+7 (495) 240-53-85
+7 (495) 240-51-75
Корзина товаров 0

Статьи

Все статьи

Детальный обзор Лимонной кислоты

Решение проблемы продовольственной безопасности России предполагает снижение зависимости от импорта продуктов питания, пищевых ингредиентов, оборудования. В этом отношении необходимо развитие отечественных производств, в том числе и пищевых ингредиентов.

Ранее в Советском Союзе лимонную кислоту, используемую практически во всех пищевых технологиях, вырабатывали десять заводов.

В настоящее время в России действует только одно профильное предприятие (ЗАО «ЦИТРОБЕЛ», г. Белгород), которое до сих пор использует в качестве источника углерода свекловичную мелассу – отход сахарного производства.

Систематическое исследование меласс сахарных заводов различных регионов в течение ряда лет, а также работы зарубежных исследователей по составу свекловичных меласс свидетельствуют о том, что химический состав этого сырья постоянно меняется. Начиная с 60-х годов ХХ в., отмечено заметное снижение величины показателя рН, постепенное увеличение содержания инвертного сахара, кальция, уменьшение содержания общего азота. В последние годы мелассы с рН ниже 6,0 («кислые») поступают уже в начале переработки здоровой сахарной свёклы. Нередко наблюдается резкое повышение в составе мелассы содержания фосфора и натрия, что связано с переработкой свеклы, характеризующейся низкой натуральной щелочностью, и, соответственно, с применением в технологии сахарного производства избыточного количества различных добавок, которые оказывают ингибирующее влияние на жизнедеятельность продуцента лимонной кислоты. Таким образом, непостоянство состава и большое количество примесей не позволяет получать достаточно стабильные технико-экономические показатели. По этим причинам, использование мелассы связано с большим объемом дополнительных работ, так как в процессе отбора и использования в качестве сырья требуется постоянный контроль ее состава и специальная подготовка к ферментации с применением токсичных химических реагентов. В ходе процесса образуется дополнительное количество трудно утилизируемых отходов и стоков.

Несмотря на высокую производительность, действующий технологический процесс биосинтеза лимонной кислоты на разбавленных мелассных средах перестал полностью удовлетворять запросы развивающейся отрасли. Появилась острая необходимость совершенствования технологической схемы, переход на новые сырьевые ресурсы.

В этом отношении крахмалы и их гидролизаты, как показывают исследования, являются перспективным сырьем, которое позволяет максимально использовать потенциал микроорганизмов-продуцентов для получения широкого спектра продуктов: из ферментированного раствора - лимонной кислоты и амилолитических ферментов, из мицелиальной массы, которая является отходом, - белка и хитин-глюканового комплекса – ценных пищевых ингредиентов и высокобелковых витаминизированных добавок.

В связи с этим целью настоящих исследований является сопоставление особенностей и возможностей существующих и вновь разработанных технологий лимонной кислоты с тем, чтобы принять решение по выбору технологии для строительства нового предприятия.

1 Направления применения лимонной кислоты, её солей, амилолитических ферментов, высокобелковых кормовых добавок, хитин-содержащих биополимеров

1.1 Лимонная кислота

Лимонная кислота – это трёхосновная карбоновая оксикислота, хорошо кристаллизующаяся как в виде моногидрата, так и в виде безводной кислоты. Моногидрат и ангидрит различаются по температуре плавления: моногидрат 70ºС, безводная 153ºС. Пищевая лимонная кислота относится к числу органических кислот, получаемых методами микробиологического синтеза. Среди других продуктов биотехнологии она занимает одну из ведущих позиций по объёмам производства.

