Использование лимонной кислоты и технологии Sunresin для деминерализации и обесцвечивания

Лимонная кислота (C6H8O7) — слабая органическая кислота, встречающаяся в природе в цитрусовых, таких как лимоны, лаймы, апельсины и грейпфруты. Это белый кристаллический порошок с кислым вкусом, широко используемый в качестве пищевого консерванта, ароматизатора и подкислителя в различных продуктах питания и напитках. Лимонная кислота также используется во многих чистящих средствах в качестве хелатирующего агента для удаления известкового налета и ржавчины. Кроме того, лимонная кислота используется в фармацевтической промышленности в качестве вспомогательного вещества в лекарственных препаратах и ​​в косметике в качестве регулятора pH и консерванта.

Продукты питания и напитки: 

Лимонная кислота обладает мягким и освежающим кислым вкусом и широко используется в производстве различных напитков, конфет, печенья, соков, молочных продуктов и других продуктов питания. На рынке всех органических кислот лимонная кислота занимает более 70% рынка. До настоящего времени ни один подкислитель не может заменить лимонную кислоту. 

Лимонная кислота может быть получена в безводной (обезводной) форме или в виде моногидрата. Моногидрат лимонной кислоты в основном используется в качестве кислого ароматизатора для прохладительных напитков, фруктовых соков, джемов, фруктового сахара и консервов и т. д. Она также может использоваться в качестве антиоксиданта для пищевых масел, улучшая органолептические свойства продуктов, повышая аппетит и способствуя пищеварению и усвоению кальция и фосфора в организме человека. 

Безводная лимонная кислота широко используется в твердых напитках. Соли лимонной кислоты, такие как цитрат кальция и цитрат железа, используются в качестве обогатителей для некоторых пищевых продуктов, которым необходимо добавить ионы кальция и железа. Эфиры лимонной кислоты, такие как триэтилцитрат, могут использоваться в качестве нетоксичных пластификаторов и применяются для изготовления пластиковых пленок для упаковки пищевых продуктов.

Фармацевтические препараты:  

В фармацевтической промышленности лимонная кислота может реагировать с водным раствором карбоната натрия или бикарбоната натрия, образуя большое количество CO2, который используется в качестве шипучей системы, благодаря чему активные ингредиенты лекарственного препарата быстро растворяются, а вкусовые свойства улучшаются. 

Лимонная кислота также может использоваться в качестве буфера в различных питательных растворах для приема внутрь. 

Добавление небольшого количества лимонной кислоты к традиционным растительным лекарственным препаратам может привести к образованию следовых количеств комплексов железа и меди, замедляя разложение активных ингредиентов. 

Различные соли лимонной кислоты также могут помочь организму восполнить необходимые элементы. Цитрат натрия — это антикоагулянт, широко используемый при переливании крови, консервации крови и плазмы, а также при обработке искусственной плазмы и продуктов крови.

Косметика: 

Лимонная кислота — это разновидность фруктовой кислоты, которая часто используется в лосьонах, кремах, шампунях, антивозрастных средствах и т. д. Ее основная функция — ускорение обновления кутина, что способствует метаболизму меланина в коже, растворяет черные точки, сужает поры, а также в определенной степени увлажняет кожу.

Птицеводство: 

Добавление лимонной кислоты в корм для поросят может снизить частоту диареи у поросят (у поросят, отнятых от матери в раннем возрасте, низкая устойчивость к болезням и высокая смертность от диареи), что позволяет отнимать поросят от матери раньше и увеличивать размер помета у свиноматок. 

Добавление 1–2% лимонной кислоты в рацион растущих свиней может увеличить суточный прирост массы тела, уменьшить толщину подкожного жира и улучшить качество мяса. 

Цитрат редкоземельных элементов — это новый тип высокоэффективной кормовой добавки, подходящей для различных животных, таких как свиньи, куры, рыба, креветки, крупный рогатый скот, овцы, кролики, шелкопряды и др. Он способствует росту животных, повышает устойчивость к болезням и выживаемость, улучшает коэффициент конверсии корма и сокращает цикл кормления.

Химическая и текстильная промышленность: 

Лимонная кислота может использоваться в химической технологии в качестве реагента для химического анализа, в качестве экспериментального реагента, реагента для хроматографического анализа и биохимического анализа, комплексообразующего агента, маскирующего агента, а также для приготовления буферных растворов. 

Лимонную кислоту также можно использовать в качестве реагента для проверки кислотостойкости архитектурной керамической плитки. Использование лимонной кислоты или цитрата в качестве добавки может улучшить свойства моющих средств, быстро осадить ионы металлов, предотвратить повторное прилипание загрязняющих веществ к тканям и поддерживать необходимую для стирки щелочность. 

