اسید لاکتیک
استاد راهنما :
* معرفی
– چشم انداز تاریخی
– خصوصیات فیزیکی و شیمیائی
* تکنولوژی تهیه و تولید
– میکروارگانیسم ها و مواد خام
* میکروارگانیسم ها
* مواد خام
– فرآیند تخمیر
* محفظه بلند و پیوسته غلظت و جمع آوری در راکتورها
– فرآیند بهبود
* فلیتراسیون، رفتار کربنی و تبخیر
* کریستال کردن Caleium Lactate
* تقطیر مایع
* تقطیر استرهای شیر
* فرآیندهای دیگر بهبود
– تهیه به صورت ترکیبی
* اقتصاد
– سایز بازاری، تولید کنندگان، قیمت ها
– استفاده و کارکردها
* خلاصه
* معرفی
چشم انداز تاریخی:
اسید لاکتیک (2 تا هیدورکسی پروپانیک اسید+ 2 تا هیدورکسی پروپیونیک اسید) به لحاظ ساختاری یک هیدورکسی اسید است که به وفور در طبیعت یافت می شود. اولین بار به صورت تجاری در سال 1894 توسط چارلز ای آوری1 در لیتون2 ماساچوست3 امریکا تهیه و تولید شد. این تولید در نیل به هدف فروش Calcium Lactate به عنوان جانشینی برای خامه ی تارتار در پودر نان پزی موفق نبود.
اولین کارکردهای موفق آن در صنعت چرم و منسوجات در سال 1894 آغاز شد (گریت4 و 1930) تولید سالانه در آن دوره حدود 5000 کیلوگرم بود. در سال 1942 حدود نیمی از تولید سالانه ی آمریکا که حدود 106* 7/2 کیلوگرم بود به مصرف صنعت چرم می رسید و 20% آن به مصرف صنایع غذائی (فیلاچیون5 و 1952).
تولید آمریکا طی جنگ جهانی دوم به اوج خود یعنی 106* 1/4 کیلوگرم در سال رسید اما پس از آن به 106* 3/2 کیلوگرم تنزل کرد. یک بازار سالانه ی 106* 90 کیلوگرمی (یندل6 و آریز7) در صنعت پلاستیک در اواخر دهه پنجم و اوایل دهه ی ششم قرن نوزدهم پیش بینی شد که این پیش بینی منجر به یک تحقیق و بررسی وسیع اما ناموفق در جهت کاهش هزینه و افزایش خلوص تولید شد.
یک دهه بعد، نیاز به یک حرارت ثابت برای اسید لاکتیک در جهت تولید Stearoy 1-2- lactylates در صنعت شیرینی پزی دری به سوی تولید ترکیبی اسید لاکتیک گشود. (آنون8، 1963).
تولید جهانی سال 1982 به سرعت به 106* 28-24 کیلوگرم رسید. بیش از 50% اسید لاکتیک تولیدی در صنایع غذائی به عنوان ماده جلوگیری از فساد غذائی استفاده می شد، تولید Stearoyl -2- lacty lates نیز 20% تولید اصلی را در برمی گرفت و بقیه ی تولید سالانه در صنعت داروسازی و یا سایر کاربردهای منتوع صنعتی به مصرف می رسید. تخمیر نیز به سرعت برای تولید نیمی از کل تولید جهانی استفاده شد.
خصوصیات فیزیکی و شیمیائی
نخستین بار اسید لاکتیک توسط اسکیل9 در سال 1780 از شیر ترش گرفته شد (لاک وود10، 1965). خصوصیات فیزیکی و شیمیائی اسید لاکتیک به طور وسیعی توسط هالتون11 مورد بررسی قرار گرفته است. اسیدلاکتیک به دوفرم فعال قابل نمایش وجود دارد. لاک وود بیان کرد اگر چه شکل (+)L دکسوترو روتاتوری12 به نظر می رسد، اما ممکن است واقعاً به صورت لوروتاتوری13 باشد یعنی همانگونه که در نمکها و استرهاست واژگونی آشکار در چرخش قابل نمایش ممکن است به واسطه شکل گیری پل اکسیداتلین بین اتم های کربن 1و2 به وسیله ی جابه جائی تاتومریک گروه هیدورکسیل روی اتم کربن 2 به گروه رادیکال کربوکسیل کربن 1 باشد. نمک ها و استرهای +L اسیدلاکتیک نمی توانند این حلقه ی اپوکسید را تشکیل دهند ولذا لوروتاتوری هستند ایزومر (+)L (سارکولاکتیک اسید، پارالاکتیک اسید) در انسانها وجود دارد اما هر دو ایزومر (+)L و (-)D در سیستم های بیولوژیکی یافت می شود. برخی از خصوصیات عمومی اسیدلاکتیک در جدول 1 آمده است:
جدول 1- خصوصیات فیزیکی و شیمیائی اسیدلاکتیک
08/90
وزن مولکولی
Cْ54 – 8/52
Cْ33 – 8/16
نقطه ذوب (+)L یا (-)D
Cْ82 در mm Hg 5/0
Cْ14 در mm Hg 14
نقطه ی جوش
4-10* 37/1
ثابت تفکیک (Ka در ْ25C)
1-Kjmol 1361
گرمای احتراق
1-Cْ 1-J mol 190
گرمای ویژه (Cp در ْ20C)
اسید لاکتیک هایی که از نظر خلوص درجه ی بالائی دارند و فعال نیز هستند می توانند کریستال اسامی مونوکلینیک بی رنگی را تشکیل دهند (لاک وود).
اسیدلاکتیک به هر نسبتی قابل حمل است، خود استری شدن آنها به دلیل گروههای هیدورکسیل و کربوکسیل موجود در آنهاست.
اسیدلاکتیک ممکن است تشکیل یک دایمر سیلسیک (لاکتید) و یا پلیمرهای خطی ای با فرمول کلی H[OCH(CH3) CO]n OH دهد.
فیلاچیون و فیشر14 در سال 1944 نسبتها، خصوصیات و ساختار شیمیائی پلیمرها را مورد بررسی قرار دادند. اسید لاکتیک ممکن گاهی اوقات مثل یک اسید آلی عمل کند، دقیقاً مثل یک الکل آلی و نیز می تواند در واکنش های شیمیائی گوناگون و متنوعی نیز شکایت کند.
هالتون در سال 1971 در یک تحقیق همه جانبه، تمام واکنش های اسید لاکتیک را بررسی کرد. آنالیز اسید لاکتیک در محلول آبی توسط NAD+ متصل به (هیدروژناس ها، میسر شده است. فرآیند این سنجش آنزیمی و رنگ شناسی توسط دریوز15 توصیف شد. دریوز و هالتون تکنیک هایی برای تعیین اسید لاکتیک ارائه دادند. روش غیرآنزیمی تعیین اسیدلاکتیک توسط پریس16پایه گذاری شد. روش دیگری که مستلزم تبدیل بخشی از اکسیداسیون اسید لاکتیک به استالدهید است توسط فریدمن17 و گریسر18 در سال 1933 شناسایی شد. استالدهید بعد از آن ممکن است تیتراته و یا به وسیله ثبت به وسیله ی گازهای رنگی آنالیز شوند. یک تیتراته کردن ساده ی اسیدلاکتیک با اساس قوی ممکن است وقتی استفاده شود که اجزای دیگر ترکیب در یک نمونه دخالتی در آن نداشته باشند. رنگ نگاری گازی می تواند استفاده شود هر چند، خود استری شدن عموماً این روش را در جهت نیل به اهداف کمیتی ناموفق می سازد (ون نس19، 1981) رنگ نگاری مایع نیز می تواند برای آنالیز اسیدلاکتیک استفاده شود. تغییرات تکنیک های HPLC استفاده شده توسط پیرکل در سال 1981 می تواند در جهت جداسازی استرهای اسیدلاکتیک استفاده شود.
فن آوری تولید
میکروارگانیسم و مواد خام
میکروارگانیسم
گرارت در سال 1930 تاریخچه اولیه ترش شدگی و تخمیر اسیدلاکتیک را جمع بندی کرد. باستور در سال 1857 کشف کرد که ترش شدگی شیر به دلیل میکروارگانیسم می باشد.
در دهه 1860 و 1870 حضور باکتری های اسیدلاکتیک در عمل تقطیر و تصفیه یافت شد و دمای مورد نیاز افزایش مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت. Leichmann کشت ضعیفی از خمیرترش شده را در سال 1858 تجزیه کرد. زنجیره Lactobacillus delbreuckii که احتمالاً کاملاً شبیه به زنجیره ای بود که بوسیله Leichmann تجزیه شده بود غالباً برای تولید تجاری اسیدلاکتیک مورد استفاده قرار گرفته می شود. امروزه گرایش هایی که در صنعت به کار برده می شود انحصاری می باشند، اما با این وجود این عقیده وجود دارد که اکثر ارگانیسم های به کار رفته شده متعلق به گونه Lactobacillus می باشد.
