Einsatz von Zitronensäure und der Sunresin-Technologie zur Demineralisierung und Entfärbung

Zitronensäure (C6H8O7) ist eine schwache organische Säure, die natürlicherweise in Zitrusfrüchten wie Zitronen, Limetten, Orangen und Grapefruits vorkommt. Es handelt sich um ein weißes kristallines Pulver mit säuerlichem Geschmack, das häufig als Lebensmittelkonservierungsmittel, Aromastoff und Säuerungsmittel in einer Vielzahl von Lebensmittel- und Getränkeprodukten verwendet wird. Zitronensäure wird in vielen Reinigungsmitteln auch als Chelatbildner zur Entfernung von Kalk- und Rostflecken verwendet. Darüber hinaus wird Zitronensäure in der pharmazeutischen Industrie als Hilfsstoff in Arzneimitteln und in Kosmetika als pH-Regler und Konservierungsmittel verwendet.

Essen und Getränke: 

Zitronensäure hat einen milden und erfrischend-säuerlichen Geschmack und wird häufig bei der Herstellung verschiedener Getränke, Süßigkeiten, Kekse, Säfte, Milchprodukte und anderer Lebensmittel verwendet. Am Markt aller organischen Säuren hat Zitronensäure einen Marktanteil von über 70 %. Bisher kann kein saures Mittel Zitronensäure ersetzen. 

Zitronensäure kann als wasserfreie (wasserfreie) Form oder als Monohydrat gewonnen werden. Das Monohydrat Zitronensäure wird hauptsächlich als saures Aromamittel für kühle Getränke, Fruchtsäfte, Marmeladen, Fruchtzucker und Konserven usw. verwendet. Es kann auch als Antioxidans für Speiseöle verwendet werden, um die sensorischen Eigenschaften von Lebensmitteln zu verbessern und den Appetit anzuregen und Förderung der Verdauung und Aufnahme von Kalzium- und Phosphorsubstanzen im menschlichen Körper. 

Wasserfreie Zitronensäure wird häufig in festen Getränken verwendet. Salze der Zitronensäure wie Calciumcitrat und Eisencitrat sind Stärkungsmittel für einige Lebensmittel, denen Calciumionen und Eisenionen hinzugefügt werden müssen. Ester der Zitronensäure, beispielsweise Triethylcitrat, können als ungiftige Weichmacher verwendet werden und werden zur Herstellung von Kunststofffolien für Lebensmittelverpackungen verwendet.

Arzneimittel:  

In der pharmazeutischen Industrie kann Zitronensäure mit wässriger Natriumcarbonat- oder Natriumbicarbonatlösung reagieren und eine große Menge CO2 erzeugen, das als Brausesystem verwendet wird, so dass die Wirkstoffe des Arzneimittels schnell aufgelöst werden können und der Geschmackseffekt erzielt werden kann verbessert werden. 

Zitronensäure kann auch als Puffer in verschiedenen oralen Nährlösungen verwendet werden. 

Durch die Zugabe einer kleinen Menge Zitronensäure zu traditionellen Kräutermedizinpräparaten können Spuren von Eisen-Kupfer-Metallkomplexen entstehen, die den Abbau der Wirkstoffe verzögern. 

Auch verschiedene Salze der Zitronensäure können dem Körper dabei helfen, die entsprechenden Elemente zu ergänzen. Natriumcitrat ist ein Antikoagulans, das häufig bei Bluttransfusionen, der Konservierung von Blut und Plasma sowie der Verarbeitung von künstlichem Plasma und Blutprodukten eingesetzt wird.

Kosmetika: 

Zitronensäure ist eine Art Fruchtsäure, die häufig in Lotionen, Cremes, Shampoos, Anti-Aging-Produkten usw. verwendet wird. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Erneuerung von Cutin zu beschleunigen, was den Melaninstoffwechsel in der Haut unterstützt und Mitesser auflöst , verfeinert die Poren und spendet der Haut bis zu einem gewissen Grad auch Feuchtigkeit.

