L'acido citrico (C6H8O7) conferisce la caratteristica asprezza degli agrumi come limoni e lime. Al di là del suo ruolo culinario, è un intermedio chiave nel ciclo dell'acido citrico, un percorso metabolico essenziale in quasi tutti gli organismi viventi.
Nell'industria moderna, l'acido citrico viene prodotto prevalentemente attraverso la fermentazione del fungo filamentoso Aspergillus niger. Il processo è altamente ingegnerizzato e richiede condizioni controllate; non è adatto per un tipico laboratorio domestico.
I ceppi ad alta resa disponibili in commercio di Aspergillus niger vengono inoculati in un recipiente di fermentazione sterile. Questi ceppi sono stati selezionati per la loro robusta produzione di acido citrico e vengono venduti tramite fornitori scientifici e agricoli.
La coltura fungina viene fornita con una fonte di carbonio facilmente metabolizzabile, comunemente saccarosio o un mezzo ricco di glucosio come amido di mais idrolizzato, sciroppo di mais o melassa. Il poco costoso flusso di zucchero alimenta il metabolismo dei funghi, producendo acido citrico e rilasciando anidride carbonica come sottoprodotto.
Una volta che la concentrazione di acido citrico intracellulare raggiunge il suo picco, la biomassa miceliale viene separata dal brodo mediante filtrazione o centrifugazione. Il liquido chiarificato contiene un'alta concentrazione di acido citrico.
Al filtrato viene aggiunto idrossido di calcio (Ca(OH)₂), che reagisce con l'acido citrico per formare citrato di calcio insolubile (Ca₃(C₆H₅O₇)₂). La reazione procede come segue:
3Ca(OH)₂+2C₆H₈O₇→Ca₃(C₆H₅O₇)₂+3H₂O
Il precipitato di citrato di calcio viene quindi raccolto mediante filtrazione.
Per recuperare l'acido citrico puro, il citrato di calcio viene trattato con acido solforico (H₂SO₄). La reazione stechiometrica è:
3H₂SO₄+Ca₃(C₆H₅O₇)₂→2C₆H₈O₇+3CaSO₄
Il risultato è il rilascio di acido citrico e la formazione di solfato di calcio, che può essere separato e smaltito in conformità con le normative ambientali.
Dopo il recupero dell'acido, la soluzione viene generalmente ulteriormente purificata, spesso tramite cromatografia a scambio ionico o ricristallizzazione, per soddisfare le specifiche di grado alimentare o farmaceutiche.
