este ușor solubil în apă și etanol, solubil în glicerină, ușor solubil în acetonă și aproape insolubil în solvenți organici nepolari, cum ar fi eterul și benzenul. Structura sa moleculară conține trei grupe carboxil și o grupă hidroxil, înzestrandu-l cu proprietăți excelente, inclusiv tamponarea pH-ului, chelarea metalelor, sinergismul antioxidant, conservarea bacteriostatică și îndepărtarea complexului de calcar. Menține proprietăți fizico-chimice stabile la temperatura camerei și posedă o stabilitate termică remarcabilă. În comparație cu acizii organici precum acidul malic și acidul lactic, acidul citric are un gust acru mai pur, un răspuns la gust mai rapid și un cost mai mic. Este utilizat pe scară largă în aromatizarea și conservarea alimentelor, detartrarea și curățarea industrială, formularea chimică zilnică, sinteza preparatelor farmaceutice, tratarea mediului înconjurător al apei și alte scenarii, fiind cea mai versatilă materie primă de acid organic de bază.

Parametrii de bază

Procese de producție

1. Metoda de extracție a fructelor

Acidul citric a fost extras inițial direct din citrice, cum ar fi lămâile. Procesul tehnologic de bază include trei etape majore: pretratare, extracție, separare și purificare. În etapa de pretratare, lămâile sunt curățate și zdrobite, cu cojile, semințele și alte impurități îndepărtate înainte de a fi măcinate în pulpă. Presarea mecanică sau extracția cu solvent este adoptată pentru a separa acidul citric și substanțele solubile din sucul de fructe. În cele din urmă, cristalele de acid citric sunt obținute prin purificare fizică și chimică incluzând concentrația de încălzire, precipitarea carbonatului de calciu, filtrarea și spălarea.

Limitat de conținutul scăzut de acid citric natural în fructele proaspete, pierderea masivă de materii prime și costurile mari de producție, acest proces tradițional de preparare a fost complet eliminat de tehnologia de fermentație industrială și nu mai este aplicat în producția comercială la scară largă.

2. Metoda de sinteză chimică

Cu acetona și dioxidul de carbon ca materii prime de bază, 3-cetoglutaratul este sintetizat prin reacția cu fenoxidul ca agent alcalin în solvenți aprotici polari (dimetilformamidă, N-metilpirolidonă etc.) la 0-60 de grade. Produsul reacționează cu excesul de acid cianhidric la o temperatură scăzută de 0-10 grade pentru a forma intermediari de cianohidrina, care sunt hidrolizați în continuare de acid sulfuric în exces pentru a produce în final acid citric.

Această cale sintetică generează cu ușurință produse secundare, cum ar fi acidul izocitric și acidul malic. Îndepărtarea impurităților se bazează pe precipitarea selectivă a sărurilor de calciu și bariu, rezultând proceduri greoaie și controlabilitate slabă a purității. Astfel, este rar adoptat în producția industrială.

3. Metoda de fermentare biologică

Fermentarea biologică este procesul de bază absolut pentru producția industrială de acid citric, contribuind la peste 99% din producția globală. Această tehnologie folosește Aspergillus niger ca tulpină exclusivă de fermentație și materiale amidonoase și zaharide ieftine (porumb, manioc, melasă etc.) ca surse de carbon. Conversia de înaltă eficiență a zaharurilor în acid citric este realizată prin fermentație aerobă lichidă scufundată, cu costuri reduse, producție mare, puritate ridicată și ecologice.

Pretratarea materiei prime

Materiile prime cu amidon sunt purificate și zdrobite, apoi preparate în suspensie 18%-22%. Alfa-amilaza este adăugată pentru gelatinizarea amidonului și hidroliza preliminară la 90-100 de grade pentru a genera dextrină. Glucoamilaza este apoi adăugată pentru a zaharifica complet și hidroliza dextrina în glucoză în condiții de 55-60 de grade și pH 4,0-4,5. Lichidul zaharificat este filtrat, decolorat cu cărbune activ și purificat prin schimb de ioni pentru a îndepărta proteinele, pigmenții, cenușa și alte impurități, obținându-se un lichid zaharat de înaltă puritate pentru fermentare.

