Организация производства лимонной кислоты в ООО "Цитробел"

Размещено на http://allbest.ru

Организация производства лимонной кислоты в ООО «Цитробел»

Введение

лимонный кислота контроль

Лимонная кислота является основным подкислителем. Ее доля составляет около 75% объема всех производимых подкислителей. Особенно широко она используется в производстве безалкогольных напитков, которым придает фруктовые и ягодные запахи и вкус.

Расширяется сфера применения лимонной кислоты в технических целях - в химической, текстильной, кожевенной, металлургической и других отраслях промышленности. Спрос на лимонную кислоту непрерывно растет, но в бывших социалистических странах он удовлетворяется крайне слабо, поэтому в настоящее время организуются новые производственные мощности по выпуску этого ценного продукта.

Лимонную кислоту производят главным образом путем микробного синтеза, который является важной отраслью биотехнологии.

Соли лимонной кислоты - цитраты - имеют низкую водорастворимость.

Лимонная кислота широко распространена в природе. Особенно много ее в незрелых фруктах и ягодах (лимоны, клюква, яблоки, виноград, брусника и др.), где лимонная кислота является естественным консервирующим агентом.

В настоящее время ООО «Цитробел» является одним из крупнейших финансово-устойчивых предприятий по производству лимонной кислоты как на территории Белгородской области, так и в России, в целом. Продукция завода отвечает требованиям отечественных и мировых стандартов, мощность выпуска которой доведена до 6000 тонн в год.

Основной продукцией завода является пищевая лимонная кислота. Сырьем для получения лимонной кислоты служит свекловичная патока (отходы сахарного производства).

Кроме основной продукции завод из отходов производства лимонной кислоты выпускает сухой концентрат на основе мицелия с добавлением витаминов, который используется в животноводстве для откорма молодняка, крупного рогатого скота и молочного стада, птицы.

В целях расширения ассортимента выпускаемой продукции и освоения новых рынков сбыта в 1998 году на заводе было начато производство цитрата натрия, который в основном используется для производства бытовой химии, в первую очередь, как комплексообразователь. Мощность участка производства цитрата натрия в настоящий момент позволяет выпускать до 60 тонн продукта в месяц.

Лимонная кислота на «Цитробеле» производится путем лимоннокислого брожения патоки. Эта технология достаточно сложна и требует не только специального оборудования, соблюдения высоких санитарно-гигиенических норм, большого количества воды, электрической и тепловой энергии, но и, самое главное, постоянства параметров брожения.

1. Обоснование выбора способа производства

Организация способа производства зависит от уровня механизации и автоматизации производственных процессов, работы основного технологического оборудования, протекающих физико-химических процессов и выполняемых механических операций.

В промышленном производстве лимонной кислоты применяется несколько вариантов производства лимонной кислоты.

1. Поверхностный способ ферментации

Приготовление питательной среды при поверхностном способе культивирования осуществляют в варочном котле.

Основная ферментация осуществляется в специальных камерах, представляющих собой закрытые помещения, в которых на стеллажах расположены кюветы. Кюветы прямоугольной формы изготавливают из алюминия или нержавеющей стали. Заполнение кювет питательной средой и слив из них культуральной жидкости осуществляется через штуцеры в дне кювет. Камеры оборудованы системой для подачи нагретого стерильного воздуха.

Перед началом нового цикла ферментации камеры и кюветы тщательно моют и стерилизуют параформалиновой смесью с последующей дегазацией пароаммиачной смесью. После стерилизации и охлаждения камер в кюветы наливают питательную среду слоем от 12 до 18 см. с помощью специального устройства для распыления в питательную среду вносят посевной материал - конидии гриба A.niger.

Через сутки после засева образуется тонкая серовато-белая пленка мицелия, которая по истечении трех суток сильно утолщается и приобретает складчатую структуру. Температуру в период активного роста мицелия гриба поддерживают в предела 34 - 36 С при умеренной аэрации. В период активного кислотообразования температуру снижают до 32 - 34 С, а подачу воздуха увеличивают в 3 - 4 раза. По мере снижения интенсивности кислотообразования и уменьшения количества выделяемой теплоты подачу воздуха в камеру постепенно уменьшают. Процесс ферментации прекращают, когда в растворе остается 1 - 2% сахаров, а содержание кислот в культуральной жидкости достигает 12 - 20%.

Культуральную жидкость сливают из кювет в сборник, откуда ее подают в химический цех для выделения лимонной кислоты. Содержание лимонной кислоты в культуральной жидкости составляет 12 - 20%. Мицелий отмывают от кислоты горячей водой и используют как корм для скота.

Способ называется бессменным.

По сменному способу после сливания культуральной жидкости под пленку A.niger вводят немного воды температурой 30 - 32 ⁰С, выдерживают 0,5 часов, промывную жидкость сливают, вводят свежую мелассную среду и ферментируют. По доливному способу ферментации на 4-5 сутки под пленку A.niger доливают свежую питательную среду в количестве, компенсирующем уменьшения объема вследствие испарения влаги. При работе этими способами экономится расход конидий, реже перезаряжаются камеры и появляется возможность ферментировать низкокачественные мелассы, не пригодные для выращивания грибной пленки.

Периодические способы имеют ряд недостатков: ферментация происходит с небольшой скоростью; мицелий по окончании цикла выбрасывают, хотя он еще активен, а получение нового мицелия связано с затратой конидий, мелассы и времени на его выращивание; во всех кюветах трудно поддерживать заданную температуру, поэтому ферментация происходит неравномерно.

Предложенные непрерывные способы предусматривают протекание мелассной среды по каскаду кювет под предварительно выращенной пленкой мицелия A.niger или под секциями его, движущимися на транспортере в одном направлении со средой в плоском ферментаторе туннельного типа.

2. Глубинный способ ферментации

На современных заводах принято глубинное культивирование гриба, характеризующее более высокой продуктивностью, чем первый процесс. При этом инокулированная среда наливается хорошо аэрируемые ферментеры с перемешиванием и контролем аэрации. Глубинная ферментация возможна в разных вариантах: периодическом с подпиткой и непрерывном.

