forskning i nye anvendelser og anvendelser af citronsyre blomstrer i øjeblikket, som f .eks. 13% af det globale citronsyremarked) som medbygger med olitter, hovedsageligt i koncentrerede flydende vaskemidler. Citronsyre fungerer som bygherre, chelaterende vandhårdhed Ca2 + og Mg2+ ioner, men i modsætning til fosfatbyggere bidrager det ikke til eutrofiering af friktionssystemer. Siden 2017 vil fosfater i opvaskemidler, der allerede er forbudt i USA (siden 2010), også blive forbudt i EU , hvilket fører til stigende forbrug af citronsyre, hvilket vil øge brugen af citrat i husholdningsrengøringsmidler. Talrige andre applikationer vil følge. I det følgende giver vi tre eksempler på nylige innovative anvendelser af citronsyre, der sandsynligvis vil føre til en yderligere betydelig markedsudvidelse.

Cross-linker

citronsyre anvendes med succes til tværbinding af mange andre materialer, herunder ultrafine proteinfibre til biomedicinske anvendelser , polyoler til fremstilling af bionedbrydelige film , der f .eks.

Goyanes og kolleger simpelthen tværbundet citronsyre med stivelse ved hjælp af glycerol som blødgøringsmiddel ved opvarmning af en blanding af stivelse, glycerol, vand og citronsyre ved 75-85 liter C. De resulterende film med citronsyre behandlet ved 75 liter C viste et signifikant fald i både fugtabsorption og vanddamppermeabilitet, nemlig de to hovedparametre, der påvirker barriereegenskaberne for emballagefilm. Tværbinding af stivelsesglycerolfilmene med citronsyre forbedrer desuden signifikant den dårlige termiske nedbrydning og mekaniske egenskaber af stivelsesfilm .

en betydelig ny anvendelse af citronsyre som tværbindingsmiddel blev opdaget i 2011 af Rothenberg og Alberts ved University of Amsterdam, der fandt ud af, at glycerol og citronsyre polymeriserer til dannelse af en termohærdende harpiks, opløselig i vand, der viser flere vigtige egenskaber, herunder hurtig nedbrydning i miljøet. Indtil introduktionen af denne termohærdning har næsten al biologisk nedbrydelig plast været termoplastiske polymerer. Ved at kombinere citronsyre opløst i glycerol ved en temperatur over vandets kogepunkt ved omgivelsestryk og under 130 liter C opnås en hård polyesterharpiks ved en simpel Fisheresterificeringsproces . Kogepunkterne for glycerol (290 liter C) og nedbrydningstemperaturen for citronsyre (175 liter C) sikrer, at vand er den eneste forbindelse, der frigøres som damp, da ingen dekarboksylation finder sted ved T < 150 liter C.

den resulterende polymer er en “bio-bakelit”, en hård tredimensionel polyester, der klæber til andre materialer og derfor kan bruges i kombination med stål, glas, metaller og andre faste materialer, der anvendes til fremstilling af ufleksible plastgenstande såsom computer-og telefonhylstre, isoleringsskum, bakker, borde og lamper. Omfanget af tværbinding styres af reaktionsbetingelserne, især temperatur, reaktionstid og glycerol:citronsyreforhold. Jo højere omfanget af tværbinding er, desto lavere er nedbrydningshastigheden i vand. Stærkt tværbundne prøver (Fig. 4) kan overleve i måneder i vand og på ubestemt tid i luft.

(billede venligst udlånt af professor Gadi Rothenberg)

bonde af træ ved siden af andre prøver fremstillet af citronsyre og glycerol

døbt “plantik” af opstartsproduktionsselskabet plantik, harpiksen produceres i øjeblikket i tonskala på et pilotanlæg i Holland. Polymeren er også iboende sikker, da den ikke bærer noget n-atom og ingen S-atomer, så der er ingen mulighed for giftige gasser under forbrænding. Fuld bionedbrydelighed sikrer, at kompositmaterialet kan bortskaffes som organisk affald, da materialet hydrolyserer i vand, hvilket gør det biobaserede partikler tilgængeligt til biologisk nedbrydning.

desinfektionsmiddel

citronsyre er et fremragende, harmløst desinfektionsmiddel mod flere vira, herunder humant norovirus. For eksempel, tilsat til noroviruslignende partikler, binder citrat præcist ved bindingslommen på histo-blodgruppeantigener involveret i binding til værtsligander, hvilket forhindrer transmission af disse vira samt reducerer symptomer hos dem, der allerede er inficeret med norovirus . I detaljer blev citrat også fundet at binde norovirus P-domænet og pegede på en bred reaktivitet blandt forskellige norovirus. Norovirus overføres let gennem forurenede hænder eller forurenet mad og forårsager hyppige gastroenteritis-udbrud i samfundsmiljøer såsom hospitaler, krydstogtskibe og skoler. Et kommercielt papirvæv, der indeholder et mellemlag imprægneret med citronsyre (7,51%) og natriumlaurylsulfat (2,02%), dræber de vira, der udsendes i form af små dråber i tissuepapiret efter nysen, hoste eller blæsning af næsen ind i vævet. Når fugt rammer mellemlaget, forstyrrer natriumlaurylsulfat lipidhylsteret af mange vira, mens citronsyre forstyrrer rhinovirus, som ikke har en lipidhylster, men er følsomme over for syrer og derved forhindrer overførsel tilbage til hænderne og til overflader, som vævet kommer i kontakt med . Det biocidholdige produkt kan også bruges til desinfektion af overflader, hvor kulde-og flu-vira kan overleve i mere end 24 timer.