Cultura de expansiune a tulpinilor

Aspergillus niger este cultivat printr-un sistem de expansiune progresivă în trei etape: Cultură înclinată primară pe mediu de agar de must la 31 de grade timp de 4 zile pentru a obține spori puri; Cultură secundară de tărâțe în balon triunghiular cu un raport 1:1 de tărâțe la apă, suplimentată cu carbonat de calciu și sulfat de amoniu, incubată timp de 96-120 ore după sterilizare; Cultură de expansiune terțiară scufundată în rezervoare de semințe pentru a cultiva suficiente tulpini cu activitate ridicată pentru fermentația formală.

Proces de fermentare și rafinare

Lichidul de zahăr rafinat este formulat în mediu de fermentație, sterilizat la 110-115 grade timp de 20 de minute și apoi transferat în rezervoare de fermentație pentru fermentație submersă aerobă după inocularea tulpinii. Aspergillus niger descompune glucoza în acid piruvic prin calea metabolică EMP și acumulează o cantitate mare de acid citric prin reacții de carboxilare și condensare. După fermentare, bulionul este încălzit la 60-85 de grade pentru a inactiva tulpinile și a flocula proteinele, iar filtratul limpede se obține după îndepărtarea miceliului și a impurităților în suspensie prin filtrare.

Carbonat de calciu sau hidroxid de calciu se adaugă la filtrat pentru neutralizare la 80 de grade până când pH-ul atinge 5,0-5,5, formând precipitat de citrat de calciu. Precipitatul este spălat cu apă fierbinte pentru îndepărtarea impurităților, apoi acidulat cu acid sulfuric la 60-90 grade până la pH 1,5-1,8, regenerând acidul citric și producând sulfat de calciu prin precipitat. După filtrarea secundară pentru îndepărtarea reziduurilor, turnurile de schimb de cationi și anioni sunt utilizate pentru a îndepărta în profunzime ionii metalici, radicalii sulfat, ionii de clorură și alte impurități, obținând acid citric rafinat de înaltă puritate.

Concentrare și cristalizare

Lichidul rafinat este concentrat sub vid la 55-60 de grade la o densitate relativă de 1,335-1,340. Tipurile de produse sunt clasificate în funcție de temperatura de cristalizare: acidul citric monohidrat cristalizează sub 36,6 grade, în timp ce acidul citric anhidru se obține la temperaturi de peste 40 de grade. Materialele cristalizate sunt supuse separării centrifuge solid-lichid, uscării în pat fluidizat la temperatură joasă și clasificării de screening pentru a produce produse finite cu acid citric.

Clase de produs

1. Acid citric de calitate alimentară

În conformitate cu GB 1886.235-2016Standardul național de siguranță alimentară – Aditiv alimentar acid citric, este un aditiv conform pentru acid organic aplicabil direct procesării alimentelor. Prezentă în mod natural în fructele citrice, este produsă industrial prin fermentația Aspergillus niger cu puritate ridicată și conținut ultra-scăzut de metale grele și impurități nocive. Clasificată ca substanță GRAS (General Recognized As Safe) de FDA din SUA, este utilizată pe scară largă pentru aromatizarea alimentelor, antisepsie și păstrarea în stare proaspătă în diferite produse alimentare.

2. Acid citric de calitate farmaceutică

Îndeplinește standardele internaționale de farmacopee, inclusiv farmacopeea chineză, USP și EP, cu o puritate mai mare sau egală cu 99,8% și un control extrem de strict al impurităților. Aplicațiile sale de bază includ reglarea pH-ului urinei pentru a dizolva calculii și a reduce riscul de recurență a calculilor renali; complexarea ionilor de calciu pentru a inhiba coagularea sângelui pentru conservarea sângelui; servește ca stabilizator de medicament și antioxidant pentru a îmbunătăți stabilitatea formulării; și se aplică în prepararea sărurilor de rehidratare orală și a tabletelor efervescente pentru a regla echilibrul electrolitic și rata de dezintegrare.

