همه چیز درباره اسید سیتریک روش‌های تولید، خواص و کاربردهای این ماده

اسید سیتریک یک اسید آلی ضعیف با فرمول مولکولی C6H8O7 است. این اسید با نام دیگر ۲-هیدروکسی پروپان، اسید لیمو و جوهر لیمو نیز شناخته می‌شود. به طور طبیعی، این ماده در مرکبات وجود دارد. در علم بیوشیمی، این یک ماده، یک واسطه در چرخه سیتریک اسید است که در متابولیسم همه موجودات هوازی رخ می‌دهد.

سالانه بیش از دو میلیون تن از این ماده در جهان تولید می‌شود. به طور گسترده به عنوان یک ترکیب با خاصیت اسیدی، به عنوان یک طعم دهنده و یک ماده شیمیایی خوراکی در تغییر اسیدیته مواد غذایی و تنظیم PH در این صنعت به کار می‌رود.

نمک‌های سیترات، مشتق‌هایی از این ماده هستند. به عنوان مثال، نمک تری سدیم سیترات، یک نمک محلول در آب و یک “استر سدیم تری اتیل” است. برخی از استرها و آنیون‌ها با ساختار سیتریک اسید نیز جزو همین مشتقات محسوب می‌شوند.

سیترات‌ها زمانی که به صورت یون باشند به صورت فرمول زیر نمایش داده می‌شوند:

_^–C6H5O_۷^۳  و  _^–C3H5O(COO)_۳^۳

نگاهی به تاریخچه اسید سیتریک

کشف جوهر لیمو به جابر ابن حیان، شیمی‌دان قرن هشتم نسبت داده شده است. این اسید اولین بار در سال ۱۷۸۴ توسط کارل ویلهلم کشف شد. او این ترکیب جامد را از آب لیمو، متبلور کرد و توانست به شکل خالص جدا کند.

این ماده تقریباً در همه گیاهان و در بسیاری از میکروارگانیسم‌ها و بافت‌های حیوانی و مایعات یافت می‌شود. این ترکیب، یک عنصر اصلی در اکسیداسیون فیزیولوژیکی چربی‌ها، پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها است. نتایج این اکسیداسیون، تبدیل این ماده به دی اکسید کربن و آب است.

این ماده سمیت بسیار کم دارد و عمدتاً به عنوان یک ماده طعم‌دهنده و نگهدارنده در مواد غذایی و نوشیدنی‌ها استفاده می‌شود. افزودن این اسید جامد باعث ایجاد تردی در میوه‌ها و طعم تند و تیز در نوشیدنی‌های گازدار می‌شود.

نمک‌های مختلف سیترات فلزی برای غنی کردن برخی مکمل‌های غذایی با استفاده از همین اسید آلی در صنایع تولید می‌شوند. اسید سیتریک صنعتی در مواد شیمیایی تمیز کننده خانگی، داروسازی، در تولید انواع قرص‌ها و پمادها و همچنین در برخی محصولات آرایشی نیز به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود.

روش‌های تولید اسید سیتریک خشک و آبدار

۱- تولید جوهر لیمو به روش تخمیر از طریق ارگانیسم‌ها

اکنون تولید اسید سیتریک در جهان چیزی حدود ۱.۶ میلیون تن در سال تخمین زده شده است؛ که ۹۹٪ آن از طریق تخمیر میکروبی تولید می‌شود. چندین گونه میکروبی شناسایی شده‌اند که قادر به جمع‌آوری اسید سیتریک در طی متابولیسم اولیه در چرخه اکسیداسیون یا تخمیر هستند.

انواع قارچ مانند:

• A. niger ،Aspergillus wentii
• Penicillium luteum
• و Trichoderma viride

مخمرها مانند:

• Candida guilliermondii
• Saccharomycopsis lipolytica

و باکتری‌هایی مانند:

Arthrobacter paraffineus

و Corynebacterium sp نمونه‌هایی از این میکروارگانیسم‌ها هستند.

با استفاده از فن‌آوری‌های مدرن تخمیر، امکان حصول ۹۵ کیلوگرم سیتریک اسید از ۱۰۰ کیلوگرم قند مصرفی، با غلظت نهایی بیش از ۲۰۰ گرم در ۱لیتر، وجود دارد. جداسازی و خالص‌سازی در مراحل تولید با توجه به برخی فاکتورها نظیر مقدار PH، مقدار قند در محیط، تحمل میکروارگانیسم‌ها در تخمیر و …، با راندمان متفاوت انجام می‌گیرد.

