Vogelbusch-Technologie für Zitronensäure
Zitronensäure – auch Citronensäure – ist eine der am häufigsten eingesetzten organischen Säuren. In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist Zitronensäure unverzichtbar als Säuerungsmittel, pH-Puffer und – in Kombination mit anderen Materialien – als Konservierungsmittel. Ihre komplexierenden Eigenschaften und ihre biologische Abbaubarkeit machen sie zu einer wichtigen Komponente in Waschmitteln, Pharmazeutika und Kosmetika.
Zitronensäure kommt natürlich in verschiedenen Zitrusfrüchten vor. Für die Großproduktion von Zitronensäure zur Deckung der industriellen Nachfrage bilden verschiedene Stärkehydrolysate, Rohr- oder Rübenmelasse und Zucker die Rohstoffquelle.
Wir planen Zitronensäure-Anlagen mit firmeneigener Technologie und liefern die Ausrüstung dafür.
Blockdiagramm
Vogelbusch-Prozess zur Produktion von Zitronensäure
Ein hauseigener Stamm von Aspergillus niger wird für die Zitronensäurefermentation verwendet. Das Produkt unterliegt einer Reihe von Isolations-, Reinigungs- und Endbearbeitungsschritten.
Entfernung von Verunreinigungen aus Substraten
ROHMATERIALVORBEREITUNG
Aufgrund der unterschiedlichsten Verunreinigungen von Substraten bietet Vogelbusch an die jeweilige Situation angepasste Technologien für die Rohstoffaufbereitung.
Melasse erfordert oft eine Hexacyanoferrat-Klärung mit gleichzeitigem Kochen und Sterilisieren.
Im Falle von Stärkehydrolysaten mit relativ geringer Verunreinigung sowie von Zuckerlösungen besteht die Rohstoffvorbereitung aus einer Dekationisierung und anschließender (kontinuierlicher) Sterilisation.
Fermentation
BIOLOGISCHE REAKTION
Vogelbusch besitzt eigene Stämme von Aspergillus niger, die für die industrielle Zitronensäurefermentation ausgewählt und optimiert wurden.
Wir passen unsere Fermentationsverfahren speziell an das eingesetzte Rohmaterial an, um die Ausbeute zu maximieren. Um den Prozess zu starten, wird der Fermenter mit Sporen beimpft, die im Labor vor Ort gezüchtet und getestet wurden. Die gezielte Zugabe von Nährstoffen, Spurenelementen und spezifischen Inhibitoren regelt die Stoffwechselaktivität der Mikroorganismen und sorgt so für konstant hohe Produktionsraten.
Unser Blasensäulen-Fermentersystem für die Submersfermentation von Zitronensäure zeichnet sich durch ein einfaches Design und einen geringen Energieverbrauch aus.
Sporengewinnung
Voraussetzung für eine effiziente mikrobielle Produktion ist die Verfügbarkeit hochwertigen Impfmaterials. Im Falle der Zitronensäure-Synthese wird das Impfmaterial dem Fermenter in Form von Sporen zugesetzt. Unter Berücksichtigung der Nachfrage nach hoher Qualität für dieses Material hat Vogelbusch eine geeignete Technologie für die Sporenvermehrung, Ernte und Prüfung entwickelt. Die Sporen werden getrocknet, was die Lagerstabilität verbessert sowie eine einfache Dosierung ermöglicht.
Mehr über Vogelbusch Sporenbox
Prozessparameter
Zusammenfassung der im Fermentationsverfahren erzielten Prozessparameter an den Beispielen von Reinsubstraten (Rohzucker, Glukose, Hydrolysat) und Melasse.
| Parameter (bezogen auf Fermentation) |
Einheit | Reinsubstrat | Melasse |
|---|---|---|---|
|
Fermentationsausbeute |
g CAM/g DS* |
min 0.84 |
min 0.80 |
|
Endkonzentration |
g CAM/l |
min 140 |
min 100 |
|
*) fermentierbare Zucker als Disaccharid |
|||
Abhängig von der Rohstoffqualität und der Verunreinigung der fermentierten Maische wird in den Produktisolations- und Reinigungsstufen eine Ausbeute von 90 bis 92 % erreicht.
Trennung und Konditionierung von Endprodukten
PRODUKTISOLIERUNG UND KONZENTRATION
Ziel der Zitronensäure-Isolierung ist es, eine weitgehend vorgereinigte Zitronensäurelösung aus der fermentierten Maische zu erhalten. Die Maische wird in mehreren Prozessstufen vom Mycel getrennt und die Zitronensäurelösung isoliert.
Während die meisten unserer Anlagen das traditionelle Kalk-Schwefelsäure-Verfahren zur Reinigung verwenden, kann dieser Schritt nun durch chromatographische Methoden ersetzt werden.
Die weitere Aufreinigung der Zitronensäure erfolgt durch Behandeln der isolierten Zitronensäurelösung mit Aktivkohle, Kationen- und Anionenaustauscherharzen in Festbettreaktoren. Dank ihres Automatisierungs- und Reaktorkonzepts erfüllen diese Prozessstufen alle Anforderungen an einen modernen Produktionsprozess.