miljøsanering

på grund af dets fremragende metalchelaterende egenskaber anvendes citronsyre i vid udstrækning til rengøring af industriområder, herunder nukleare steder , der er forurenet med radionuklider, og jord forurenet med tungmetaller. For eksempel letter ikke kun citrondelen fjernelsen af metaller i jord , men det forbedrer også jordens desorption af hydrofobe organiske forbindelser fra jord . Yderligere forbedring af potentialet for at fjerne blandede forurenende stoffer fra jord, nyere forskning i Kina har vist, at når det kombineres med rhamnolipidbiosurfaktanter, citronsyre giver en hidtil uset kapacitet i jordmiljørensning (bedre end de fleste termiske eller kemiske behandlinger) gennem biobaserede kemiske stoffer, der ikke kun er miljømæssigt kompatible, men også fremmer jord økologisk restaurering efter oprensning .

ekstraktionsmiddel

i 2005 viste brasilianske forskere først, at citronsyre med succes kan anvendes i stedet for giftige mineralsyrer til at genvinde pektin fra æblepresser . Pektinekstraktionsudbytte med citronsyre viste den højeste gennemsnitsværdi (13,75%, Fig. 5). Selvom salpetersyre undertiden viste det højeste udbytte, var den tilknyttede variabilitet meget stor, endsige de skadelige spildevand, der blev genereret.

(gengivet fra Ref. , med venlig tilladelse)

effekt af arten af syre på pektinekstraktionsudbytte

pektin ekstraheres under tilbagesvaling i et kondensationssystem ved 97 liter C (opløst stof/opløsningsmiddel 1:50) ved anvendelse af vand syrnet med citronsyre til pH 2,5 og æblemel som råmateriale. Den optimale citronsyrekoncentration er 62 g / L. Efter 150 min blev pektin med fremragende esterificeringsgrad (DE = 68,84%) isoleret. Bemærkelsesværdigt var pektinudbyttet signifikant højere ved anvendelse af mel som råmateriale i stedet for pomace, da protopectin er mere tilgængeligt i små partikler end i store. På grund af dets kemiske egenskaber og sundhedsmæssige gavnlige virkninger vokser brugen af pektin på tværs af mange industrisektorer, mens dens knaphed på markedet på grund af forældede produktionsprocesser , der genererer store mængder affald, for nylig har ført til hidtil usete høje priser.

producer konserveringsmiddel

anvendelsen af citronsyre til at reducere mikrobiologisk aktivitet og derved forbedre koncentraternes stabilitet er velkendt for eksempel for appelsinsaftproducenter, der tilsætter syren til koncentrater leveret til kunder i drikkevareindustrien. Formuleret sammen med andre ingredienser giver citronsyre et effektivt kommercielt antioksidant (NatureSeal), som bevarer aspektet (tekstur og farve) og de organoleptiske kvaliteter af flere frugter, hvilket gør dem til at virke friske. I test med friskskårne æbler udfører inhibitoren for eksempel både ascorbinsyre (C-vitamin) og citronsyre, når den anvendes alene .

et andet vigtigt fremskridt for nylig er den vandige opløsning af citronsyre, mælkesyre, brintoverilte og en proprietær brintoverilte stabilisator (for at bremse nedbrydningen af brintoverilte til vand og iltgas. 1), omfattende en producere vask (første trin + 10), hvis antimikrobielle virkning skyldes dannelsen af perorganiske syrer (EKV. 2) .

bufret citronsyre gør bakteriemembraner mere sårbare over for lækage, holder vaskevandet inden for pH 4.0 hæmmer bakterievækst, mens de kraftige iltningsmidler perorganisk syre og brintoverilte hurtigt trænger ind i lipid-dobbeltlagsmembranen, hvilket giver hurtig inaktivering af fødevarebårne patogene bakterier, herunder humane patogener såsom Salmonella, Listeria monocytogenes og Escherichia coli. Efter at produktet vaskes på råproduktet og får lov til at dræne, nedbrydes bestanddelene i vand, ilt og organiske syrer. Ingen giftige forbindelser frigives til miljøet. Faktisk modtog fremstillingsvirksomheden i slutningen af 2015 en positiv anmeldelse af fødevarekontaktstoffer .