۲- روش تولید صنعتی اسید سیتریک

در صنعت برای تولید این ماده از دو روش استفاده شده است؛ فرایند تخمیر غوطه‌وری و روش سطحی. مقادیر اندکی از این اسید توسط تخمیر عمدتاً در مناطق آسیای شرقی حاصل می‌شود. ارگانیسم‌های اصلی که امروزه در تولید صنعتی سیتریک اسید استفاده می‌شود، A. niger است. شکل زیر این مورد را نشان می‌دهد.

تصفیه اسید سیتریک به دست آمده از عصاره تخمیر، با کمک فیلترها برای جداسازی مناسب، انجام می‌شود. برای جلوگیری از تشکیل اسید اگزالیک در محصول نهایی، آهک (هیدروکسید کلسیم) با pH کم به رسوب اگزالات کلسیم اضافه شده و از مایع حاصل، جدا می‌گردد. سپس سیتریک اسید با افزایش غلظت آهک و افزایش دما تا ۷۰-۹۰ درجه سانتی گراد و pH حدود ۷.۲، رسوب می‌کند. به دنبال آن، سیترات کلسیم با استفاده از فیلترهای چرخان، جمع می‌گردد.

برای به دست آوردن خلوص بالاتر این اسید آلی، اسید سولفوریک به مخلوط اضافه می‌شود تا سولفات کلسیم، مجدداً تشکیل شود. سیتریک اسید با کربن فعال به عنوان تبادل کننده‌های کاتیونی و آنیونی، تصفیه می‌شود و در نهایت یا به صورت اسید سیتریک خشک یا به عنوان اسید سیتریک مونوهیدراته یا اسید سیتریک آبدار متبلور می‌شود.

خواص و کاربردهای سیتریک اسید

این ماده طیف گسترده‌ای از نمک‌های فلزی از جمله کمپلکس‌های مس، آهن، منگنز، منیزیم و کلسیم را تشکیل می‌دهد. این نمک‌ها معمولاً به عنوان یک عامل جدا کننده در فرآیندهای صنعتی به کار می‌روند.

در فرآیندی که برای حذف دی اکسید گوگرد از گازهای خروجی انجام می‌شود، سیتریک اسید به عنوان دستگاه اسکرابر استفاده می‌شود. به این ترکیب که یک ماده یونی کمپلکس را تشکیل می‌دهد و سپس با H2S واکنش می‌دهد و نمک سیترات احیا کننده گوگرد عنصری را حاصل می‌کند.

استرهایی که ساختار اسید سیتریک در آن‌ها وجود دارد از طیف وسیعی از الکل‌ها تهیه می‌شوند. استرهای تری اتیل، بوتیل و استیل‌تری بوتیل به عنوان نرم کننده در فیلم‌های پلاستیکی استفاده می‌شوند. یکی از کاربردهای ویژه این مشتقات به شمار می‌رود.

کاربردهای اسید سیتریک

این ماده شیمیایی به عنوان افزودنی در مواد غذایی یا مواد اولیه در تولید انواع تمیز کننده‌ها و شوینده‌ها در صنعت به کار می‌رود. این اسید، ماده اولیه صنعتی در تولید لوازم آرایشی است. در ادامه با برخی از مهم‌ترین کاربردهای این ماده در گریدها خوراکی و صنعتی آشنا می‌شویم:

۱- اسید سیتریک در مواد غذایی

از این ماده در مواد غذایی به عنوان یک طعم دهنده و نگهدارنده استفاده می‌شود. این اسید در محصولات غذایی فرآوری شده مانند نوشیدنی‌ها، نوشابه‌ها و غیره وجود دارد. به دلیل طعم ترش که جوهر لیمو دارد، در تهیه آبنبات های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. در برخی از صنایع، آب نبات ترش با پودر سفیدی که همان جوهر لیمو است، پوشانده می‌شود. برخی از شرکت‌های تولید کننده انواع بستنی از آن به عنوان امولسیون کننده استفاده می‌کنند.

۲- تولید شوینده‌ها و پاک کننده‌ها

سیتریک اسید یکی از عوامل تشکیل دهنده کیلیت است. با کمک اسید، رسوبات آهکی از تبخیر کننده‌های صنعتی و دیگ‌های بخار حذف می‌شود. به دلیل دارا بودن خاصیت نرم کنندگی و ایجاد بوی مطبوع برای آب‌های سخت، این اسید در تولید صابون‌ها و مواد شوینده لباس مورد استفاده قرار می‌گیرد.

