El ácido cítrico (C6H8O7) imparte la acidez característica de los cítricos como los limones y las limas. Más allá de su función culinaria, es un intermediario clave en el ciclo del ácido cítrico, una vía metabólica esencial en casi todos los organismos vivos.
En la industria moderna, el ácido cítrico se fabrica principalmente mediante la fermentación del hongo filamentoso Aspergillus niger. El proceso es de alta ingeniería y requiere condiciones controladas; no es adecuado para un laboratorio doméstico típico.
Se inoculan cepas de Aspergillus niger de alto rendimiento disponibles comercialmente en un recipiente de fermentación estéril. Estas cepas han sido seleccionadas por su sólida producción de ácido cítrico y se venden a través de proveedores científicos y agrícolas.
El cultivo de hongos se suministra con una fuente de carbono fácilmente metabolizable, comúnmente sacarosa o un medio rico en glucosa, como almidón de maíz hidrolizado, jarabe de maíz o melaza. El flujo de azúcar económico estimula el metabolismo de los hongos, produce ácido cítrico y libera dióxido de carbono como subproducto.
Una vez que la concentración intracelular de ácido cítrico alcanza su máximo, la biomasa micelial se separa del caldo mediante filtración o centrifugación. El líquido clarificado contiene una alta concentración de ácido cítrico.
Se añade hidróxido de calcio (Ca(OH)₂) al filtrado, que reacciona con ácido cítrico para formar citrato de calcio insoluble (Ca₃(C₆H₅O₇)₂). La reacción se produce de la siguiente manera:
3Ca(OH)₂+2C₆H₈O₇→Ca₃(C₆H₅O₇)₂+3H₂O
A continuación, el precipitado de citrato de calcio se recoge mediante filtración.
Para recuperar ácido cítrico puro, el citrato de calcio se trata con ácido sulfúrico (H₂SO₄). La reacción estequiométrica es:
3H₂SO₄+Ca₃(C₆H₅O₇)₂→2C₆H₈O₇+3CaSO₄
Dando como resultado la liberación de ácido cítrico y la formación de sulfato de calcio, que puede separarse y eliminarse de acuerdo con las normas medioambientales.
Después de la recuperación del ácido, la solución generalmente se purifica aún más (a menudo mediante cromatografía de intercambio iónico o recristalización) para cumplir con las especificaciones farmacéuticas o de calidad alimentaria.
