پروژه تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد

پروژه دانلودی تولید اسید سیتریک از کاه گندم به روش تخمیر حالت جامد

سمینار کارشناسی ارشد مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی

پروژه تحقیقاتی حاضر در 7 فصل آماده شده است. سرفصل فصول این سمینار عبارتند از: فصل اول: شناخت کلی اسید سیتریک، فصل دوم: بیوشیمی تخمیر و متابولیسم تولید اسید سیتریک، فصل سوم: روشهای تولید اسید سیتریک، فصل چهارم: تخمیر در بستر جامد (SSF)، فصل پنجم: کاه گندم، فصل ششم: جداسازی و خالص سازی اسید سیتریک، فصل هفتم: بررسی جنبه اقتصادی. همراه با منابع

دیباچه

تولید اسیدهای آلی به دلیل کاربرد وسیع آنها در صنایع مختلف از دیرباز مورد مطالعه و بررسی بوده است.

از جمله اسیدهای آلی مورد استفاده، اسید سیتریک است که دارای مصارف متعددی در صنایع غذایی، دارویی، بهداشتی و سایر صنایع می باشد که به دلیل غیرسمی بودن، اسیدیته مناسب، قابلیت بافری و . . . هر سال به مقدار %2-3 بر میزان مصرف آن افزوده می گردد.

از اولین کشورهایی که در این زمینه تلاش کردند، ایتالیا، آمریکا، انگلستان و چند کشور اروپایی بودند که در قرون 18 و 19 به روش شیمیایی اقدام به این عمل نمودند و تقریباً از اوایل قرن 20 روشهای بیوتکنولوژی در سراسر دنیا رایج شدند که هنوز هم کاربرد دارند.

ابتدا روش بستر جامد برای تولید آن استفاده می شد ولی به تدریج روش غوطه وری جایگزین روشهای قبلی شد زیرا در روش غوطه وری کنترل بهتر و آسانتر صورت گرفته و نیز شرایط کار بهتر و راندمان بیشتر می باشد. مجدداً پس از طی چند دهه روش بستر جامد برای تولید این اسید به دلیل امکان استفاده از ضایعات فراوان و ارزان کشاورزی به عنوان سوبسترا رواج یافت. به هر حال در سالهای اخیر تلاشهای فراوانی برای اصلاح گونه های میکروبی مولد اسید سیتریک مخصوصاً آسپرژیلوس نایجر صورت گرفته و از جهت افزایش راندمان تولید و استخراج اسید نیز مورد توجه بوده است.

بیوشیمی تخمیر و متابولیسم تولید اسید سیتریک

نقش فیزیولوژیکی اسید سیتریک

اسید سیتریک متابولیت چرخه کربس است. در طی این چرخه کربوهیدراتها، چربیها، پروتئین ها به دی اکسید کربن و آب تبدیل می شوند. ضمناً این چرخه انرژی لازم برای رشد، تولید مثل، حرکت، تولید شیمیایی مواد و . . . . میکروارگانیسمها را فراهم می کند. چرخه کربس را می توان طوری هدایت کرد که در آن تولید اسید سیتریک به بیشترین مقدار خودش برسد. این موضوع اساس فرآیندهای تخمیری تولید اسید سیتریک را تشکیل می دهد.

بیوشیمی تخمیر

شکل (2-1) یک روند ساده شده از انواع واکنشهای آنزیمی متناسب با سنتز و شکستن اسید سیتریک را نشان می دهد. اسید سیتریک در محیطهای کشت با PH=1.8-2 دفع و تولید می شود. یعنی در شرایط اسیدی که اکثر موجودات زنده قادر به تحمل آن نیستند. در مورد PH درون میتوکندری یا حتی سلول میکروارگانیسمهایی که در این محیط زندگی می کنند، اطلاع زیادی در دست نیست ولی برای رفع این تناقض تفاسیری وجود دارد. Blumenthal در سال 1965 مسیرهای متابولیک مختلف قارچها را توضیح داده است. در آسپرژیلوس نایجر %78 از قند مصرفی در مسیر (EMP) Embden- Meyerhof- Parans مصرف می شود. در محیط تخمیر اسید ستیریک ، این درصد تغییر می نماید. تحت این شرایط گلیکولیزهم از مسیر EMP و هم از مسیر هگز و منوفسفات (HMP) به طور مداوم فعال است. بطوریکه حداکثر فعالیت مسیر EMP در مرحله رویشی و حداکثر فعالیت HMP در مرحله تولید کونیدی رخ می دهد. در خلال رشد مقدار اسید سیتریک در محیط کشت کم است، در حالیکه بیشترین مقدار اسید سیتریک توسط سلولهایی تولید می شود که در فاز تکثیر نیستند. بنابراین کشتهایی که در آنها اسپورگذاری رخ می دهد، تقریباً فاقد اسید سیتریک هستند.