DE19755426C2 - Process for the recovery of naturally occurring organic acids - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung natürlich vorkommender organischer Säuren (Fruchtsäuren), insbesondere Oxalsäure, aus filtrierten Pflanzensäften und -extrakten, die aus pflanzlichen Rohstoffen gewonnen werden. DOLLAR A Das Verfahren geht von filtrierten Pflanzensäften und -extrakten aus pflanzlichen Rohstoffen aus, wobei das (Diluat) einer Elektrodialyse in mindestens 4 Kammern unterworfen wird, die im Wechsel durch Anionenaustauschermenbranen und Kationenaustauschermembranen gebildet werden. DOLLAR A Eine Variante besteht darin, daß die filtrierten Pflanzensäfte und -extrakte (Diulat) einer Elektrodialyse in mindestens 2 Kammern unterworfen werden, die durch eine Anionenaustauschermembran getrennt und jeweils durch eine bipolare Membran begrenzt werden. DOLLAR A 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.The invention relates to a process for obtaining naturally occurring organic acids (fruit acids), in particular oxalic acid, from filtered plant juices and extracts obtained from vegetable raw materials. DOLLAR A The method is based on filtered vegetable juices and extracts from plant raw materials, wherein the (diluate) is subjected to electrodialysis in at least 4 chambers, which are alternately formed by anion exchange membranes and cation exchange membranes. DOLLAR A A variant is that the filtered plant juices and extracts (diulat) are subjected to electrodialysis in at least 2 chambers, which are separated by an anion exchange membrane and each bounded by a bipolar membrane. DOLLAR A With the described method, it is possible to obtain naturally occurring organic acids from juices and extracts of vegetable raw materials as a mixture or selectively almost quantitatively and in good quality.
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), in particular 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 be made by fermentation from carbohydrates using microorga 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 by means of Mineral acids with the aid 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 biomass yields, which is a recovery of these compounds Press juices or extracts justifies.
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 possible through the cultivation of fruit acidic plants Use of closed areas for the non-food area and the use already existing technologies and technology of the fruit juice industry for processing the Raw materials.
Im biotechnologischen Bereich wird zur Produktaufarbeitung die Elektrodialyse auf Grund ihrer schonenden Verfahrensparameter von fermentativ hergestellten or ganischen Säuren wie der Itacon- und Citronensäure genutzt. Es existiert eine Reihe von Literaturhinweisen und Schutzrechten.In the field of biotechnology, electrodialysis is used for product processing Reason for their gentle process parameters of fermentatively produced or ganic acids such as itaconic and citric acid. There is a number of references and intellectual 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.Mention may be made of the European patent EP 0 230 021 "Continuous process for fermentative production of organic acids ", wherein the acids by means of electro dialysis be 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 method for obtaining 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 methods have the goal of fermentatively obtained salts by means of To convert electrodialysis into the free acids, for example itaconic acid (US-PS 3,873,425) and lactic acid (DE-OS 19 57 395).
Danach werden ausgewählte Säuren, wie sie bei der Fermentation anfallen, gewonnen.Thereafter, selected acids, such as those obtained during fermentation, 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 production of acids, which are used as mixtures in vegetable juices and extracts from vegetable raw materials are not known. That concerns both the recovery of such acid mixtures and the selective recovery 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 object of a procedure for obtaining course vorkom 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 Elektrodialyse 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 when the juices (diluate) are subjected to electrodialysis in at least 4 chambers alternatingly through anion exchange membranes and Cation exchange membranes are formed, wherein
- - 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 whose Konzentra tion by adding concentrated and discharging the dilute mineral acid 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 addition of diluate and derivative of 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- In the chamber (K3) between acid and Diluatkreislauf a metal salt solution under supply of distilled water and under the discharge of 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 feed of distilled water and dissipate the fruit acid concentrate circ lose,
woraus anschließend die Gewinnung der Fruchtsäuren in an sich bekannter Weise erfolgt.resulting in the recovery of the fruit acids in a conventional manner 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 electrodialysis in at least 2 chambers separated by an anion exchange membrane and bounded by a bipolar membrane, respectively
- - 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 supply of fresh Dilute and drain 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 feed of distilled water and dissipate the fruit acid concentrate circ lose,
woraus anschließend die Gewinnung der Fruchtsäuren in an sich bekannter Weise erfolgt.resulting in the recovery of the fruit acids in a conventional manner 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. Basically, all vegetable raw materials are suitable for the process, the Contain fruit acid. Preferably rhubarb should 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 suitably between 10 ° and 70 ° C, preferably between 20 ° and 50 ° C, performed.
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 recovery of naturally occurring organic acids makes it possible to win the fruit acids as a mixture. By creating under But different current densities, it is also possible to select the acids selectively win. For example, the oxalic acid can thus be made from the fruit acid mixture high concentration can be isolated.