Рассмотрев данные способы производства лимонной кислоты, можно сделать вывод о том, что наиболее экономически выгодно производить лимонную кислоту поверхностным способом, так как себестоимость лимонной кислоты несколько ниже. Этот способ имеет и другие преимущества: выше концентрация лимонной кислоты в культуральной жидкости, значительно меньше образуется побочных кислот, вследствие чего затрачивается меньше мелассы при ферментации и меньше потери при химической переработке культуральных жидкостей. При поверхностном способе гриб менее чувствителен к перерывам в аэрации. Обслуживание и контроль процесса ферментации просты, проблемы возникают только при необходимости поддержания требующейся температуры воздуха в камере при высокой температуре наружного воздуха.

Глубинный способ позволяет перерабатывать широкий набор углеродсодержащего сырья, он не так требователен к качеству мелассы, что на общем фоне его ухудшения является важным достоинством. Скорость ферментации по этому способу выше, в одном аппарате сразу получается большое количество культуральной жидкости и она не собирается по многочисленным кюветам, что упрощает технологию. Ферментация ведется в стерильных условиях, являющихся необходимой предпосылкой для перехода на непрерывный, полностью механизированный процесс, устраняющий ручной труд.

Если поверхностный способ исчерпал свои потенциальные возможности, устарел, то глубинный отвечает всем требованиям современной биотехнологии и находится в стадии развития. В будущем освоение непрерывной ферментации повысит производительность и экономичность процесса.

2. Описание принятой технологической схемы производства

Процесс получения лимонной кислоты при глубинном культивировании гриба A.niger проводят в ферментаторах объемом 100 м³. В качестве посевного материала используют подросший мицелий, полученный в посевных аппаратах объемом 10 м³.

Раствор мелассы и для посевного, и для производственного ферментаторов готовят также, как и при поверхностном культивировании, только исходный раствор мелассы для глубиной ферментации должен содержать не более 4% сахаров. По ходу ферментации, когда концентрация сахара резко снижается, проводят дробное добавление стерильного мелассного раствора, содержащего 25 - 28% сахаров. Добавляют этот раствор в таком количестве, чтобы концентрация сахаров в ферментаторе составляла 12 - 15%.

В посевной аппарат, заполненный питательной средой, засевают суспензию конидий, которую предварительно выдерживают 5 с 6 часов в термостате при 32 С. Культуру выращивают при 34 - 35 С при постоянном перемешивании и аэрации. В процессе культивирования строго контролируют режим подачи воздуха в ферментатор, расход которого увеличивают к концу ферментации почти в 10 раз. О₂ должен находиться как минимум в концентрации 20 - 25% от насыщения. В период интенсивного вспенивания среды небольшими порциями вводят химический пеногаситель (олеиновую кислоту). Процесс подращивания мицелия заканчивают через 30-36 ч, когда содержание кислот в культуральной жидкости достигает 1-2%. Подросший мицелий передают для засева питательной среды в производственный ферментатор.

Процесс кислотообразования в ферментаторе продолжается 5 - 7 суток при непрерывной аэрации и температуре 31-32 ⁰С. Расход воздуха постепенно увеличивают с 400 м³/ч в начале процесса до 2200 м³/ч к концу ферментации. Дробную добавку подливного раствора проводят 2-3 раза, поддерживая концентрацию Сахаров, в растворе в пределах 12-15%. Конец процесса определяют по общей кислотности и концентрации сахаров.

После окончания процесса ферментации культуральную жидкость нагревают острым паром до 60-65 ⁰С и сливают в сборник, а оттуда подают на вакуум-фильтр для отделения и промывки биомассы мицелия. Промытый мицелий используется как корм для скота. Основной раствор лимонной кислоты вместе с промывными водами передается в химический цех для выделения лимонной кислоты.

Отъемно-долевной способ ферментации заключается в том, что при активно протекающем процессе продолжают подливать мелассную среду с соответствующими предварительными отъемами жидкости. В начале ферментацию ведут по режиму, обычно для периодического способа, затем в 3 - 4 приема или непрерывно подливают дополнительное количество среды.

Подлив прекращают за 36 часов до конца процесса ферментации, продолжающийся 12 суток. Суммарное количество сахара за цикл составляет около 30% в пересчете на исходный объем (при начальной 3%-ной концентрации). В период дополнительных подливов поддерживают 1,2 - 1,5%-ную концентрацию сахара. Перед каждым подливом добавляют столько воды, сколько ее увлечено отработавшим сжатым воздухом, и небольшого количества азота.

При ферментации отъемно-долевным способом увеличивается среднесуточный съем лимонной кислоты с 1 м³ ферментатора за счет уменьшения частоты его зарядок при том же выходе кислоты по массе сахара.

В процессе непрерывной ферментации A.niger изменяет морфологию и проявляет большую кислотообразующую способность, чем в периодическом. Недостатком непрерывной ферментации в одном аппарате является проскок неферментированного сахара и невозможность осуществления профилактической стерилизации без прерывания процесса. Проведение ферментации в нескольких последовательно соединенных аппаратах не имеет этих недостатков и более перспективно, о чем свидетельствует опыт непрерывного спиртового брожения.

3. Технологическая часть

3.1 Общая характеристика предприятия

Белгородский завод по производству лимонной кислоты ООО «Цитробел» в июле 2010 года отметил свое 50-летие. За это время предприятие стало крупнейшим в СНГ предприятием по производству лимонной кислоты и её солей. Более половины потребностей российских предприятий в лимонной кислоте обеспечивается продукцией цехов предприятия. Из года в год приоритетами развития завода были и остаются рост объема выпуска продукции, безукоризненное качество, эффективность и экологическая безопасность производства.

Белгородский завод по производству лимонной кислоты ООО «Цитробел» в течение всей своей полувековой истории уверенно шел к лидерским позициям по объему производства и качеству выпускаемой продукции. С самого начала становления завода в 1960 году технологические основы закладывались научными разработками Ленинградского НИИ Пищевой промышленности.

