forskning om nya användningsområden och tillämpningar av citronsyra blomstrar för närvarande, vilket vittnades till exempel av nya böcker publicerade , efter den fortfarande mycket relevanta boken som skrevs 1975 av två ledande branschutövare . En första märkbar ny användning är i hushållens tvättmedel och diskmedel (cirka 13% av den globala citronsyramarknaden) som sambyggare med zeoliter, främst i koncentrerade flytande tvättmedel. Citronsyra fungerar som byggare, kelaterande vattenhårdhet Ca2+ och Mg2+ joner, men i motsats till fosfatbyggare bidrar det inte till övergödning av acquatic-system. Sedan 2017 kommer dessutom fosfater i diskmedel som redan är förbjudna i USA (sedan 2010) att förbjudas i EU, vilket leder till ökad konsumtion av citronsyra , vilket kommer att öka användningen av citrat i hushållsrengöringsmedel. Många andra applikationer kommer att följa. I det följande ger vi tre exempel på de senaste innovativa användningarna av citronsyra som sannolikt kommer att leda till en ytterligare betydande marknadsexpansion.

Cross-linker

citronsyra appliceras framgångsrikt på tvärbindning många andra material, inklusive ultrafina proteinfibrer för biomedicinska applikationer , polyoler för att göra biologiskt nedbrytbara filmer lämpliga till exempel för miljövänlig förpackning och med hydroxiapatit för att göra biokeramiska kompositer för ortopedisk vävnadsteknik .

Goyanes och medarbetare helt enkelt tvärbunden citronsyra med stärkelse med glycerol som mjukgörare genom att värma en blandning av stärkelse, glycerol, vatten och citronsyra vid 75-85 C. De resulterande filmerna med citronsyra bearbetade vid 75 CCG visade en signifikant minskning av både fuktabsorption och vattenångpermeabilitet, nämligen de två huvudparametrarna som påverkar barriäregenskaperna hos förpackningsfilmer. Tvärbindning av stärkelse-glycerolfilmerna med citronsyra förbättrar dessutom signifikant den dåliga termiska nedbrytningen och mekaniska egenskaperna hos stärkelsefilmer .

en betydande ny tillämpning av citronsyra som tvärbindningsmedel upptäcktes 2011 av Rothenberg och Alberts vid University of Amsterdam, som fann att glycerol och citronsyra polymeriserar för att bilda ett härdharts, lösligt i vatten, som visar flera viktiga egenskaper inklusive snabb nedbrytning i miljön. Fram till introduktionen av denna härdplast har nästan all biologiskt nedbrytbar plast varit termoplastiska polymerer. Genom att kombinera citronsyra upplöst i glycerol vid en temperatur över kokpunkten för vatten vid omgivningstryck och under 130 C C ger ett hårt polyesterharts genom en enkel Fisher förestringsprocess . Kokpunkterna för glycerol (290 ci C) och sönderdelningstemperaturen för citronsyra (175 ci C) säkerställer att vatten är den enda föreningen som frigörs som ånga, eftersom ingen dekarboxylering sker vid T < 150 C.

den resulterande polymeren är en ”bio-Bakelit”, en hård tredimensionell polyester som fäster vid andra material och kan därför användas i kombination med stål, glas, metaller och andra fasta material som används för att göra oflexibla plastföremål som dator-och telefonhöljen, isoleringsskum, brickor, bord och lampor. Tvärbindningsgraden styrs av reaktionsförhållandena, framför allt temperatur, reaktionstid och glycerol:citronsyraförhållande. Ju högre grad av tvärbindning desto lägre nedbrytningshastighet i vatten. Mycket tvärbundna prover (Fig. 4) kan överleva i månader i vatten och på obestämd tid i luft.

(bild med tillstånd av Professor Gadi Rothenberg)

bönder av trä bredvid andra prover gjorda av Glycix-GX, det nya härdhartset erhållet från citronsyra och glycerol

dubbat ”plantics-GX” av det nystartade tillverkningsföretaget plantics produceras hartset för närvarande på tonskala vid en pilotanläggning i Nederländerna. Polymeren är också i sig säker eftersom den inte har någon N-atom och inga s-atomer, så det finns ingen möjlighet till giftiga gaser vid förbränning. Full biologisk nedbrytbarhet säkerställer att kompositen kan bortskaffas som organiskt avfall eftersom materialet hydrolyserar i vatten vilket gör det biobaserade partikeln tillgängligt för biologisk nedbrytning.

