onderzoek naar nieuwe toepassingen en toepassingen van citroenzuur bloeit momenteel, zoals bijvoorbeeld blijkt uit nieuwe boeken die zijn gepubliceerd naar aanleiding van het nog steeds zeer relevante boek dat in 1975 werd geschreven door twee vooraanstaande deskundigen uit de industrie . Een eerste merkbare nieuwe toepassing is in huishoudelijke wasmiddelen en vaatwasreinigers (ongeveer 13% van de wereldwijde citroenzuurmarkt) als medebouwer met zeolieten, voornamelijk in geconcentreerde vloeibare wasmiddelen. Citroenzuur werkt als bouwer, chelaatvormende waterhardheid Ca2+ en Mg2+ – ionen, maar, in tegenstelling tot fosfaatbouwers, draagt het niet bij aan de eutrofiëring van acquatische systemen. Sinds 2017 zullen fosfaten in afwasmiddelen die al in de VS (sinds 2010) verboden zijn, ook in de EU verboden worden, wat zal leiden tot een toename van het gebruik van citroenzuur, wat zal bijdragen aan een toename van het gebruik van citraat in huishoudelijke reinigingsmiddelen. Tal van andere toepassingen zullen volgen. Hieronder geven we drie voorbeelden van recente innovatieve toepassingen van citroenzuur die waarschijnlijk zullen leiden tot een verdere aanzienlijke marktuitbreiding.

crosslinker

citroenzuur wordt met succes toegepast om veel andere materialen te crosslinken, waaronder ultrafijne eiwitvezels voor biomedische toepassingen , Polyolen voor het maken van biologisch afbreekbare films die geschikt zijn voor bijvoorbeeld milieuvriendelijke verpakkingen , en met hydroxyapatiet voor het maken van bioceramische composieten voor orthopedische weefselengineering .

Goyanen en medewerkers eenvoudig Vernet citroenzuur met zetmeel met glycerol als weekmaker door een mengsel van zetmeel, glycerol, water en citroenzuur te verwarmen bij 75-85 °C. De resulterende folies met citroenzuur verwerkt bij 75 °C vertoonden een aanzienlijke daling van zowel de vochtabsorptie als de waterdampdoorlaatbaarheid, namelijk de twee belangrijkste parameters die van invloed zijn op de barrière-eigenschappen van verpakkingsfolies. Door de zetmeelglycerol–folie te verstrengelen met citroenzuur wordt bovendien de slechte thermische afbraak en mechanische eigenschappen van zetmeelfilms aanzienlijk verbeterd .

een belangrijke nieuwe toepassing van citroenzuur als crosslinking agent werd ontdekt in 2011 door Rothenberg en Alberts aan de Universiteit van Amsterdam, die ontdekten dat glycerol en citroenzuur polymeriseren tot een thermohardende hars, oplosbaar in water, met verschillende belangrijke eigenschappen, waaronder snelle afbraak in het milieu. Tot de introductie van deze thermoset waren bijna alle biologisch afbreekbare kunststoffen thermoplastische polymeren. Het combineren van citroenzuur opgelost in glycerol bij een temperatuur boven het kookpunt van water bij omgevingsdruk en onder 130 °C geeft een harde polyesterhars door een eenvoudige Fisher-verestering. Het kookpunt van glycerol (290 °C) en de Ontledingstemperatuur van citroenzuur (175 °C) zorgen ervoor dat water de enige verbinding is die als stoom vrijkomt, aangezien er geen decarboxylering plaatsvindt bij T < 150 °C.

het resulterende polymeer is een “bio-bakeliet”, een hard driedimensionaal polyester dat hecht aan andere materialen en daarom kan worden gebruikt in combinatie met staal, glas, metalen en andere vaste materialen die worden gebruikt voor het maken van inflexibele plastic voorwerpen zoals computer-en telefoonbehuizingen, isolatieschuim, schalen, tafels en lampen. De mate van crosslinking wordt gecontroleerd door de reactieomstandigheden, met name temperatuur, reactietijd en glycerol:citroenzuurverhouding. Hoe hoger de mate van crosslinking, hoe lager de mate van afbraak in water. Sterk verknoopte monsters (Fig. 4) kan maanden overleven in water, en voor onbepaalde tijd in de lucht.

(Afbeelding met dank aan Professor Gadi Rothenberg)

Pionnen gemaakt van hout naast andere monsters gemaakt van Glycix-GX, de nieuwe thermogeharde met hars verkregen van citroenzuur, glycerol

de naam “Plantics-GX” door de start-up bedrijf Plantics, de hars wordt op dit moment geproduceerd op ton schaal een pilot plant in Nederland. Het polymeer is ook inherent veilig omdat het geen N-atoom en Geen S-atomen bevat, zodat er geen kans is op giftige gassen tijdens de verbranding. Volledige biologische afbreekbaarheid zorgt ervoor dat het composiet kan worden verwijderd als organisch afval als het materiaal hydrolyseert in water waardoor de biogebaseerde deeltjes beschikbaar zijn voor biologische afbraak.