22 июля 1960 года были получены первые 50 тонн лимонной кислоты, в 1962 году было выпущено 300 тонн лимонной кислоты, а в 1963 году уже 1 000 тонн. В начале семидесятых завод стал крупнейшим предприятием отрасли, ежегодно вырабатывающим 3600 тонн пищевой лимонной кислоты, что составляло 30% ее общего производства в Советском Союзе, в 80-х до 5 000 тонн, в конце 90-х годов предприятие вышло на мощность 6 000 тонн в год. На заводе проводится последовательная модернизация, вводятся в строй новые технологически более совершенные цеха, осуществляется автоматизация производства, внедряется непрерывный способ ферментации.

В октябре 1992 года в результате приватизации завод преобразуется в ЗАО “Цитробел”, а с 1993 года на всю нашу продукцию наносится товарный знак «CITROBEL» являющийся гарантией стабильного качества.

В это же время предприятие выходит на международный рынок, начинаются регулярные поставки в Германию, Италию, Австрию, Венгрию, Голландию, Словению, Болгарию, Польшу, Бразилию, Иран и другие страны. Качество продукции не раз отмечалось международными наградами: : “Призом международной организации качества “Global Quality Management” (Женева 1995), “Золотая пальма” (Ницца, 1996), “Гран-При международного качества” (Мадрид 1998).

С 2001 года предприятие входит в группу компаний «Продимекс Холдинг» и переименован в ООО «Цитробел».

Продолжаются работы по совершенствованию технологии и улучшению качества продукции, увеличению мощностей, росту объёмов производства.

Эта работа проводится в содружестве с крупнейшими отечественными и зарубежными организациями, такими, как ВНИИПАКК (Санкт-Петербург), Россинтезбелок (Москва), Воронежский государственный университет и другими.

Коллектив завода сосредоточил свои усилия на обеспечении лимонной кислотой и цитратами флагманов российской пищевой промышленности, это кондитерские фабрики, производители напитков, масложировые и консервные предприятия, производителей СМС, а также других отраслей.

ООО "Цитробел" производит:

Кислота лимонная моногидрат пищевая

Лимонная кислота была открыта в 1784 году французским химиком Шееле и до 30-х годов ХХ века вырабатывалась из цитрусовых, в основном в Италии. В 1933 году в Чехословакии, а в 1935 году в Советском Союзе в Ленинграде было создано производство лимонной кислоты методом биохимического синтеза с помощью плесневых грибов Aspergillus niger из сахара. В настоящее время сырьём для получения лимонной кислоты является меласса свекловичная.

В соответствии с европейской цифровой кодификацией пищевых добавок лимонная кислота классифицируется Е330 и входит в список пищевых добавок, разрешенных к применению в пищевых продуктах и напитках.

Лимонная кислота является регулятором кислотности, антиокислителем, а также синергистом антиокислителей. Может также быть использована в качестве диспергирующей и размельчающей добавки. Обладает приятным вкусом. Растворимость в воде - 162 г / 100 мл при 25°С. Подвержена термическому распаду. Начало обугливания при 170°С. Подвержена полному биораспаду.

Лимонная кислота - наиболее мягкая по сравнению с другими пищевыми кислотами по вкусу и обладает приятным кислым вкусом и широко применяется в пищевой, медицинской, химической и других видах промышленностей.

Лимонная кислота моногидрат пищевая представляет собой бесцветные кристаллы, внешне похожие на сахар. Основными областями применения этого продукта являются:

Кондитерская промышленность. Здесь лимонная кислота используется как подкислитель и усилитель вкуса. Рекомендуются следующие нормы ее закладки при приготовлении сладкой продукции в процентах от массы готовой продукции:

Карамели, начинка шоколадных конфет - 0,3 - 0,5 %

Торты и пирожные, джемы, желе - 0,2 - 0,4%

Мороженое, муссы, щербеты, восточные сладости - 0,2 - 0,5 %

Производство напитков. В алкогольные и прохладительные газированные и негазированные напитки лимонная кислота добавляется для придания им ощущения свежести. Кроме того, она является синергистом, т.е. веществом, усиливающим действие антиоксидантов, таких, например, как аскорбиновая кислота. При этом, рекомендуются следующие нормы закладки лимонной кислоты в процентах от массы готовой продукции:

Безалкогольные напитки - 0,3 - 0,5 %

Соки - 0,1 - 0,3 %

Вина - 0,1 - 0,2 %

Ликеры - 0,3 - 0,5 %

Консервная промышленность. Здесь лимонная кислота используется как консервант вместо уксуса, который признан канцерогеном и применение которого в большинстве стран в пищевой промышленности резко ограничено. Рекомендуются следующие нормы ее закладки в процентах от массы готовой продукции.

Мясные консервы - 0,05 - 0,1 %

Рыбные консервы - 0,1 - 0,25 %

Овощные и фруктовые консервы - 0,1 - 0,3 %

Масло-жировая промышленность. Здесь лимонная кислоты предохраняет продукцию от разлагающего действия находящихся в них следов тяжелых металлов, путем образования с ними комплексных соединений. Таким путем значительно снижается вероятность прогоркания жиров, маргаринов и животного масла. Рекомендуемая норма закладки лимонной кислоты составляет в этом случае 0,05 - 0,1 % от массы готового продукта.

Косметическая промышленность. Лимонная кислота является частью многих косметических препаратов: элексиров, лосьонов, кремов, шампуней, фиксаторов волос и т.д. Здесь она используется, в основном, как регулятор рН. Широкая гамма кислотности косметических изделий предполагает достаточно большой разброс в норме её закладки - от 0,05 % до 0,15 % от массы готового продукта.

