# data[].attributes.body
Czy możemy spotkać się na upel w najbliszy piątek (14.05.2021) ok 12.00?
Pozdrawiam, MMK

# data[].attributes.body
Szanowna Pani Doktor,

Bardzo przepraszamy za opóźnienie w przesłaniu bilansu masy. Po drodze napotkałyśmy problemy, z którymi nie potrafimy sobie poradzić. Nie jesteśmy pewne jak przeprowadzić dalszy ciąg obliczeń oraz czy wybrana przez nas reakcja powinna być uwzględniona jako główna (reakcja 2). Po wielu próbach obliczeń, doszłyśmy do wniosku, że być może bardziej reakcja nr. 3 będzie odpowiedniejsza do dalszych obliczeń. Chciałybyśmy zapytać o możliwość konsultacji naszego projektu w dogodnym dla Pani Doktor terminie.

Z wyrazami szacunku,
grupa D

# data[].attributes.body
Dzień dobry, brak bilansu masy 06.05.2021
Pozdrawiam,
Marzena MK

# data[].attributes.body
Dzień dobry, 'ocena: "-", zupełnie nie o to chodziło w rysowaniu tego wykresu. Pozdrawiam.

# data[].attributes.body
Dzień dobry,
Jeśli chodzi o stechiometrię to metoda pokazana na zajęciach odnosiła się do reakcji w fazie gazowej, stąd yi oznaczał ułamek molowy i-tego składnika w fazie gazowej. Zatem liczenie ułamków molowych nie jest konieczne. W przypadku reakcji w fazie ciekłej można by policzyć stężenia składników po reakcji. Jednak w przypadku wydzielania z roztworu cytrynianu wapnia mamy jeszcze do czynienia ze strąconym osadem co uniemożliwia policzenie stężeń składników w roztworze. Reasumując w przypadku tego projektu wystarczy zapisanie zachodzących reakcji i podanie stopni przemiany w odniesieniu do głównego substratu.

Pomijając sensowność obliczeń – co rozumiały Panie przez przyjęte początkowe udziały wodorotlenku wapnia i kwasu – dodajemy celowo za mało (9x molowo mniej) wodorotlenku, aby nie wytrącić całego kwasu? Ze stechiometrii reakcji wynika, że potrzebujemy molowo więcej wodorotlenku niż kwasu (3:2).

Schemat blokowy wymaga uzupełnienia i przebudowy, ponieważ nie odzwierciedla kolejnych etapów syntezy. Po pierwsze proszę na nim umieścić trzy procesy jednostkowe odpowiadające trzem zapisanym reakcjom i dokładnie opisać skład strumieni doprowadzonych i odprowadzonych. Dopiero mając narysowane trzy główne procesy jednostkowe proszę dorysować procesy i operacje pomocnicze, jak np. sterylizacja czy zakwaszanie. Proszę uzupełnić strumienie np. skoro mamy zakwaszanie to pewnie potrzebny jest strumień kwasu itp.
Pozdrawiam, MMK

# data[].attributes.body
W ramach koncepcji chemicznej proszę opisać jeszcze inną metodę produkcji kwasu cytrynowego i wykazać, że wybrana przez Panie metoda ma nad nią przewagę.

Założenie do obliczeń nie są kompletne np. nie wiadomo do której reakcji i którego substratu odnosi się podany stopień przemiany.

# data[].attributes.body
reakcja I: 3C₆H₁₂O₆ + 9O₂  --> 2C₆H₈O₇ + 6CO₂ + 10H₂O + kcal

reakcja II:   3Ca(OH)₂ + 2 C₆H₈O₇ --> C₁₂H₁₀Ca₃O₁₄ + 6 H₂O

reakcja III:   C₁₂H₁₀Ca₃O14 + 3 H₂SO₄ --> 2 C₆H₈O7 + 3 CaSO4

Występujące zanieczyszczenia to związki metali szkodliwe dla używanej pleśni (np. Na₂O, K₂O, CaO, MgO, Fe₂O₃, P₂O₅). Mimo, że występują one w śladowej ilości hamują rozwój mikroorganizmów.