Сфера применения лимонной кислоты в народном хозяйстве довольно широкая. Лимонная кислота обладает мягким и приятным вкусом по сравнению с другими пищевыми кислотами, способна выполнять целый ряд полезных технологических функций, благодаря чему находит самое широкое применение в пищевой промышленности в качестве подкислителя и регулятора кислотности пищевой системы, антиоксиданта и комплексообразователя. Её применяют также для устранения мути в вине, торможения образования меланоидинов в сгущенном молоке с сахаром, при рафинации растительных масел, для промывки и дезодорирования жирового сырья; применяют и в качестве консерванта для увеличения сроков сохранности мяса, желе и пресервов. Содержание лимонной кислоты в отдельных пищевых продуктах приведено в таблице 1.

В медицине и химико-фармацевтической промышленности лимонную кислоту используют в качестве консерванта крови. Способность лимонной кислоты образовывать комплексные соединения реализуется в ряде отраслей промышленности (химической, текстильной, кожевенной, металлургической и др.). Она также находит применение на предприятиях электроэнергетики. Является сырьем для получения ценных пищевых добавок полифункционального действия – цитратов.

Таблица 1. Содержание моногидрата лимонной кислоты в отдельных пищевых продуктах

Наименование продукта Содержание лимонной кислоты, %
Твердые карамели 0,8-1,5
Желейные карамели 0,5-1,5
Кислое драже 1,0-2,0
Торты и пирожные 0,2-0,4
Мороженое 0,2-0,5
Соки 0,1-0,3
Безалкогольные напитки 0,2-0,4
Вина 0,1-0,2
Ликеры 0,3-0,5
Овощные и фруктовые консервы 0,1-0,7
Рыбные консервы опускание в 2% раствор
Мясные консервы 0,2-0,5
Кремы, лосьоны 0,05-0,15
Выпечка 0,5-1,0
Детское питание 0,02-0,04
Жиры, маргарины 0,01-0,05

В настоящее время объемы мирового производства лимонной кислоты составляют более 2400 тыс. тонн в год; емкость российского рынка - около 30 тыс. тонн в год с тенденцией к ежегодному росту. На рис. 1 представлена динамика производства и импорта в Россию лимонной кислоты.


Рис. 1

1.2 Цитраты

Соли лимонной кислоты применяют в пищевой промышленности, в косметологии, при производстве синтетических детергентов и в других областях.

Цитрат натрия

Пищевой цитрат натрия (ГОСТ 31227-2004) широко применяется практически во всех продуктах, указанных в таблице 1.

Натриевая соль лимонной кислоты, являясь антиокислителем, препятствует прогорканию жиров и жиросодержащих продуктов.

Антиокислительный эффект основан на способности аниона цитрата связывать находящиеся в незначительном количестве в продуктах катализаторы окисления – тяжелые металлы (Fe, Cu, Ni) и образовывать с ними комплексные соединения. При совместном добавлении лимонной кислоты и цитрата натрия образуется буферная смесь, предотвращающая инактивирующее воздействие следов металлов, содержащихся в сырье и готовой продукции. Натриевая соль лимонной кислоты обладает полезным свойством стимулировать пенообразование и поддерживать механическую устойчивость пены, поэтому эту добавку используют при приготовлении сбивных кондитерских изделий. Цитрат натрия применяют в производстве безалкогольных напитков. Он придает напиткам освежающий соленоватый привкус, улучшает насыщенность углекислотой в процессе газирования. При выработке желейных пектиновых кондитерских изделий (яблочного мармелада и др.) используют цитрат, лактат и тартрат натрия. Их добавляют в яблочное пюре до введения сахара для того, чтобы замедлить образование желе, которое быстро происходит при взаимодействии пектина с сахаром. В производстве желейных кондитерских изделий и джемов используют также буферные свойства цитрата натрия для поддержания величины рН среды на оптимальном уровне.

Цитрат натрия предупреждает осаждение твердых веществ в процессе выпаривания молока и его хранения. Его используют в качестве стабилизатора и эмульгатора при производстве мороженного и сыра. Добавка цитрата натрия поддерживает вкусовые и ароматические свойства сыра, улучшает его микробиологическую устойчивость.