Кислота лимонная безводная пищевая добавка (Е330)

До начала двадцатых годов прошлого века этот важный продукт получали отжимая сок из лимонов, таким образом, удовлетворялось около трех четвертей мировой потребности в лимонной кислоте (из одной тонны лимонов получается 25 кг лимонной кислоты). В настоящее время лимонную кислоту безводную пищевая добавка (Е330) получают из углеводсодержащего сырья в результате микробиологического синтеза (ферментации) с использованием нетоксикогенных штаммов гриба Aspergillus niger и предназначенную для использования в пищевой промышленности. Лимонная кислота безводная пищевая добавка (Е330) (С6Н8О7) - мелко-кристаллический порошок белого цвета. В отличие от моногидрата, в ее кристаллической решетке нет молекул воды, только лимонная кислота, поэтому она и называется безводной Существенным преимуществом лимонной кислоты является возможность получения ее в твердом виде, а также отсутствие раздражающего действия на слизистые оболочки дыхательного и пищеварительного тракта. Российская лимонная кислота безводная пищевая добавка (Е330) отвечает всем требованиям ГОСТ 53040-2008, всегда сопровождается сертификатами соответствия и удостоверениями качества завода изготовителя (см. сертификационные документы). Лимонная кислота безводная пищевая добавка (Е330) обладает наиболее мягким и приятным вкусом по сравнению с другими пищевыми кислотами, благодаря чему находит самое широкое применение в пищевой промышленности, а также в фармацевтической промышленности и косметологии.

Лимонная кислота безводная пищевая добавка (Е330) широко применяется в пищевой и фармацевтической промышленности, а также в косметологии, в качестве антисептики, приправы, подкислителя при производстве “шипучих” витаминных препаратов, болеутоляющих порошков и таблеток, не содержащих воду лекарственных форм. - является идеальным подкислителем при производстве тех продуктов, где присутствие воды даже в кристаллическом виде может нанести ущерб потребительским качествам готового продукта, например “сухих” напитков, пищевых концентратов, некоторых карамелей и т.д. - является составной частью многих косметических препаратов: эликсиров, лосьонов, кремов, шампуней, фиксаторов волос, шипучих композиций и т.д. - на образовании комплексов лимонной кислоты с соединениями железа основана промывка ее раствором пароводяного тракта энергоблоков на электростанциях, теплообменников и другого оборудования. - Великолепные вкусовые свойства лимонной кислоты безводной пищевая добавка (Е330) делают ее идеальным компонентом при приготовлении кондитерских изделий, карамелей, мороженого, джемов, желе, фруктовых и ягодных консервов. Будучи натуральной лимонной кислотой безводной пищевая добавка (Е330) широко используется в газированных и негазированных, алкогольных и безалкогольных напитках, предохраняет продукты от разлагающего влияния находящихся в них следов тяжелых металлов.

Кислота лимонная реактивная

Кислота лимонная реактивная квалификаций "Ч","ЧДА","ХЧ" представляет собой бесцветные кристаллы или белый порошок.

Применяется она, в основном, для аналитических целей в научно-исследовательских и производственных лабораториях. В небольших количествах она используется также при производстве полупроводников и в медицине для получения фармакологически чистых соединений.

Цитрат натрия пищевой

Цитрат натрия лимоннокислый трехзамещенный 2-х водный пищевой (Е331) применяется в пищевой промышленности как регулятор кислотности, комплексообразователь, диспергирующий агент, буферное и вкусовое вещество, эмульгатор, соль-плавитель.

В пищевой промышленности используется натрий лимоннокислый трехзамещенный 2-водный, либо 5,5-водный. В последнее время все большую популярность приобретает 2-водный цитрат натрия, у которого содержание основного вещества в 1,214 раза выше, чем у 5,5-водного и который обладает меньшей гигроскопичностью, практически не слеживаясь при хранении. Он представляет собой белый кристаллический порошок, легко растворимый в воде, слабо растворимый в спирте. Не горюч, не взрывоопасен, не токсичен, не оказывает раздражающего действия на кожу, однако, при вдыхании в виде пыли, может раздражать верхние дыхательные пути.

Цитрат натрия используется при производстве мармелада, пастилы, суфле, концентрированного и порошкообразного молока, плавленых сыров, йогуртов, безалкогольных напитков и детского питания. Он широко применяется в фармацевтике и медицине, в частности, как консервант крови и других белковых веществ, находит применение также в качестве синергиста аскорбиновой кислоты. В молочном производстве цитрат натрия применяется при получении пастеризованного и стерилизованного молока, кисломолочных продуктов, молочных консервов, где требуется более или менее длительная операция нагревания молока.

Кондитерская промышленность

Цитрат натрия применяется в качестве буферной соли при выработке желейных изделий, пектиновых гелей и мармелада на пектине. Его добавляют также во фруктовое пюре до введения сахара для того, чтобы замедлить образование студня, которое быстро происходит при взаимодействии пектина с сахаром. При совместном добавлении лимонной кислоты и цитрата натрия в технологическую массу, в последней образуется буферная система, предотвращающая инактивирующее воздействие следов металлов, содержащихся в сырье и вспомогательных материалах, на вкус, цвет и запах готовых продуктов, а также на содержание в них витаминов.

Цитрат натрия в количестве до 10 кг на тонну (обычно 3-4 кг/т) добавляют в технологическую массу для повышения рН с тем, чтобы предотвратить преждевременное желирование. Это повышение рН регулируется последующим добавлением кислоты. Чем выше концентрация цитрата натрия, тем ниже температура и больше время желирования. Слишком высокая дозировка может отрицательно повлиять на вкус и прочность геля.

Цитрат натрия обладает свойством стимулировать пенообразование и поддерживать механическую устойчивость пены, поэтому его используют в приготовлении взбивных кремов, зефира, пастилы.

Молочная промышленность

Цитрат натрия применяется в производстве пастеризованного, стерилизованного молока, кисломолочных продуктов, молочных консервов, где требуется более или менее длительная операция нагревания молока.

Для восстановления солевого (ионного) равновесия, необходимого для термоустойчивости молока, подвергаемого нагреванию, к нему добавляют соли-стабилизаторы, связывающие ионы кальция. Наиболее эффективной солью-стабилизатором считается трехзамещенный цитрат натрия. Его используют в виде 10-25% раствора, который добавляют в конкретную партию молока до термообработки так, чтобы концентрация цитрата натрия составила 0,05-0,4%.