3. Acid citric de calitate industrială

Se execută GB/T 8269.1-2025Cerințe de calitate pentru acizii organici – Partea 1: Acid citric(implementat la 1 mai 2026), are o puritate mai mare sau egală cu 98% și este strict interzis pentru industria alimentară, farmaceutică și furajeră. Se aplică în principal în scenarii industriale, cum ar fi detartrarea și curățarea industrială, complexarea metalelor prin galvanizare și stabilizarea pH-ului, imprimarea textilelor și mordantarea și neutralizarea vopsirii, tamponarea chimică de chelare, desulfurarea gazelor de ardere și tratarea apei de mediu.

4. Acid citric de calitate electronică

Adoptând standarde industriale de puritate ultra-înaltă, acesta atinge o puritate mai mare sau egală cu 99,95% cu impurități metalice controlate la niveluri ultra-urme ppb/ppt. Fabricat prin mai multe procese de ultrapurificare, este un agent auxiliar chimic fin crucial pentru fabricarea electronică de ultimă generație, utilizat în principal pentru curățarea plachetelor semiconductoare, îndepărtarea stratului de oxid al plăcilor de circuite PCB și curățarea murdăriei reziduale a componentelor electronice de precizie.

Lanț industrial

Fiind o materie primă de bază verde în vrac în industria bio-fermentării, acidul citric se mândrește cu un lanț industrial complet, matur și cu circuit închis în China, cu avantaje proeminente la scară. Materiile prime de bază din amonte includ amidon de porumb, melasă, glucoză, tulpini de Aspergillus niger, apă purificată industrială și reactivi auxiliari precum laptele de var, acid sulfuric, cărbune activat și rășini schimbătoare de ioni. Domeniile de aplicare din aval acoperă întregul lanț industrial, inclusiv prelucrarea alimentelor, chimicalele zilnice și cosmeticele, biomedicină, curățarea industrială, imprimarea și vopsirea textilelor, tratarea apei de mediu și chimicalele fine.

Siguranță, depozitare și transport

Acidul citric este un acid policarboxilic natural ușor, cu proprietăți netoxice, complet biodegradabile, non-corozive, neinflamabile și neexplozive. Nu este clasificat ca substanță chimică periculoasă și trebuie depozitat și transportat în conformitate cu standardele generale obișnuite pentru produse chimice. Doar praful cu concentrație mare și soluțiile concentrate provoacă iritații ușoare la nivelul ochilor și mucoaselor respiratorii, cu riscuri operaționale extrem de scăzute în condiții convenționale de lucru.

Specificații de depozitare

Depozitați în depozite speciale pentru produse chimice uscate, răcoroase, ventilate și curate. Păstrați ambalajele de produse complet sigilate pentru a izola umiditatea și pentru a preveni aglomerarea și deteriorarea higroscopică. Stivuiți produsele în zone independente și evitați depozitarea în comun cu alcalii puternici și oxidanți puternici pentru a preveni neutralizarea acido-bazică și deteriorarea oxidativă. Depozitați separat produsele de calitate alimentară și farmaceutică pentru a elimina riscurile de contaminare încrucișată.

Specificații de transport

Respectați standardele de transport pentru mărfuri chimice generale obișnuite. Luați măsuri complete de protecție împotriva ploii, umezelii, expunerii la lumina soarelui, deteriorării ambalajului și scurgerilor pentru a asigura ambalajul etanș și stabil. Transportul mixt cu mărfuri toxice, mirositoare și puternic alcaline este interzis. Mențineți un mediu de transport curat pentru produsele alimentare pentru a evita contaminarea.

