El documento resume la historia y proceso de obtención de ácido cítrico. Originalmente se extraía de cítricos como limones, pero ahora se produce principalmente por fermentación usando Aspergillus niger y melaza de caña de azúcar como materia prima. El proceso incluye fermentación, purificación con cal y ácido sulfúrico, cristalización, secado y empaque. El ácido cítrico se usa ampliamente en alimentos, bebidas y otros productos.

2. RESEÑA HISTÓRICA
•En 1784, Scheedle aisló por primera vez el ácido cítrico en forma cristalina
a partir del jugo de limones.
•En 1860 comenzó a obtenerse el ácido cítrico de las frutas mediante el uso
de sales de calcio. Este proceso tenía un rendimiento muy bajo. Eran
necesarias de 30 a 40 toneladas de limones para obtener una tonelada de
ácido cítrico.
•Wehmer indicó en 1893 que algunos hongos (especies de Penicillium)
podían producir ácido cítrico cuando se desarrollaban en soluciones
azucaradas y sales inorgánicas.
•Desde 1920 en adelante fueron desarrollados con éxito procesos de
fermentación, en donde se utiliza generalmente cepas del hongo Aspergillus
Níger, aunque también han sido empleadas ciertas cepas de levaduras. En
1923, los hermanos Pfizer logran obtener ácido cítrico a partir de Aspergillus
Níger y la fermentación del azúcar. Como sustrato se utilizó melazas de
remolacha y se está diversificando en sustratos como sacarosa, melazas de
caña o jarabe de glucosa.

3. ¿QUE ES EL ACIDO CÍTRICO?
El ácido cítrico es un ácido orgánico tricarboxílico relativamente fuerte y
muy soluble en agua, con 6 átomos de carbono que está presente en la
mayoría de las frutas, sobre todo en cítricos como el limón y la naranja. su
nombre proviene del latín citrus que significa limón. Su fórmula química es
C6H8O7.
El ácido cítrico y sus sales (los citratos) son muy utilizados porque no son
tóxicos, se puede manipular de forma segura, fácil, además son
biodegradables.
ácido 2-hidroxi-1,2,3-propanotricarboxílico

4. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO
El ácido cítrico, es un sólido translúcido o blanco, inodoro, sabor ácido fuerte
pero no desagradable, fluorescente al aire seco. Cristaliza a partir de
soluciones acuosas concentradas calientes en forma de grandes prismas
rómbicos, con una molécula de agua, la cual pierde cuando se caliente a
100°C, fundiéndose al mismo tiempo.

5. OBTENCIÓN
El ácido cítrico se obtiene por un proceso de
fermentación. Originalmente se obtenía por extracción
física del ácido del zumo de limón. Hoy en día la
producción comercial de ácido cítrico se realiza sobre
todo por procesos de fermentación que utilizan
dextrosa o melaza de caña de azúcar como materia
prima y Aspergillus niger como organismo de
fermentación.
El proceso de obtención tiene varias fases como la preparación del sustrato de
melaza, la fermentación aeróbica de la sacarosa por el aspergillus, la separación
del ácido cítrico del sustrato por precipitación al añadir hidróxido de calcio o cal
apagada para formar citrato de calcio. Después se añade ácido sulfúrico para
descomponer el citrato de calcio. La eliminación de impurezas se realiza con
carbón activado o resinas de intercambio iónico, se continúa con la cristalización
del ácido cítrico, el secado o deshidratación y el empaquetado del producto.

6. CONDICIONES AMBIENTALES DE LA FERMENTACIÓN
PH: el empleo de pH bajo favorece la producción de ácido cítrico, suprime la
de oxálico, reduce al mínimo el peligro de contaminaciones y facilita la
esterilización. El intervalo de pH más satisfactorio es de 1 a 2%.
TEMPERATURA: la temperatura óptima para las cepas productoras de
ácido cítrico se encuentra entre 25°C y 35°C.
AIREACIÓN: la formación de ácido cítrico es un fenómeno de oxidación y
por lo tanto, el oxígeno no debe faltar nunca. Para cultivos de superficie, la
circulación de aire saturado de humedad debe ser de 200 ml de aire por hora
y por gramo de micelio. Para procesos a micelio sumergido, la cuba se airea
con oxígeno o aire a presión (presión en la cuba, 2 a 3 atm), regulando la
velocidad del agitador de manera de disolver más de 100 mg de O2 por litro
y por minuto.