Перечисленные выше свойства цитрата натрия предопределяют широкую сферу его применения в различных отраслях пищевой промышленности, в том числе при производстве консервов, диетических продуктов, продуктов детского питания.

Цитрат натрия применяют при производстве специального питания для космонавтов и спортсменов. Например, цитрат натрия входит в препарат для напитка, применяемого при обезвоживании организма, способствующего быстрому восстановлению гомеостаза за счет гидратации.

В России и странах СНГ практически отсутствуют традиции применения солей лимонной кислоты в пищевой промышленности. Однако в последние годы появился значительный интерес к цитратам пищевого назначения.

Роль солей лимонной кислоты в продуктах питания повышается в связи с экологической опасностью. Развитие цивилизации неизбежно порождает загрязнение окружающей среды, пример – Чернобыльская авария, приведшая к глобальным выпадениям цезия-137 и стронция-90, которые проникают в кровь и распространяются по всем органам и тканям. С течением времени при постоянном поступлении с пищей количество стронция и цезия в организме увеличивается, и их влияние на степень облучения становится все более весомым. Поэтому пища должна быть не только полноценной, но и «безвредным лекарством», профилактическим средством, предотвращающим болезни человека, обусловленные вредным влиянием окружающей среды.

Продукты питания профилактического назначения, содержащие определенные добавки, предназначены для удаления тяжелых металлов и радионуклидов из организма или максимального смягчения их воздействия на ткани и органы человека. К добавкам подобного типа относятся пектин, органические кислоты, в том числе лимонная, пищевые соли лимонной кислоты. Их профилактическое действие – постепенное и планомерное выведение из организма человека ионов тяжелых металлов и радионуклидов. Так, отмечено, что при изготовлении сыра содержание мышьяка, свинца и кадмия было значительно ниже при использовании в качестве плавителя цитрата натрия.

Применение цитрата натрия в составе рецептур кондитерских изделий в смеси с пектином позволяет увеличить объем использования цитратов в пищевой промышленности.

В медицине и химико-фармацевтической промышленности цитрат натрия широко применяют для предотвращения свертываемости крови при ее переливании и заготовках, для растворения почечных камней, в качестве послабляющего, для лечения диатезов, как вяжущее и противовоспалительное средство. Растворы цитрата натрия являются эффективными растворителями для ряда плохо растворимых соединений, таких как салициловая, бензойная и галловая кислоты. Цитраты натрия и калия входят в состав диуретиков и сиропов против кашля. Цитраты натрия, калия, аммония, висмута, серебра, железа, меди и других элементов применяют как внутренние и наружные лекарственные средства.

Цитрат натрия применяют также при изготовлении лечебных кремов, шампуней, полосканий для рта, примочек, прозрачного мыла, зубных паст, репеллентов, заменителей табака, композиций для абсорбции запахов, в составах лекарственных препаратов для желудка и кишечного тракта.

Технический цитрат натрия (ТУ 2499-003-00343237-98) весьма активно применяется в химической промышленности для производства моющих и чистящих средств. Это обусловлено тем, что цитрат натрия можно использовать взамен фосфатов и полифосфатов натрия, оказывающих отрицательное влияние на экологию прибрежных вод. В свою очередь цитрат натрия не оказывают губительного воздействия на флору и фауну водоёмов.

Законодательство европейских стран ввело жёсткие нормы на использование фосфатов в моющих средствах. Эти средства изготавливались в основном на основе триполифосфатов. Попадая после употребления в канализационную сеть, они с трудом поддаются утилизации на очистных сооружениях. Поступающий со сточными водами в открытые водоемы фосфор является причиной бурного развития водорослей (в основном агрессивных синезеленых) и связанных с этим нарушением кислородного баланса вод, гибели рыб, развития анаэробной микрофлоры и накопления в водоемах вредных продуктов анаэробного брожения. В настоящее время полностью отказались от применения триполифосфата натрия производители СМС Японии, Швейцарии, Норвегии, Италии, Германии, Австрии, Нидерландов. Сократили его применение на (85-90) % в Бельгии, на (40-50) % в Дании, Швеции, Финляндии, на 30 % во Франции, на 25 % в Великобритании и Испании, на (10-15) % в Греции и Португалии. В США потребление триполифосфата натрия с 1973 года сократилось в 5 раз. В России на этот счёт правовых актов пока не существует.