Цитрат натрия трехзамещенный внесен в список используемого сырья в ГОСТ 718 «Консервы молочные. Какао со сгущенным молоком и сахаром. Технические условия», ГОСТ 1923 «Консервы молочные. Молоко сгущенное стерилизованное в банках. Технические условия», ГОСТ 2903 «Молоко цельное сгущенное с сахаром. Технические условия».

При производстве мороженого цитрат натрия применяется в качестве стабилизатора и эмульгатора.

Цитрат натрия трехзамещенный применяется в качестве соли-плавителя в производстве плавленых сыров.

Термическая обработка сыра возможна только через промежуточное образование казеинового золя. Имеющийся в исходном сырье кальциево-казеиновый гель, благодаря солям-плавителям, переходит в жидкий натрий-казеиновый золь. Если сыр нагревать без эмульгирующих солей, он не плавится, а сморщивается, превращаясь в резиноподобную массу, и отделяет масло и воду. Если же добавлять при перемешивании 2-3% соли-плавителя в виде водного раствора, компоненты спекаются в однородное тесто.

Цитрат натрия придает плавленому сыру приятный слегка солоноватый вкус и, в меру плотную, достаточно эластичную консистенцию. Повышенная активная кислотность создает неблагоприятные условия для жизнедеятельности газообразующих микроорганизмов, в результате чего плавленый сыр с применением этой соли более стоек при хранении.

Конечный продукт в этом случае будет обладать следующими характеристиками: содержание сухого вещества - 48%, воды - 52%, жира в сухом веществе - 60%, рН 5,6-5,7.

Добавка цитрата натрия поддерживает вкусовые и ароматические свойства сыра, улучшает его микробиологическую устойчивость.

Цитрат натрия трехзамещенный внесен в список используемого сырья ТУ 9225-146-04610209-2003 «Сыры плавленые», разработанные Всероссийским Научно-исследовательским институтом маслоделия и сыроделия.

Цитрат натрия технический

Цитрат натрия трехзамещенный двухводный технический по ТУ 2499-005-00343237-2002 применяется как регулятор кислотности, комплексообразователь, диспергирующий агент.

Преимущества цитрата натрия двухводного трехзамещенного заключаются в том, что содержание основного вещества в единице массы у него в 1,214 раза выше, чем у 5,5-водного. Он обладает меньшей гигроскопичностью и при хранении практически не слеживается.

Цитрат натрия технический представляет собой светло-желтый кристаллический порошок, легко растворимый в воде, слабо растворимый в спирте. Он не горюч, не взрывоопасен, не токсичен, не оказывает раздражающего действия на кожу, однако, при вдыхании в виде пыли, может раздражать верхние дыхательные пути.

В последние годы потребность в цитрате натрия техническом резко возросла в связи с устойчивой мировой тенденцией частичной или полной замены в составе синтетических и технических моющих средств активной добавки - триполифосфата натрия, попадание которого в водоемы резко ухудшает их экологическое состояние, делает их непригодными для забора питьевой воды и снижает рыбные запасы. В связи с ужесточением норм по охране окружающей среды, в промышленно-развитых странах было законодательно ограничено использование триполифосфатов в составе моющих средств.

Концентрат сухого мицелия

Биомасса мицелия гриба Aspergillus niger (концентрат сухого мицелия)

При производстве лимонной кислоты одновременно с основным продуктом (лимонной кислотой) получается сухой мицелий - биомасса гриба А.Niger.

Благодаря своему составу, мицелий гриба-продуцента лимонной кислоты эффективно используется в качестве кормовой добавки в рационах сельскохозяйственных животных и птицы, а также в качестве наполнителя для премиксов. Как кормовая добавка сухой мицелий применяется в количестве 3-5% к массе рациона.

Мицелий ценен содержанием сырого протеина, в котором присутствуют все заменимые и незаменимые для животного организма аминокислоты. Переваримость белка мицелия составляет более 50%. Наряду с полноценным по аминокислотному составу белком в нем содержатся липиды, углеводы, микро- и макроэлементы, минеральные вещества и витамины.

Сухая биомасса мицелия гриба А.Niger за счет содержания в нем фибрилл макромолекул хитин-хитозанового комплекса обладает сорбционным и денитрифицирующим действием, выводит из организма животных и птицы радионуклеиды цезия и стронция, тяжелые элементы: кадмий и свинец, а также нитраты и нитриты, что оказывает благотворное влияние на процессы пищеварения и состояние метаболизма, в целом повышает качество продукции животноводства и птицеводства.

В составе мицелия имеется 10% лимонной кислоты, которая оказывает разностороннее действие как на организм животного, так и на химические свойства комбикормов:

1. Является консервантом комбикормов за счет снижения величины рН и целенаправленного сдерживания роста микроорганизмов, а также губительного действия на микотоксины и другие токсические факторы.

2. Снижает кислотность содержимого желудочно-кишечного тракта, подавляет развитие патогенной кишечной микрофлоры (кишечной палочки, сальмонеллы и др.)

3. Стимулирует развитие благоприятной микрофлоры в кишечнике, секрецию собственных ферментов в желудке.

4. Улучшает переваримость питательных веществ, в первую очередь протеинов. Предотвращает диарею.

5. Играет важную роль в углеводном обмене (цикл Кребса или лимонной кислоты).

6. Служит источником образования других органических кислот.

7. Стимулирует кальциевый обмен.

8. Благодаря специфическому вкусу, который придает корму лимонная кислота, увеличивается поедаемость малопривлекательных по вкусовым качествам комбикормов.

В современных условиях ведения животноводства при производстве комбикормов широко используются «подкислители», оказывающие многостороннее действие на организм животных и на сохранность комбикормов. Механизм действия этих препаратов связан с понижением рН и повышением кислотности корма.

Мицелий гриба A.Niger богат также различными ферментами. Он содержит инвертазу, амилазу, пентиназу, уреазу, цитазу, целлюлазу и др.

Технология получения мицелия на ООО «Цитробел» оптимизирована с целью сохранения в нем белков витаминов и ферментов.

Биомасса мицелия представляет собой микрогранулы от темно-серого до коричневого цвета, со свойственным мицелию запахом.

