DE19755426A1 - Recovery of natural organic fruit acids, especially oxalic acid from mixture with malic and citric acids - Google Patents
Recovery of natural organic fruit acids, especially oxalic acid from mixture with malic and citric acidsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung natürlich vorkommender organischer Säuren (Fruchtsäuren), insbesondere Oxalsäure, aus filtrierten Pflanzensäften und -extrakten.The invention relates to a method for obtaining naturally occurring organic acids (fruit acids), especially oxalic acid, from filtered Plant juices and extracts.
Natürlich vorkommende organische Säuren wie Citronen-, Äpfel- und Milchsäure können durch Fermentation aus Kohlenhydraten unter Einsatz von Mikroorga nismen und erheblichem apparativen Aufwand gewonnen werden.Naturally occurring organic acids such as citric, malic and lactic acid can by fermentation from carbohydrates using Mikroorga nisms and considerable expenditure on equipment.
Oxalsäure wird auf chemischem Wege synthetisiert, wobei Saccharose mittels Mineralsäuren unter Zuhilfenahme eines Katalysators (Vanadinpentoxid) in Oxal säure umgewandelt wird.Oxalic acid is synthesized chemically, with sucrose using Mineral acids with the help of a catalyst (vanadium pentoxide) in oxal acid is converted.
In der Natur kommen organische Säuren insbesondere in Pflanzen sehr häufig vor, wobei die Art der Säure und ihre Konzentrationen in den verschiedenen Pflanzen stark differieren. Es gibt Pflanzen, die Gehalte an organischen Säuren aufweisen und Biomasseerträge erzielen, die eine Gewinnung dieser Verbindungen aus Preßsäften bzw. Extrakten rechtfertigt.In nature, organic acids are very common, especially in plants, being the type of acid and its concentrations in the different plants differ greatly. There are plants that contain organic acids and achieve biomass yields that are derived from these compounds Press juices or extracts justified.
Ein wichtiger Faktor ist die durch den Anbau fruchtsäurehaltiger Pflanzen mögliche Nutzung stillgelegter Flächen für den Non-Food-Bereich und die Nutzung bereits vorhandener Technologien und Technik der Fruchtsaftindustrie zur Aufarbeitung der Rohstoffe.An important factor is the one that is possible through the cultivation of plants containing fruit acids Use of set-aside areas for the non-food area and use already Existing technologies and technology of the fruit juice industry to process the Raw materials.
Im biotechnologischen Bereich wird zur Produktaufarbeitung die Elektrodialyse auf Grund ihrer schonenden Verfahrensparameter von fermantativ hergestellten or ganischen Säuren wie der Itacon- und Citronensäure genutzt. Es existiert eine Reihe von Literaturhinweisen und Schutzrechten.In the biotechnological area, electrodialysis is used to process the product Because of their gentle process parameters of fermantatively produced or ganic acids such as itaconic and citric acids. There are a number of references and property rights.
Genannt seien das Europapatent EP 0 230 021 "Kontinuierliches Verfahren zur fermentativen Herstellung organischer Säuren", wobei die Säuren mittels Elektro dialyse abgetrennt werden.The European patent EP 0 230 021 "Continuous process for fermentative production of organic acids ", the acids using electro dialysis are separated.
Die Patentschrift DE 35 42 861 beschreibt ein Verfahren zur Gewinnung von Äpfel säure aus Fermentationsbrühen.The patent DE 35 42 861 describes a process for the production of apples acid from fermentation broths.
Weitere bekannte Verfahren haben das Ziel, fermentativ gewonnene Salze mittels Elektrodialyse in die freien Säuren zu überführen, zum Beispiel Itaconsäure (US-PS 3 873 425) und Milchsäure (DE-OS 19 57 395).Other known processes have the goal of using salts obtained by fermentation To convert electrodialysis to the free acids, for example itaconic acid (U.S. Patent 3,873,425) and lactic acid (DE-OS 19 57 395).