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 process in 2 chambers it may be important that before the electrodialysis divalent metal ions, in particular 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 method is not to single two-chamber or four limited chamber systems. For technical purposes, electrodialysis is used Preferably carried out in several parallel chamber systems.
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 either batchwise or continuously be performed. The continuous variant is preferred. You require reduces the constant addition of the input products and in the same quantity Ratio of the deduction of the resulting products. In the discontinuous Variant are the necessary feeds and Ablei in continuous operation omitted.
Das Verfahren wird an Hand der Abb. 1 und 2 beispielhaft beschrieben. Darin bedeuten: The method is described by way of example with reference to FIGS. 1 and 2. In this mean:
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)
22
Diluatkreislauf (z. B. Rhabarbersaft)
Diluate cycle (eg rhubarb juice)
33
Metallsalzkreislauf
Metal salt circulation
44
Mineralsäurekreislauf
Mineral acid cycle
55
Zugabe Diluat
Add diluate
66
Zugabe konzentrierter Mineralsäure
Addition of concentrated mineral acid
77
Konzentratabzug zur Kristallisation
Concentrate extract for crystallization
88th
Abzug des entsäuerten Diluates
Discharge of the deacidified diluate
99
Abzug der Metallsalze
Deduction of the metal salts
1010
Abzug verdünnter Mineralsäure
Discharge of dilute mineral acid
1111
Zugabe von destilliertem Wasser
Add distilled water
1212
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 exchanger side
K1 chamber with fruit acid concentrate
K2 chamber with diluate
+ Anode
- cathode
11
Konzentratkreislauf (selektierte Säuren)
Concentrate cycle (selected acids)
22
Diluatkreislauf (z. B. Rhabarbersaft)
Diluate cycle (eg rhubarb juice)
33
Konzentratabzug zur Weiteraufbereitung
Concentrate deduction for further processing
44
Abzug des entsäuerten Diluates
Discharge of the deacidified diluate
55
Zugabe Diluat
Add diluate
66
Zugabe von destilliertem WasserAdd 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. Figure 1 shows the possible stack configuration in a 4-chamber cycle. The individual chambers are bounded by cation and anion exchange membrane, 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).In chamber K1, the separated acids ( 1 ) (oxalic acid, malic acid and citric acid) circulate. In the chamber K2 circulates the dilute ( 2 ), for example, the deacidified rhubarb juice, in the chamber K3, a solution of metal salts ( 3 ), which are formed during the process and in the chamber K4 required as a proton mineral acid ( 4 ) (z B. HCl).
Der Prozeß der Entsäuerung kann auch in einer sich wiederholenden Sequenz dieser 4 Kammern durchgeführt werden. The process of deacidification may also be in a repeating sequence These 4 chambers are performed.
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.By applying the electric field, the acid anions migrate out of the Chamber K2 into the chamber K1, while the metal cations into the chamber K3 diffuse. The protons of the mineral acid from the chamber K4 migrate into the Chamber K1 and form there with the acid anions the free organic acids. Due to the different molecular size of the acid anions as well as the under Different pKs values result in different diffusion rates These are still 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 recovered both selectively and as a mixture and concentrated to the Löslichkeitsgrenze to a crystallization stage ( 7 ) to be supplied.
Der elektrodialytische Verfahrensschritt kann sowohl kontinuierlich als auch im Batch-Betrieb durchgeführt werden.The electrodialytic process step can be both continuous and in the Batch operation can be performed.
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 ) (eg, non-acidified rhubarb juice) in the same proportion as the deducted acidified diluent ( 8 ). Since the charge carriers of the mineral acid cycle migrate into the chambers K1 and K3 as described above, it is necessary to maintain the concentration of the charge carriers in order to maintain the process. Since to a corresponding volume of dilute mineral acid is removed ( 10 ) and replaced by concentrated mineral acid ( 6 ). Disadvantage of this configuration is the formation of metal salts ( 9 ), which must be disposed of. To maintain the continuous process, the withdrawn acid concentrate ( 7 ) and metal salt concentrate ( 9 ) volumes can be compensated 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, thereby avoiding the formation of the sparingly soluble salts (especially the oxalates).
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 2 chambers, wherein chamber K1 viewed from the anode of a bipolar membrane (AK) and an anion exchange membrane (A) and chamber K2 of the Anionenaustau shear 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.In the chamber K2 to be deacidified juice or extract ( 2 ) and in the chamber K1 the fruit acid concentrate ( 1 ). The basics of this process are known per se for fermentor solutions. By applying an electric field in the bipolar membranes (AK) to a water splitting and thus to generate the necessary for the charge transport ions and protons necessary for the formation of the 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 with the protons from the water splitting the free acids, can be concentrated there and the crystallization ( 3 ) are supplied. When removing acid concentrate, add a corresponding quantity of distilled water ( 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 in the case of the 4-chamber variant, the continuous variant requires the addition of diluate ( 5 ) (eg non-deacidified rhubarb juice) in quantitatively the same ratio to the withdrawal of the deacidified diluate ( 4 ). The recovery of the acids as a mixture or selectively is also possible, 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 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 method 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 100000 Dalton.For electrodialysis, an ultrafiltered rhubarb extract was used. He was obtained from the whole 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.