محلول‌های پاک کننده و تمیزکننده خانگی که در آشپزخانه و حمام استفاده می‌شوند نیز حاوی مقداری سیتریک اسید هستند. این ماده نه تنها به عنوان پاک کننده بلکه به عنوان بوگیر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۳- تولید شامپو و لوازم آرایشی – بهداشتی

سیتریک اسید به از بین بردن سلول‌های مرده پوست کمک می‌کند. بنابراین به عنوان مواد شیمیایی صنعتی برای تولید ماسک‌های لایه بردار به کار می‌رود. و می توان از آن در تهیه ماسک‌های لایه بردار خانگی نیز بهره برد.

محصولات مراقبت از پوست که حاوی این اسید آلی هستند، موجب بهبود رنگ پوست و کاهش چین و چروک، جوش‌های آکنه و غیره می‌شوند.

برای متعادل سازی سطح pH از این ماده معمولاً در مواد آرایشی استفاده می‌شود. این ماده در صابون دستشویی، شوینده‌های بدن، پاک کننده‌های صورت، شامپوها و برخی دیگر از محصولات آرایشی یافت می‌شود.

۴- عنوان نرم کننده آب

از سیتریک اسید به عنوان عامل نرم کننده آب در مواد شوینده استفاده می‌شود؛ زیرا خاصیت آن، تشکیل کیلیت و ایجاد یک محیط بافر است.

خواص شیمیایی این ماده به عنوان یک اسید آلی ضعیف، آن را به یک نرم کننده قوی برای آب‌های حاوی یون‌های سخت تبدیل می‌کند. این ماده می‌تواند مقادیر بسیار ناچیز فلزات در آب را تجزیه کند. این ویژگی، آن را به گزینه‌ای طبیعی برای تصفیه آب سخت تبدیل می‌کند.

۵- کاربردهای صنعتی

مصارف صنعتی سیتریک اسید شامل مواد شوینده، صنایع آبکاری و دباغی چرم است.

همچنین این ماده به عنوان نگهدارنده ذخایر خون و تشکیل یک محیط بافر و خاصیت آنتی اکسیدان در صنایع دارویی و آرایشی استفاده می‌شود.

اسیدهایی که از برخی قارچ‌ها به دست می آیند، دارای ارزش تجاری قابل توجهی هستند و کاربردهای گسترده‌ای در صنایع غذایی، داروسازی و پلیمر دارند.

ایمنی اسید سیتریک

اگرچه جوهر لیمو، اسید ضعیفی است اما قرار گرفتن در معرض ماده خالص می‌تواند اثرات نامطلوبی ایجاد کند. استنشاق غبارات و ذرات معلق از این جامد ممکن است باعث سرفه، نفس تنگی یا گلودرد شود.

مصرف بیش از حد آن ممکن است باعث شکم درد و گلودرد شود. تماس پوست و چشم با محلول غلیظ این اسید (جوهر لیموی مایع) می‌تواند باعث قرمزی و درد در ناحیه آسیب دیده شود. مصرف طولانی مدت یا مکرر محصولات خوراکی که این اسید در آن‌ها به کار رفته ممکن است باعث فرسایش مینای دندان شود.

مصرف غذاهایی که به طور طبیعی حاوی اسید سیتریک هستند (مثلاً آبلیمو یا لیموترش) مزایای زیادی دارد؛ زیرا به عنوان یک آنتی اکسیدان عمل می‌کند؛ به این معنی که بدن را از آسیب‌های ناشی از رادیکال‌های آزاد محافظت می‌نماید.

عوارض جانبی یا مضرات اسید سیتریک چیست؟

عوارض جانبی سیتریک اسید و سیترات سدیم شامل گرفتگی عضلات، تورم یا افزایش وزن، خستگی، تغییرات خلق و خو، تنفس سریع و تند، تپش قلب، احساس اضطراب، مدفوع سیاه رنگ یا خونی، اسهال شدید یا تشنج است.

بسته بندی اسید سیتریک

این ماده در بسته بندی‌های چند لایه در کیسه‌های پلی پروپیلن، بسته بندی می‌شود. این بسته‌ها به طور متداول در وزن‌های ۲۵ کیلوگرمی، ۵۰ کیلوگرمی و ۱۰۰۰ کیلوگرمی موجود هستند. حمل به صورت فله‌ای هم امکان پذیر است.

شرایط نگهداری سیتریک اسید

از ریختن اسید روی زمین، تماس با پوست و چشم‌ها هنگام کار جداً خودداری کنید. از جابجایی‌های غیر اصولی که منجر به تشکیل گرد و غبار از اسید می‌شود پرهیز کنید. این غبارات را استنشاق نکنید.