Prescotl و Dunn در سال 1959 خلاصه ای از تعداد بیشمار و گسترده باکتری ها را که اسیدلاکتیک را در کمیت بزرگ تولید می کنند ارائه داده اند. این باکتری ها ممکن است به عنوان تخمیر همسان طبقه بندی شوند و یا گروه بندی آن ها بر اساس تولید اسیدلاکتیک، سلو ها و دانه های کوچک تخمیر و ترش شدگی نامتناجنس، تولید اسیدلاکتیک، سلول ها و تولیدات دیگر از قبل اسیدلاکتیک، در اکسیدکربن، اتانون و گلسیرون باشد. تنها ارگانیسم های ترش شدگی یکسان دارای اهمیت صنعتی برای تولید اسیدلاکتیک می باشد. باکتری های اسیدلاکتیک تخمیر یکسان و همگونم از جنسیت و گونه Lactobacillus و Streptococcus و Pediococcus می باشد. اهمیت صنعتی ارگانیسم ها در درجه حرارت بالای 40 درجه سانتیگراد و در 7-5 PH به طور مناسب و مطلوب رشد می کنند. ارگانیسم ها هوازی اختیاری هستند اما از تنفس برای تولید ATP استفاده نمی کند. به دلیل حرارت بالا، اکسیژن کمی جمع می شود، لاکتیک زیاد جمع شده و PH کم می شود، معمولاً ناخالصی مسئله جدی نمی باشد. در تخمیر همگون باکتری ها اسیدلاکتیک گلوکوز را از طریق مسیر Embden- Meyehof کاتولیز می کند. 2 اسیدلاکتیک مولکولی از هر یک مولکول های گلوکز تولید می شوند. به طور کلی تر در ازای هر 100 گرم گلوکز90 مولکول تولید می شود. شکر از طریق برخی از گونه های تخمیر همگون و اسید از این متابولیسم، متابولایز می شود. ممکن است ارگانیسم های (-)D و (+)L یا اسیدلاکتیک DL ایجاد شود. این ترکیب راسمیک می تواند از 1 طریق فعالیت 2 هیدروژنی لاکتیک شده در فضای ویژه یا از دی هیدروژنیزاسیون ناشی شود. (1970، Gasser). طبقه بندی بسیاری از این کرنش های باکتری اسیدلاکتیک در بسیاری از مقالات وجود دارد. در نتیجه مشورت کردن با مقالات در مورد کرنش ها و کشش های مصنوعی یا انجام بررسی ها و مطالعات برای تعیین فضای ویژه اسیدلاکتیک که تولید می شود معتبر است. باکتری اسیدلاکتیک قابلیت های ترکیبی معدود می شود. آن ها همیشه به ویتامین B نیاز دارند و تقریباً بدون نیاز به تعداد زیادی اسید آمینه می باشند. (1976، Stanier)
به علاوه بسیاری از فاکتورهای رشد وجود دارند که تاثیرات قابل توجهی در میزان تخمیر می گذارند. Koser (1968 شرایط مورد نیاز برای تغذیه Lactobcilli را مورد بررسی و مطالعه قرار داد. Ledesma و دیگران در سال 1977 میانگین ترکیبی و نظام یافته ای را برای مقایسه ها بررسی های Lactobocilli ارائه دادند. Rees S Prit (1979) پایداری تولید اسید لاکتیک را از طریق سلول های رشد نیافته Lderbreuki مورد آزمایش قرار دادند. ایجاد فعالیت گلیکولتیک در سولهای غیر متحرک و رشد نیافته ممکن است منجر به افزایش تنش اسید لاکتیک شود از اندازه توره سلولی کم کند. انتخاب یک ارگانیسم بستگی به کربوهیدارت اولیه که تخمیر می شود، دارد.
Gasser در سال 1970 توانایی Lactobcilli را به منظور رشد شکرهای مختلف جدول بندی کرد. برای تخمیر لاکتوز از L. bulgaricus ، L, casei یا S. Lactic استفاده شد. کرنش های سازوگار و تطبیق داده شده L. ceichmannii L. delbreuckii برای تخمیر گلکز مورد استفاده قرار گرفت. L.pentosus به منظور تخمیر سولفت هدر رفته مایع مورد استفاده قرار گرفت. (1948، Leonard و دیگران). Nakamura S crowrll در سال 1979 کرنش تخمیر همگون را که L.amylophilus نام داشت جداسازی کرده که می توانست منجر به کشش تخمیر -(1+)L اسیدلاکتیک با 90 درصد آب شود. ترکیب کرنش ها مانند کشت خالص برای تولید تجاری اسیدلاکتیک مورد استفاده قرار گرفته شده است. (1983، Viniegea – Gonzalez and Gomez و 1966 Childs S Welsby ).
برخی از قارچ های گونه های Rhizopus به خصوص R.oryzae می تواند برای تولید اسیدلاکتیک -(+)L استفاده شود. این ارگانسیم ترکیب کمتری از شرایط مورد نیاز تغذیه را نسبت به باکتری اسیدلاکتیک دارا می باشد. میزان له شدگی و تخمیر بر روی گلکز از طریق Lowery و Snell در مقایسه های Lactobacilli نقل شده است. گونه های Rhizopus می تواند از طریق کشش ذخائر غذایی نیز استفاده کنند. با این وجود این روند هرگز به موفقیت تجاری دست پیدا نمی کند. استفاده از ارگانیسم هایی مانند Rhizopus با شرایط مورد نیاز تغذیه کمتر احتمالاً می تواند هزینه غذایی را کم کرده و پیدایش مراحل را آسانتر کند. در کل، ویژگی های مورد نیاز مطلوب ارگانیسم های صنعتی می توانند به سرعت و به طور کامل تخمیر شده و از ذخائر غذایی ارزان و حداقل اندازه مواد نیتروژنی استفاده کنند. این ارگانیسم برای تنش بالاتر از فضای ویژه اسید لاکتیک تحت شرایطی با PH کمتر و حرارت بالاتر ترجیح داده می شود و با تولید کمتر توده سلولی و میزان کمی از تولیدات دیگر همراه می باشد.
مواد خام
تعداد بسیاری از مواد کربوهیدرات مورد استفاده قرار گرفته است و برای ساخت اسیدلاکتیک از طریق تخمیر مورد آزمایش قرار گرفته و ارائه داده شده است مقایسه ذخائر غذایی بر اساس کیفیت های مطلوب و مورد نیاز زیر مفید و با اهمیت می باشد.
1) هزینه کمتر 2) میزان کمتری از آلودگی 3) میزان و اندازه تخمیر سریع
4) تنش زیاد اسیدلاکتیک 5) تخمیر کم یا بدون محصول (بازده)
6) توانایی تخمیر شدگی با مراقبت های کمتر 7) موجودیت گردش- سالی
ذخائر غذایی خام و پالایش شده به دلیل سطح بالای مواد ناخالص که می تواند موجب مشکلات و مسائل جداسازی شود، جلوگیری می شود. استفاده از شکرپنتوز در تولید اسیدآکتیک منجر به ایجاد مراحل اضافی برای جداسازی می شود می تواند موجب دردسر در بازاریابی می شود. ساکارزاز قند چغندر و نیشکر شامل لاکتوز، مالتوز و دکستروز می شود و از نظر اقتصادی مورد استفاده قرار می گیرد. پالایش ساکاروز اگر چه گران قیمت و پر هزینه می باشد اما رایج ترین مشکل است که مورد استفاده قرار می گیرد و از طریق دی اکستوز دنبال می شود. جای تعجب نیست که برخی از سازندهای اسیدلاکتیک با تجارت قند نیشکر و چغندر ارتباط دارند. دی اکستروزاز از کشش نیشکر که متعارف ترین ذخیره غذایی در اواخر دهه 1950 بود، مورد استفاده قرار می گیرد. (1959، Machell). تجمع آب پنیر بدون استفاده تولیدات یا شرکت تولیدی Sheffield مورد استفاده قرار می گیرد. (1936) olve و (1937)Burton برخی از مزایا و معایل استفاده از آب در این مراحل را مورد بررسی قرار دادند. Cordon و دیگران در سال 1950 برای هیدرولیز نشاسته سیب زمینی به منظور تولید اسیدلاکتیک از آنزیم های آمیلاز قارچی استفاده کردند. آن ها بیان کردند که نشاسته سیب زمینی در مقیاس صنعتی آلمان مورد استفاده قرار گرفته بود. مواد سلولوزی مانند دانه ذرت، ساقه ذرت دانه های کتان، کاه (1954، Schopmeyer) و سولفیت مایع هدر رفته (دیگران و Leonard 1948) مورد استفاده قرار گرفته است. اسیدآکتیک از طریق تولیدات سلولوزی مشتق شده از شکرها تولید شده است. سولفیت مایع نیز به برخی از فرآیندهای قبل برای افزایش سریع میکروبی نیاز دارند. (1954، Schopmeyer ؛ 1948، دیگران وleonard) باقی مانده لیگین و ایجاد اسیدلاکتیک از بروتز خام موجود مشکلاتی را برای تبدیل مواد سلولوزی ایجاد می کند. (1948، Leonard و دیگران)
Needle و Aries در سال 1949 مراحلی را برای استفاده از مولاسس ارائه دادند. اگر چه مولاسس (molasses) از لحاظ اقتصادی مورد استفاده قرار می گرفت اما مشخصه پیچیده ای در این مراحل داشت. (1959، Machell).