Danach werden ausgewählte Säuren, wie sie bei der Fermentation anfallen, gewonnen.Then selected acids, such as those obtained during fermentation, are won.
Verfahren zur Gewinnung von Säuren, die als Gemische in den Pflanzensäften und -extrakten aus pflanzlichen Rohstoffen vorkommen, sind nicht bekannt. Das betrifft sowohl die Gewinnung solcher Säuregemische als auch die selektive Gewinnung von einzelnen Säuren aus diesen Gemischen.Process for the extraction of acids, which are in the form of mixtures in plant juices and -Extracts from vegetable raw materials are not known. That concerns both the extraction of such acid mixtures and the selective extraction of individual acids from these mixtures.
Es bestand deshalb die Aufgabe, ein Verfahren zur Gewinnung natürlich vorkom mender organischer Säuren aus pflanzlichen Rohstoffen zu entwickeln.It was therefore the task of naturally occurring a method for obtaining to develop organic acids from vegetable raw materials.
Es wurde gefunden, daß sich natürlich vorkommende organische Säuren (Frucht
säuren), insbesondere Oxalsäure, aus filtrierten pflanzlichen Säften und -extrakten
gewinnen lassen, wenn die Säfte (Diluat) einer Elektro-dialyse in mindestens
4 Kammern unterworfen werden, die im Wechsel durch Anionenaustauschermem
branen und Kationenaustauschermembranen gebildet werden, wobei
It has been found that naturally occurring organic acids (fruit acids), in particular oxalic acid, can be obtained from filtered vegetable juices and extracts if the juices (diluate) are subjected to electro-dialysis in at least 4 chambers, which are alternated by anion exchange elements branches and cation exchange membranes are formed, whereby
- - in der Kammer (K4) an der Kathodenseite eine Mineralsäure, deren Konzentra tion durch Zufuhr von konzentrierter und Ableitung der verdünnten Mineralsäure konstant gehalten wird,- In the chamber (K4) on the cathode side a mineral acid, the concentration tion by supplying concentrated and deriving the diluted mineral acid is kept constant
- - in einer mittleren Kammer (K2) das Diluat unter Zufuhr von Diluat und Ableitung des entsäuerten Diluats,- In a middle chamber (K2) the diluate with supply of the diluate and drain the deacidified diluate,
- - in der Kammer (K3) zwischen Säure- und Diluatkreislauf eine Metallsalzlösung unter Zufuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung der konzentrierten Metallsalzlösung und- A metal salt solution in the chamber (K3) between the acid and diluate circuit while adding distilled water and deriving the concentrated Metal salt solution and
- - in der Kammer (K1) an der Anodenseite das Fruchtsäurekonzentrat unter Zufuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung des Fruchtsäurekonzentrats zirku lieren,- In the chamber (K1) on the anode side, the fruit acid concentrate with supply of distilled water and derived from the fruit acid concentrate circu lieren,
woraus anschließend die Gewinnung der Fruchtsäuren in an sich bekannter Weise erfolgt.from which the fruit acids are then obtained in a manner known per se he follows.
Eine alternative Möglichkeit besteht darin, daß die Säfte und Extrakte (Diluat) einer
Elektrodialyse in mindestens 2 Kammern unterworfen werden, die durch eine
Anionenaustauschermembran getrennt und jeweils durch eine bipolare Membran
begrenzt werden, wobei
An alternative possibility is that the juices and extracts (diluate) are subjected to an electrodialysis in at least 2 chambers, which are separated by an anion exchange membrane and each delimited by a bipolar membrane, whereby
- - in der Kammer (K2) an der Kathodenseite das Diluat unter Zufuhr von frischem Diluat und Ableitung des entsäuerten Diluats und- In the chamber (K2) on the cathode side, the diluate with the supply of fresh Diluate and derivation of the deacidified diluate and
- - in der Kammer (K1) an der Anodenseite das Fruchtsäurekonzentrat unter Zufuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung des Fruchtsäurekonzentrats zirku lieren,- In the chamber (K1) on the anode side, the fruit acid concentrate with supply of distilled water and derived from the fruit acid concentrate circu lieren,
woraus anschließend die Gewinnung der Fruchtsäuren in an sich bekannter Weise erfolgt.from which the fruit acids are then obtained in a manner known per se he follows.
