脱塩および脱色におけるクエン酸とサンレジン技術の使用
クエン酸 (C6H8O7) は、レモン、ライム、オレンジ、グレープフルーツなどの柑橘類に自然に含まれる弱い有機酸です。酸味のある白い結晶性の粉末で、食品保存料、香料、酸味料としてさまざまな食品や飲料製品によく使用されています。また、クエン酸は、水垢や錆びの汚れを取り除くキレート剤として、多くの洗浄製品にも使用されています。さらに、クエン酸は、医薬品業界では医薬品の賦形剤として、化粧品では pH 調整剤や保存料として使用されています。
食べ物と飲み物:
クエン酸はマイルドで爽やかな酸味があり、さまざまな飲料、キャンディー、ビスケット、ジュース、乳製品などの食品の製造に広く使用されています。すべての有機酸の市場で、クエン酸は70％以上の市場シェアを持っています。今のところ、クエン酸に代わる酸味料はありません。
_1698305846_WNo_600d399.webp "Food and beverages resins")
クエン酸は無水（水を含まない）形態または一水和物として得ることができます。一水和クエン酸は主に、清涼飲料水、フルーツジュース、ジャム、果糖、缶詰食品などの酸性香料として使用されます。また、食用油の抗酸化剤としても使用され、食品の感覚特性を改善し、食欲を増進し、人体内のカルシウムとリン物質の消化と吸収を促進します。
無水クエン酸は固形飲料に広く使用されています。クエン酸カルシウムやクエン酸鉄などのクエン酸の塩は、カルシウムイオンや鉄イオンを添加する必要がある一部の食品の強化剤として使用されます。クエン酸トリエチルなどのクエン酸エステルは、無毒の可塑剤として使用でき、食品包装用のプラスチックフィルムの製造に使用されます。
医薬品:
製薬業界では、クエン酸は炭酸ナトリウムまたは重炭酸ナトリウム水溶液と反応して大量のCO2を生成し、これを発泡システムとして使用することで、薬物の有効成分を急速に溶解させ、味覚効果を向上させることができます。
クエン酸は、さまざまな栄養経口液の緩衝剤としても使用できます。
少量のクエン酸を伝統的な漢方薬の調合物に加えると、微量の鉄銅金属錯体が形成され、有効成分の分解が遅れます。
クエン酸のさまざまな塩も、体内の対応する元素を補給するのに役立ちます。クエン酸ナトリウムは、輸血、血液と血漿の保存、人工血漿と血液製品の処理に広く使用されている抗凝固剤です。
化粧品：
クエン酸はフルーツ酸の一種で、ローション、クリーム、シャンプー、アンチエイジング製品などによく使用されています。その主な機能は、角質の再生を促進することで、皮膚のメラニンの代謝を助け、黒ずみを溶かし、毛穴を改善し、ある程度皮膚に潤いを与えます。
家禽生産:
子豚の飼料にクエン酸を加えると、子豚の下痢率を減らすことができます（早期離乳子豚は病気に対する抵抗力が低く、下痢による死亡率が高くなります）。そのため、子豚を早期に離乳させ、母豚の産子数を増やすことができます。
成長中の豚の飼料に 1% ～ 2% のクエン酸を加えると、毎日の体重増加が増加し、背脂肪の厚さが減少し、肉質が向上します。
希土類クエン酸塩は、豚、鶏、魚、エビ、牛、羊、ウサギ、カイコなど、さまざまな動物に適した新しいタイプの高効率飼料添加物です。動物の成長を促進し、耐病性と生存率を向上させ、飼料変換率を向上させ、給餌サイクルを短縮することができます。
化学および繊維産業:
クエン酸は、化学技術における化学分析試薬、実験試薬、クロマトグラフィー分析試薬、生化学試薬、錯化剤、マスキング剤として、または緩衝液の調製に使用できます。
クエン酸は、建築用セラミックタイルの耐酸性をテストするための試薬としても使用できます。クエン酸またはクエン酸塩をビルダーとして使用すると、洗浄製品の性能が向上し、金属イオンが急速に沈殿し、汚染物質が布地に再付着するのを防ぎ、洗浄に不可欠なアルカリ性を維持できます。