3.2 Характеристика сырьевых материалов

1. Меласса в концентрации 5% по сахару - используется для ферментации и посевной среды

2. NH4Cl концентрация 1% - используется для ферментации и посевной среды

3. КН2РО4 конц. 1% - используется для ферментации и посевной среды

4. ZnSO4 конц. 1% - используется для ферментации и посевной среды

5. K4[Fe(CN)6] конц. 10% - используется для ферментации и посевной среды

6. Пеногаситель - олеиновая кислота - используется для пеногашения

7. Вода. Показатели для проверки - ХПК, БПК

В качестве сырья для ферментативного получения лимонной кислоты используют мелассу - побочный продукт производства сахара из сахарной свеклы по ГОСТ Р 52304-2005.

По внешнему виду свекловичная меласса представляет собой густую вязкую жидкость темно-коричневого цвета со специфическим запахом, обусловленным в основном присутствием триметиламина и диметилсульфида. Это - лучшее сырье для производства. Ценность его заключается в том, что наряду с высоким содержанием сахара в мелассе содержатся все вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности гриба. Выход лимонной кислоты при использовании ее - наибольший.

Меласса имеет сложный и непостоянный химический состав, зависящий от почвенно-климатических условий вегетации свеклы, вносимых удобрений, способов уборки, условий и продолжительности хранения, технологии сахароварения и др. Например, механизированная уборка свеклы, транспортировка, доочистка и складирование травмируют корни, способствуя их загниванию при хранении. Корни с не полностью обрезанными головками склонны к прорастанию. Все это ухудшает качество свеклы и мелассы.

В мелассе содержится в среднем 80% сухих веществ и 20% воды. Учитывая состав мелассы, можно предполагать, что значительная часть воды находится в связанном состоянии вследствие гидратации в растворе коллоидов, молекул сахарозы и ионов минеральных веществ.

Сухие вещества. Общее содержание сухих веществ в мелассе непосредственно после фуговки утфеля на сахарном заводе составляет около 85% - реализуемая (товарная) меласса имеет несколько меньшую концентрацию, так как разбавляется водой и конденсатом при промывании и пропаривании трубопроводов, по которым она транспортируется в баки-хранилища. Снижение концентрации препятствует образованию кристаллов сахара при хранении, уменьшает вязкость, что облегчает отгрузку мелассы, особенно в холодное время года, и зачистку баков.

Сухие вещества мелассы слагаются из следующих компонентов (в среднем, % масс.): сахарозы 60,0, безазотистых органических веществ 16,7, азотистых веществ 14,8, и минеральных веществ (золы) 8,5. В свеклосахарном производстве учет ведут по сахарозе - основному продукту, в соответствии с чем другие сахара, полностью или частично используемые грибом, и сумму их называют «ферментируемые сахара».

В качестве минеральных веществ в мелассе содержится около 40% К₂О, от 1,5 до 4,5 % MgO и 7,3 - 13,8% СаО к массе золы.

Около 97% содержащегося в свекле фосфора теряется в процессе сахарного производства (осаждается в основанном на дефекации). При переработке здоровой сахарной свеклы с нормальной натуральной щелочностью в чистой золе содержится 0,2 - 0,6% Р₂О₅, или 0,02 - 0,06% к массе мелассы.

В мелассе присутствуют микроэлементы, количество которых сильно колеблется, что может отражаться как на росте гриба, так и на выходе лимонной кислоты. Элементы - алюминий, железо, кремний и стронций - могут содержаться как в макро-, так и в микроколичествах.

Меласса, пригодная для производства лимонной кислоты, должна удовлетворять следующим требованиям: содержать сухих веществ не менее 75%; сахара по прямой поляризации не менее 44%; инвертного сахара не более 1%; окиси кальция не более 0,7%; диоксида серы не более 0,03%; Р₂О₅ не более 0,05%; жироподобных веществ не более 0,5%. Величина рН должна быть на ниже 6,5. Перечисленные показатели технологического качества мелассы, однако, еще не могут служить надежным критерием ее пригодности для производства лимонной кислоты, и окончательное заключение об этом может быть сделано только по результатам биохимического испытания (опытной ферментации).

Входной контроль производства лимонной кислоты с указанием контролируемых параметров, исполнителей и средств контроля представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Входной контроль сырьевых материалов

№ п/п	Наименование сырья	Контролируемые параметры	Допустимые значения	НД на методы контроля	Исполнители контроля
1	меласса свекловичная	Цвет	От коричневого до темно-бурого	ГОСТ Р 52304-2005	Лаборатория
		Запах	без постороннего запаха
		Массовая доля сухих веществ, %, не менее	75,00
		Массовая доля сахара по прямой поляризации, %, не менее	44,00
		Массовая доля суммы сбраживаемых (ферментируемых) сахаров, %, не менее	46,00

3.3 Характеристика основного технологического оборудования

Цех получения фильтрата культуральной жидкости лимонной кислоты представляет собой 3-х этажное здание с высотой этажей 4,8 м. Ширина здания 24 м с 1 пролетом и сеткой колонн 6х6 м. Уровень пола первого этажа принят за отметку 0.0000 м.

Лестницы в здании размещены так, чтобы обеспечить более короткие и удобные переходы между этажами и организованную эвакуацию людей во время пожаров. Лестницы располагаются в лестничных клетках, стены которых выложены из кирпича, который имеет предел огнестойкости 2-2,5 ч. Ширина лестницы - 1350 мм, а высота лестничных маршей 1,2 м, при высоте этажа 4,8 м уложены 4 марша. Лестницы состоят из сборных железобетонных площадок и маршей.

Оборудование в производственном здании размещено по принципу технологического потока продукта. Основным ядром размещения оборудования является крупное оборудование основного процесса, в отделении ферментации таким оборудованием является ферментатор. Объекты электроснабжения (пристроенная трансформаторная, распределительные устройства) размещены ближе к ферментаторам, как основному потребителю, для сокращения потерь в сетях.

Все оборудование на предприятии (смесители для приготовления питательной среды, ферментаторы, посевные аппараты, реакторы, фильтр) располагаются так, что есть возможность удобного и безопасного обслуживания, чистки, смазки и текущего ремонта.