7. PRODUCCIÓN FÚNGICA DEL ACIDO CÍTRICO
La producción de acido cítrico se consigue preferiblemente por
Aspergillus Níger desarrollado en medio con azucares a pH bajo. A pH
alto, el A. Níger produce acido oxálico.
LAS RAZONES DEL DOMINIO DEL A. NÍGER SOBRE OTRO
MICROORGANISMO SON:
•Facilidad de manejo.
•Uso de materia prima barata como sustrato.
•Rendimientos altos y consistentes.
•Económicamente conveniente.

8. OBTENCIÓN DEL ÁCIDO CÍTRICO POR MEDIO DE
ASPERGILLUS NÍGER
La preparación del ácido cítrico consiste, en términos generales, en una
fermentación aeróbica del azúcar, utilizando un cultivo de Aspergillus Níger
que es un hongo que produce como metabolito primario ácido cítrico, por
eso en este proceso se usa como agente fermentador. Luego la posterior
purificación, mediante el proceso cal-sulfúrico y la recuperación final del
producto.
Materias Primas
•Melaza o jarabe de Caña de Azúcar.
•Ácido sulfúrico
•cal apagada
•Resinas de Intercambio Iónico.
•Amoniaco
•Carbón activado.

9. Materias Primas (Proceso a partir de Aspergillus Níger)
Melaza o jarabe de Caña de Azúcar
Líquido viscoso de color castaño oscuro que se obtiene como producto
secundario en la fabricación del azúcar de caña. Las melazas son la parte
no cristalizable del azúcar. Formada por un 67% de sacarosa, junto con
algo de glucosa y fructosa; las melazas se utilizan también para fabricar
alcohol industrial, ácido acético, ácido cítrico, levaduras y en general para
cualquier proceso donde se requiera de un medio de cultivo que sirva
como fuente de nutrientes para facilitar la germinación, crecimiento y
reproducción de los microorganismos productores de determinado
metabolito en este caso del ácido cítrico.

10. Ácido sulfúrico
El ácido sulfúrico es un ácido fuerte, muy corrosivo cuya fórmula es H2SO4,
el ácido sulfúrico concentrado se comporta como un agente oxidante capaz,
por ejemplo, de disolver metales tan poco reactivos como el cobre, el
mercurio y el plomo, produciendo el sulfato del metal.
En el proceso es muy importante porque reacciona con el citrato de calcio y
lo hace precipitar en forma de yeso o sulfato cálcico, permitiendo liberar el
ácido cítrico presente.
Cal apagada (Ca (OH)2)
El agua de cal, que es una disolución alcalina de cal
apagada en agua, se utiliza principalmente en
medicina como antiácido, como neutralizador de un
ácido venenoso o para el tratamiento de las
quemaduras. En la elaboración de ácido cítrico es
usada para formar citrato de calcio y así poder
separar el ácido cítrico.

11. Amoniaco, NH3
Gas de olor picante, incoloro, de fórmula NH3, muy soluble en agua. Una
disolución acuosa saturada contiene un 45% en peso de amoníaco a 0 °C,
y un 30% a temperatura ambiente. Disuelto en agua, el amoníaco se
convierte en hidróxido de amonio, NH4OH, de marcado carácter básico y
similar en su comportamiento químico a los hidróxidos de los metales
alcalinos.
En la fermentación de la glucosa con Aspergillus Níger, el amoniaco
representa una importante fuente de nitrógeno, útil para que se lleve a
cabo la germinación y crecimiento del hongo.
Carbón activo
Es un mineral usado como secuestrante de partículas
iónicas de metales, dichas partículas se producen por
medio de las materias primas o reacciones producidas
entre ellas y los aditivos; estas se van adhiriendo a la
corriente del proceso, causando daños en las
propiedades del producto final: color, apariencia,
consistencia, sabor, olor, etc.

12. PROCESO DE PRODUCCIÓN
1. Preparación del sustrato (melaza)
El objetivo de esta primera etapa del proceso es la purificación del jarabe. Se
inicia mezclando el jarabe con agua para diluirlo; una vez diluido se pasa por
un filtro de vacío para eliminar los sólidos suspendidos y las impurezas de la
melaza. Luego el jarabe es pasado por una celda de intercambio iónico para
retirar los iones del flujo. Después el jarabe es sometido a un proceso de
pasteurización que consiste en elevar la temperatura a 105°C durante tres
minutos y bajarla nuevamente hasta 37°C. La pasteurización se lleva a cabo
primero en un calentador de evaporación instantánea, después se utiliza un
circuito de acumulación y un enfriador de jarabe.