Загрязнение одежды формальдегидом — очень деликатная проблема, и лимонную кислоту и модифицированную лимонную кислоту можно использовать в качестве антисминающего средства без формальдегида для обработки хлопчатобумажных тканей.

Ферментация и экстракция лимонной кислоты:

Ферментация лимонной кислоты:

1) Метод твердофазной ферментации использует в качестве сырья сухой картофельный порошок, крахмальную муку и крахмалистые сельскохозяйственные и побочные продукты. После приготовления питательной среды ее варят под нормальным давлением, охлаждают до температуры инокуляции, помещают в затравочный кодзи, выкладывают на чашку Петри с кодзи и ферментируют при определенных условиях температуры и влажности. Производство лимонной кислоты методом твердофазной ферментации осуществляется с использованием простого оборудования и легко в эксплуатации.

2) Метод жидкостной ферментации на неглубоких чашках Петри в основном использует мелассу в качестве сырья. Способ производства заключается в переливании стерилизованного культурального раствора в каждую ферментационную чашку по трубопроводам, введении бактерий и добавлении сахарного раствора для ферментации после образования бактериальной пленки. Для этого метода ферментация требует подачи стерильного воздуха в ферментационную камеру.

3) При погружном брожении основным оборудованием для производства лимонной кислоты является ферментер. Микроорганизмы размножаются и ферментируют в этом герметичном контейнере.

Извлечение лимонной кислоты: 

Помимо основного продукта, ферментационная среда лимонной кислоты содержит и другие метаболиты и некоторые примеси, поэтому лимонную кислоту необходимо извлекать физико-химическими методами. Основными методами разделения и очистки лимонной кислоты являются метод кальциевых солей и хроматографический метод.

Метод получения солей кальция заключается в превращении лимонной кислоты в ферментационной среде в осаждаемую соль кальция, замене цитрата кальция свободной лимонной кислотой на серную кислоту и осаждении образовавшегося сульфата кальция, после чего лимонную кислоту дополнительно очищают и кристаллизуют. Однако метод получения солей кальция имеет следующие недостатки:

Сложные и неудобные процессы 

Низкий выход (около 80-85%) 

Вызывает экологическую обеспокоенность большое количество образующихся отходов сульфата кальция.

Непрерывная хроматография  Это новая технология с высокой эффективностью разделения, которая компенсирует недостатки традиционных технологий, такие как прерывистая работа и низкий коэффициент использования. Она широко применяется в ферментационной промышленности, в том числе в последние годы в производстве лимонной кислоты.

Технология непрерывной хроматографии обладает следующими преимуществами: 

Простой процесс, высокая степень автоматизации и низкая стоимость; 

Высокая урожайность (более 90%); 

Экологически чистый продукт, не образующий твердых отходов, таких как сульфат кальция, и с низкими затратами на обработку отходов.

Специальные смолы для опреснения и обесцвечивания лимонной кислоты:

Процесс ионного обмена является эффективной и отработанной технологической процедурой деминерализации и обесцвечивания лимонной кислоты и широко используется в промышленном производстве лимонной кислоты. 

Однако высокое осмотическое давление лимонной кислоты вызывает многократное расширение и сжатие смол в процессе тонкой очистки, заставляя их испытывать огромное осмотическое давление, особенно это касается анионообменных смол. В таких условиях смолы легко разрушаются, что сокращает срок их службы и увеличивает стоимость. Это стало распространенной проблемой, сдерживающей развитие отрасли, и возникла острая необходимость в ее решении.

В ответ на эту трудность компания Sunresin успешно разработала слабощелочную анионообменную смолу на акриловой основе с равномерным распределением частиц по размерам, хорошей устойчивостью к осмотическому давлению и высокой обменной емкостью, которая используется для деминерализации и обесцвечивания лимонной кислоты.  

Данная смола обладает такими преимуществами, как высокая технологичность, низкий уровень потерь лимонной кислоты, простота регенерации, снижение расхода реагентов, высокая механическая прочность, длительный срок службы, более высокая точность удаления примесей, и получила высокую оценку и признание в отрасли.

Система Sepsolut SMB: 

Для максимального повышения эффективности смол компания Sunresin объединила технологические особенности производства лимонной кислоты и разработала непрерывную ионообменную систему SMB с использованием более передовых технологий. Благодаря матричному расположению автоматических регулирующих клапанов, смоляные колонны можно быстро заменять и использовать повторно, что значительно снижает потребление кислоты, щелочи и воды.

Система Sepsolut SMB от Sunresin обеспечивает непрерывную работу смол и оборудования с высокой степенью использования, гарантируя бесперебойную и стабильную подачу сырья для последующих этапов. По сравнению с традиционной системой с неподвижным слоем, количество используемых смол может быть сокращено на 50-80%, а количество регенерирующего агента — на 35-60%, что способствует повышению эффективности производства лимонной кислоты.