Grundsätzlich sind für das Verfahren alle pflanzlichen Rohstoffe geeignet, die Fruchtsäure enthalten. Vorzugsweise sollte jedoch Rhabarber eingesetzt werden, der einen hohen Oxalsäuregehalt hat. In principle, all vegetable raw materials that are suitable for the process Contain fruit acid. However, rhubarb should preferably be used, which has a high oxalic acid content.
Das Verfahren wird zweckmäßig zwischen 10 und 70°C, vorzugsweise zwischen 20 und 50°C, durchgeführt.The process is advantageously between 10 and 70 ° C, preferably between 20 and 50 ° C carried out.
Das Verfahren zur Gewinnung von natürlich vorkommenden organischen Säuren ermöglicht es, die Fruchtsäuren als Gemisch zu gewinnen. Durch Anlegen unter schiedlicher Stromdichten ist es aber auch möglich, die Säuren selektiv zu gewinnen. Beispielsweise kann die Oxalsäure damit aus dem Fruchtsäuregemisch in hoher Konzentration isoliert werden.The process for the extraction of naturally occurring organic acids enables the fruit acids to be obtained as a mixture. By creating under Different current densities, it is also possible to selectively add the acids win. For example, the oxalic acid can be extracted from the fruit acid mixture high concentration.
Für den Prozeß in 2 Kammern kann es wichtig sein, daß vor der Elektrodialyse zweiwertige Metallionen, insbesondere Calcium, mittels selektiver Ionenaustauscher abgetrennt werden.For the two-chamber process, it may be important that before electrodialysis divalent metal ions, especially calcium, by means of selective ion exchangers be separated.
Die Anwendung des Verfahrens ist nicht auf einzelne Zweikammer- bzw. Vier kammersysteme beschränkt. Zu technischen Zwecken wird die Elektrodialyse vor zugsweise in mehreren parallel geschalteten Kammersystemen durchgeführt.The application of the procedure is not to single bicameral or four chamber systems limited. Electrodialysis is used for technical purposes preferably carried out in several chamber systems connected in parallel.
Das Verfahren kann sowohl diskontinuierlich im Batch-Betrieb als auch kontinu ierlich durchgeführt werden. Die kontinuierliche Variante wird bevorzugt. Sie erfor dert die ständige Zugabe der Einsatzprodukte und im mengenmäßig gleichen Verhältnis den Abzug der daraus entstandenen Produkte. Bei der diskontinuierlichen Variante werden die im kontinuierlichen Betrieb notwendigen Zufuhren und Ablei tungen weggelassen.The process can be carried out batchwise as well as continuously be carried out. The continuous variant is preferred. You need changes the constant addition of the input products and in quantitative terms Ratio the deduction of the resulting products. In the discontinuous The supplies and discharges required in continuous operation become a variant omitted.