Schopmeyer در سال 1954 گزارش داد که گریپ فروت و سیب زمینی ترش به عنوان ذخائر غذایی مورد آزمایش قرار گرفته است تخمیر مستقیم مواد نشاسته ای از طریق L. Thermophillus بوسیله Schopmeyer (در سال 1954 مورد بررسی قرار گرفت Crowell 8 Nakanuea در سال 1979 تخمیر نشاسته نیشکر را در تنش بالای L. amylophilus گزارش داد. با این وجود نتایج او ترغیب را نشان می دهد اما مراحل کامل را گسترش نداده است. استفاده ارزان از نشاسته چغندر خالص می تواند به طور هزینه مواد خام را به طور تقریبی تا 1-kg 20/0$ کاهش دهد. (البته در صورتیکه برای جایگزینی ساکاروز یا دی اکستروز مورد استفاده قرار می گیرد).
منابع نیتروژنی مانند جوانه مالت، عصاره مالت، جو، ایجاد تخمیر شیر بایستی از طریق منابع کربوهیدرات برای ایجاد رشد سریع تغذیه شوند. برخی از رشدهای ایجاد شده مواد در این منابع نیتروژنی به گرما حساس می باشند. در روند تجاری، حداقل اندازه مواد به منظور آسان بودن مراحل مورد استفاده قرار می گیرند. در بعضی مواقع مواد معدنی اضافی در هنگام کمبود منابع نیتروژنی و کربوهیدراتی مورد نیاز می باشد. کربونات کلسیم و هیدروکسیدکلسیم برای خنثی کردن اسیدی که تشکیل شده مورد استفاده قرار می گیرد.
مراحل تخمیر
تخمیر ناپیوسته، شیوه ای است که در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. مخمرها از چوب یا 316 فولاد رنگ نشده ساخته شده است و با انتقال مارپیچی گرما برای کنترل حرارت مجهز می شوند. آمیختگی جزئی ازطریق همزدن به منظور نگه داشتن مخلوط ایجاد می شود. مخمرها به طور کلی بخار میشود، یا آب جوش گرم شده (Inskeepila 52) و یا از نظر شیمیائی استریل می شوند (قبل از تکمیل میانگین پاستوریز شدگی) (Buertonila37) غالباً مخمرها فضاهای کمی را پوشش می دهند. ناخالصی و آلودگی مشکل بزرگی نمی باشد: جدی ترین مسئله ناخالصی به دلیل رشد باکتری بوبتریک اسید در پایان تخمیر می باشد. تجمع محصول نهایی کمتر از 15-12 درصد بستگی به شرایط دیگر تخمیر به منظور جلوگیری از لاکتیک شدن کلسیم دارد. (1944، Peckham). شرایط تخمیر برای هر تولید کننده صنعتی متفاوت می باشد اما به طور کلی در گستره 60-45 درجه سانتیگراد با PM 5/6-5/5 برای L.delbreuckii (1944 Peckham، 1952، دیگران و Inskeep)؛ 34 درجه سانتیگراد و Ply 7-6 برای L.bulgaricus (1937، Burton)؛ و 50-30 درجه سانتیگراد و PH پایین تر از 6 برای Rhizopus می باشد. (1964 Snell 8 Lowerg)
معمولاً اندازه inoculum 10-5 درصد از حجم مایع در مخمر می باشد.
Inoculum می تواند در دانه در نظر گرفته شده برای کامل تخمیر مورد استفاده قرار بگیرد ترکیب اسید از طریق کربونات کلسیم و یا هیدروکسیدکلسیم تغذیه می شود. عامل تغذیه می تواند در گسترش ماده آبکی در آغاز تخمیر اضافه شود ویا در طول تخمیر بر اساس PH یا اندازه گیری تیترات اسید اضافه شود. زمان تخمیر 2-1 روز برای 5 درصد منبع شکر می باشد مانند آب پنیر و یا 2 تا 6 روز برای 15 درصد شکر مانند گلوکز یا ساکاروز و بازده راکتور در گستره 1-n -3-kg m 3-1 می باشد. تحت شرایط آزمایشگاهی مناسب مرحله تخمیر 1 تا 2 روز طول می کشد. محصول اسیدلاکتیک بعد از مرحله تخمیر WT95-90% بر اساس شکر اولیه و یا تجمع نیشکر می باشد. به طور کلی تجمع شکر باقی مانده کمتر از 1/0 درصد می باشد. بازده توده سلولی می تواند به بزرگی WT30% باشد اما به طور کلی بر اساس تجمع اولیه شکر WT15% می باشد. محصول وبازده توده سلولی بستگی به اندازه تغذیه نیتروژنی استفاده شده دارد. اندازه تخمیر بستگی به حرارت اولیه PH، تجمع تغذیه نیتروژنی و تجمع اسیدلاکتیک دارد. کنترل PH تخمیر ناپیوسته را ابتدا به سرعت دنبال می شود. دو برابر شدن زمان توده سلولی کوچک در حدود یک ساعت می باشد اما این میزان تحت شرایط کارهای صنعتی هنگامیکه اندازه نیتروژن مناسب نمی باشد، ایجاد نمی شود. بایستی توجه شود که آمیختگی کرنش ها ممکن است روابط سیمبوتیک داشته باشد که میزان تخمیر را سریعتر می کند.
(1966، Childs 8 welsby، 1983، viniegra – Gonzalez 8 Geomez) هنگامیکه مراحل تخمیر دنبال می شود میزان اولیه کم می شود، که دلیل کاهش رشد مواد غیر ضروری و تجمع اسیدلاکتیک می باشد.(1975) Tsao 8 Hanson تاثیر رشد مواد محرک ها الگوبرداری کردند. اسید لاکتیک خنثی شده الکتریکی و غیرقابل تجزیه نسبت به لاکتات به نظر می رسد گونه ای از تخمیر باشد. (1983، Viniegra – Gonzales 8 Gomez ، 1984، Blanch و دیگران). مدل های ریاضی برای تخمیر اسیدلاکتیک بوسیله Piret 8 Leudeking درسال (a)1959، (1972) Toao 8 Hanson (1975) Tsao 8 Hanso، (1975) Keller 8 Gerhardt، (1977) Aborhey 8 Willian son، (1980) Samuel ارائه شده است. این مدل ها بر اساس بررسی ها و مطالعات آزمایشگاهی در میزان بزرگی از تغذیه های نیتروژنی مورد استفاده قرار می گیرد.
تخمیر تجاری پاستوریزه شدن شیر بوسیله (1937)Burton و (1936) Olive مورد بررسی قرار گرفته است و کشت خالص L. bulgaricus در زمان فعلی مورد استفاده قرار گرفته است. تخمیر دی اکستروس از ذرت از طریق (1952) Insleep و (1944)Peckham فهرست بندی شده است. تخمیر گلوکز از طریق بخشی بوسیله Snell Rhizopus و بخشی دیگر بوسیله (1964)Lowery بررسی شده است Cordon و دیگران در سال 1950 تخمیر هیدورلسیات سیب زمینی را مورد بررسی قرار داد و (1948) Leonard تخمیر سولفات مایع را بررسی کرد. تخمیر سورگام خام استخراج شده L. Plantauraml بوسیله Samuel و دیگران در سال 1980 مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. اطلاعات موجود مطالعات آزمایشگاهی از تخمیر L. delbreuckii بر روی گلوکز از طریق Kempe و دیگران در سال (1950)، (1950) Finn، (1959)Leudeking 8 Piret ،(1973) Hanson و (1975) Tsao 8 Hanson ارائه داده شده است.
