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, который обычно используется 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 пятен ржавчины. Кроме того, лимонная кислота используется в фармацевтической промышленности в качестве вспомогательного вещества в лекарствах и в косметике в качестве регулятора pH и консерванта.

Еда и напитки: 

Лимонная кислота имеет мягкий и освежающий кислый вкус и широко используется в производстве различных напитков, конфет, печенья, соков, молочных продуктов и других продуктов питания. На рынке всех органических кислот лимонная кислота занимает долю рынка более 70%. До сих пор ни один подкислитель не может заменить лимонную кислоту. 

Лимонная кислота может быть получена в безводной (безводной) 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 сенсорные свойства пищи, усиливая аппетит и способствуя пищеварению и усвоению кальциевых и фосфорных веществ в организме человека. 

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

Фармацевтика:  

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, что позволяет быстро растворять активные ингредиенты препарата и улучшать вкусовые качества. 

Лимонную кислоту также можно использовать в качестве буфера в различных пероральных питательных растворах. 

Добавление небольшого количества лимонной кислоты в традиционные растительные лекарственные препараты может привести к образованию следовых количеств комплексов железа и меди, замедляющих деградацию активных ингредиентов. 

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

Косметика: 

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

Птицеводство: 

Добавление лимонной кислоты в корм для поросят может снизить частоту диареи у поросят (ранние отнятые поросята имеют низкую устойчивость к болезням и высокую смертность из-за диареи), благодаря чему поросят можно отлучать от груди раньше и увеличивать размер приплода у свиноматок. 

Добавление 1–2 % лимонной кислоты в рацион растущих свиней может увеличить суточный прирост веса, уменьшить толщину шпика и улучшить качество мяса. 

Цитрат редкоземельных металлов — это новый тип высокоэффективной кормовой добавки, подходящей для различных животных, таких как свиньи, куры, рыбы, креветки, крупный рогатый скот, овцы, кролики, шелкопряды и т. д. Он может способствовать росту животных, повышать устойчивость к болезням и выживаемость, улучшать конверсию корма и сокращать цикл кормления.

Химическая и текстильная промышленность: 

Лимонную кислоту можно использовать в качестве реагента для химического анализа в химической технологии, в качестве экспериментального реагента, реагента для хроматографического анализа и биохимического реагента, комплексообразователя, маскирующего агента или для приготовления буферного раствора. 

Лимонная кислота также может использоваться в качестве реагента для проверки кислотостойкости архитектурной керамической плитки. Использование лимонной кислоты или цитрата в качестве структурообразователя может улучшить эффективность моющих средств, быстро осаждать ионы металлов, предотвращать повторное прилипание загрязняющих веществ к тканям и поддерживать необходимую для стирки щелочность. 

Загрязнение одежды формальдегидом является очень деликатной проблемой, и лимонная кислота и модифицированная лимонная кислота могут быть превращены в не содержащее формальдегида средство для отделки против складок тканей из чистого хлопка.

Ферментация и извлечение 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 при нормальном давлении, охлаждают до температуры инокуляции, вводят в семенной кодзи, помещают в пластину кодзи и ферментируют при определенных условиях температуры и влажности. Производство лимонной кислоты методом твердофазной ферментации использует простое оборудование и легко в эксплуатации.

2) Метод ферментации на жидких пластинах в основном использует патоку в качестве сырья. Метод производства заключается в передаче стерилизованного культурального раствора в каждую пластину ферментации через трубопроводы, введении бактерий и добавлении раствора сахара для ферментации после того, как бактерии сформируют бактериальную пленку. Для этого метода ферментация требует подачи стерильного воздуха в помещение для ферментации.

3) При глубинной ферментации основным оборудованием для производства лимонной кислоты является ферментер. Микроорганизмы размножаются и ферментируются в этом герметичном контейнере.

Извлечение лимонной кислоты: 

Помимо основного продукта, в лимоннокислом ферментационном бульоне содержатся и другие метаболиты и некоторые примеси, и лимонную кислоту необходимо извлекать физическими и химическими методами. Основными методами разделения и очистки лимонной кислоты являются метод солей кальция и метод хроматографии.

Метод с использованием соли кальция заключается в изменении лимонной кислоты в ферментационном бульоне на осаждение соли кальция, замене цитрата кальция свободной лимонной кислотой с серной кислотой и осаждении образовавшегося сульфата кальция, а затем дальнейшей очистке и кристаллизации лимонной кислоты. Однако метод с использованием соли кальция имеет следующие недостатки:

Сложные и неудобные процессы 

Низкая урожайность (около 80-85%) 

Экологическая проблема, связанная с большим количеством образующихся отходов сульфата кальция

Непрерывная хроматография  это новая технология с высокой эффективностью разделения, которая компенсирует недостатки традиционных технологий, такие как прерывистость работы и низкий коэффициент использования. Она широко используется в бродильной промышленности, в том числе в последние годы в лимоннокислой промышленности.

Технология непрерывной хроматографии имеет следующие преимущества: 

Простота процесса, высокая степень автоматизации и низкая стоимость; 

Высокая урожайность (более 90%); 

Экологичность, отсутствие образования твердых отходов, таких как сульфат кальция, а также снижение затрат на переработку отходов.

Специальные смолы для опреснения и обесцвечивания лимонной кислоты:

Процесс ионного обмена является эффективной и отработанной технологией деминерализации и обесцвечивания лимонной кислоты и широко применяется в промышленном производстве лимонной кислоты. 

Однако высокое осмотическое давление лимонной кислоты вызывает многократное расширение и сжатие смол в процессе тонкой очистки и заставляет смолы выдерживать огромное осмотическое давление, особенно для анионообменных смол. В этом состоянии смолы могут легко разрушаться, что сокращает срок службы смол и увеличивает стоимость. Это стало распространенной проблемой, которая сдерживает развитие отрасли, и возникла настоятельная необходимость в решении.

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

Эта смола обладает такими преимуществами, как высокая производительность, низкая скорость потери лимонной кислоты, простая регенерация, сниженный расход реагентов, высокая механическая прочность, длительный срок службы, более высокая точность удаления примесей, и получила высокое признание в отрасли.

Система Sepsolut SMB: 

Чтобы максимизировать эксплуатационные преимущества смол, компания Sunresin объединила технологические характеристики производства лимонной кислоты и разработала непрерывную ионообменную систему SMB с более передовой технологией. Благодаря матричному расположению автоматических регулирующих клапанов колонны смолы можно быстро переключать и использовать повторно, что значительно снижает потребление кислоты, щелочи и воды.

С системой Sepsolut SMB от Sunresin смолы и оборудование работают непрерывно с высокой степенью использования, обеспечивая бесперебойную и стабильную подачу жидкости для последующих секций. По сравнению с традиционной системой с фиксированным слоем количество используемых смол может быть уменьшено на 50-80%, а количество регенерирующего средства может быть уменьшено на 35-60% %, что помогает отрасли лимонной кислоты двигаться вперед более эффективно.