Processo Produtivo de Ácido Cítrico

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4. O processo de produção do Ácido Acético.

Através da fermentação do fungo, há três formas de se produzir ácido acético.

- Fermentação cítrica pelo processo submerso;

- Fermentação cítrica em superfície;

- O processo Koji, ou fermentação cítrica em estado sólido;

Sendo diferenciados pela metodologia da fermentação bem como a forma do fungo usado, onde esse é selecionado pelo método de Foster e Davids, cuja metodologia objetiva a separação de linhagem cada mais eficientes nesse processo produtivo.

O processo fermentativo transforma o açúcar e dextrose em composto com cadeias ramificadas. As soluções açucaradas, matéria prima desse processo, são esfriadas e inoculadas com a espécie fungica.

4.1 Fermentação cítrica pelo processo submerso

O processo de fermentação submersa consiste na imersão do micélio de Aspergillus niger japonious, sendo esse responsável por o processo. Esse processo é preferido pois é necessário menos espaço e proporciona alta produtividade, reduzindo de 8 para 5 dias o tempo mínimo (GREWAL; KARLA, 1995).

Como fonte de carboidratos para esse processo, é comum se usar soluções de cana de açúcar (30% a 30% de açúcar invertido) ou de glicose ou de sacarose, devidamente tratado.

O processo ocorre via batelada, uma vez que o processo contínuo é muito caro e economicamente inviável. Assim, o meio de cultura é esterilizado de forma super rápida e deve conter, além da fonte de carboidratos, íons metálicos que proporcionem o ajuste da concentração dos íons de cobre e ferro.

Antes da inoculação, o pH deve ser ajustado para próximo a 4,0, após o inoculo ser adicionado, essa propriedade é ajustada rapidamente para próximo de 2, onde começa a ocorrer a fermentação pelas vias de fato, onde a aeração desse processo deve ser contínua e seriamente controlada, uma vez que uma interrupção no fornecimento de ar pode parar o processo por vários dias e a formação de espuma deve ser contida com adição de agentes anti-espumantes.

Terminada a fermentação, o primeiro processo de separação de produtos é a filtração, onde se separada os resíduos dos reagentes e da própria metodologia de fermentação. Ocorre então a precipitação do citrato por hidróxido de cálcio, formando citrato de cálcio. Esse citrato é novamente filtrado, onde sua massa é diluída em um tanque com ácido sulfúrico, formando agora sulfato de cálcio e ácido cítrico que é retirado por tratamento com carvão ativado e cristalizado por evaporação.

4.2 Fermentação cítrica em superfície

É o processo no qual o micélio do fungo (Aspergillus niger) cresce sobre a superfície do meio de cultura estático, sendo o produto da fermentação recolhido do meio.

O ácido cítrico é fabricado pela fermentação aeróbica do açúcar bruto ou do açúcar de milho por uma casta especial de aspergillus niger. As reações globais são:

1 C12H22O11 + H2O + 3 O2 2 C6H8O7 + 4 H2O[pic 3]

1 C6H12O6 + 1,5 O2 C6H8O7 + 2 H2O[pic 4]

Em linhas gerais, o processamento pode ser esquematizado da seguinte maneira: soluções contendo açúcares em dissolução são inoculadas com o microrganismo adequado para sintetizar ácido cítrico. As soluções açucaradas correspondem a mosto de sacarose que é esterilizado e resfriado. Após o resfriamento, é inoculado com cultura pura de Aspergillus niger.

Esse foi o primeiro processo a fornecer ácido cítrico a baixo preço e ainda é utilizado por muitos fabricantes. O mosto inoculado é distribuído em bandejas rasas feitas de alumínio com alto teor de pureza ou de aço inoxidável. Ar úmido é soprado sobre a superfície do mosto por 5 ou 6 dias, passando-se depois, a utilizar ar seco. Os esporos germinam dentro de 24 horas e o micélio cobre a superfície do mosto. Oito a dez dias depois da inoculação, a concentração de açúcar é reduzida de 20% a 25% (inicial) para 1% a 3% (final). Quando a fermentação termina, o mosto pode ser drenado e substituído por outro novo. Nesse caso, devem ser tomados os cuidados necessários para garantir que o micélio continuará flutuando sore a superfície (se ele for submerso, torna-se inativo). Isso faz com que o tempo do ciclo de fermentação seja reduzido (já que o período inicial de crescimento de três dias, no qual a produção de acido cítrico é pequena, estará sendo eliminado).

As fontes de carbono de escolha são a sacarose, e os melaços de cana e de beterraba (que são economicamente vantajosos, embora a produção de ácido seja ligeiramente menor). Melaços são subprodutos da indústria açucareira, que contem 50% a 60% de sacarose, que não pode ser removida por simples cristalização.

Como a concentração de íons metálicos interfere no rendimento da fermentação, eles devem ser removidos ou ter sua concentração reduzida quando esses íons estiverem presentes em quantidades indesejáveis no mosto (por adsorção com uma combinação de CaCO3 , sílica gel, fosfato de cálcio e amido).

O pH do meio de cultura para a produção de ácido cítrico é usualmente de 5 a 6 (faixa inicial), caindo na fase de germinação do esporo rapidamente para a faixa de 1,5 a 2,0, devido à remoção de íons de amônio do meio. Se aumentar ou for ajustado para 3,5 (aproximadamente) depois da mudança inicial, ocorre a formação de ácido oxálico no micélio que, as vezes, é excretado para o meio e dificulta a purificação do ácido cítrico. A produção nesse processo é de aproximadamente 80% a 85% de massa de carboidratos inicialmente fornecida.

4.3 Fermentação cítrica com substrato sólido (Koji)

A fermentação em estado sólido (FES) foi desenvolvida no Japão e pode ser definida como um processo no qual ocorre o crescimento do microrganismo sobre ou dentro de partículas em matriz sólida onde o conteúdo de líquido ligado a ela está em um nível de atividade de água que assegura o crescimento e o metabolismo das células, não excedendo a máxima capacidade de ligação da água com a matriz sólida (BIANCHI; MORAES; CAPALBO, 2001; HERMANN et al., 2003).

Na fermentação cítrica, especificamente, um suporte inerte (bagaço de cana-de-açúcar, fibra inerte e/ou resinas) é impregnado com um meio líquido que contém todos os nutrientes