محفظه بلند و پیوسته غلظت و جمع آوری در راکتورها
پیوستگی، تراکم بالای سلولی و بی حرکت ماندن راکتورهای سلولی تخمیر پیوسته و پشت سرهم از تخمیر پنیر در آزمایشگاهها در محوطه 3m2 بوسیله (1931) Whillier, 8 Rogers انجام شده است. مخمر تمیز می باشد اما الزاماً استریل شده نیست. زمان ساکن شدن از 1 روز، 90 درصد از محصول اسیدلاکتیک را بر اساس تجمع لاکتوز ارائه می دهد. بهره وری راکتورها kg 5/2-2 اسیدلاکتیک 1-h 3-m موجود بوده است. PH در 8/5- 0/5 نگه داشته شده و هیچگونه آلودگی در انجام آزمایشات دو هفته ای مشاهده نشده است. با این وجود (1936) Olive مراحل ایجاد شرکت تولیدی Sheffield را مورد ارزیابی قرار داد و نشان داد که واکنش های جانبی ممکن است از طریق ارگانیسم های ناخالص و آلوده ایجاد شوند و ممکن است از استفاده از آن در مراحل استریل شدن جلوگیری شود. (1966) Childs 8 Welsby از شیمی Bowman پیوستگی تخمیر نشاسته ذرت را از طریق استفاده L. delbreuckii مورد آزمایش و بررسی قرار دادند.
بر اساس نتایج آزمایشگاهی آن ها فرض کردند که در مقیاس بزرگ، 2 تا 3 مرحله تخمیر پیوسته می تواند زمان تحمیر را تا 40 درصد مورد نیاز برای مراحل پیوسته کاهش دهد آن ها تاکید کردند که ارتباط دادن روند تجاری به تعدادی از مطالعات آزمایشگاهی دیگر که از اندازه بزرگی تغذیه نیتروژنی استفاده می کنند مشکل می باشد و میزان زیادی از باقی مانده شکر را بر جای می گذارد. (1959) Leudeking 8 Piret برخی از مقیاس های آزمایشگاهی تخمیر پیوسته از 5% گلوکز را که در برگیرنده میزان زیادی از منابع نیتروژنی با استفاده از L. delbreuckii می باشد را مورد بررسی و مطالعه قرار دادند. زمان اقامت از h7/5 در سطح گلوکز باقیمانده کمتر از 1/0% و بهره وری kg 7/6 اسیدلاکتیک 1-h 3-m می باشد. (1972) Hanson 8 Tsao از ارگانیسم مشابه برای بررسی های پیوسته استفاده کرد اما موفق به دستیابی اسیدلاکتیک ثابت در وضعیت و حالت ثابت نشد. (975) Gerhardt 8 keller مقیاس آزمایشگاهی دو مرحله ای از تخمیر آب پنیر را انجام داد. آن توانشت به تبدیل 98 درصدی در 5/5 PH با زمان اقامت h31 دست نیابد. یک سیستم دیالیز پیوسته بوسیله (1970) Freidman 8 Gaden استفاده شد که در آن میزان تخمیر با کاهش تجمع اسیدلاکتیک تا 60 درصد افزایش داشت. آزمایشات در 8/5 PH با استفاده ازL. Delbreuckii بر میانگین گلوکز انجام شد. (1977) Stieber و دیگران تخمیر شدن آب پنیر را برای 94 روز بدون آلودگی در 3/5 PH در دیالیز پیوسته انجام دادند. میزان مصرف لاکتوز بیشتر از 10-h 3-kg m 11 با تغییر 97 درصدی لاکتوز برای تمام محصول بوده است. (1969) Sortland 8 wilke از فیتلرهای چرخشی مخمر برای تولید اسید لاکتیک با استفاده از Streptococcus Feacalus استفاده کرده اند. بهره وره ای زاکتور 1-h 3-kgm15 با WT7/0 % گلوکز بود.
(1983) Vicky Roy و دیگران گلوکز را به اسیدلاکتیک با استفاده از L. delbreuckii و چرخه سلولی تخمیر کردند. بهره وری هم سنجی از 1-h 3-kgm 76 با تجمع WT 5/3% اسیدلاکتیک خارج شده و کمتر از wt 002/0 می باشد.
باکتری اسیدلاکتیک در شکیل ژن از طریق محققان گوناگون ساکن شده است. Campere 8 Griffih (1976) از یک لوله زین مانند با ارتفاع m3، و پهنای cm5 در کشت مخمر استفاده کردند. ترش شدن آب پنیر از 4/1% اسیدلاکتیک به 1/2% اسیدلاکتیک در زمان h20-10 تخمیر می شود. (1982) Stenroos و دیگران L. delbreuckii را در کلسیم ساکن کرده و در راکتورهای ستونی پیوسته استفاده کردند. حداکثر بازده 97% اسید لاکتیک از 8/4% گلوکز در زمان اقامت 18 ساعت به دست می آید. کربونات کلسیم جامد به عنوان بافر مورد استفاده قرارگرفت و PH و معلول خارج شده 7/5-5/5 بود. بهره وری راکتور به بلندی kg100 اسیدلاکتیک 1-h 3-m بوده است. گسترش رشد ارگانیسم طول زمان انجام و فعالیت سیستم راکتور را کاهش داد.
مراحل بازیافت
اسیدلاکتیک در سه حوزه مهم و اصلی فروخته می شود.: صنعت، غذایی (Fcc) دارویی (USP)
این موردها بر اساس افزایش خالصی و مراحل بازیافت مورد نیاز برای تولید کیفیت بالاتر مواد فهرست بندی می شوند. به علاوه، گرمای پایدار اسید لاکتیک که در دمای حدود 200 درجه سانتیگراد در مدت زمان اندکی ایجاد می شود بازار بزرگی دارد. بازیافت اسیدلاکتیک یا لاکتات نمک از تخمیر بخش بزرگی از هزینه کلی را در بردارد. ایجاد ترکیبات اسیدلاکتیک ممکن است با تلاش کمی خالص شوند و از این رو در گذشته برای استفاده ترجیح داده می شود در حالیکه پایداری گرما مورد نیاز می باشد. مواد ساختاری برای تخمیر و تجهیزات مورد نیاز از طریق ویژگی خورندگی اسیدلاکتیک محدود شده و به طور قابل توجهی در هزینه نهایی تولید شرکت می کنند. اطلاعات عملکردی برخی از مواد بوسیله (1944) Peckham، (1952) Inskeep، (1954) Schop- meyer، (1969) Thorne، (1971)Hotlen ارائه داده شده است. آهن، مس، آلیاژ مس، فولاد، مونل غیر خوشایند باشند. اینکونل و نیکل بهتر می باشند اما توصیه نمی شوند. آلیاژ آهن کم با اندازه زیاد نیکل همراه می باشد. مولیبیدن زیاد فولاد ضدرنگ مانند ss316 خوشایند تر می باشد اما همچنان با شکل روبرو می شود به خصوص در جوشکاری هوازی نامناسب و سطوح مشترک گاز/ مایع، در حالیکه اکسیژن نیز موجود می باشد. نقره و تانتالم مناسب می باشند اما برای مصرف عمومی به صرفه نبوده و گران قیمت می باشد. علاوه بر عدم موفقیت تجهیزات، خوردگی تعدادی از یون ها در محصول افزایش می یابد که بایستی برای برخی از مصرف ها برداشته شود. چوب به خصوص چوب سرو و کاج تیری برای رقیق کردن محصول مناسب می باشد اما هنگامیکه در معرض تجمع مایع قرارمی گیرد خشک می شود. لاستیک برای مصرف در دمای پایین مناسب می باشد.
شیشه سرامیک مقاوم می باشند اما شکننده می باشند و خواص انتقالی گرما ضعیف اهمیت آن ها را محدود می کند. برخی از پلاستیک ها از طریق تجمع گرمایی اسیدلاکتیک نرم می باشند. اما با این وجود خطوط heresite، خطوط- ساران، خطوط- تفلون و مواد پلی استر مورد استفاده قرار می گیرند. نرم کننده و دیگر افزاینده های پلاستیکی و مواد پلاستیکی ممکن است استخراج شده و یا بوسیله اسیدلاکتیک تحت برخی شرایط فشرده و متراکم شوند. (1971، دیگران Hoten). پیشرفت ها در پلاستیک، لاستیک، سرامیک، مواد مرکب و آلیاژ فلز ممکن است برخی از مواد جدید را ایجاد کنند.
اولین مرحله از مراحل بازیافت، افزایش درجه حرارت مایع تخمیر تا 100-85 درجه سانتیگراد و افزایش PH از 10 به 11 می باشد.