В качестве комплексообразующих добавок, способных связывать ионы поливалентных металлов, вместо полифосфатов, особенно в жидких СМС, в указанных выше странах используют цитраты натрия и калия, объем продажи которых для этих целей в мире каждый год увеличивается на 1,1-3,3 %. Цитрат натрия обеспечивает щелочность и буферность моющих средств, смягчает воду. При этом цитраты хорошо поддаются биодеградации как в системах очистки, так и в открытых водоемах, разрушаясь до воды и углекислого газа. В России по экономическому прогнозу стабилизации промышленности в ближайшее время выпуск СМС составит 600 тыс. т в год, для чего потребуется заменителей триполифосфата натрия в объеме 140-150 тыс. т в год. Для того чтобы заменители триполифосфата натрия были конкурентоспособны, цена на них должна позволить снизить себестоимость СМС на 5-10 % без ухудшения их потребительских свойств. По расчетам японских экономистов ежегодная мировая потребность в цитрате натрия для производства моющих средств составляет более 400 тыс. тонн. Потребность России в техническом цитрате натрия для аналогичных целей оценивается в 20-25 тыс. т в год. Цитраты натрия и калия входят в состав моющих средств различных товарных форм как вещества, связывающие ионы поливалентных металлов. При этом содержание цитрата натрия в жидких моющих средствах – 5 %, в порошках – 2,5-40 %; содержание цитрата калия в жидких моющих средствах – 7,5 %. Содержание цитрата натрия в бытовых моющих средствах, вырабатываемых в Западной Европе, достигает 44 %.

Растворы цитрата натрия используют для борьбы с загрязнениями воды и воздуха. Анионы цитрата поглощают соединения серы, выделяемые в атмосферу рудоплавильными заводами, электростанциями, работающими на угле.

Цитрат натрия применяют при чистке и обработке тканей, в составах чистящих композиций для поверхностей металлов, при изготовлении краски, для получения растворов цитрата алюминия, в химии для получения комплексных соединений, в средствах покрытия полимерных поверхностей, в технике офсетной печати, гальванотехнике, электронике.

Цитрат калия

Цитрат калия применяют там, где нежелательно присутствие ионов натрия – в пищевых продуктах и фармацевтических препаратах, в бессолевых диетах.

В диетическом питании цитрат калия применяют в смеси с другими солями, например, в виде калий-магниевого цитрата.

Цитрат калия вводят в состав фармацевтических препаратов, предназначенных, в частности, для противодействия отложению кальциевых почечных камней. Его применяют для приготовления сухих пищевых смесей, при изготовлении зубных паст, лечебных кремов, растираний, прозрачного мыла. Известно использование цитрата калия при изготовлении сигаретной бумаги, особых удобрений, в процессах улавливания сернистых соединений из газового потока, в составах реактивов для крашения текстиля, в составах разжижителей полимерных суспензий, в процессах получения различных химических соединений. Присутствие цитрата калия важно при создании композиций для позитивной проявки цветных пленок, для регенерации катионообменных смол, для печатных плат и др.

Цитрат кальция

Широкий спектр использования цитрата кальция при производстве пищевых продуктов и напитков связан с тем, что кальций является важнейшим пищевым микроэлементом. Кальций требуется для адекватного формирования костей и поддержания их состава, он также необходим для реализации различных функций метаболизма. Особенно уместна кальциевая диета при остеопорозе, который характеризуется понижением массы костей, повышением их хрупкости и склонности к переломам. Установлено, что усвоение кальция значительно улучшается, если он поступает в организм в виде цитрата. При этом снижается вероятность образования камней в почках, что часто имеет место при использовании препаратов, содержащих хлорид, карбонат или глюконат кальция. Именно цитрат-анионы являются ингибиторов кристаллизации почечных камней.