Das Verfahren wird an Hand der Abb. 1 und 2 beispielhaft beschrieben. Darin bedeuten: The process is described by way of example with the aid of FIGS. 1 and 2. Where:
A Anionenaustauschermembran
K Kationenaustauschermembran
K1 Kammer mit Fruchtsäurekonzentrat
K2 Kammer mit Diluat
K3 Kammer mit Metallsalzlösung
K4 Kammer mit Mineralsäure
+ Anode
- Kathode
A anion exchange membrane
K cation exchange membrane
K1 chamber with fruit acid concentrate
K2 chamber with diluate
K3 chamber with metal salt solution
K4 chamber with mineral acid
+ Anode
- cathode
11
Konzentratkreislauf (selektierte Säuren)
Concentrate cycle (selected acids)
22nd
Diluatkreislauf (z. B. Rhabarbersaft)
Diluate cycle (e.g. rhubarb juice)
33rd
Metallsalzkreislauf
Metal salt cycle
44th
Mineralsäurekreislauf
Mineral acid cycle
55
Zugabe Diluat
Add diluate
66
Zugabe konzentrierter Mineralsäure
Add concentrated mineral acid
77
Konzentratabzug zur Kristallisation
Concentrate withdrawal for crystallization
88th
Abzug des entsäuerten Diluates
Withdrawal of the deacidified diluate
99
Abzug der Metallsalze
Deduction of the metal salts
1010th
Abzug verdünnter Mineralsäure
Deduction of dilute mineral acid
1111
Zugabe von destilliertem Wasser
Add distilled water
1212th
Zugabe von destilliertem Wasser.
Add distilled water.
A Anionenaustauschermembran
AK Bipolare Membran mit Anionen- und Kationenaustauscherseite
K1 Kammer mit Fruchtsäurekonzentrat
K2 Kammer mit Diluat
+ Anode
- Kathode
A anion exchange membrane
AK Bipolar membrane with anion and cation exchange side
K1 chamber with fruit acid concentrate
K2 chamber with diluate
+ Anode
- cathode
11
Konzentratkreislauf (selektierte Säuren)
Concentrate cycle (selected acids)
22nd
Diluatkreislauf (z. B. Rhabarbersaft)
Diluate cycle (e.g. rhubarb juice)
33rd
Konzentratabzug zur Weiteraufbereitung
Concentrate deduction for further processing
44th
Abzug des entsäuerten Diluates
Withdrawal of the deacidified diluate
55
Zugabe Diluat
Add diluate
66
Zugabe von destilliertem Wasser
Add distilled water
In Abb. 1 ist die mögliche Stackkonfiguration in einem Kreisprozeß mit 4 Kammern dargestellt. Die einzelnen Kammern sind durch Kationen- und Anionen austauschermembran begrenzt, von der Anode aus betrachtet in der Sequenz Kationen- und Anionenaustauschermembran. Fig. 1 shows the possible stack configuration in a 4-chamber cycle. The individual chambers are delimited by cation and anion exchange membranes, viewed from the anode in the sequence cation and anion exchange membrane.
In der Kammer K1 zirkulieren die abgetrennten Säuren (1) (Oxalsäure, Äpfelsäure und Citronensäure). In der Kammer K2 zirkuliert das Diluat (2), beispielsweise der zu entsäuernde Rhabarbersaft, in der Kammer K3 eine Lösung aus Metallsalzen (3), die während des Prozesses gebildet werden und in der Kammer K4 die als Protonenlieferant benötigte Mineralsäure (4) (z. B. HCl).The separated acids ( 1 ) (oxalic acid, malic acid and citric acid) circulate in the chamber K1. In the chamber K2 the diluate ( 2 ), for example the rhubarb juice to be deacidified, circulates in the chamber K3 a solution of metal salts ( 3 ) which are formed during the process and in the chamber K4 the mineral acid ( 4 ) required as proton supplier (e.g. HCl).
Der Prozeß der Entsäuerung kann auch in einer sich wiederholenden Sequenz dieser 4 Kammern durchgeführt werden. The process of deacidification can also be in a repeating sequence of these 4 chambers.
