Виробництво молочної кислоти
Молочна кислота є органічною кислотою. Він має молекулярну формулу CH3-CH(OH)-COOH. Він білий у твердому стані і змішується з водою.[2] У розчиненому стані утворює безбарвний розчин. Виробництво включає як штучний синтез, так і природні джерела. Синтетично її виробляють в Японії та США, а європейські виробники використовують спосіб бродіння. Європейські виробники становлять від 28 000 до 30 000 тонн на рік із загальних приблизних світових масштабів виробництва молочної кислоти. Молочна кислота широко застосовується у фармацевтичній промисловості (наприклад, в ізомальтозі) та в деяких компаніях, що виробляють пластмаси.
Що таке молочна кислота?
- Молочна кислота — це хімічна сполука з формулою C3H8O, яка також називається лактатом.
• Вона утворюється під час ферментації лактози (молочного цукру).
• Молочна кислота міститься в таких продуктах, як творог, йогурт, простокваша, кумис.
• Вона має два оптичні ізомери — лево- і декстро-молочні кислоти.
• У 1780 році шведський хімік Карл Вільгельм Шеле вперше виділив молочну кислоту з кислого молока.
• Тверда форма цієї хімічної речовини розчинна у воді і має білий колір, а рідка форма – безбарвна.
• Лактат кальцію, розчинна сіль молочної кислоти, може використовуватися як джерело кальцію.
Властивості молочної кислоти
C3H6O3 Молочна кислота
pH 3.51
Температура кипіння 122 °C
Температура плавлення 53 °C
Хімічна структура молочної кислоти
- Вона має кислотну функціональну групу (-COOH) та гідроксильну функціональну групу (-OH).
• Незважаючи на наявність гідроксильної функціональної групи, вона має більш виражені кислотні властивості. • Завдяки наявності асиметричного атома вуглецю молочна кислота має дві форми: L(+) молочна кислота та D-молочна кислота.
• L-молочна кислота є корисною, оскільки організм тварин і людей може засвоїти її, тоді як D-версія не метаболізується і виводиться з організму.
• Однак при комерційній ферментації утворюється рацемічна суміш як D-, так і L-молочної кислоти.
Молочна кислота виробляється промисловим шляхом бактеріальної ферментації вуглеводів або шляхом хімічного синтезу з ацетальдегіду. Станом на 2009 рік молочну кислоту виробляли переважно (70–90%) шляхом бродіння. Виробництво рацемічної молочної кислоти, що складається із суміші стереоізомерів D і L у співвідношенні 1:1, або суміші з вмістом до 99,9% L-молочної кислоти, можливе шляхом мікробної ферментації. Промислове виробництво D-молочної кислоти шляхом бродіння можливе, але набагато складніше.
Ферментаційне виробництво
Кисломолочні продукти отримують промисловим способом шляхом сквашування молока або сироватки бактеріями Lactobacillus: Lactobacillus acidophilus, Lacticaseibacillus casei (Lactobacillus casei), Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus (Lactobacillus bulgaricus), Lactobacillus helveticus, Lactococcus lactis, Bacillus amyloliquefaciens і Streptococcus salivarius subsp. Термофільний (Streptococcus thermophilus).
Як вихідний матеріал для промислового виробництва молочної кислоти майже будь-яке джерело вуглеводів, що містить C5 (цукор-пентоза) і C6 (цукор-гексоза), можна використовувати. Часто використовуються чиста сахароза, глюкоза з крохмалю, цукор-сирець і буряковий сік. Бактерії, що виробляють молочну кислоту, можна розділити на два класи: гомоферментативні бактерії, такі як Lactobacillus casei і Lactococcus lactis, що виробляють два молі лактату з одного моля глюкози, і гетероферментативні види, які виробляють один моль лактату з одного моля глюкози, а також вуглекислого газу та оцтової кислоти/етанолу.
Хімічне виробництво
Рацемічну молочну кислоту синтезують у промисловості шляхом взаємодії ацетальдегіду з ціанідом водню та гідролізу отриманого лактонітрилу. Коли гідроліз виконується соляною кислотою, як побічний продукт утворюється хлорид амонію; японська компанія Musashino є одним з останніх великих виробників молочної кислоти на цьому шляху. Синтез як рацемічної, так і енантіочистої молочної кислоти також можливий з інших вихідних матеріалів (вінілацетату, гліцерину тощо) шляхом застосування каталітичних процедур.
