Citroenzuur (C6H8O7) geeft de karakteristieke zuurheid van citrusvruchten zoals citroenen en limoenen. Naast zijn culinaire rol is het ook een belangrijk tussenproduct in de citroenzuurcyclus, een essentiële stofwisselingsroute in bijna alle levende organismen.

In de moderne industrie wordt citroenzuur voornamelijk geproduceerd via de fermentatie van de filamenteuze schimmel Aspergillus niger. Het proces is technisch hoogstaand en vereist gecontroleerde omstandigheden; het is niet geschikt voor een typisch thuislaboratorium.

Stap 1 – Start een Aspergillus niger-cultuur

In de handel verkrijgbare stammen van Aspergillus niger met een hoge opbrengst worden in een steriel fermentatievat geënt. Deze soorten zijn geselecteerd vanwege hun robuuste citroenzuurproductie en worden verkocht via wetenschappelijke en agrarische leveranciers.

Stap 2 – Zorg voor een eenvoudig suikervoer

De schimmelcultuur wordt voorzien van een gemakkelijk metaboliseerbare koolstofbron, gewoonlijk sucrose of een glucoserijk medium zoals gehydrolyseerd maïszetmeel, glucosestroop of melasse. De goedkope suikerstroom voedt het schimmelmetabolisme, waarbij citroenzuur wordt geproduceerd en kooldioxide als bijproduct vrijkomt.

Stap 3 – Oogst het supernatant

Zodra de intracellulaire citroenzuurconcentratie zijn piek bereikt, wordt de myceliale biomassa door filtratie of centrifugatie van de bouillon gescheiden. De geklaarde vloeistof bevat een hoge concentratie citroenzuur.

Stap 4 – Citroenzuur neerslaan als calciumcitraat

Aan het filtraat wordt calciumhydroxide (Ca(OH)₂) toegevoegd, dat reageert met citroenzuur en onoplosbaar calciumcitraat (Ca₃(C₆H₅O₇)₂) vormt. De reactie verloopt als volgt:

3Ca(OH)₂+2C₆H₈O₇ →Ca₃(C₆H₅O₇)₂+3H₂O

Het calciumcitraatneerslag wordt vervolgens door filtratie verzameld.

Stap 5 – Zet calciumcitraat terug naar citroenzuur

Om zuiver citroenzuur terug te winnen wordt het calciumcitraat behandeld met zwavelzuur (H₂SO₄). De stoichiometrische reactie is:

3H₂SO₄+Ca₃(C₆H₅O₇)₂→2C₆H₈O₇+3CaSO₄

Dit resulteert in het vrijkomen van citroenzuur en de vorming van calciumsulfaat, dat kan worden gescheiden en afgevoerd in overeenstemming met de milieuvoorschriften.

Na zuurwinning wordt de oplossing doorgaans verder gezuiverd (vaak via ionenuitwisselingschromatografie of herkristallisatie) om te voldoen aan voedselveilige of farmaceutische specificaties.