Durch das Anlegen des elektrischen Feldes wandern die Säureanionen aus der Kammer K2 in die Kammer K1, während die Metallkationen in die Kammer K3 diffundieren. Die Protonen der Mineralsäure aus der Kammer K4 wandern in die Kammer K1 und bilden dort mit den Säureanionen die freien organischen Säuren. Aufgrund der unterschiedlichen Molekülgröße der Säureanionen als auch der unter schiedlichen pKs-Werte kommt es zu unterschiedlichen Diffusionsgeschwindig keiten, die durch das Anlegen unterschiedlicher Stromdichten noch unterstützt werden können.When the electric field is applied, the acid anions migrate out of the Chamber K2 in chamber K1, while the metal cations in chamber K3 diffuse. The protons of the mineral acid from chamber K4 migrate into the Chamber K1 and form the free organic acids with the acid anions. Due to the different molecular size of the acid anions as well as the under Different pKs values lead to different diffusion speeds that are supported by the application of different current densities can be.
Die freien Säuren können deshalb sowohl selektiv als auch als Gemisch gewonnen und bis zur Löslichkeitsgrenze aufkonzentriert werden, um einer Kristallisationsstufe (7) zugeführt zu werden.The free acids can therefore be obtained both selectively and as a mixture and concentrated to the solubility limit in order to be fed to a crystallization stage ( 7 ).
Der elektrodialytische Verfahrensschritt kann sowohl kontinuierlich als auch im Batch-Betrieb durchgeführt werden.The electrodialytic process step can be carried out either continuously or in the Batch operation can be carried out.
Die kontinuierliche Variante erfordert die Zugabe von Diluat (5) (z. B. nichtent säuerter Rhabarbersaft) im mengenmäßig gleichen Verhältnis zum Abzug des ent säuerten Diluates (8). Da die Ladungsträger des Mineralsäurekreislaufes wie oben beschrieben in die Kammern K1 und K3 wandern, ist es zur Aufrechterhaltung des Prozesses notwendig, die Konzentration der Ladungsträger konstant zu halten. Da zu wird ein entsprechender Volumenteil verdünnter Mineralsäure entnommen (10) und durch konzentrierte Mineralsäure (6) ersetzt. Nachteil dieser Konfiguration ist die Bildung von Metallsalzen (9), die entsorgt werden müssen. Zur Aufrechterhal tung des kontinuierlichen Prozesses können über die Ströme (11) und (12) durch Zugabe von destilliertem Wasser die entnommenen Säurekonzentrat- (7) und Metallsalzkonzentrat (9)-Volumina kompensiert werden. Vorteilhaft allerdings ist die Gewinnung der freien Carbonsäuren, da als Protonenlieferant eine Mineralsäure eingesetzt wird und dadurch die Bildung der schwerlöslichen Salze (insbesondere der Oxalate) vermieden wird. The continuous variant requires the addition of diluate ( 5 ) (e.g. non-deacidified rhubarb juice) in the same quantitative proportion to the deduction of the deacidified diluate ( 8 ). Since the charge carriers of the mineral acid cycle migrate into the chambers K1 and K3 as described above, in order to maintain the process it is necessary to keep the concentration of the charge carriers constant. A corresponding volume of dilute mineral acid is removed ( 10 ) and replaced by concentrated mineral acid ( 6 ). The disadvantage of this configuration is the formation of metal salts ( 9 ), which have to be disposed of. To maintain the continuous process, the removed acid concentrate ( 7 ) and metal salt concentrate ( 9 ) volumes can be compensated for via streams ( 11 ) and ( 12 ) by adding distilled water. However, it is advantageous to obtain the free carboxylic acids, since a mineral acid is used as the proton supplier and the formation of the poorly soluble salts (in particular the oxalates) is avoided.
Abb. 2 zeigt eine weitere mögliche Stackkonfiguration mit 2 Kammern, wobei Kammer K1 von der Anode aus betrachtet von einer bipolaren Membran (AK) und einer Anionenaustauschermembran (A) und Kammer K2 von der Anionenaustau schermembran (A) und einer bipolaren Membran (AK) begrenzt werden. Fig. 2 shows another possible stack configuration with two chambers, chamber K1 viewed from the anode from a bipolar membrane (AK) and an anion exchange membrane (A) and chamber K2 from the anion exchange membrane (A) and a bipolar membrane (AK) be limited.
