Uso de ácido cítrico y tecnología Sunresin en la desmineralización y decoloración

El ácido cítrico (C₆H₆O₆) es un ácido orgánico débil presente de forma natural en frutas cítricas como limones, limas, naranjas y pomelos. Es un polvo cristalino blanco de sabor ácido que se utiliza comúnmente como conservante, aromatizante y acidulante en diversos alimentos y bebidas. También se utiliza en muchos productos de limpieza como agente quelante para eliminar la cal y las manchas de óxido. Además, se utiliza en la industria farmacéutica como excipiente en medicamentos y en cosméticos como regulador de pH y conservante.

Comida y bebidas: 

El ácido cítrico tiene un sabor ácido suave y refrescante, y se utiliza ampliamente en la elaboración de diversas bebidas, dulces, galletas, jugos, productos lácteos y otros alimentos. En el mercado de todos los ácidos orgánicos, el ácido cítrico tiene una cuota de mercado de más del 70 %. Hasta la fecha, ningún agente ácido puede reemplazarlo. 

El ácido cítrico se puede obtener en forma anhidra (sin agua) o monohidratada. El ácido cítrico monohidratado se utiliza principalmente como aromatizante ácido en refrescos, zumos de frutas, mermeladas, azúcar de frutas y conservas, entre otros. También se puede utilizar como antioxidante en aceites comestibles, mejorando las propiedades sensoriales de los alimentos, estimulando el apetito y favoreciendo la digestión y la absorción de calcio y fósforo en el cuerpo humano. 

El ácido cítrico anhidro se usa ampliamente en bebidas sólidas. Las sales de ácido cítrico, como el citrato de calcio y el citrato férrico, son fortificantes para algunos alimentos que requieren la adición de iones de calcio y hierro. Los ésteres de ácido cítrico, como el citrato de trietilo, pueden emplearse como plastificantes no tóxicos y se emplean en la fabricación de películas plásticas para envases de alimentos.

Productos farmacéuticos:  

En la industria farmacéutica, el ácido cítrico puede reaccionar con una solución acuosa de carbonato de sodio o bicarbonato de sodio para producir una gran cantidad de CO2, que se utiliza como sistema efervescente, de modo que los ingredientes activos del medicamento se pueden disolver rápidamente y se puede mejorar el efecto del sabor. 

El ácido cítrico también se puede utilizar como tampón en diversas soluciones nutricionales orales. 

Agregar una pequeña cantidad de ácido cítrico a las preparaciones de medicina herbal tradicional puede formar trazas de complejos metálicos de hierro y cobre, lo que retrasa la degradación de los ingredientes activos. 

Diversas sales de ácido cítrico también pueden ayudar al organismo a complementar los elementos correspondientes. El citrato de sodio es un anticoagulante ampliamente utilizado en transfusiones sanguíneas, la conservación de sangre y plasma, y ​​el procesamiento de plasma artificial y hemoderivados.

Productos cosméticos: 

El ácido cítrico es un tipo de ácido de fruta, que a menudo se utiliza en lociones, cremas, champús, productos antienvejecimiento, etc. Su función principal es acelerar la renovación de la cutina, lo que ayuda al metabolismo de la melanina en la piel, disuelve los puntos negros, mejora los poros y también hidrata la piel hasta cierto punto.

Producción avícola: 

La adición de ácido cítrico al alimento de los lechones puede reducir la tasa de diarrea de los lechones (los lechones destetados tempranamente tienen baja resistencia a las enfermedades y alta mortalidad debido a la diarrea), de modo que los lechones pueden destetarse temprano y aumentar el tamaño de la camada de las cerdas. 

Agregar entre 1% y 2% de ácido cítrico a la dieta de los cerdos en crecimiento puede aumentar la ganancia diaria de peso, reducir el espesor de la grasa dorsal y mejorar la calidad de la carne. 

El citrato de tierras raras es un nuevo tipo de aditivo alimentario de alta eficiencia, adecuado para diversos animales como cerdos, pollos, peces, camarones, ganado, ovejas, conejos, gusanos de seda, etc. Puede promover el crecimiento animal, mejorar la resistencia a las enfermedades y la tasa de supervivencia, mejorar la tasa de conversión alimenticia y acortar el ciclo de alimentación.

Industrias químicas y textiles: 

El ácido cítrico se puede utilizar como reactivo de análisis químico en tecnología química, como reactivo experimental, reactivo de análisis cromatográfico y reactivo bioquímico, agente complejante, agente enmascarador o para preparar soluciones tampón. 

El ácido cítrico también se puede utilizar como reactivo para comprobar la resistencia al ácido de las baldosas cerámicas arquitectónicas. El uso de ácido cítrico o citrato como aditivo reforzante puede mejorar el rendimiento de los productos de lavado, precipitar rápidamente los iones metálicos, evitar que los contaminantes se adhieran a las telas y mantener la alcalinidad esencial para el lavado. 

La contaminación de la ropa con formaldehído es un tema muy delicado, y el ácido cítrico y el ácido cítrico modificado se pueden convertir en un agente de acabado antiarrugas sin formaldehído para el acabado antiarrugas de telas de algodón puro.