ontsmettingsmiddel

citroenzuur is een uitstekend, onschadelijk ontsmettingsmiddel tegen verschillende virussen, waaronder humaan norovirus. Bijvoorbeeld, toegevoegd aan norovirus-als deeltjes, bindt citraat precies bij de bindende zak op de histo – bloedgroepantigenen betrokken bij het vastmaken aan gastheerligands, die de transmissie van deze virussen verhinderen, evenals het verminderen van symptomen in die reeds met noroviruses worden besmet . In detail, werd het Citraat ook gevonden om het domein van norovirus P te binden, wijzend op een brede Reactiviteit Onder diverse noroviruses. Norovirussen kunnen gemakkelijk worden overgedragen via besmette handen of besmet voedsel en veroorzaken frequente uitbraken van gastro-enteritis in gemeenschapsomgevingen zoals ziekenhuizen, cruiseschepen en scholen. Een zakdoekje, dat een middelste laag bevat die is geïmpregneerd met citroenzuur (7,51%) en natriumlaurylsulfaat (2,02%), doodt de virussen die in de vorm van kleine druppeltjes in het tissuepapier worden uitgestoten na het niezen, hoesten of blazen van de neus in het weefsel. Wanneer vocht de middelste laag raakt, verstoort natriumlaurylsulfaat de lipidenvelop van veel virussen, terwijl citroenzuur rhinovirussen verstoort, die geen lipidenvelop hebben, maar gevoelig zijn voor zuren, waardoor overdracht naar de handen en naar oppervlakken waarmee het weefsel in contact komt, wordt voorkomen . Het biocide kan ook worden gebruikt voor de desinfectie van oppervlakken waar koude-en griepvirussen meer dan 24 uur kunnen overleven.

milieusanering

vanwege de uitstekende metaalchelatieeigenschappen wordt citroenzuur op grote schaal gebruikt voor het reinigen van industriële locaties, waaronder nucleaire locaties die zijn verontreinigd met radionucliden, en met zware metalen verontreinigde bodems. Bijvoorbeeld, niet alleen het citroengedeelte vergemakkelijkt de verwijdering van metalen in de bodem , maar het verbetert ook de bodem desorptie van hydrofobe organische verbindingen uit de bodem . Recent onderzoek in China heeft aangetoond dat citroenzuur, in combinatie met rhamnolipide biosurfactanten, ongekende capaciteit biedt in bodemsanering (beter dan de meeste thermische of chemische behandelingen) door middel van biobased chemische middelen die niet alleen milieuvriendelijk zijn, maar ook de bodem ecologisch herstel na sanering bevorderen .

extractiemiddel

in 2005 toonden Braziliaanse onderzoekers voor het eerst aan dat citroenzuur met succes kan worden gebruikt in plaats van toxische minerale zuren om pectine uit appelpulp terug te winnen . Pectine extractie opbrengst met citroenzuur toonde de hoogste gemiddelde waarde (13,75%, Fig. 5). Hoewel salpeterzuur soms de hoogste opbrengst vertoonde, was de daarmee samenhangende variabiliteit zeer groot, laat staan de schadelijke effluenten die werden gegenereerd.

(overgenomen uit Ref. , met toestemming van de soort)

Effect van de aard van het zuur op de extractieopbrengst van pectine

p > p > pectine wordt geëxtraheerd onder reflux in een condensatiesysteem bij 97 °C (opgeloste stof/oplosmiddel 1:50), met water aangezuurd met citroenzuur tot pH 2,5, en appelmeel als grondstof. De optimale citroenzuurconcentratie is 62 g / L. na 150 minuten werd pectine met uitstekende verestering (de = 68,84%) geïsoleerd. Opmerkelijk, was de pectineopbrengst beduidend hoger gebruikend bloem als grondstof in plaats van de pomace, aangezien protopectin in kleine deeltjes meer beschikbaar is dan in grote. Door zijn chemische eigenschappen en gezondheidsbevorderende effecten groeit het gebruik van pectine in veel industriële sectoren, terwijl de schaarste op de markt als gevolg van verouderde productieprocessen die grote hoeveelheden afval genereren , onlangs heeft geleid tot ongekende hoge prijzen.

conserveermiddel produceren

het gebruik van citroenzuur om de microbiologische activiteit te verminderen, waardoor de stabiliteit van concentraten wordt verbeterd, is bijvoorbeeld bekend bij jus d ‘ orange-makers, die het zuur toevoegen aan concentraten die aan klanten in de drankindustrie worden geleverd. Geformuleerd samen met andere ingrediënten, citroenzuur biedt een effectieve commerciële antioxidant (NatureSeal), die het aspect (textuur en kleur) en de organoleptische eigenschappen van verschillende vruchten behoudt, waardoor ze lijken vers. In tests met vers gesneden appels bijvoorbeeld, presteert de remmer zowel ascorbinezuur (vitamine C) als citroenzuur wanneer hij alleen wordt gebruikt .

een andere belangrijke recente vooruitgang is de waterige oplossing van citroenzuur, melkzuur, waterstofperoxide en een gepatenteerde waterstofperoxidestabilisator (om de ontleding van waterstofperoxide tot water en zuurstofgas te vertragen, Eq. 1), bestaande uit een product wassen (eerste stap + 10), waarvan de antimicrobiële werking is te wijten aan de vorming van perorganische zuren (Eq. 2) .

Gebufferde citroenzuur maakt bacteriën membranen meer kwetsbaar zijn voor lekkage, houdt het wassen van het water in een pH van 4.0 remmende bacteriegroei, terwijl de krachtige oxiderende middelen perorganisch zuur en waterstofperoxide snel doordringen in het lipide bilayer membraan waardoor snelle inactivering van voedsel overgedragen pathogene bacteriën, met inbegrip van menselijke pathogenen zoals Salmonella, Listeria monocytogenes en Escherichia coli. Nadat de producten gewassen zijn op de ruwe producten en laten uitlekken, breken de bestanddelen af in water, zuurstof en organische zuren. Er komen geen giftige stoffen vrij in het milieu. Eind 2015 ontving het productiebedrijf namelijk een positieve kennisgeving van stoffen die met levensmiddelen in contact komen .