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.

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

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