In der Kammer K2 zirkuliert der zu entsäuernde Saft bzw. Extrakt (2) und in der Kammer K1 das Fruchtsäurekonzentrat (1). Die Grundlagen dieses Prozesses sind für Fermentorlösungen an sich bekannt. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes kommt es in den bipolaren Membranen (AK) zu einer Wasserspaltung und damit zur Erzeugung der für den Ladungstransport notwendigen Ionen und zur Bildung der freien Säure notwendigen Protonen.The juice or extract ( 2 ) to be deacidified circulates in the chamber K2 and the fruit acid concentrate ( 1 ) in the chamber K1. The basics of this process are known per se for fermentor solutions. When an electric field is applied, water splitting occurs in the bipolar membranes (AK) and thus the ions necessary for charge transport are generated and the protons necessary for the formation of free acid.
Die Säureanionen wandern durch die Anionenaustauschermembran aus der Kammer K2 in die Kammer K1, bilden mit den Protonen aus der Wasserspaltung die freien Säuren, können dort aufkonzentriert und der Kristallisation (3) zugeführt werden. Bei Entnahme von Säurekonzentrat ist eine entsprechende Menge destil lierten Wassers zu ergänzen (6).The acid anions migrate through the anion exchange membrane from the chamber K2 into the chamber K1, form the free acids with the protons from the water splitting, can be concentrated there and fed to the crystallization ( 3 ). If acid concentrate is removed, a corresponding amount of distilled water must be added ( 6 ).
Die kontinuierliche Variante erfordert wie bei der 4-Kammervariante die Zugabe von Diluat (5) (z. B. nichtentsäuerter Rhabarbersaft) im mengenmäßig gleichen Verhält nis zum Abzug des entsäuerten Diluates (4). Die Gewinnung der Säuren als Gemisch oder selektiv ist, wie oben beschrieben, ebenfalls möglich.As with the 4-chamber variant, the continuous variant requires the addition of diluate ( 5 ) (e.g. non-deacidified rhubarb juice) in the same quantitative proportion to the removal of the deacidified diluate ( 4 ). The acids can also be obtained as a mixture or selectively, as described above.
Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, natürlich vorkommende organische Säuren aus Säften und Extrakten pflanzlicher Rohstoffe als Gemisch oder selektiv nahezu quantitativ und in guter Qualität zu gewinnen.With the described method it is possible to use naturally occurring organic Acids from juices and extracts of vegetable raw materials as a mixture or selectively to win almost quantitatively and in good quality.
Die praktische Durchführung des Verfahrens in beiden Prozeßsystemen wird in den Beispielen 1 und 2 beschrieben. The practical implementation of the process in both process systems is in the Examples 1 and 2 described.
Für die Elektrodialyse wurde ein ultrafiltrierter Rhabarberextrakt eingesetzt. Er wurde aus dem gesamten oberirdischen Material der Pflanzen gewonnen. Der cut off der Ultrafiltrationsmembran lag bei 100 000 Dalton.An ultrafiltered rhubarb extract was used for electrodialysis. He was obtained from the entire above-ground material of the plants. The cut off the ultrafiltration membrane was 100,000 daltons.
Die Elektrodialyse wurde in einer Reihe von 10 parallel angeordneten mit je 4
Kammern gemäß Abb. 1 Elektrodialyseeinheiten durchgeführt. Die Kationen- und
Anionenaustauschermembranen waren handelsübliche Produkte auf Basis von
Styrol-Divenylbenzol-Copolymeren.
Membranfläche: 4,60 dm2
Abstand zwischen den Membranen: 1 mm
Dicke der Membran: 0,5 mm.The electrodialysis was carried out in a row of 10 parallel arranged with 4 chambers each according to Fig. 1 electrodialysis units. The cation and anion exchange membranes were commercially available products based on styrene-divinylbenzene copolymers.