La fermentación y extracción del ácido cítrico:

Fermentación del ácido cítrico:

1) El método de fermentación en estado sólido utiliza polvo de patata deshidratada, harina de almidón y productos agrícolas y secundarios con almidón como materias primas. Tras preparar el medio de cultivo, se cuece a presión normal, se enfría a la temperatura de inoculación, se introduce en el koji de semilla, se coloca en la placa de koji y se fermenta en determinadas condiciones de temperatura y humedad. La producción de ácido cítrico mediante fermentación en estado sólido utiliza equipos sencillos y es de fácil manejo.

2) El método de fermentación líquida en placa poco profunda utiliza principalmente melaza como materia prima. El método de producción consiste en transferir la solución de cultivo esterilizada a cada placa de fermentación mediante tuberías, insertar las bacterias y añadir una solución de azúcar para la fermentación después de que las bacterias formen una película bacteriana. Para este método, la fermentación requiere la introducción de aire estéril en la sala de fermentación.

3) En la fermentación sumergida, el equipo principal para la producción de ácido cítrico es el fermentador. Los microorganismos se reproducen y fermentan en este recipiente hermético.

Extracción de ácido cítrico: 

Además del producto principal, el caldo de fermentación del ácido cítrico contiene otros metabolitos y algunas impurezas, por lo que el ácido cítrico debe extraerse mediante métodos físicos y químicos. Los principales métodos de separación y purificación del ácido cítrico son el método de las sales de calcio y la cromatografía.

El método de la sal de calcio consiste en transformar el ácido cítrico del caldo de fermentación en precipitación de sal de calcio, reemplazar el citrato de calcio por ácido cítrico libre con ácido sulfúrico, precipitar el sulfato de calcio generado y, posteriormente, purificar y cristalizar el ácido cítrico. Sin embargo, el método de la sal de calcio presenta las siguientes desventajas:

Procesos complicados e incómodos 

Rendimiento bajo (alrededor del 80-85%) 

Preocupación ambiental por la gran cantidad de residuos de sulfato de calcio que se producen

Cromatografía continua  Es una nueva tecnología con alta eficiencia de separación que compensa las deficiencias de las tecnologías tradicionales, como la operación discontinua y la baja tasa de utilización. Se ha utilizado ampliamente en la industria de la fermentación, incluyendo en los últimos años la industria del ácido cítrico.

La tecnología de cromatografía continua tiene las siguientes ventajas: 

Proceso simple, alto grado de automatización y bajo costo; 

Alto rendimiento (más del 90%); 

Respetuoso con el medio ambiente, no produce residuos sólidos como sulfato de calcio y tiene un coste reducido para el tratamiento de residuos.

Resinas especiales para desalinización y decoloración con ácido cítrico:

El proceso de intercambio iónico es una tecnología de proceso eficaz y madura en la desmineralización y decoloración del ácido cítrico, y se utiliza ampliamente en la producción industrial de ácido cítrico. 

Sin embargo, la alta presión osmótica del ácido cítrico provoca la expansión y contracción repetidas de las resinas durante el proceso de purificación fina, lo que las hace soportar una enorme presión osmótica, especialmente en el caso de las resinas de intercambio aniónico. En estas condiciones, las resinas pueden romperse fácilmente, lo que reduce su vida útil y aumenta su costo. Este problema se ha convertido en un obstáculo común para el desarrollo de la industria, por lo que se ha generado una fuerte demanda de soluciones.

En respuesta a esta dificultad, Sunresin ha desarrollado con éxito la resina de intercambio aniónico de base débil basada en acrílico con distribución de tamaño de partícula uniforme, buena resistencia a la presión osmótica y alta capacidad de intercambio, que se utiliza para la desmineralización y decoloración del ácido cítrico.  

Esta resina tiene las ventajas de una fuerte capacidad de procesamiento, baja tasa de pérdida de ácido cítrico, fácil regeneración, menor consumo de reactivos, alta resistencia mecánica, larga vida útil, mayor precisión en la eliminación de impurezas y ha sido altamente afirmada y reconocida por la industria.

Sistema Sepsolut SMB: 

Para maximizar el rendimiento de las resinas, Sunresin combinó las características del proceso de producción de ácido cítrico y diseñó un sistema SMB de intercambio iónico continuo con tecnología más avanzada. Gracias a la disposición matricial de las válvulas de control automáticas, las columnas de resina se pueden cambiar y reutilizar rápidamente, lo que reduce significativamente el consumo de ácido, álcali y agua.

Con el sistema Sepsolut SMB de Sunresin, las resinas y el equipo funcionan continuamente a un alto índice de utilización, proporcionando un líquido de alimentación ininterrumpido y estable para las secciones posteriores. En comparación con el sistema tradicional de lecho fijo, la cantidad de resinas utilizadas se puede reducir entre un 50 % y un 80 %, mientras que la cantidad de regenerante se puede reducir entre un 35 % y un 60 %, lo que contribuye a un mayor progreso de la industria del ácido cítrico.