O ácido cítrico ocupa uma posição de destaque entre os ácidos orgânicos mais produzidos no mundo. Indústrias dos setores alimentício, farmacêutico, cosmético e de limpeza utilizam esse composto por sua versatilidade e segurança. A produção de ácido cítrico ocorre, principalmente, por meio da fermentação microbiana, um processo biotecnológico eficiente, sustentável e com ótimo retorno econômico. Com o mercado buscando cada vez mais soluções naturais e processos limpos, investir na fabricação de ácido cítrico se torna uma excelente oportunidade. Conheça mais sobre esse processo e descubra como a Propeq, consultoria em Engenharia Química, pode impulsionar o seu projeto!
Neste conteúdo abordaremos:
- Microrganismo por trás da produção de ácido cítrico;
- Matérias-primas e condições de otimização;
- Etapas do processo fermentativo para produção de ácido cítrico;
- Como a Propeq pode te ajudar.
Microrganismo por trás da produção de ácido cítrico:
O fungo filamentoso Aspergillus niger é o microrganismo mais utilizado na produção industrial de ácido cítrico devido à sua alta capacidade de metabolizar açúcares em condições aeróbicas e ácidas para a produção do composto orgânico de interesse. Essa espécie se destaca por sua resistência a ambientes com pH baixo, o que dificulta a contaminação por outros microrganismos durante a fermentação. Além disso, A. niger libera o ácido cítrico diretamente no meio de cultura, facilitando a recuperação e purificação do produto final.
Além da sua robustez, Aspergillus niger apresenta um metabolismo eficiente para a produção de ácido cítrico, principalmente quando submetido a condições específicas, como limitação de nutrientes essenciais (nitrogênio e ferro) e presença de uma fonte rica de carbono, como a glicose. Essa combinação de fatores estimula o fungo a direcionar sua atividade metabólica para a síntese e acumulação do ácido cítrico, ao invés de promover seu crescimento celular. Por isso, A. niger é considerado um microrganismo chave para processos biotecnológicos que visam a produção sustentável e em larga escala desse importante ácido orgânico.
Matérias-primas e condições de otimização:
A escolha das matérias-primas impacta diretamente a eficiência e o custo do processo. Tradicionalmente, a indústria utiliza fontes de carbono simples e de fácil metabolização, como glicose e sacarose, frequentemente extraídas do melaço — um subproduto da indústria sucroalcooleira. O uso de melaço é bastante vantajoso, pois além de ser barato, contribui para a sustentabilidade do processo ao aproveitar resíduos industriais. Além disso, pesquisadores e empresas têm explorado outras matérias-primas renováveis e resíduos agroindustriais, como cascas de frutas, amido e lignoceluloses pré-tratadas, buscando reduzir custos e aumentar a competitividade do processo.
Para otimizar a produção, é fundamental controlar a concentração de nutrientes no meio de cultura. A limitação de nitrogênio e ferro, por exemplo, é uma estratégia chave que impede o crescimento excessivo do fungo e direciona seu metabolismo para a síntese de ácido cítrico. Manter o pH do meio em faixa ácida, geralmente entre 2,0 e 3,5, ajuda a evitar contaminações e favorece a atividade metabólica específica para produção do ácido. A temperatura também influencia diretamente o rendimento; o ideal está entre 30°C e 35°C, garantindo que o microrganismo opere em seu ponto ótimo de crescimento e produção.
Outro fator importante é a aeração, já que a fermentação é aeróbica e exige oxigênio suficiente para que o Aspergillus niger converta o açúcar em ácido cítrico. A agitação e aeração no biorreator precisam ser cuidadosamente ajustadas para garantir uma boa transferência de oxigênio sem danificar o microrganismo devido ao cisalhamento. Além disso, a escolha de cepas geneticamente melhoradas ou adaptadas ao processo também pode aumentar significativamente o rendimento, reduzindo o tempo de fermentação e aumentando a concentração final de ácido cítrico no meio. Juntos, esses fatores garantem uma produção eficiente, econômica e sustentável.
Etapas do processo fermentativo para produção de ácido cítrico:
A produção industrial de ácido cítrico por fermentação começa em biorreatores, geralmente do tipo tanque agitado com aeração forçada. Esse equipamento é fundamental para manter condições homogêneas de temperatura, pH e fornecimento de oxigênio — variáveis cruciais para o metabolismo do Aspergillus niger. A operação envolve agitação contínua, feita por agitadores mecânicos, e entrada controlada de ar por compressores e difusores. Durante essa etapa, não apenas ocorre a conversão dos açúcares em ácido cítrico, mas também a formação de biomassa e eventual produção de subprodutos, o que exige controle rigoroso do processo.
Finalizada a fermentação, o primeiro passo é a filtração, feita em filtros prensa ou centrífugas industriais, que separam o micélio fúngico do líquido fermentado. Em seguida, o líquido passa por tratamentos de purificação, que variam conforme o método adotado. Um dos processos mais comuns é a precipitação com hidróxido de cálcio, formando citrato de cálcio, que depois é tratado com ácido sulfúrico para recuperar o ácido cítrico. Outras opções incluem troca iônica e extração com solventes, que exigem colunas de resinas e tanques de decantação específicos para separação seletiva.
Por fim, o ácido cítrico é concentrado por evaporação, utilizando evaporadores de múltiplo efeito, e então passa por cristalização em tanques refrigerados, onde se forma o produto sólido. Após a cristalização, realiza-se a filtração e secagem, com uso de estufas ou secadores rotativos, até que o ácido atinja a forma comercial — anidra ou monoidratada. Cada uma dessas etapas exige maquinário específico e bem dimensionado, já que falhas na separação ou secagem podem afetar a pureza e a estabilidade do produto final.
Como a Propeq pode me ajudar?
A produção de ácido cítrico representa uma grande oportunidade de investimento, visto a crescente demanda por ela em diversas indústrias. Entretanto, é necessário ter um conhecimento profundo do processo produtivo e dos detalhes que podem tornar sua produção o mais eficiente possível. Seja você um pequeno investidor ou uma grande corporação, a consultoria da Propeq pode ser o diferencial para se destacar da concorrência. A Propeq realiza revisões bibliográficas para estabelecer novas rotas produtivas baseadas na realidade do investidor, além de estudar como implementar uma linha produtiva na prática. Além disso, analisa a viabilidade técnico-econômica de novas implementações e busca maneiras de otimizar processos já existentes, tornando-os mais eficientes e atualizados com o que há de mais novo na indústria e ciência. Entre em contato e marque uma reunião conosco!