این مرحله ارگانیسم ها را از بین برده و پروتین ها را منعقد می کند، لاکتات کلسیم حل می شود و برخی از شکرهای باقی مانده کم درجه می کند. از این رو مایع جدا شده و صاف می شود. به همین دلیل اسیدی کردن مایع منجر به محصول قابل استفاده می شود، با این وجود برای برخی از موارد استفاده این مراحل از طریق متدهای موردنیاز دنبال می شود. بایستی توجه کنیم که استفاده ارزان اما مواد خام ناخالص بایستی در قبال ارزش تصفیه بیشتر سنجیده شود.
تصفیه سازی، عملکرد و تبخیر
یکی از شیوه هایی که از نظر اقتصادی مناسب بوده و اسیدلاکتیک تولید می کند به تخمیر شکرهای خالص با حداقل اندازه تغذیه نیتروژن تاکید دارد. از این رو بوسیله استفاده از ذخائر غذایی خالص، مراحل بازیافت آسان می شود. جزئیات بیشتر این مراحل بوسیله (1952)Insleep و دیگران ارائه شده است و مراحل مشابه که بوسیله شرکت Clintin استفاده شده است از طریق (1944) Peckham بررسی شده است. ممکن است مراحل برای تولید فنی یا درجه غذایی اسید استفاده شود. بعد از تخمیر فعالیت های کربنی سبزی برای سفید کردن لاکتات کلسیم برای تولید درجه غذایی اسید به کار برده می شود. هیچگونه عملکرد کربن برای درجه فنی استفاده نمی شود. سپس لاکتات کلسیم به 37% تجمع در Cْ70 و atm57/0 تبخیر می شود. سپس تجمع لاکتات با 36% سولفوریک اسید، اسیدی شده و سولفات کلسیم از طریق فیتلر برداشته شده و به مایع تخمیر فرستاده می شود. فیلتر اسید با (اسید تصفیه شده) با فعالیت کربن در بخش اول برخورد کرده و کربن 3 و4 عمل می کنند. کربن از این مرحله رد می شود. اسیدلاکتیک از 8 به 52% یا 82% در تبخیرکننده استیل بدون رنگ 316 تبخیر می شود. درجه فنی اسید به 50% یا 80% رقیق شده و در صورت لزوم با سولفات سدیم برای برداشتن فلزات سنگین عمل می کنند. درجه خوراکی اسید رقیق شده از 50 یا 80 درصد می باشد. برای بار سوم با کربن فعال سفید شده و با سودیوم سولفات برای برداشتن فلزات سنگین برخورد می کند. سپس برای بار چهارم قبل از بسته بندی شدن با کربن سفید شوند. ساختارهای دیگر نیز برای برخوردهای کربن مورد استفاده قرار می گیرد. فلزات سنگین می تواند از طریق مبادله یونی برداشته می شود که ممکن است برای برداشتن اسید آمینه موجود استفاده شود. (1959، Machell)
فلزات سنگین نیز می توانند از طریق استوکیتتری کلسیم یا سدیم اضافی برداشته شوند. در حال حاضر استفاده از این مراحل کاملاً شناخته شده نمی باشد.
تبلور لاکتات کلسیم
ممکن است لاکتات اسید از تخمیر مواد خام تر مانند آب پنیر یا مولاسس شناخته شده باشد. جزئیات و فلدشیت مرحله از طریق شرکت تولیدی Sheffield استفاده شده بوسیله Burton (1937) ارائه شده و از طریق Prescotl و Dunn (1959) جمع بندی شده است. درجات مختلفی از لاکتات کلسیم و اسیدلاکتیک از آب پنیر تولید شده است. مایع تصفیه شده از تخمیر با کربن اول تحت آلکایین و شرایط اسیدی ضعیف برخورد می کند. مایع لاکتات کلسیم خام تحت تراکمی در حدود 3- kg m 12/1 تبخیر می شوند. درجه فنی اسید از این مایع بعد از تبخیر، اسید سازی و تصفیه سازی سولفات کلسیم ایجاد می شود. برای ایجاد درجه بالاتری از تولید، مایع سرد، متبلور و شسته می شود.
مایع اولیه و آب شسته شده نیز سردو متبلور شسته می شود. بلورها بعدداً تجزیه شده و در مراحل اولیه برای ایجاد درجات خالص تر مجدداً متبلور می شوند. اسیدها از خالصیت های مختلف از درجات مختلف بلورها بوسیله تجزیه آب، اسیدسازی، رسوب گیری سولفات کلسیم، تصفیه سازی، تبخیر، برخوردکربن و رسوب گیری فلزات سنگین ایجاد می شود. در حال حاضر Sheffield تنها لاکتات کلسیم ایجاد می کند. متبلورسازی در بخش جداگانه انجام می شود و فولاد رنگ نشده تاثیر دو برابری بر تبخیر دارد. ناخالصی از طریق تصفیه سازی و برخورد کربن ها برداشته میشود. هیدراسیون محصول نهایی در مرحله خشک کردن صورت می گیرد. C.U. Chemie Combinatie Amsterdam نیز از مراحل بازیافت بر اساس بلورسازی لاکتات کلسیم برای پی بردن به برخی از محصولات آن استفاده کرد. (1944) Peckham مرحله ای را برای تصفیه سازی اسیدلاکتیک از طریق رسوب زدایی لاکتات کلسیم توصیف و بررسی کرد. مایه تخمیر تصفیه و به 25% اسید لاکتیک تبخیر می شود. از این رو لاکتات کلسیم متبلور شده و از مایع اولیه جدا می شود.
مایع اولیه می تواند برای اسید فنی و تکنیکی استفاده شود. بلورها برای اسید از طریق مجموعه ای از عملکردهای مشابه که بوسیله شرکت تولیدی Sheffield استفاده شده، ایجاد می شود. این شیوه محصولی را ایجاد می کند که کربوهیدرات غیر تخمیر شده پایین می باشد اما ممکن است در برگیرنده برخی از خاکستر باشد که تقریباً سولفات کلسیم می باشد. (1959، Machell) هزینه های مهم در تصفیه مراحل به انرژی آب برداشتی، کم شدن تنش و کار ارتباط دارد.
استخراج مایع به مایع
استخراج اسید لاکتیک به مرحله حلال مخلوط نشدنی بوسیله بسیاری از محققان بررسی شده است. اسید لاکتیک می تواند در این مرحله از تخمیر به کار برده شده در مواد خام تصفیه شود. در تمام این مراحل اسید بایستی اولاً از مایع خام بوسیله معلول استخراج شده و سپس بوسیله برخی از ابزارها نظیر استخراج انتهایی به سمت عقب یا تقطیر معلول اسید لاکتیک بهبود می یابد.
استخراج معلول بایستی حلالیت آب کمتری داشته باشد. و همچنین دارای ضریب توزیع بالا برای اسید لاکتیک و ضریب توزیع پایین برای ناخالصی از شکر باقی مانده باشد.
کینگ، برخی از ویژگی های مطلوب محلول را مورد بحث قرار می دهد. توزیع ضریب به عنوان تمرکز اسید لاکتیک در دوره محلول، تقسیم بر تمرکز اسید لاکتیک در دوره آب بدست می آید. داده های استخراج برای محلول های دارای اسید لاکتیک و آب و برخی داده های محلول تخمیر اسیدلاکتیک توسط لئوناردو و دستیارانش، رچفوردو دستیارانش، ویزرو جین کوپلیس وهولتن و دستیارانش بدست آمده است. تاثیر افزودن نمک های غیر ارگانی بر آب و توزیع ضرائب کاکروز و لاکتوز با محلول های دیگر توسط ویزر و جین کوپلیس بررسی شده که این دو پیشگامان استفاده از الکل ایزوپنتیل به عنوان یک محلول بودند. آن ها، شامل جریانی از فرایند تعیین شده بودند که در آن اسیدلاکتیک توسط بخار دهی بهبود می یابد.
شرکت شیمیایی کرودابووانتر با استفاده از اترایزوپروپیل به عنوان محلول از استخراجی همزمان استفاده کرده است. توضیح و جدول جریان فرایند هنگامی منتشر شد که عملیات آغاز شده بود. مایع تخمیر فیلتر شده و توسط اسید سولفوریک، اسیدی می شود و سپس سولفات کلسیم خارج می شود. سپس اسید لاکتیک توسط کربن فعال شده، دکولوره شده و سپس آهن سنگین، کلسیم و اسید آمینه آن توسط مبادله یونی برداشته می شود. پس از آن اسید، پیش از ورود به ستون استخراج ناهمزمان تبخیر می شود. بعد به اسید در صورت نیاز کربن فعال شده اضافه و اصلاح مبادله یون داده می شود. در نهایت اسید در مرحله آخر تبخیر می شود. در سال 1933، Jenman فرایند مشابهی را ارائه داد. حلالیت اترایزوپروپیل پایین است واز بین رفتن این حلال قابل تحمل می باشد. در حال حاضر کرودا همچنین از فرایند استخراج مایع به مایع مشابهی استفاده می کند.