محیط انبار برای نگهداری این اسید باید دارای تهویه مناسب باشد. سیتریک اسید را در ظرف کاملاً درب بسته و در مکانی خشک و خنک نگهداری کنید. درب ظرف را پس از مصرف، حتماً کاملاً بسته نگه دارید. مخازن یا بسته‌های حاوی این اسید باید در دمای بین ۵ تا ۳۰ درجه سانتیگراد نگهداری و انبار شود.

کاربرد اسید سیتریک در صنایع

• از خواص بافر یون سیترات برای کنترل pH در پاک‌کننده‌های خانگی و دارویی استفاده می‌شود.
• از جوهر لیمو به عنوان ترکیب جایگزین بدون بو به جای سرکه سفید در رنگرزی در منزل با رنگ‌های اسیدی استفاده می‌شود.
• این ماده می‌تواند به عنوان جایگزین اسید نیتریک در فرآیندهای تولید فولاد ضد زنگ به کار رود.
• از این اسید برای خنثی‌سازی بوی نامطبوع در اتاق عکاسی هنگام ظاهر کردن فیلم‌های عکاسی استفاده می‌شود.
• اسید سیتریک /سیترات سدیم و پتاسیم می‌تواند به عنوان تنظیم کننده اسیدیته خون استفاده شود.
• شار لحیم‌کاری با اسید سیتریک، یک شار لحیم‌کاری فوق‌العاده است. اسید خشک یا به صورت محلول غلیظ در آب برای این کار مناسب است.

بازار و خرید و فروش اسید سیتریک

خرید و فروش جوهر لیمو در بازار به عنوان یکی از مواد اولیه صنعتی با تقاضای مثبتی روبرو است. نحوه استفاده از اسید سیتریک با توجه به صنعت مصرف کننده تعیین می‌شود. عموماً غلظت مشخصی از این اسید تهیه می‌شود و سپس در فرآیندها مصرف می‌شود.

سیتریک اسید آبدار به شکل مونو هیدراته است و شکل ظاهری آن، کریستالی است اما سیتریک اسید خشک، بدون مولکول آب بوده و شکل آن پودری است. از نوع آبدار این ماده در تولید آبمیوه‌ها و خوراکی‌ها با مزه ترش استفاده می‌شود.

وبسایت شیمیکو، بهترین مرجع برای استعلام قیمت خرید سیتریک اسید آبدار و خشک است. این اسید در گرید صنعتی و گرید خوراکی توسط این مجموعه تهیه شده است. اسید سیتریک ایرانی و وارداتی (آبدار چینی) با برندهای ensign و foodchem، در بازار عرضه می‌شوند.

انتخاب بهترین برند اسید سیتریک:

انتخاب بهترین برند اسید سیتریک به نیاز و کاربرد شما بستگی دارد. هر کدام از برندهای جوین، تی تی سی آ، مالان و اینساین مزایا و معایب خاص خود را دارند.

برند جوین:

مزایا: تولید کننده ایرانی، سابقه و تجربه بالا، کیفیت مطلوب، قیمت مناسب، تنوع در محصولات

معایب: عدم وجود برخی از گریدهای خاص اسید سیتریک

برند تی تی سی آ (TTCA):

مزایا:برند معتبر خارجی، کیفیت بالا، تنوع در گریدهای اسید سیتریک

معایب: قیمت بالا، عدم تولید در ایران

برند مالان:

مزایا: برند معتبر خارجی، کیفیت بالا، تنوع در گریدهای اسید سیتریک

معایب: قیمت بالا، عدم تولید در ایران

برند اینساین (Ensign):

مزایا: برند معتبر خارجی، کیفیت بالا، قیمت مناسب

معایب: عدم تنوع در گریدهای اسید سیتریک

نکاتی برای انتخاب برند اسید سیتریک:

• نیاز و کاربرد خود را مشخص کنید.
• مزایا و معایب هر برند را بررسی کنید.
• قیمت برندهای مختلف را مقایسه کنید.
• از برندهای معتبر و شناخته شده خرید کنید.
• گواهینامه های کیفیت محصول را بررسی کنید.

علاوه بر برندهای ذکر شده، برندهای دیگری نیز در بازار ایران وجود دارند که می توانید با بررسی آنها، برند مناسب خود را انتخاب کنید.

انتشار آگهی خرید و فروش اسید سیتریک

منابع:

https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/citric-acid#:~:text=The%۲۰discovery%۲۰of%۲۰citric%۲۰acid,and%۲۰animal%۲۰tissues%۲۰and%۲۰fluids

https://byjus.com/chemistry/uses-of-citric-acid/

https://en.wikipedia.org/wiki/Citric_acid

https://psdcdn.blob.core.windows.net/coshh/QHE۰۰۵.pdf