Membrane area: 4.60 dm 2
Distance between the membranes: 1 mm
Membrane thickness: 0.5 mm.
Zu Versuchsbeginn wurden folgende Lösungen vorgelegt:
The following solutions were presented at the start of the experiment:
Elektrodenkammern
Anodenspüllösung - Natriumsulfatlösung 3%
Kathodenspüllösung - Natriumsulfatlösung 3%
Mineralsäurekreislauf - Salzsäure 0,2 M
Diluatkreislauf - Rhabarberextrakt
Konzentratkreislauf - Aqua dest.
Metallsalzkreislauf - Aqua dest.
Electrode chambers
Anode rinsing solution - sodium sulfate solution 3%
Cathode rinsing solution - sodium sulfate solution 3%
Mineral acid cycle - hydrochloric acid 0.2 M
Diluate cycle - rhubarb extract
Concentrate cycle - aqua dest.
Metal salt cycle - aqua dest.
Volumen der Lösungen - 5 l.Volume of solutions - 5 l.
Die Elektrodialyse erfolgte bei 30°C und einem Volumenstrom von 300 l/h pro Kreislauf. Es wurde im spannungskonstanten Betrieb gearbeitet, wobei die Potential differenz 30 V betrug. Die Stromstärke lag zwischen 0,5 und 2 A.The electrodialysis was carried out at 30 ° C and a volume flow of 300 l / h per Circulation. It was worked in constant voltage operation, the potential difference was 30 V. The current was between 0.5 and 2 A.
Die Entsäuerung von Rhabarberextrakt dauerte insgesamt 8 Stunden.The deacidification of rhubarb extract took 8 hours in total.
Zur Zusammensetzung des Rhabarberextraktes wurden ermittelt:
The following were determined for the composition of the rhubarb extract:
Damit wurde eine 90%ige Abtrennung der Oxalsäure erreicht, wohingegen nur 24% der Äpfelsäure und keine Citronensäure aus dem Saft abgetrennt wurden. Dies belegt die Möglichkeit der selektiven Trennung der Säuren.This achieved a 90% separation of the oxalic acid, whereas only 24% of malic acid and no citric acid separated from the juice were. This demonstrates the possibility of selective separation of the acids.
Für die Elektrodialyse wurde ein ultrafiltrierter Rhabarberextrakt eingesetzt. Er wurde aus dem gesamten oberirdischen Material der Pflanzen gewonnen und vor der Elektrodialyse zur Entfernung zweiwertiger Metallionen einem Kationenaus tausch unterzogen. Der cut off der Ultrafiltrationsmembran lag bei 100 000 Dalton.An ultrafiltered rhubarb extract was used for electrodialysis. He was obtained from the entire above-ground material of the plants and before electrodialysis to remove divalent metal ions from a cation subjected to exchange. The cut-off of the ultrafiltration membrane was 100,000 daltons.
Die Elektrodialyse wurde in einer 2-Kammerelektrodialyseeinheit gemäß Abb. 2
durchgeführt. Die Anionenaustauschermembranen und bipolaren Membranen waren
handelsübliche Produkte auf Basis von Styrol-Devinylbenzol-Copolymeren.
Effektive Membranfläche: 1 dm2
Abstand zwischen den Membranen: 2 mm
Dicke der Membran: 0,5 mm.The electrodialysis was carried out in a 2-chamber electrodialysis unit as shown in Fig. 2. The anion exchange membranes and bipolar membranes were commercially available products based on styrene-devinylbenzene copolymers.
Effective membrane area: 1 dm 2
Distance between the membranes: 2 mm
Membrane thickness: 0.5 mm.