مولینی درباره استفاده از استخراج مایع به مایع برای زدودن اسید لاکتیک از مایع مداوم و افزایش فعالیت و امکان تولیدی و آکتور تحقیق کرده است. الکل استفاده شده، n با تیل وایزوپنبیل برای ارگان های شناخته شده اند. یک حلال غیر رسمی فرایند مورد نظر را تسهیل نموده است.
اسید لاکتیک بازیافتی توسط استخراج مایع به مایع عاری از خاکستر می باشد اما حاوی ناخالصی های مواد خام است و به اصلاح مجدد توسط کربن فعال شده اکسیداسیون و سایر موارد نیاز دارد.
عرق گیری استرهای لاکتات
اسید لاکتیک با کیفیت بالا که عاری از شکرهای باقی مانده و ناخالصی های دیگر می باشد از طریق استری سازی اسید لاکتیک با الکل مولکولی پایین، عرق گیری استرلاکتیک، تجزیه آبی استر عرق گیری شده برای رهایی از الکل و اسید لاکتیک و عرق گیری الکل از اسید لاکتیک بازیافت شده می باشد. چیلدز و ولسبی اظهار می دارند که استرسازی شخصی و ناخالصی های تخمیر مایع، مشکلات بارزی را به وجود می آورد. دیتزو همکارانش اسید لاکتیک را استری کردند تا نوعی لاکتات آلکیل به وجود آورند و سپس استر را داخل حلالی چون دیکلورتان 2 و 1 استخراج نمودند. فیلاکیون و کوستلو جزئیاتی را برای فرایند ساختن اسید لاکتیک از لاکتات آمونیوم را ارائه می دهند که اگر آمونیوم یا یکی از نمک های آن، در طول تخمیر برای خنثی سازی اسید بکار رود محصولی تخمیری به شمار می آید. اسکوپامیر به بحث درباره عملکرد یک واحد تجاری که مکرراً توسط تعریق لاکتات متیل برای تصفیه اسید لاکتیک به کار می رود می پردازد. محصول به دست آمده عاری از خاکستر بود و میزان ناخالصی های دیگر در آن اندک بود. فرسایندگی ستون های استیل محصول را با آهن درمی آمیخت. وسیله سرامیک غیرمناسب بود چرا که تغییرات دمایی غالب و اسید قوی در آن موجود بود.
سایر فرایندهای بهبود
اسید لاکتیک توسط رونشینی اسید لاکتیک بر روی رونشین های جامد یا رونشین سازی لاکتات بر روی رزین های مبادله یون بهبود می یابد. لوئیس آیوسواس آ (اسپانیا) برای بهبود اسید لاکتیک از لحاظ تجاری، از مبادله یون یا فرایند استخراج مایع به مایع استفاده می کند. اما هیچ یک از جزئیات فرایند، شناخته شده نمی باشند. سوگیموتو و دستیارانش، فرایندی را برای تولید اسید لاکتیک بوجود آوردند که در آن رزین های بسیار اسید و یون قلیایی برای جداسازی اسید از آب مورد استفاده قرار می گرفت.
هفت راه دیگر برای خالص کردن اسید لاکتیک وجود دارد اما هنوز استفاده تجاری نشده است. Claborn , Smith در (1939) و Molini (1959) در مورد چند مورد از این روشها بحث کرده اند. لاکتیک مگنزیم یا مس ممکن است دوباره متبلور می شود و در آب حل نمی شود. مس ممکن است ترکیب شود با سولفید هیدروژن و منیزیم با سولفید منیزیم ترکیب می شود. درجه خوراکی می تواند تولید شود به وسیله اکسید شدن جداگانه مایعی که شامل اسید آزاد و یا نمک لاکتیک است. برنامه های متفاوت تقطیر که باعث ایجاد بخار، هوای داغ و گازهای بی کنش و خلاء می شود با موفقیت به دست می آید. Dxy , Krumphanzel (1964) از اکستره دیالیز برای از بین بردن مداوم اسید لاکتیک از طریق تخمیر استفاده کردند. دیگر انواع در حال حرکت در تخمیر مشکلات دیگر هستند. 4. 2. 38 صنعت ترکیبی. صنعت ترکیب اسید لاکتیک در حالت تجاری حدود 1963 در ژاپن شروع شد و هر زمان در ایالات متحده امروزه این دو کشور به ندرت 50 درصد از اسید لاکتیک جهان را تولید می کنند. تولید ترکیبی اسید لاکتیک براساس هیدرولایز لاکتیک با استفاده از اسید قوی نظیر HCL انجام می گیرد.
نمک آمونیوم به عنوان یک محلول جنبی می باشد. لاکتونیتریل هم به عنوان محصول جانبی هیدرولیز استی تیلن از سنتز اکرونیتریل به دست می آید اما از هیدروژن و استالدهید گرفته می شود.
سینانور هیدروژن می تواند به عنوان محصول جانبی پروپیلن به اکرولینوتریل هم به دست بدهد. (thron 1969) یا از واکنش آمونیاک و هیدروکربن سبک نظیر متان. ترکیب اسید لاکتیک یک دستاورد اصلی دارد وقتی به مکانهای تجاری فرستاده می شود چون پروسه ای که به وسیله دیگر محصولات جانبی استفاده می شود و ممکن است مهم تر باشد تولید لاکتیلیک 2 استروئیل با خلوص بالا و اسید لاکتیک با دوام است. ترکیب اسید لاکتیک شامل شکر غیراشباع است و روی حرارت رنگ خود را از دست نمی دهد. محصولات جانبی استفاده شده در گذشته لاکتیک هستند که حالا از طریق استالهید و سینانور هیدروژن به دست می آید. (USA) Monsanto از استالهید و سیانور هیدروژن شده کرد در حالی که Mushashino (ژاپن) لاکتوترینیل را از جای دیگری تهیه نمود. اسید لاکتیک از طریق شکل دادن لاکتیک متال تخلیه می شود و سپس لاکتیک متیل را هیدرولایز می کند. سیانور هیدروژن، متانول و دیگر ناخالصیها از بین می روند با ترکیب بخارات و عمل کرد کربن و تغییرات یونی می باشد (Van Ness 1981) اسید هم چنین می تواند با حل کردن دوباره به دست آید بسیاری از روشها برای آمادگی ترکیب اسید لاکتیک توسط Holten خواهد شده اند در 1971 و در 1988 توسط VanNess . در میان این روشها کم کردن آلکالین شکر هم وجود دارد. سنتز از منواکسید کربن، استالهاید و آب، و هیدرولایز کردن اجزای اسید و اکسید کردن اسید نیتریک از پروپیلن سنتز وسیله ای برای آماده سازی از طریق Rhone Poulen. Dl Mix (فرانسوی) تلاش کرد جدولی بزرگ ایجاد کند از اسید لاکتیک در طول اسید شدن پروپیلن همراه با نیتریک اسید. عقیده کلی بر این بود که این ریشه خیلی دوام نخواهد داشت بخاطر حالت های حفاظتی. تخمین حجم تجاری درجه تولید و فرضیات تولید اسید لاکتیک در کشورهای بزرگ در جدول 2 آمده است. تخمین ها فراهم شده شامل نمک اسید لاکتیک و انشعابات آن به عنوان مساوی 100 درصد است. بعضی از این تخمین های به دست آمده شامل این نمک نمی شوند و منشعبات زیر حد تخمین بودند. به سخن دیگر شکل خارج از تخمین بود زیرا لاکتیک اسید در 88 ، 80 و 50 درصد غلظت جامد است و حجم شکل هم مرکب است با تغییر تعریف به عنوان مثال حجم ممکن است اشاره داشته باشد به امکان تولید در زمان داده شد یا کوچک کردن دهانه بطری اشاره دارد. اشکال تولید اغلب منحصر به فرد است و بنابراین مشکلهای زیادی دامنه ی تخمین را تشکیل می دهند. مشکلهای فرض شده ممکن است قابل اطمینان باشند اگرچه دنبال خط تولید رفتن مشکل است. اطلاعات تولید اسید لاکتیک خارج از محیط آزاد کاملاً شناخته شده نیست. بعضی از اشکال در چین کمونیست تولید شده و بعضی هم در اتحاد جماهیر شوروری و در بوسنی و شاید در دیگر کشورهای کمونیست..