Geflügelproduktion: 

Die Zugabe von Zitronensäure zum Ferkelfutter kann die Durchfallrate bei Ferkeln verringern (früh entwöhnte Ferkel haben eine geringe Krankheitsresistenz und eine hohe Sterblichkeit aufgrund von Durchfall), so dass Ferkel früh entwöhnt werden können und die Wurfgröße der Sauen erhöht wird. 

Die Zugabe von 1 bis 2 % Zitronensäure zum Futter heranwachsender Schweine kann die tägliche Gewichtszunahme steigern, die Dicke des Rückenfetts verringern und die Fleischqualität verbessern. 

Seltenerdcitrat ist ein neuartiger hocheffizienter Futterzusatz, der für verschiedene Tiere wie Schweine, Hühner, Fische, Garnelen, Rinder, Schafe, Kaninchen, Seidenraupen usw. geeignet ist. Es kann das Tierwachstum fördern, die Krankheitsresistenz und die Überlebensrate verbessern , verbessern die Futterverwertungsrate und verkürzen den Fütterungszyklus.

Chemie- und Textilindustrie: 

Zitronensäure kann als chemisches Analysereagenz in der chemischen Technologie, als experimentelles Reagenz, chromatographisches Analysereagenz und biochemisches Reagenz, Komplexbildner, Maskierungsmittel oder zur Herstellung von Pufferlösungen verwendet werden. 

Zitronensäure kann auch als Reagenz zur Prüfung der Säurebeständigkeit von architektonischen Keramikfliesen verwendet werden. Die Verwendung von Zitronensäure oder Citrat als Gerüststoff kann die Leistung von Waschmitteln verbessern, Metallionen schnell ausfällen, die erneute Anlagerung von Schadstoffen an Textilien verhindern und die für das Waschen wichtige Alkalität aufrechterhalten. 

Die Formaldehydverschmutzung von Kleidung ist ein sehr heikles Thema, und Zitronensäure und modifizierte Zitronensäure können zu einem formaldehydfreien Anti-Falten-Ausrüstungsmittel für die Anti-Falten-Ausrüstung von reinen Baumwollstoffen verarbeitet werden.

Die Fermentation und Extraktion von Zitronensäure:

Fermentation von Zitronensäure:

1) Bei der Feststofffermentation werden getrocknetes Kartoffelpulver, Stärkemehl sowie stärkehaltige Agrar- und Nebenprodukte als Rohstoffe verwendet. Nach der Vorbereitung des Kulturmediums wird es unter Normaldruck gekocht, auf die Inokulationstemperatur abgekühlt, in das Samen-Koji gegeben, in die Koji-Platte gelegt und unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen fermentiert. Die Herstellung von Zitronensäure durch Festkörperfermentation erfordert einfache Ausrüstung und ist einfach in der Handhabung.

2) Bei der flüssigen Flachplattenfermentation wird hauptsächlich Melasse als Rohmaterial verwendet. Die Produktionsmethode besteht darin, die sterilisierte Kulturlösung über Rohrleitungen in jede Fermentationsplatte zu überführen, die Bakterien einzuführen und Zuckerlösung zur Fermentation hinzuzufügen, nachdem die Bakterien einen Bakterienfilm gebildet haben. Bei dieser Methode muss für die Fermentation sterile Luft in den Fermentationsraum eingeleitet werden.

3) Bei der submersen Fermentation ist der Fermenter die Hauptausrüstung für die Herstellung von Zitronensäure. In diesem luftdichten Behälter vermehren und fermentieren Mikroorganismen.

Extraktion von Zitronensäure: 

Neben dem Hauptprodukt enthält die Zitronensäure-Fermentationsbrühe auch andere Metaboliten und einige Verunreinigungen, und die Zitronensäure muss durch physikalische und chemische Methoden extrahiert werden. Die wichtigsten Methoden zur Trennung und Reinigung von Zitronensäure sind die Calciumsalzmethode und die Chromatographiemethode.