Zu Versuchsbeginn wurden folgende Lösungen vorgelegt:
The following solutions were presented at the start of the experiment:
Elektrodenkammern
Anodenspüllösung - Natriumsulfatlösung 3%
Kathodenspüllösung - Natriumsulfatlösung 3%
Diluatkreislauf - Rhabarberextrakt
Konzentratkreislauf - Aqua dest.
Electrode chambers
Anode rinsing solution - sodium sulfate solution 3%
Cathode rinsing solution - sodium sulfate solution 3%
Diluate cycle - rhubarb extract
Concentrate cycle - aqua dest.
Volumen der Lösungen - 5 l.Volume of solutions - 5 l.
Die Elektrodialyse erfolgte bei 40°C und einem Volumenstrom von 100 l/h pro Kreis lauf. Es wurde im spannungskonstanten Betrieb gearbeitet, wobei die Potentialdiffe renz 30 V betrug. Die Stromstärke lag zwischen 3,0 und 7 A.Electrodialysis was carried out at 40 ° C and a volume flow of 100 l / h per circuit run. Work was carried out in constant voltage operation, with the potential differences limit was 30 V. The current was between 3.0 and 7 A.
Die Entsäuerung von Rhabarberextrakt dauerte insgesamt 5 Stunden.The deacidification of rhubarb extract took a total of 5 hours.
Zur Zusammensetzung des Rhabarberextraktes wurde ermittelt:
The composition of the rhubarb extract was determined:
Damit wurde eine ca. 63%ige Abtrennung der Oxalsäure erreicht, wohingegen nur ca. 23% der Äpfelsäure aus dem Saft abgetrennt wurde und die Citronensäure bei den gewählten Bedingungen überhaupt nicht wandert.An approx. 63% separation of oxalic acid was achieved with this, whereas only About 23% of the malic acid was separated from the juice and the citric acid does not move at all under the chosen conditions.
Claims (8)
- - in der Kammer (K4) an der Kathodenseite eine Mineralsäure, deren Konzentra tion durch Zufuhr von konzentrierter und Ableitung verdünnter Mineralsäure konstant gehalten wird,
- - in einer mittleren Kammer (K2) das Diluat unter Zufuhr von Diluat und Ableitung des entsäuerten Diluats,
- - in der Kammer (K3) zwischen Säure- und Diluatkreislauf eine Metallsalzlösung unter Zufuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung der konzentrierten Metallsalzlösungen und
- - in der Kammer (K1) an der Anodenseite das Fruchtsäurekonzentrat unter Zufuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung des Fruchtsäurekonzentrats zirku lieren,
- - In the chamber (K4) on the cathode side, a mineral acid, the concentration of which is kept constant by supplying concentrated and deriving mineral acid,
- - in a middle chamber (K2) the diluate with supply of the diluate and discharge of the deacidified diluate,
- - In the chamber (K3) between the acid and diluate circuit, a metal salt solution with the addition of distilled water and with the derivation of the concentrated metal salt solutions and
- - circulate the fruit acid concentrate in the chamber (K1) on the anode side with the addition of distilled water and with derivation of the fruit acid concentrate,
- - in der Kammer (K2) an der Kathodenseite das Diluat unter Zufuhr von frischem Diluat und Ableitung des entsäuerten Diluats und
- - in der Kammer (K1) an der Anodenseite das Fruchtsäurekonzentrat unter Zu fuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung des konzentrierten Frucht säurekonzentrats zirkulieren,
- - In the chamber (K2) on the cathode side, the diluate with the supply of fresh diluate and discharge of the deacidified diluate and
- - circulate the fruit acid concentrate in the chamber (K1) on the anode side with supply of distilled water and with derivation of the concentrated fruit acid concentrate,
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997155426 DE19755426C2 (en) | 1997-12-13 | 1997-12-13 | Process for the recovery of naturally occurring organic acids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997155426 DE19755426C2 (en) | 1997-12-13 | 1997-12-13 | Process for the recovery of naturally occurring organic acids |
Publications (2)
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