13. 2. Fermentación
Una vez pasteurizado, es bombeado al fermentador el cual es un recipiente rígido
de 150 m3 en donde se lleva a cabo la transformación de la sacarosa en ácido
cítrico por medio del Aspergillus Níger. El Aspergillus Níger es inoculado en este
fermentador.
Se hace el ajuste del pH y se añaden nutrientes (amoniaco NH3, sales de
fermentación). El aire estéril se burbujea dentro del fermentador. Luego de la
fermentación, el flujo es pasado por un filtro rotatorio al vacío para separar el
micelio. La masa conformada por el micelio y el microorganismo muerto se
denomina biomasa o torta y constituye un subproducto o un efluente del proceso.
3. Purificación del ácido cítrico
El ácido cítrico debe ser separado del micelio, el microorganismo muerto, el
azúcar residual, las proteínas producidas por la fermentación y otras impurezas
solubles. Para lo cual se lleva a cabo el proceso denominado cal-sulfúrico: se
basa en tratar el licor madre con una lechada de la cal (Ca(OH)2 cal apagada)de
lo cual se forma citrato de calcio. Este citrato resultante es lavado y el micelio es
filtrado. Posteriormente se añade ácido sulfúrico para descomponer el citrato de
calcio. Por lo tanto en esta etapa se forma sulfato de calcio el cual es retirado de
la solución por medio de un filtro rotatorio al vacío y se constituye como un
desperdicio o como un subproducto del proceso.

14. 3.1 Celdas primarias de carbón activado
En estas celdas son removidas las impurezas solubles que producen
color a la solución de Ácido Cítrico y en general sustancias orgánicas
contenidas en el licor. Debido que a lo largo del proceso se añaden
sustancias que aumentan la cantidad de iones contenidos en la solución
de acido Cítrico, antes de cristalizarlo hay que retirar estos iones (Ca++
y SO4=) para estos se usan celdas de resinas de intercambio iónico. La
corriente alimenta los evaporadores de doble o de triple efecto donde se
busca retirar la mayor cantidad de agua para pasar al cristalizador.
3.2 Cristalización
En este proceso se separan los cristales formados del liquido saturado
que se denomina licor madre. Este licor se recircula a la etapa de
intercambio iónico (celdas de carbón) o al tanque de tratamiento por cal.
Los cristales de ácido cítrico húmedos se redisuelven y se recristalizan
al vacío. Luego pasan a la centrifuga en donde es eliminado el licor
madre de los cristales formados.

15. 3.3 Secado
Se realiza en un equipo de lecho fluidizado, que permite retirar humedad
hasta cumplir con las especificaciones.
3.4 Clasificación
Estos cristales son alimentados a un clasificador con 4 mallas en el
interior. Aquí se separan en tres presentaciones (cristal, granular y
granular fino). Es rechazado cualquier material fuera de los tamaños
estándares, es decir, los terrones y el polvillo.
3.4 Empaque
Los tamaños anteriormente clasificados son empacados en bolsa interior
de polietileno y exterior de polipropileno.

16. OBTENCIÓN DE ÁCIDO CÍTRICO POR ASPERGILLUS NÍGER
DIAGRAMA DE BLOQUES

17. USOS DEL ÁCIDO CÍTRICO POR SECTOR
SECTOR USO Y APLICACIÓN
Saborizante y regulador del pH; incrementa la efectividad de los
Bebidas
conservantes antimicrobianos.
Dulces y Conservas Acidulante y regulador del pH para lograr una óptima gelificación.
Acidulante y regulador del pH con el objetivo de alcanzar la máxima
Caramelos
dureza de los geles.
Verduras procesadas En combinación con ácido ascórbico, previene la oxidación.
Ayuda a la acción de los antioxidantes; inactiva enzimas previniendo
Alimentos congelados
efectos indeseables; inhibe el deterioro del sabor y color.
Frutas y hortalizas Disminuye el pH; al actuar como quelante: previene la oxidación
enlatadas enzimática y la degradación del color, resalta el sabor.
Aceites y grasas Previene la oxidación.
Se utiliza como acidulante, resaltador de sabores y para optimizar las
Confitería y repostería
características de los geles.
Quesos pasteurizados y
En forma de sal, como emulsificante y texturizante.
procesados
Lácteos Estimulante en cremas batidas.
Carnes Se utiliza como auxiliar del procesado y modificador de textura.