بعضی دیگر از تولید کنندگان کوچک که در ژاپن و اسپانیا هستند هم ممکن است جای دیگر باشند اما خیلی کوچکند . حجم و درجه تولید برای تولید کنندگان بزرگ در جدول 2 آمده است. شرکت Sheffiled کوچکترین تولید کننده لیست است.
آنها به طور تقریبی زیر 3/0 در 10 کیلوگرم X-1 از لاکتیک کلسیم را از آب پنیر تولید کرده اند. اگر نرخ دقیق تولیدات آنها در دسترس نسبت تولید کنند بزرگ C.C.A هست که تولید را در هلند و برزیل کنترل می نماید علاوه بر لاکتیک اسید C.C.A نمک لاکتیک، و منشعبات استرواسترول 2 لاکتیک را هم تولید می کند. 2 برنامه تخمیر، Archer در Cabisa , Iowa , Clinton در برزیل در 1910 تعطیل شدند. با تخمیر 48 تا 56 درصد لاکتیک اسید به دست می آید. صحت لاکتیک اسید بسیار بالاست. جدول 4 دامنه قیمت 1983 اسید لاکتیک و منشعبات آن را نشان می دهد و لیست قیمت اغلب در راس مجموعه است، در هر حال قیمتهای واقعی فروش پایین هستند. اسید تخمیر به طور کلی 20-0 ، 40-0 دلار در ایالات متحده و kg-1 فروش می رود. قیمت آن با قیمت ترکیبی اسید مرتبط است. اگرچه در سالهای اخیر قیمت اسید ترکیبی به سرعت پایین آمده نسبت به اسید به دست آمده از راه تخمیر. به طور تاریخی تولید اسید لاکتیک در ایالات متحده از 180 متر در سال در 1900 به 1360 متر در تن در 1940 افزایش یافت. بالاترین میزان تولید در 3600-4500 متر در هر تن y-1 در طول جنگ جهانی 2 وقتی پتاسیم و سدیم برای خنک کردن سیستم تانک ها به عنوان جایگزین برای گلیسرول استفاده می شود. از سال 1948 تا 1963 تولید 2300 تن کاهش یافت. بار تولید اسید لاکتیک ترکیبی و استفاده جدید آن در لاکتیلات های استیرویل تولید مجدداً رشد کرد و در سال 1980 بر سطح قفلی رسید. در سالهای اخیر، رشد کند بوده است و انتظار می رود که در چند سال دیگر به کمتر از 6 درصد برسد. رشد موارد استفاده اصلی از اسید لاکتیک، تولید لاکتیلات استیرویل و یک غذایی اسیدی پایین انتظار می رود. قیمت اسید لاکتیک در طول معرفی نوع ترکیب کاهش یافت. قیمت های اسید مرغوب از 84/0 دلار آمریکا در سال 1970 به 42/2 دلار آمریکا در سال 1982 افزایش یافته است. رقابت در بازار شدید و متغیر است و نوسان قیمت ها پیش بینی روند آینده را دشوار ساخته است.
کاربرد و موارد استفاده
لیست موارد استفاده اسید لاکتیک در دسترس نیست و برای جدا سازی استفاده های پیشین هم باید دقت زیادی انجام شود و برای استفاده های حال حاضر هم پتانسیل زیادی وجود دارد. استفاده از اسید لاکتیک درجات متفاوتی دارد و شعب بسیار زیادی را هم شامل می شود. در حالت فنی اسید لاکتیک جامد است و در دوره غذایی و دارویی جای می گیرد. معمول ترین غلظت آن 88 درصد است و 50 درصد. اسید لاکتیک بالای 90 درصد برای پمپ کردن و استفاده مشکل دارد. رتبه های کیفیت بالاتر دارای درصد کمتری از آلاینده هایی چون شکر، فلز، کلراید، سولفات و خاکستر می باشد. اسید تخمیر عموماً شامل کمی شکر باقی مانده و سایر ناخالصی های کربوهیدرات ها و مواد مغذی نیتروژنی که در تخمیر مورد استفاده قرار می گیرد است. اسید لاکتیک تخمیری عموماً زرد رنگ است که رنگ آن تیره ترین رنگ تمرکز یافته برای درجه حرفه ای و زردی کمرنگ برای درجه غذایی می باشد. یک درجه دارویی بی رنگ، با دمای ثابت از اسید تخمیری از CCA تشکیل می شود. حالت فرسایندگی و مایع بودن اسید لاکتیک برای مصرف کنندگان، مشکل اجرایی ایجاد می نماید. بنابراین برخی از تولید کنندگان حالت پودری شکل اسید لاکتیک را بر روی کلسیم لاکتیک ایجاد کرده اند که برای مصرف در شکل جامد می باشد. محلولات مایع اسید لاکتیک در تانکرهای پلاستیکی و ماشین های پلاستیکی به فروش می رسند.
کاربردهای پزشکی اسید لاکتیک به عنوان وسیله ای برای تولیدات دارویی در متعادل سازی پ. هاش تولیدات و درمان زگیل های موضعی می باشد. پلاستیک غیرقابل درجه بندی از نظر این که از چندین اسید لاکتیک درست شده اند برای بخیه هایی استفاده می شوند که بدون عمل کشیده می شوند و برای استفاده به عنوان درون کاشت غیر قابل درجه بندی از نظر زیستی برای بهبود شکاف ها و سایر جراحات ساخته می شوند. تنها استفاده اسید لاکتیک غذایی یا دارویی کیفیت بالای دارای دمای ثابت در تولید لاکتیلات های استریل می باشد. حدود 4-6/3 کیلوگرم از اسید لاکتیک در آمریکا و جهان به این منظور استفاده می شوند. اکثر این اسید به صورت موضوعی ساخته می شود چرا که شکر باقی مانده از تخمیر سبب ایجاد رنگ، بو و طعم سوختگی می شود. لاکتیلات استریل کلسیم (CSL) اکثراً در پخت و پز مورد استفاده قرار می گیرد. CSL به عنوان یک نرم کننده عمل می کند که علاوه بر ایجاد تنوع در مواد تشکیل دهنده نان، آن را نسبت به تکریب و شرایط فرایندسازی مقاوم تر می سازد. این ماده همچنین به عنوان نرم کننده خمیر عمل می کند آن هم از طریق ترکیب نشاسته در آرد که به محصولات پخته شده، بافتی نرم تر می بخشد. لاکتیک استریل سدیم (SSL) مشابه CSL عمل می کند و به عنوان یک معلق ساز نیز کار می کند. SSL , CSL ، هر دو به افزایش طول عمر محصولات پخته شده کمک می کنند. لاکتیلاتهای استریل همچنین در سایر تولیدات غذایی چون سیب زمینی و هیدراته به عنوان نرم کننده نشاسته و همچنین در مواد آرایشی و محصولات غذایی به عنوان معلق ساز، عمل می کنند. ساخت اسید لاکتیک استیرویل دشوار است و نصف شدن لاکتیلات به آسانی از پلیمر عاری می شود. با این حال مقدار اندکی از آن در ترکیبات غذایی آماده استفاده می گردد. اسید چربی لاکتیلاتی از کلیسریدهای تکی و دوتایی چون لاکتوپالمیتات کلیسرول تشکیل می شود و لاکتواستریت گلیسرول ها در ترکیبات کیکی، محصولات نانوایی، کاهش آب و لوازم آرایشی مورد استفاده قرار می گیرند. لاکتیلات های استیرویل و چربی های لاکتیلاتی با سایر معلق سازهایی چون کلیسرایدهای تکی و دوتایی اتوکسیلاو کلیسرایدهای تکی ساکسینیلاتی رقابت می کنند. رقابت اصلی آمریکا برای لاکتیلات های استیرویل مقاصد پخت و پز، ترکیبی از کلیسرایدهای تکی و مونوگلیسرایدهای اتوکسیلاتی می باشد. استفاده از این ترکیب، ارزان تر است اما اجرای ضعیف تری دارد. در سایر نقاط دنیا نیز استفاده از اسید دایاستیل تارتاریک نسبت به لاکتیلات های استیرویل، ارجحیت دارد. رشد این محصولات 5/2 درصد اعلام شده است. اسید لاکتیک اصولا به طور مستقیم به عنوان یک ماده غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. شاید بیش از 50 درصد اسید لاکتیک بدین منظور استفاده می شود. اسیدهای تکریبی و تخمیری هر دو بدین منظور مورد استفاده قرار می گیرند. اسید لاکتیک به عنوان اسید غذایی استفاده می گردد چرا که به طور طبیعی در بسیاری از غذاها وجود دارند، مزه اسیدی ملایمی دارند و طعم و بوی قوی در خود ندارند. اسید لاکتیک گاهی اوقات در ترکیب با سایر اسیدهای غذایی چون اسید پروپان و اسید آستیک به عنوان نگهدارنده مورد استفاده قرار می گیرند. اسید لاکتیک به عنوان یک