Bei der Calciumsalzmethode wird die Zitronensäure in der Fermentationsbrühe in Calciumsalzfällung umgewandelt, das Calciumcitrat durch freie Zitronensäure durch Schwefelsäure ersetzt, das erzeugte Calciumsulfat ausgefällt und die Zitronensäure anschließend weiter gereinigt und kristallisiert. Die Calciumsalzmethode hat jedoch folgende Nachteile:

Komplizierte und umständliche Prozesse 

Geringe Ausbeute (ca. 80–85 %) 

Umweltbedenken, da große Mengen an Kalziumsulfat-Abfällen anfallen

Kontinuierliche Chromatographie  ist eine neue Technologie mit hoher Trenneffizienz, die die Mängel der traditionellen Technologien wie nicht kontinuierlichen Betrieb und niedrige Auslastung ausgleicht. Es wird häufig in der Fermentationsindustrie eingesetzt, in den letzten Jahren auch in der Zitronensäureindustrie.

Die kontinuierliche Chromatographie-Technologie bietet folgende Vorteile: 

Einfacher Prozess, hoher Automatisierungsgrad und niedrige Kosten; 

Hoher Ertrag (über 90 %); 

Umweltfreundlich, da keine festen Abfälle wie Kalziumsulfat entstehen und die Kosten für die Abfallbehandlung gesenkt werden.

Spezialharze zur Entsalzung und Entfärbung von Zitronensäure:

Das Ionenaustauschverfahren ist eine wirksame und ausgereifte Verfahrenstechnologie zur Entmineralisierung und Entfärbung von Zitronensäure und wird häufig in der industriellen Herstellung von Zitronensäure eingesetzt. 

Der hohe osmotische Druck der Zitronensäure führt jedoch zu einer wiederholten Ausdehnung und Kontraktion der Harze während des Feinreinigungsprozesses und führt dazu, dass die Harze einem enormen osmotischen Druck ausgesetzt sind, insbesondere bei Anionenaustauscherharzen. Unter diesen Bedingungen können die Harze leicht brechen, was die Lebensdauer der Harze verringert und die Kosten erhöht. Dies ist zu einem häufigen Problem geworden, das die Entwicklung der Branche bremst, und es gab einen starken Ruf nach einer Lösung.

Als Reaktion auf diese Schwierigkeit hat Sunresin erfolgreich das schwach basische Anionenaustauscherharz auf Acrylbasis mit gleichmäßiger Partikelgrößenverteilung, guter Beständigkeit gegen osmotischen Druck und hoher Austauschkapazität entwickelt, das zur Entmineralisierung und Entfärbung von Zitronensäure verwendet wird.  

Dieses Harz bietet die Vorteile einer starken Verarbeitungskapazität, einer geringen Zitronensäureverlustrate, einer einfachen Regeneration, eines reduzierten Reagenzienverbrauchs, einer hohen mechanischen Festigkeit, einer langen Lebensdauer und einer höheren Präzision bei der Entfernung von Verunreinigungen und wurde von der Industrie in hohem Maße bestätigt und anerkannt.

Sepsolut SMB-System: 

Um die Leistungsvorteile der Harze zu maximieren, kombinierte Sunresin die Prozesseigenschaften der Zitronensäureproduktion und entwickelte ein kontinuierliches Ionenaustausch-SMB-System mit fortschrittlicherer Technologie. Durch die Matrixanordnung automatischer Steuerventile können die Harzsäulen schnell gewechselt und wiederverwendet werden, wodurch der Verbrauch von Säure, Lauge und Wasser deutlich reduziert wird.

Mit dem Sepsolut SMB-System von Sunresin laufen die Harze und Geräte kontinuierlich mit hoher Auslastung und stellen so eine ununterbrochene und stabile Zufuhrflüssigkeit für nachfolgende Abschnitte bereit. Im Vergleich zum herkömmlichen Festbettsystem kann die Menge der verwendeten Harze um 50–80 % und die Menge des Regenerationsmittels um 35–60 % reduziert werden, wodurch die Zitronensäureindustrie effizienter vorankommt.