衣類のホルムアルデヒド汚染は非常に敏感な問題であり、クエン酸および変性クエン酸は、純綿織物の防シワ加工に使用できるホルムアルデヒドフリーの防シワ加工剤になります。
クエン酸の発酵と抽出：
クエン酸の発酵：
1)固体発酵法は、乾燥したジャガイモの粉末、澱粉粕、澱粉質の農産物および副産物を原料とし、培地を調製した後、常圧で煮沸し、接種温度まで冷却し、種麹に挿し、麹板に入れ、一定の温度および湿度条件下で発酵させる。固体発酵によるクエン酸の生産は、簡単な設備を使用し、操作が簡単である。
2)液体浅板発酵法は、主に糖蜜を原料として、滅菌培養液をパイプラインで各発酵プレートに移送し、細菌を投入し、細菌が細菌膜を形成した後に糖液を加えて発酵させる製造方法です。この方法では、発酵のために滅菌空気を発酵室に導入する必要があります。
3)液中発酵法では、クエン酸を製造するための主な装置は発酵槽です。この密閉容器内で微生物が繁殖し、発酵します。
クエン酸の抽出：
クエン酸発酵液には主生成物のほかに、他の代謝産物や不純物も含まれており、クエン酸は物理的および化学的方法によって抽出する必要があります。クエン酸の分離精製の主な方法は、カルシウム塩法とクロマトグラフィー法です。
カルシウム塩法は、発酵液中のクエン酸をカルシウム塩沈殿物に変え、硫酸でクエン酸カルシウムを遊離クエン酸に置き換え、生成された硫酸カルシウムを沈殿させ、さらにクエン酸を精製して結晶化させる方法です。しかし、カルシウム塩法には以下の欠点があります。
複雑で不便なプロセス
低い収量（約80～85％）
大量の硫酸カルシウム廃棄物が生産されることによる環境への懸念
連続クロマトグラフィー は、分離効率の高い新技術であり、非連続操作や利用率の低さなど、従来の技術の欠点を補い、発酵業界で広く使用されており、近年ではクエン酸業界でも使用されています。
連続クロマトグラフィー技術には次のような利点があります。
シンプルなプロセス、高度な自動化、低コスト。
高収量（90%以上）
硫酸カルシウムなどの固形廃棄物が発生せず、廃棄物処理コストが削減されるため、環境に優しいです。
クエン酸の脱塩・脱色用特殊樹脂：
イオン交換プロセスは、クエン酸の脱塩および脱色における効果的かつ成熟したプロセス技術であり、クエン酸の工業生産に広く使用されています。
しかし、クエン酸の高い浸透圧は、精製工程中に樹脂の膨張と収縮を繰り返し、特に陰イオン交換樹脂の場合、樹脂に大きな浸透圧がかかります。この状態では、樹脂が簡単に破損し、樹脂の耐用年数が短くなり、コストが増加します。これは、業界の発展を阻害する一般的な問題となり、解決策を求める声が強くありました。
この困難に対応するため、サンレジンは、均一な粒度分布、良好な浸透圧耐性、高い交換容量を備えたアクリルベースの弱塩基性陰イオン交換樹脂の開発に成功し、クエン酸の脱塩および脱色に使用されています。
この樹脂は、処理能力が高く、クエン酸の損失率が低く、再生が容易で、試薬の消費量が少なく、機械的強度が高く、耐用年数が長く、不純物除去の精度が高いなどの利点があり、業界で高く評価されています。
Sepsolut SMB システム:
樹脂の性能上の利点を最大限に引き出すために、サンレジンではクエン酸生産のプロセス特性を組み合わせ、より先進的な技術を採用した連続イオン交換SMBシステムを設計しました。自動制御バルブのマトリックス配置により、樹脂カラムを素早く切り替えて再利用できるため、酸、アルカリ、水の消費量が大幅に削減されます。
Sunresin の Sepsolut SMB システムでは、樹脂と機器が高利用率で連続的に稼働し、後続セクションに途切れることなく安定した供給液を提供します。従来の固定床システムと比較すると、使用する樹脂の量を 50 ～ 80% 削減でき、再生剤の量を 35 ～ 60% 削減できるため、クエン酸産業のより効率的な前進に役立ちます。