اسید تجربه رقابت با اسید سینریک، آستیک و اسید فسفریک و رقابت کمی با اسیدهای والیک، آدیپک، فوماریک، پروپانوئیک، فورمیکو اسید تارتاریک را دارا می باشد. اسید لاکتیک معمولا گرانتر از سایر اسیدها می باشد اما گاهی اوقات استفاده از آن ترجیح داده می شود چرا که طعم کمتری از خود را در غذا به جای می گذارد. اسید لاکتیک به صورت نمک برای درست کردن و به صورت نمک برای درست کردن و بسته بندی غذاهایی چون زیتون، ترشی و ترشی کلم مورد استفاده قرار می گیرد. بسیاری از محصولات پنیری چون خامه پنیری، پنیر سرد، پنیر ساخته شده و پنیرهای حاوی اسید لاکتیک می باشند. تزئینات کرمی سالاد به شکل مایع و پودری هر دو حاوی اسید لاکتیک هستند. برخی ترکیبات پودری برای آماده سازی سس، خامه ترش و کیک پنیر حاوی اسید لاکتیک می باشند. تعداد اندکی از محصولات گوشتی چون سالامی نیز اسید لاکتیک دارند. استفاده از اسید لاکتیک در نوشیدنی های بدون الکل جایگزین اسید سیتریک، اسید فسفریک و سایر اسیدهای غذایی شده است. این اسید هنوز هم در فرمول های اندکی از قبیل نوشدنی های بدون الکل حاوی فلفل یافت می شود. اسید لاکتیک مستقیما در تولید برخی نان های چاودار و خمیر ترش بکار می رود. این ماده، همچنین به علت خاصیت نگهدارندگی در تولیدات پختنی اندکی مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از اسید لاکتیک در مربا، ژله، پای و پودرهای بسته بندی شده در آمریکا توسط اسید سیتریک، مالیک و فورماریک جایگزین شده است و این در حالی است که این ماده هنوز در اروپا تا حدی مورد استفاده قرار می گیرد. اسید لاکتیک در متعادل سازی پ. هاش آب با اسید فسفریک رقابت می کند. این ماده در آمریکا به طرز چشمگیری بدین منظور استفاده نمی شوند اما تا حدی در کانادا، اروپا و آمریکای جنوبی مورد استفاده دارند. اسید لاکتیک دارای لاکتات سدیم در تولید محصولات شیرینی پزی مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از غذاهای حیوانات نیز حاوی اسید لاکتیک می باشند. استفاده از لاکتات آمونیوم برای تخمیر به عنوان مکمل غذایی حیوانات در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. اسید لاکتیک، گاهی اوقات در تولید شراب استفاده می شود. رشد غذاهای اسیدی در بازار به طور کلی در سال های متوالی راکد بوده است و انتظار می رود که در آینده نزدیک به همان شکل باقی بماند.
استفاده های فنی از اسید لاکتیک بخش کوچکی از تولید دنیا را به خود اختصاص می دهد. این ماده برای کنترل PH روکش فیلم در تولید سلفون مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین موارد استفاده ای را در تولید رزین های فنول- فرمالدهاید یافته است و نسبت به الکل و اسیدهای پلیستری واکنش نشان می دهد. این ماده همچنین در اصلاح سطح فلز، تولید محصولات لاستیکی، نقاشی الکترواستاتیک، چاپ بافتی و کاغذی، درخشش ابریشم و ابریشم مصنوعی و رنگ کردن بافت ها مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده روزی به عنوان پوشش و سایر بخش های تولید چرم مورد استفاده داشت. با این حال به نظر می رسد که استفاده از آن به طور گسترده ای توسط اسید سولفوریک و اسید فرمیک جایگزین شده است. این ماده پتانسیل استفاده به همراه سایر پلیمرهای تولید پلاستیک غیرقابل درجه بندی از نظر زیستی را دارا می باشد. استفاده از این اسید به پلاستیک های با ارزش و کم حجمی چون کاربردهای پزشکی و رهایی کنترل یافته آفت کش ها محدود می شود مگر آنکه قیمت اسید لاکتیک به طرز چشمگیری کاهش یابد. اسید لاکتیک در تولید برخی علف کش ها، قارچ کش ها و آفت کش ها بکار می روند. خاص بودن این مواد در این جا درست مانند محصولات دارویی، مزیت هایی را دارا می باشد.
نمک های کلسیم اسید لاکتیک به اشکال دانه ای و پودری تولید می شوند. کلسیم لاکتات تری هایدریت در صنایع دارویی در ابتدا برای ثابت کردن سیب زمینی و سایر سبزیجات و میوه های دیگر برای بسته بندی استفاده می شوند. لاکتات کلسیم، همچنین بر مقدار کمی در بکینگ پودر مورد استفاده قرار می گیرند. سدیم لاکتاب بسیار هایگروسکوپیک است به صورت 60 درصد محلول بکار می رود. این ماده اصولاً در فرمول های غذایی درون رگی به عنوان بازسازنده های الکترولیتی استفاده می شوند. همچنین در تولید برخی از آنتی بیوتیک ها و آماده سازی مواد دارویی استفاده می شوند. این ماده به عنوان یک هیوکلتانت در تولید لوازم آرایشی، تولیدات مراقبت شخصی، کاغذ و تنباکو، مورد استفاده دارند. تولید جهانی اسید لاکتیک ترتیب kg y-1106 را دارا می باشد. اکثر این لاکتات سدیم توسط لاکتات کلسیم دنبال می شود. لاکتات پتاسیم و نمک های فلزی اسید لاکتیک در کمیت های کوچک تری تولید می شوند و الانس برخی از موارد کاربرد نمک های فلزی اسید لاکتیک را بازگو می کنند.
مواد آلکیل اسید لاکتیک در صنایع داروسازی، غذایی و صنعت، مورد استفاده دارد. لاکتات های اتیل و باتیل به عنوان مواد طعم زا و محلول مورد استفاده قرار می گیرند. لاکتات اتیل در صنعت قرض سازی، روغن، تولید آفت کش و علف کش و ساخت برخی داروهای ضد التهاب مورد استفاده دارد.
خلاصه
تولید تجاری اسید لاکتیک به وسیله تخمیر در سال 1881 آغاز شد و تاکنون نیز ادامه یافته است. نظر به محصولات تولیدی اسید لاکتیک توسط تخمیر چندان راضی نبود. اما امروز به لحاظ افزایش قیمت مواد اولیه ی صنعت پتروشیمی و پایه گذاری روشهای بهبود مقیاس های تجاری برای این اسید تخمیری، فرایند تولید و فروش آن به میزان قابل توجهی بهبود یافته است. به علاوه، امروزه فرصت های زیادی برای بهبود هر چه بیشتر این فرایند به لحاظ کثرت موماد خام گوناگون، ارگانیسم تخمیر و شرایط و محیط بهتر وجود دارد. از نظر تاریخی اسید لاکتیک از آغاز یک ماده شیمیایی تجاری بوده است. صنعت چرم و نساجی درسال 1930، 80 تا 90 درصد تولید اسید لاکتیک امریکا را به مصرف می رساندند. در سال 1942، 53 درصد تولید توسط صنعت چرم، 28 درصد آن توسط صنایع گوناگون و 18 درصد در صنایع غذایی به مصرف رسید. در طی جنگ جهانی دوم از نمکهای لاکتیک برای ساخت مایعی جهت خنک کردن تانکهای زرهی استفاده می شد. بعد از جنگ جهانی دوم مصرف اسید لاکتیک در صنایع غذایی افزایش یافت. در اوایل دهه ی هفتم قرن نوزدهم کاربردی جدید از اسید لاکتیک در صنعت تولید Stearoy 1-2- lactylates شکل گرفت. امروز بیش از نیمی از تولید اسید لاکتیک جهان به مصرف صنایع غذایی می رسد، حدود یک پنجم آن برای تولید stearoyl- 2- lactylates و الباقی در صنعت داروسازی و دیگر صنایع مصرف دارد.
1 . Charles E.Avery
2 . Littleton
3 . Massachusetts
4 . Garrett
5 . Filachion
6 . Needle
7 . Aries
8 . Anon
9 . Scheele
10 . Lock wood
11 . Holten
12 . dextrorotatory
13 . Levorotatory
14 . Fisher
15 . Dre Wes
16 . Pryes
17 . Freid mann
18 . Graeser
19 . Van Ness
—————
————————————————————
—————
————————————————————
30