При размещении технологического оборудования соблюдены следующие нормы: ширина проходов между стенами производственного и оборудованием - не менее 1м, между оборудованием - не менее 1м для обслуживания и ремонта оборудования и приборов, требующих периодических проверок и осмотра - не менее 0,7м. Расстановка технологического оборудования произведена вдоль наружных стен с оконными проемами, так как для удобного обслуживания оборудования помещения должны быть светлые и просторные.

Для удобства и безопасности обслуживания на высоте более 1,8м размещено следующее оборудование: смесители для приготовления питательной среды; посевные аппараты и реакторы для приготовления пеногасителя и растворов для регулирования рН, реакторы для сбора культуральной жидкости - расположены стационарные площадки и лестницы с углом наклона не более 45° (при высоте лестницы до 1,5м) и не более 60° (при высоте лестниц более 1,5м). Площадки имеют ширину не менее 0,7м, перила высотой 1м и вертикальные стойки с шагом не более 1,2м. Ширина лестниц - 0,8м, расстояние между ступенями лестниц по высоте 0,15м, а ширина ступеньки 0,3м, длина маршей лестниц не превышает 3м.

Все трубы водопроводов, паропроводов, воздуховодов окрашены в соответствующие окраски по ГОСТ ССБТ «Цвета и знаки безопасности»: вода - зеленый, пар - красный, воздух - синий, газы - желтый, кислоты - оранжевый, щелочи - фиолетовый, жидкости - коричневый, прочие вещества (питательные среды, культуральная жидкость, ферментные растворы) - серый, противопожарные трубопроводы окрашиваются в красный цвет. При прокладке трубопроводов учитывалась необходимость наблюдения за их исправностью, и проверки на герметичность.

Отделение приготовления и стерилизации питательных сред и ферментации, отделение сушки изолированы от других помещений вследствие избыточных тепловыделений.

Оборудование (ферментеры, инокуляторы, реакторы) и трубопроводы для уменьшения тепловыделения и избежание ожогов покрыты слоем теплоизоляции, чтобы на внешней поверхности температура не превышала 45°С.

Кроме того, технология производства зависит от бесперебойной работы шести нагнетателей воздуха для кислородного питания грибов. Центробежные компрессоры приводятся во вращение асинхронными двигателями по 630 кВт каждый - это оборудование является основным потребителем электроэнергии, причем из шести нагнетателей единовременно четыре находятся в работе 24 часа в сутки, 365 дней в году, два - в резерве.

3.4 Схема технологического процесса производства

Технологическая схема изображена в виде простой последовательности операций, где стрелками указана их взаимосвязь и последовательность. Данная схема позволяет определить основные операции, составляющие рассматриваемый производственный процесс в технологической последовательности.

Процесс производства лимонной кислоты включает все основные стадии микробиологической технологии (рис. 1):

- получение посевного материала;

- подготовка сырья-мелассы к ферментации;

- подготовка и стерилизация воздуха;

- ферментация;

- отделение биомассы продуцента -- мицелия;

- выделение из культурной жидкости лимонной кислоты и получение ее в кристаллическом виде.



Рисунок 2 - Схема технологического процесса производства

3.5 Пооперационный контроль качества основных технологических процессов

Пооперационный контроль качества основных технологических процессов - это контроль качества технологического процесса в процессе выполнения или после завершения основных технологических операций.

Пооперационный контроль качества лимонной кислоты моногидрат пищевой представлен в приложении А (таблица А.1).

3.6 Приемочный контроль продукции

Лимонную кислоту принимают партиями. Партией считают любое количество однородной по качеству лимонной кислоты, полученной из одного технологического цикла, одной даты изготовления, в однородной фасовке и упаковке, оформленное одним удостоверением качества и безопасности продукции. В удостоверении указывают: номер и дату выдачи удостоверения, наименование и адрес предприятия-изготовителя, товарный знак (при наличии), наименование и код продукта, номер партии, дату изготовления, массу нетто, срок и условия хранения, показатели качества и безопасности, обозначение по ГОСТ 908-2004.

Приемочный контроль продукции представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Приемочный контроль продукции

№ п/п	Показатель	Допустимое значение	НД на методы испытаний
1	Массовая доля лимонной кислоты моногидрата (СНО·НО), %, не менее не более	99,5 100,5	ГОСТ 908-2004
2	Массовая доля воды, %, не менее не более	7,5 8,8
3	Массовая доля сульфатной золы, %, не более	0,05
4	Массовая доля сульфатов, %, не более	0,015
5	Массовая доля оксалатов, %, не более	0,01
6	Испытание на ферроцианиды	Выдерживает испытание
7	Испытание на легкообугливаемые вещества	Выдерживает испытание
8	Испытание на железо	Выдерживает испытание
9	Идентификация лимонной кислоты	Выдерживает испытание
10	Допустимые уровни содержания токсичных элементов Свинец Мышьяк	Не более 0,5 Не более 0,7

Каждую партию подвергают наружному осмотру, при котором определяют сохранность упаковки и правильность маркировки. Отбор транспортной тары проводят методом случайной выборки. Партию принимают, если число единиц транспортной тары в выборке, не отвечающих требованиям к упаковке и маркировке, меньше или равно приемочному числу.

3.7 Мероприятия по повышению качества производства лимонной кислоты

В современных рыночных условиях качество продукции является одним из важнейших факторов успешной деятельности любого предприятия или организации.

Улучшение качества продукции является составной частью повышения эффективности производства. В условиях постоянно расширяющегося рынка и растущей конкуренции фирм-производителей предприятию, чтобы обеспечить качество и конкурентоспособность выпускаемой им продукции, необходимо следить за появляющимися тенденциями на рынке, внедрять новые технологии.

Отсюда следует, что чтобы продукция была востребованной, необходимо проводить опрос общественного мнения и изучение покупательского спроса. Эти и другие мероприятия следует проводить и в целях повышения качества лимонной кислоты. Необходимо также:

- привлекать на производство высококвалифицированных специалистов;

- проводить переобучение рабочих и специалистов;

- проводить своевременную модернизацию оборудования;

- проводить маркетинговые исследования;

- учитывать мнение заинтересованных сторон;

- расширять номенклатуру выпускаемых изделий;

- проводить разработки технологий, уменьшающих себестоимость выпускаемой продукции и обеспечивающих ее надлежащее качество.