В пищевой промышленности цитрат кальция используют для приготовления различных напитков, предотвращающих разрушение зубной эмали, в составах диетических кальциевых добавок, жевательных резинок, кальциевых приправ к салатам, сладких и замороженных блюд, выпечных изделий и сухих смесей.

В комплексных добавках, замедляющих остеопороз, цитрат кальция применяют в смеси с кальциевыми солями яблочной, молочной кислот, минеральными добавками и гормоном эстрогеном.

Цитрат кальция используют в рецептурах мясных продуктов с низким содержанием натрия, при получении комбинированных смесей из высушенных фруктов и зерновых, при обработке риса и продуктов из него, в производстве сигарет, в качестве антислёживающего агента и загустителя в производстве растительного масла.

Особый интерес для создания функциональных продуктов питания представляют соли кальция и магния, прежде всего, цитраты кальция и магния, которые разрешены для применения в пищевой промышленности.

Цитраты кальция и магния являются источниками жизненно важных минеральных веществ, крайне необходимых для нормального развития и функционирования организма, профилактики многих заболеваний нервной и сердечно-сосудистой систем человека. Нутриенты в форме цитратов безопасны, имеют высокую биодоступность и хорошо усваиваются организмом. При этом снижается вероятность образования камней в почках, так как именно цитрат-анионы являются ингибиторами их кристаллизации.

Зарубежный и отечественный опыт свидетельствуют о целесообразности введения вышеназванных цитратов в состав напитков функционального назначения для различных групп населения, в том числе детей, спортсменов, пожилых людей, беременных женщин. Фактором, определяющим успех таких напитков, является объединение полезных свойств и вкусовых характеристик цитратов. Они придают напиткам мягкий, приятно-кислый вкус, использование их имеет преимущество перед карбонатами, хлоридами, фосфатами и глюконатами.

Кальций и магний участвуют в формировании и поддержании структуры мышечной и костной ткани, свёртывании крови, обеспечении нормальной работы сердца. Недостаток кальция в питании увеличивает опасность рахита у детей, ведёт к возникновению остеопороза и костных переломов, нарушает развитие скелета и зубов, повышает риск сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Предлагается использовать цитраты кальция и магния в составах диетических добавок, замедляющих остеопороз. Как показали исследования института, эти добавки можно использовать для обогащения продуктов массового потребления, к которым относятся хлеб и хлебобулочные изделия, молоко и кисломолочная продукция.

Помимо пищевой промышленности цитрат кальция находит применение в фармацевтической промышленности и медицине, в производстве косметических товаров, в химии.

Основные функции цитрата кальция в качестве пищевой добавки это – источник легко усвояемого организмом кальция, разрыхлитель, антикоагулянт, антиоксидант, антислёживающий агент, загуститель.

Всемирная организация здравоохранения (WHO) классифицирует лимонную кислоту и ее соли в списке А(I) с индексом AD1 («неограниченно»), то есть потребление вещества не представляет опасности для здоровья. В рецептурах пищевых продуктов соли лимонной кислоты применяют по принципу «достаточности».



Нравится ЯРко групп? Порекомендуйте нас:

Холдинг

Телефон
  • +7 (495) 240-53-85
  • +7 (495) 240-51-75
Аресс склада

г. Москва ул. Рябиновая д. 55 цех №4
Тел.: +7 495 240 53 85

МО Истринский район, село Лучинское, ул.Заводская д.3а

Пожалуйста, сообщите о вашем визите заранее!


Центральный офис

г.Москва, пос.Московский, дер.Румянцево, строение 4, корпус Е, этаж 5, офис 515Е


Электронная почта

inform@yarko-group.ru