Skład początkowy w reakcji II: kwas cytrynowy 0,900
wodorotlenek wapnia: 0,100
Zanieczyszczenia: kwas cytrynowy w reakcji II zanieczyszczony jest w 3% (związki metali)
Stopień przemiany dla kwasu cytrynowego w reakcji II : alfa= 0,80

# data[].attributes.headline
METODA I Metoda cytrynianowa (powierzchniowa) (wydajność procesu 70-80%)

# data[].attributes.subject
METODA I Metoda cytrynianowa (powierzchniowa) (wydajność procesu 70-80%)

# data[].attributes.body
Metoda produkcji kwasu cytrynowego polega na wytwarzaniu go z glukozy przy wykorzystaniu odpowiednich pleśni. Pierwszym krokiem jest przygotowanie pożywki melasowej. Następnie usuwa się z niej związki metali szkodliwych (żelazo, mangan, cynk itd.) dla Aspergillus Niger (tzw. czarna pleśń). Stosowane są do tego związki kompleksujące, np. K₄[Fe(CN)₆] (żelazocyjanek potasu) w ściśle określonej ilości. Zazwyczaj ilość takiej substancji wynosi 200-1000mg/l roztworu. Po usunięciu jonów metali należy skontrolować podłoże oraz dodać do niego mikroelementy umożliwiające grzybni rozwijanie się. Kolejnym etapem w metodzie cytrynianowej jest sterylizacja, która polega na usunięciu z melasy organizmów żywych. Należy dodać formalinę, co zapobiegnie rozwojowi mikroorganizmów. Na samym końców podłoże zakwaszamy, aby pH osiągnęło wartości od 2.0 do 3.0. Następnym już z kolei etapem jest fermentacja, dzieląca się na wydzielanie z roztworu biomasy, a następnie wytrącanie cytrynianu wapnia w postaci kryształów, który roztwarzamy kwasem siarkowym (VI) i otrzymujemy dzięki temu kwas cytrynowy. Taki roztwór suszymy, co pozwala na uzyskanie formy krystalicznej. Po zlaniu spod grzybni przefermentowanego podłoża można ponownie wprowadzić świeżą pożywkę i wykorzystywać grzybnię kilkukrotnie.

3Ca(OH)₂ + 2 C₆H₈O₇ --> C₁₂H₁₀Ca₃O₁₄ + 6 H₂O

C₁₂H₁₀Ca₃O14 + 3 H₂SO₄ --> 2 C₆H₈O7 + 3 CaSO4

METODA II      Izolowanie kwasu cytrynowego z owoców cytryny

Metoda ta polega na przeprowadzeniu kolejnych procedur laboratoryjnych, mających na celu wyizolowanie kwasu cytrynowego z owoców cytryny. (w opisywanym przypadku, ponieważ kwas taki znajduje się również w wielu tkankach roślinnych i zwierzęcych, a także w innych gatunkach owoców cytrusowych). Produkt takiej chemicznej izolacji to trudno rozpuszczalna sól wapniowa. [rys.1, poniżej]
Taki sposób na otrzymywanie kwasu cytrynowego jest dość żmudnym i czasochłonnym procesem. Na początku należy przygotować cytryny, z których wyciska się sok. Sok taki wymaga przesączu, aby pozbyć się miąższu i innych zanieczyszczeń klarowności. Do mieszanego soku kroplami dodaje się 10% roztwór NaOH, do uzyskania odczynu lekko zasadowego, który należy cały czas kontrolować za pomocą papierka uniwersalnego. Roztwór ponownie należy przesączyć. Do przesączu dodaje się 10% chlorek wapnia, cały czas mieszając doprowadza się go do wrzenia. Wytrącony osad cytrynianu wapnia sączy się na gorąco pod zmniejszonym ciśnieniem, a następnie przemywa wrzącą wodą. Osad musi zostać wysuszony w temperaturze 20-30 stopni Celsjusza. Do cytrynianu wapnia dodaje się odpowiednią ilość kwasu siarkowego (VI), aby uzyskać klarowny roztwór. Mieszaninę miesza się, a wytrącony osad siarczanu (VI) wapnia odsącza pod zmniejszonym ciśnieniem. Przesącz zatęża się, po czym wydzielają się kryształki kwasu cytrynowego.

WYBÓR LEPSZEJ METODY: Wybrano metodę powierzchniową otrzymywania kwasu cytrynowego, ponieważ cechuje się ona wysoką wydajnością. Jak widać z powyższych opisów, takie otrzymywanie kwasu cytrynowego jest łatwiejsze w przeprowadzeniu, to znaczy proces technologiczny jest mniej skomplikowany oraz żmudny i czasochłonny. W metodzie cytrynianowej grzybnię można wykorzystywać wielokrotnie, a wprowadzenie pożywki nie stanowi takiej produkcji odpadów, jak w przypadku użycia naprawdę dużych ilości cytryn przy potencjalnym zastosowaniu metody izolowania z owoców (oprócz ton potrzebnych owoców, aby produkować na masową skalę potrzeba by odrzucić całe multum skórek i odpadków z cytryn).

Rys. 1 - Reakcje chemiczne zachodzące podczas metody izolowania kwasu cytrynowego z cytryny.