Специалисты завода постоянно нацелены на совершенствование технологического процесса, расширение ассортимента и улучшение качества выпускаемой продукции. Принята программа перспективного развития, одним из основных направлений в деятельности завода определено производство продукции высокого качества отвечающей требованиям мировых стандартов. Для чего поэтапно внедряются системы контроля качества, такие как ХАССП , поставлена задача сертификации предприятия в системе стандартов ИСО

3.8 Техника безопасности и охрана труда

Лимонная кислота не токсична, пожаро- и взрывобезопасна.

По степени воздействия на организм человека лимонная кислота в соответствии с ГОСТ 12.1.007 относится к веществам умеренно опасным - третьему классу опасности.

Лимонная кислота вызывает раздражение слизистых оболочек и кожных покровов.

При работе с лимонной кислотой необходимо использовать индивидуальные средства защиты (респираторы, резиновые перчатки, защитные очки, халаты) и соблюдать правила личной гигиены.

При попадании лимонной кислоты на кожу ее необходимо смыть сильной струей воды, при попадании на слизистую оболочку глаз - промыть большим количеством воды.

Микробиологическое производство лимонной кислоты требует особо внимательного отношения к чистоте всех производственных помещений, питательных растворов, воды, воздуха, оборудования и инвентаря.

Мероприятия по обеспечению безопасности труда при контакте с лимонной кислотой предусматривают:

- замену вредных веществ в производстве наименее вредными, сухих способов переработки пылящих материалов - мокрыми;

- выпуск конечных продуктов в непылящих формах;

- замену пламенного нагрева электрическим, твердого и жидкого топлива - газообразным;

- ограничение содержания примесей вредных веществ в исходных и конечных продуктах;

- применение прогрессивной технологии производства (замкнутый цикл, автоматизация, комплексная механизация, дистанционное управление, непрерывность процессов производства, автоматический контроль процессов и операций), исключающей контакт человека с вредными веществами;

- выбор соответствующего производственного оборудования и коммуникаций, не допускающих выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации при нормальном ведении технологического процесса, а также правильную эксплуатацию санитарно-технического оборудования и устройств (отопления, вентиляции, водопровода, канализации);

- рациональную планировку промышленных площадок, зданий и помещений;

- применение специальных систем по улавливанию и утилизации абгазов, рекуперацию вредных веществ и очистку от них технологических выбросов, нейтрализацию отходов производства, промывных и сточных вод;

- применение средств дегазации, активных и пассивных средств взрывозащиты и взрывоподавления;

- контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны в соответствии с требованиями п.4.1;

- включение в стандарты или технические условия на сырье, продукты и материалы токсикологических характеристик вредных веществ;

- включение данных токсикологических характеристик вредных веществ в технологические регламенты;

- применение средств индивидуальной защиты работающих;

- специальную подготовку и инструктаж обслуживающего персонала;

- проведение предварительных и периодических медицинских осмотров лиц, имеющих контакт с вредными веществами;

- разработку медицинских противопоказаний для работы с конкретными вредными веществами, инструкций по оказанию доврачебной и неотложной медицинской помощи пострадавшим при отравлении.

3.9 Природоохранные мероприятия

Окружающая среда - совокупность компонентов природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также антропогенных объектов.

Концентрация лимонной кислоты в воздухе рабочей зоны не должна превышать предельно допустимой нормы 1 мг/м. Контроль воздуха рабочей зоны проводится в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005 с периодичностью, определенной органами Госсанэпиднадзора РФ.

На данном предприятии находят отражение следующие аспекты природоохранной деятельности: разработка и совершенствование технологических процессов с целью сокращения негативного воздействия на окружающую среду; содержание и эксплуатация очистных сооружений и утилизационных установок, повышение эффективности их использования; разработка экологического паспорта предприятия; контроль за работой природоохранных объектов; экологический аудит и др. Определяются: общая сумма природоохранных затрат (в том числе объем капитальных вложений); источники финансирования; сроки начала и окончания работ; поквартальное освоение средств; ожидаемый природоохранный эффект.

Контроль за выбросами вредных веществ в атмосферу осуществляют в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02 с периодичностью, определенной органами Госсанэпиднадзора РФ.

Сточные воды в производстве лимонной кислоты подвергаются очистке и соответствуют санитарным нормам, действующим в РФ.

Охрана почвы от загрязнения бытовыми и промышленными отходами осуществляется в соответствии с законодательством, действующим в РФ.

Намечается проведение мероприятий, направленных на уменьшение объема образования отходов производства и потребления, их переработку и использование:

раздельный сбор отходов и их реализация (металлов, макулатуры, пластмассы, отработанных масел и т.д.);

внедрение технологий, установок, оборудования и машин для переработки, сбора и транспортировки отходов с территории предприятия;

разработка технологических процессов, оборудования, приборов, реагентов, обеспечивающих глубокую переработку сырья с утилизацией образующихся отходов.

Заключение

При выполнении данного курсового проекта из двух рассмотренных способов производства лимонной кислоты был выбран оптимальный для нашего предприятия способ - глубинный, который отвечает всем требованиям современной биотехнологии и находится в стадии развития; была разработана технологическая схема получения лимонной кислоты при глубинной ферментации продуцента и ее описание. Так же в курсовом проекте разработаны карты производственного контроля качества в виде таблиц:

- входной контроль сырьевых материалов;

- приемочный контроль продукции;

- пооперационный контроль качества основных технологических процессов.

При реализации разработок выполненных в данном курсовом проекте предприятие улучшит технологию производства лимонной кислоты, чем обеспечит:

- конкурентоспособность выпускаемой продукции;

- расширение номенклатуры выпускаемого изделия;

- своевременную модернизацию оборудования.

В будущем освоение непрерывной ферментации повысит производительность и экономичность процессам

...