Caracteristici de siguranță

Menține proprietăți fizico-chimice stabile în condiții de etanșare, uscate și la temperatura camerei, prezentând non-toxicitate, prietenos cu mediul și degradabilitate naturală. Soluțiile apoase cu concentrație scăzută sunt blânde și neiritante; numai praful de pulbere provoacă o ușoară iritare a mucoasei, fără riscuri de coroziune, ardere sau explozie. Funcționarea zilnică necesită doar măști de praf, mănuși de muncă și un mediu de lucru bine ventilat. În cazul contactului cu ochii, clătiți imediat cu multă apă curentă. Nu există pericole potențiale de siguranță cu funcționarea standardizată.

FAQ

Î: Care sunt diferențele de bază și criteriile de selecție dintre acidul citric monohidrat și anhidru?

A: Cele două tipuri au o compoziție chimică identică și proprietăți de gust acru, cu diferențe de bază în conținutul de apă cristalină, stabilitate și condiții de lucru aplicabile. Acidul citric monohidrat conține apă cristalină, cu viteză de dizolvare rapidă și performanță de cost ridicat, potrivit pentru scenarii generale precum procesarea alimentelor la temperatură normală, producția chimică zilnică obișnuită și curățarea industrială convențională. Acidul citric anhidru nu conține apă cristalină, are o puritate mai mare, rezistență la temperaturi ridicate și stabilitate superioară la umiditate, aplicabil în condiții dure de lucru, inclusiv producție la temperatură înaltă, preparate farmaceutice de înaltă puritate și producție chimică de precizie. Acidul citric monohidrat este preferat pentru scenariile convenționale la temperatura camerei, în timp ce acidul citric anhidru este obligatoriu pentru scenariile dure de înaltă temperatură și puritate ridicată, iar cele două nu pot fi utilizate interschimbabil.

Î: Aglomerarea indusă de umiditate afectează utilizarea acidului citric? Cum să o prevenim?

A: Acidul citric are o ușoară higroscopicitate și tinde să absoarbă umezeala și turta în medii deschise, cu umiditate ridicată. Aceasta este o modificare fizică fără deteriorare chimică, iar materialele ușor aglomerate pot fi utilizate în mod normal după trecerea reinspecției. Măsurile eficiente de prevenire includ păstrarea ambalajelor complet sigilate pentru a izola umezeala; menținerea unui depozit uscat, cu umiditate scăzută, cu temperatură constantă și ventilat; reducerea deschiderii frecvente a depozitului pentru a evita convecția aerului umed; și interzicerea stivuirii în aer liber și a expunerii la ploaie. Depozitarea standardizată pe termen lung asigură proprietăți stabile ale materialului.

Î: Care sunt diferențele cheie și tabuurile de utilizare ale acidului citric de calitate industrială, alimentară și farmaceutică în China?

A: Cele trei clase au componente chimice de bază identice, care diferă doar prin precizia controlului impurităților, curățenia produsului și calificările de conformitate. Acidul citric de calitate industrială adoptă standarde de control al impurităților libere, potrivite numai pentru producția industrială și strict interzis să intre în contact cu alimentele, furajele și pielea umană. Acidul citric de calitate alimentară suferă o îndepărtare profundă a impurităților și un control strict al metalelor grele cu calificări formale de conformitate cu aditivii alimentari pentru diverse aplicații de prelucrare a alimentelor. Acidul citric de calitate farmaceutică are cea mai înaltă puritate, cel mai riguros control al impurităților și biosecuritate optimă, aplicabil preparatelor farmaceutice de ultimă generație și scenariilor estetice medicale de precizie.

China este principala putere de producție și export de acid citric la nivel mondial. Sprijinită de tehnologia matură de fermentație Aspergillus niger, materii prime abundente din biomasă și un lanț industrial complet în amonte și în aval, China este lider mondial în ceea ce privește capacitatea de producție, calitatea produsului și avantajele de cost. Poate satisface pe deplin cerințele personalizate pentru produse multi-grade și cu mai multe specificații, cu standarde internaționale de calitate superioare, dominând oferta pe piața globală pentru o lungă perioadă de timp.