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Zitronensäure (C3H4 [COOH] 3OH) verleiht Zitrusfrüchten ihren charakteristischen sauren Geschmack, insbesondere Zitronen und Limetten. Es ist auch ein Zwischenprodukt im Zitronensäurezyklus, eine wesentliche Stoffwechselreaktion in praktisch allen Organismen. Zitronensäure wird häufig in Lebensmittelanwendungen verwendet, insbesondere als Aroma- und Konservierungsmittel. Es ist auch in der organischen Chemie nützlich, wo es der Vorläufer vieler Reaktionen ist. Zitronensäure wird kommerziell aus Kulturen eines Pilzes namens Aspergillus niger hergestellt. Es ist ein industrieller Prozess und kein geeignetes erstes Experiment.
Schritt 1
Starten Sie eine Kultur von Aspergillus niger. Dieser Pilz ist in der Natur sehr verbreitet und Arten, die entwickelt wurden, haben eine sehr hohe Zitronensäureproduktionsrate. Diese Stämme sind in der Wissenschaft und in der Landwirtschaft erhältlich.
Schritt 2
Füttere die A. niger Kultur mit einfachem Zucker. Dies kann Saccharose (Haushaltszucker) oder ein Medium sein, das Glucose enthält.Die Quelle ist typischerweise die billigste verfügbare Zuckerquelle, wie Maissirup, Maisstärkehydrolysat oder Melasse. Der Pilz verwendet Glukose als Nahrung und produziert Zitronensäure und Kohlendioxid (C02) als Abfallprodukte.
Schritt 3
Filtern Sie die Form aus der Kultur heraus, sobald die Zitronensäurekonzentration ihren Höhepunkt erreicht. Die verbleibende Lösung hat eine sehr hohe Konzentration an Zitronensäure.
Schritt 4
Extrahieren Sie die Zitronensäure. Fügen Sie der Lösung Calciumhydroxid [Ca (OH) 2] hinzu. Es verbindet sich mit Zitronensäure unter Bildung von Ca3-Calciumcitrat (C6H5O7) 2, einem Salz, das aus der Lösung ausfällt. Die folgende Gleichung zeigt diese Reaktion: 3Ca (OH) 2 + 2C3H4 [COOH] 3OH -> Ca3 (C6H5O7) 2 + 3H2.
Schritt 5
Zitronensäure mit Schwefelsäure regenerieren. Die folgende Gleichung zeigt diese Reaktion: 3H2SO4 + Ca3 (C6H5O7) 2 -> 2C3H4 [COOH] 3OH + 3CaS04. Beachten Sie die Bildung eines zusätzlichen Produkts: Calciumsulfat (CaSO4).