desinfektionsmedel

citronsyra är ett utmärkt, ofarligt desinfektionsmedel mot flera virus, inklusive humant norovirus. Till exempel, tillsatt till norovirusliknande partiklar, binder citrat exakt vid bindningsfickan på histo-blodgruppsantigenerna som är involverade i att fästa till värdligander, förhindra överföring av dessa virus, liksom att minska symtomen hos de som redan är infekterade med norovirus . I detalj befanns citrat också binda norovirus P-domänen, vilket pekade på en bred reaktivitet bland olika norovirus. Norovirus överförs enkelt genom förorenade händer eller förorenad mat och orsakar frekventa utbrott av gastroenterit i samhällsmiljöer som sjukhus, kryssningsfartyg och skolor. En kommersiell pappersvävnad, innehållande ett mellanskikt impregnerat med citronsyra (7,51%) och natriumlaurylsulfat (2,02%), dödar virusen som emitteras i form av små droppar i tissuepapperet efter nysning, hosta eller blåsning av näsan i vävnaden. När fukt träffar Mellanskiktet stör natriumlaurylsulfat lipidhöljet hos många virus, medan citronsyra stör rhinovirus, som inte har ett lipidhölje, men är känsliga för syror, vilket förhindrar överföring tillbaka till händerna och till ytor med vilka vävnaden kommer i kontakt . Biocidprodukten kan också användas för desinfektion av ytor där kalla och influensavirus kan överleva i mer än 24 timmar.

miljösanering

på grund av dess utmärkta metallkelateringsegenskaper används citronsyra i stor utsträckning för att rengöra industriområden, inklusive kärnområden förorenade med radionuklider och jordar förorenade med tungmetaller. Till exempel underlättar inte bara citrondelen avlägsnandet av metaller i jordar , men det ökar också jordens desorption av hydrofoba organiska föreningar från jordar . Ytterligare öka potentialen att avlägsna blandade föroreningar från jordar, har ny forskning i Kina visat att i kombination med rhamnolipid biosurfactants, citronsyra ger oöverträffad kapacitet i mark miljö sanering (bättre än de flesta termiska eller kemiska behandlingar) genom biobaserade kemiska medel som inte bara är miljömässigt kompatibla, men också främja Mark ekologisk restaurering efter sanering .

extraktionsmedel

2005 visade brasilianska forskare först att citronsyra framgångsrikt kan användas i stället för giftiga mineralsyror för att återvinna pektin från äppelpomace . Pektinutvinningsutbyte med citronsyra visade det högsta medelvärdet (13,75%, Fig. 5). Även om salpetersyra ibland visade det högsta utbytet var den associerade variationen mycket stor, än mindre de skadliga avloppsvatten som genererades.

(återges från Ref. , med vänlig tillåtelse)

effekt av syraens natur på pektinextraktionsavkastning

pektin extraheras under återflöde i ett kondensationssystem vid 97 C (löst/lösningsmedel 1:50), med användning av vatten surgjort med citronsyra till pH 2,5 och äppelmjöl som råmaterial. Den optimala citronsyrakoncentrationen är 62 g/L. Efter 150 min isolerades pektin med utmärkt förestringsgrad (de = 68,84%). Anmärkningsvärt var pektinutbytet signifikant högre med mjöl som råmaterial i stället för pomace, eftersom protopektin är mer tillgängligt i små partiklar än i stora. På grund av dess kemiska egenskaper och hälsofrämjande effekter växer användningen av pektin över många industrisektorer, medan dess brist på marknaden på grund av föråldrade produktionsprocesser som genererar stora mängder avfall nyligen har lett till oöverträffade höga priser.

producera konserveringsmedel

användningen av citronsyra för att minska mikrobiologisk aktivitet, vilket ökar stabiliteten hos koncentrat, är välkänd till exempel för apelsinjuicetillverkare, som tillsätter syran till koncentrat som levereras till kunder inom dryckesindustrin. Formulerad tillsammans med andra ingredienser, citronsyra ger en effektiv kommersiell antioxidant (NatureSeal), som bevarar aspekten (textur och färg) och de organoleptiska egenskaperna hos flera frukter, vilket gör att de verkar färska. I tester med nyklippta äpplen, till exempel, utför hämmaren både askorbinsyra (vitamin C) och citronsyra när den används ensam .

ett annat viktigt nytt framsteg är den vattenhaltiga lösningen av citronsyra, mjölksyra, väteperoxid och en proprietär väteperoxidstabilisator (för att bromsa nedbrytningen av väteperoxid till vatten och syrgas, Eq. 1), innefattande en producera tvätt (första steget + 10), vars antimikrobiella effekt beror på bildandet av perorganiska syror (Eq. 2) .

buffrad citronsyra gör bakteriemembran mer sårbara för läckage, håller tvättvattnet inom pH 4.0 hämmar bakterietillväxt, medan de kraftfulla oxidationsmedlen perorganisk syra och väteperoxid snabbt tränger in i lipid-dubbelskiktsmembranet som ger snabb inaktivering av livsmedelsburna patogena bakterier, inklusive humana patogener såsom Salmonella, Listeria monocytogenes och Escherichia coli. Efter att produkten Tvätt appliceras på råvaran och får rinna av, bryts de ingående ingredienserna ner i vatten, syre och organiska syror. Inga giftiga föreningar släpps ut i miljön. I slutet av 2015 fick tillverkningsföretaget en positiv anmälan om livsmedelskontakt .