Für die Endverarbeitung wird die Zitronensäurelösung in mehrstufigen Fallfilmverdampfern konzentriert, die die Vorteile einer schonenden Produktbehandlung mit hoher Energieeffizienz kombinieren. Der spezifische Energiebedarf kann durch thermische Dampfkompression oder alternativ durch mechanische Dampfkompression noch weiter reduziert werden.
Für die Kristallisation der Zitronensäure werden kontinuierlich betriebene Zwangsumlauf-Vakuumkristallisatoren eingesetzt. Die entsprechenden Mess- und Kontrollstrategien und unsere darauf abgestimmte Kristallisatorauslegung ermöglichen es, Zitronensäure als Monohydrat oder Anhydrat unter Verwendung derselben Ausrüstung herzustellen. Ausgefeilte Strategien für die Rezirkulation der Mutterlauge, die von der Kristallmasse in einer kontinuierlichen Zentrifuge getrennt wird, erlauben eine effektive Kontrolle der Qualität des Endprodukts.
Die Wirbelschichttrocknung berücksichtigt die hohen Anforderungen an die Qualität des Endprodukts durch eine schonende Produktbehandlung. Die anschließende Siebung des getrockneten Endprodukts macht die kundenspezifische Fraktionierung nach Partikelgröße möglich.
Qualität nach internationalen Standards
Zitronensäure ist als Pulver und in flüssiger Form erhältlich. Unsere Produktreinigungs- und Kristallisationsverfahren ermöglichen die Produktion unterschiedlichster Qualitäten wie
- CAM – Zitronensäuremonohydrat,
- CAA – Zitronensäureanhydrat,
- Sirup und
- Natriumzitrat,
und entsprechen internationalen Qualitätsstandards für Lebensmittel-, Industrie- und Pharma-Qualitäten, einschließlich BP, USP und FCC.
Herstellerunabhängiger Technologieanbieter
Ihre Vorteile aus unserem Knowhow
- Eigene Technologieentwicklung mit besten Leistungsdaten
- Im hauseigenen Labor können Ihre speziellen Rohstoffe getestet und optimiert werden
- Ausgewählte, bewährte Upstream- und Downstream-Prozesse sorgen für eine optimale Produktqualität
- Eigenentwicklungen für Apparate zur Sporenvermehrung und Pilotfermentation vorhanden
- Referenzprojekte auf vier Kontinenten
Durchschnittliche Verbrauchszahlen
Die hier angeführten Zahlen sind Richtwerte. Sie können sich abhängig von der Anlagenkonfiguration und der verwendeten Ausrüstung von Fall zu Fall unterscheiden.
| Verbrauch für 1.000 kg CAM | ||
|---|---|---|
| Glukose | kg | 1.350 |
| Prozesswasser * | m³ | 48 |
| Demineralisiertes Wasser | m³ | 16 |
| Kühlwasser 24 °C ** | m³ | 470 |
| Kühlwasser 29 °C *** | m³ | 260 |
| Dampf 9 bar | kg | 7.200 |
| Elektroenergie | kWh | 2.350 |
**) dt = 4.5K
***) dt = 10K
Zusätzlich werden Chemikalien benötigt, deren Bedarf sich an der Rohstoffqualität und Verfahrenskombination orientiert.
| Verbrauch für 1.000 kg CAM | ||
|---|---|---|
| Rübenmelasse | kg | 3.000 |
| Zuckergehalt * | % | 50 |
| Prozesswasser ** | m³ | 45 |
| Demineralisiertes Wasser | m³ | 2 |
| Kühlwasser 24 °C *** | m³ | 550 |
| Kühlwasser 29 °C **** | m³ | 280 |
| Dampf 9 bar | kg | 7.200 |
| Elektroenergie | kWh | 2.500 |
**) Tatsächlicher Prozessbedarf; der Gesamtverbrauch kann durch die Regenerierung von Abwasser reduziert werden.
***) dt = 4.5K
****) dt = 10K
Zusätzlich werden Chemikalien benötigt, deren Bedarf sich an der Rohstoffqualität und Verfahrenskombination orientiert.
FAQ – Fragen & Antworten
Die hier angeführten typischen Informationen können je nach Anlagenkonfiguration variieren. Für eine individuelle Auskunft schicken Sie uns bitte eine Nachricht mit Angaben zu Ihrem Projekt.
Die minimale Anlagenkapazität für eine wirtschaftliche Produktion von Zitronensäure beträgt 20.000 Tonnen pro Jahr.
Für eine Anlagengröße von 20.000 Tonnen pro Jahr sind etwa 5 Hektar erforderlich.
Der Investitionsaufwand ist sowohl von der Anlagenkapazität und -konfiguration als auch von örtlichen Bedingungen abhängig. Die Kosten für die komplette Prozessanlage (ohne Gebäude, Nebenanlagen, Infrastruktur) bewegen sich in einer Größenordnung von 41 Millionen Euro ± 25%.
Dabei handelt es sich um einen ungefähren Richtwert, ohne auf Besonderheiten eines Projektes einzugehen.
Ab Vorliegen der behördlichen Genehmigungen dauern Planung und Errichtung 24 bis 30 Monate.
Für eine professionelle Bewertung Ihres Projektes senden Sie uns bitte Ihren ausgefüllten Planungsfragebogen (englisch).