The electrodialysis was carried out in a series of 10 arranged in parallel with each 4 chambers according to Fig. 1 electrodialysis units. The cation and anion exchange membranes were commercial products based on styrene-divinyl benzene copolymers.
Membranfläche: 4,60 dm2
Abstand zwischen den Membranen: 1 mm
Dicke der Membran: 0,5 mmMembrane area: 4.60 dm 2
Distance between the membranes: 1 mm
Thickness of the membrane: 0.5 mm
Zu Versuchsbeginn wurden folgende Lösungen vorgelegt:At the beginning of the experiment, the following solutions were presented:
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 flow rate of 300 l / h per Circulation. It was worked in the voltage constant operation, whereby the potential difference 30 V was. The current was between 0.5 and 2 A.
Die Entsäuerung von Rhabarberextrakt dauerte insgesamt 8 Stunden.The deacidification of rhubarb extract took a total of 8 hours.
Zur Zusammensetzung des Rhabarberextraktes wurden ermittelt:
The composition of the rhubarb extract was determined as follows:
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.Thus, a 90% separation of oxalic acid was achieved, whereas only 24% the malic acid and no citric acid were separated from the juice. 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 100000 Dalton.For electrodialysis, an ultrafiltered rhubarb extract was used. He was obtained from the whole above-ground material of the plants and before electrodialysis to remove divalent metal ions from a cation exchanged. 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.
Electrodialysis was performed in a 2-chamber electrodialysis unit as shown in Fig. 2. The anion exchange membranes and bipolar membranes were commercial products based on styrene-devinylbenzene copolymers.
Effektive Membranfläche: 1 dm2
Abstand zwischen den Membranen: 2 mm
Dicke der Membran: 0,5 mmEffective membrane area: 1 dm 2
Distance between the membranes: 2 mm
Thickness of the membrane: 0.5 mm
Zu Versuchsbeginn wurden folgende Lösungen vorgelegt:At the beginning of the experiment, the following solutions were presented:
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.The electrodialysis was carried out at 40 ° C and a flow rate of 100 l / h per circuit run. It was worked in voltage constant operation, the potential difference 30 volts. 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 as follows:
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.Thus, an approximately 63% separation of oxalic acid was achieved, whereas only about 23% of the malic acid was separated from the juice and the citric acid at does not migrate at all under the chosen conditions.
Claims (8)
- 1. in der Kammer (K4) an der Kathodenseite eine Mineralsäure, deren Konzentra tion durch Zufuhr von konzentrierter und Ableitung verdünnter Mineralsäure konstant gehalten wird,
- 2. in einer mittleren Kammer (K2) das Diluat unter Zufuhr von Diluat und Ableitung des entsäuerten Diluats,
- 3. in der Kammer (K3) zwischen Säure- und Diluatkreislauf eine Metallsalzlösung unter Zufuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung der konzentrierten Metallsalzlösungen und
- 4. in der Kammer (K1) an der Anodenseite das Fruchtsäurekonzentrat unter Zufuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung des Fruchtsäurekonzentrats zirku lieren,
- 1. in the chamber (K4) on the cathode side, a mineral acid whose concentration is kept constant by supplying concentrated and derivative of dilute mineral acid,
- 2. in a middle chamber (K2) the diluate with addition of diluate and discharge of the deacidified diluate,
- 3. in the chamber (K3) between the acid and Diluatkreislauf a metal salt solution with supply of distilled water and with the derivation of the concentrated metal salt solutions and
- 4. in the chamber (K1) on the anode side, circulate the fruit acid concentrate while supplying distilled water and removing the fruit acid concentrate,
- 1. in der Kammer (K2) an der Kathodenseite das Diluat unter Zufuhr von frischem Diluat und Ableitung des entsäuerten Diluats und
- 2. in der Kammer (K1) an der Anodenseite das Fruchtsäurekonzentrat unter Zu fuhr von destilliertem Wasser und unter Ableitung des konzentrierten Frucht säurekonzentrats zirkulieren,
- 1. in the chamber (K2) on the cathode side, the diluate with supply of fresh diluate and derivation of the deacidified diluate and
- 2. In the chamber (K1) on the anode side, circulate the fruit acid concentrate under a supply of distilled water and with the concentrated fruit acid concentrate removed,
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