Tejsav

Termék áttekintése

Tejsav(CAS 50-21-5), kémiai elnevezése 2-hidroxi-propánsav, a természetben előforduló hidroxi-karbonsav és zöld, megújuló szerves sav nyersanyag. A kereskedelemben kapható minőségek közé tartozik az ipari minőségű, élelmiszeripari és gyógyszeripari minőségű tejsav. Optikai konfigurációját tekintve L-tejsavra, D-tejsavra és racém DL-tejsavra oszlik. Közülük az L-tejsav biztosítja a legjobb biokompatibilitást, és a legszélesebb körű alkalmazási körrel büszkélkedhet. A tiszta anyag színtelen, átlátszó, viszkózus folyadék, szagtalan, enyhén savanyú ízű. Magas hidrofil és biológiai lebonthatóság jellemzi, és egyike azon kevés szerves savaknak, amelyek képesek a teljes természetes lebomlásra.

A tejsav bármilyen arányban elegyedik vízzel, etanollal és glicerinnel, miközben alig oldódik apoláris oldószerekben, például kloroformban és alifás szénhidrogénekben. Molekulája hidroxil- és karboxilcsoportokat egyaránt tartalmaz, így kiváló savszabályozási, kelátképző, hidratáló-lágyító, bakteriosztázis és tartósítás, valamint polimer filmképző képességgel rendelkezik. Különféle kémiai reakciókon mehet keresztül, beleértve az észterezést, a polikondenzációt és a semlegesítést. Széles körben alkalmazzák az élelmiszerek ízesítésében és tartósításában, a napi vegyszeres hidratálásban, a biogyógyászatban, az ipari biológiailag lebomló anyagokban, a környezetbarát tisztításban és más területeken, alapvető nyersanyagként szolgálva a finom zöld vegyi és biogyártó iparban.

Alapparaméterek

Gyártási folyamatok

1. Mikrobás fermentáció (L-tejsav esetén)

Szénhidrátokat, például glükózt használva szubsztrátként, a homofermentatív tejsavbaktériumok fermentációt hajtanak végre: egy glükózmolekula két molekula L-tejsavat eredményez.

Reakció egyenlet:

A felhalmozódott tejsav gátolja a bakteriális anyagcserét. Az ipari gyakorlatban kalcium-karbonátsemlegesítés céljából hozzáadjuk a kalcium-laktát előállításához és a fermentlé pH-értékének stabilizálásához.

Semlegesítési reakció:

A végső fermentlé kalcium-laktátot, maradékcukrot, baktériumsejteket, fehérjét és pigmenteket tartalmaz. A húsleves későbbi elválasztása és tisztítása a főbb technológiákat alkalmazza: kalcium-só eljárás, észterezés-desztilláció, oldószeres extrakció, elektrodialízis és molekuláris desztilláció.

2. Tisztítási technológiák a fermentleveshez

(1) Kalcium-só eljárás (hagyományos érett technológia)

Öt lépéses munkafolyamat: Előkezelés → Kristályosítás → Mosás → Savanyítás → Újrakristályosítás

Előkezelés: fermentlé szűrése a baktériumsejtek és a szilárd szennyeződések eltávolítására.

Kristályosítás és mosás: hűtés az L-kalcium-laktát kristályosodásához; mossuk le a kristályokat a részben oldható szennyeződések eltávolítására.

Savanyítás: adjunk tömény kénsavat a kalcium-laktáthoz a kettős bomlási reakcióhoz; kalcium-szulfát (gipsz) kicsapódik és szabad tejsav szabadul fel.

Savanyítási reakció:

Átkristályosítás: töményítse be a nyers tejsavoldatot, és hajtsa végre az átkristályosítást a további tisztításhoz.

A folyamat jellemzői: Egyszerű és jól megalapozott; a kalciumionok elősegítik az L-tejsav fermentációt.
Hátrányok: Magas aktív szén-fogyasztás; a cukorszennyeződések korlátozott eltávolítása; közepes terméktisztaság.
Javítás: az aktív szenet kombinálja makropórusos adszorpciós gyantával a kalcium-laktát oldat cukormentesítéséhez és színtelenítéséhez; kétlépcsős hűtési kristályosítást alkalmazunk. A kristályosodási sebesség eléri a 80%-ot, az L-tejsav tisztasága pedig eléri a 97,2%-ot.

(2) Észterezés-desztillációs tisztítás (gyakran használják mélypolírozásra a kalcium-só eljárás után)

A nyers tejsav (vagy savanyított kalcium-laktátból nyert nyers tejsav) savas katalizátor hatására reagál kis molekulatömegű alkoholokkal (metanol, etanol), és laktát-észtereket képez (reverzibilis reakció). Példaként a metanollal:

A metil-laktát forráspontja sokkal alacsonyabb, mint a tejsavé. A metil-laktátot vákuumdesztillációval választják el, majd hidrolizálják a nagy tisztaságú tejsav regenerálására; a metanolt visszanyerik és újrahasznosítják.

Hidrolízis reakció:

Jellemzők: A tejsav hatékony elválasztása a cukorszennyeződésektől a nagymértékben javított tisztaság érdekében. Iparilag a kalcium-só eljárásból származó nyers tejsavat észterezéssel-desztillációval tovább finomítják. A hozam elérheti a 97%-ot, és a tisztaság megfelel a gyógyszerészeti követelményeknek; széles körben elfogadott a tengerentúlon.
Korlátozások: A metanol mérgező, gyúlékony és robbanásveszélyes; felesleges alkoholra van szükség ahhoz, hogy az egyensúlyt az észterképződés felé tolja el.

(3) Oldószeres extrakció

Az L-tejsav szelektív átvitele a vizes fermentációs fázisból a szerves fázisba extrahálószerekkel, majd visszaextrakcióval vizes tejsavoldatot kapunk. Lehetővé teszi a fermentációs-szétválasztási kapcsolást: a keletkezett tejsav in situ eltávolítása enyhíti a mikroorganizmusok termékének gátlását.

Jellemzők: Alacsony energiafogyasztás; integrált fermentációs-leválasztást valósít meg.
Korlátozások: A legtöbb elérhető extrahálószer költséges, és néhány mérgező. Ez a technológia nagyszabású iparosítás nélkül laboratóriumi állapotban marad. Ez egy fizikai elválasztás jellegzetes kémiai reakció nélkül.

(4) Elektrodialízis (membrán-leválasztó folyamat)

A kationcserélő membránokat kettős adagolású üzemmódban alkalmazzák nátrium-L-laktáttal és kénsavval, hogy egyidejű ioncserét és elektrodialízist valósítsanak meg tejsavveszteség nélkül.

Jellemzők: Hatékonyan távolítja el a cukorszennyeződéseket a tejsavból.
Hátrányok: Nem tudja elválasztani a tejsavat a rendszerben lévő más kis molekulájú szerves savaktól; a membrán elszennyeződése és a fluxus bomlása az iparosítás fő szűk keresztmetszete. Fizikai membránleválasztás kémiai reakció nélkül.

(5) Molekuláris desztilláció

A molekuláris desztilláció egy speciális desztilláció, amelyet nagyvákuumban működtetnek: a takarmány melegítés hatására elpárolog. A gőzmolekulák átlagos szabad útja meghaladja a fűtőfelület és a kondenzációs felület közötti távolságot, így a molekulák közvetlenül a kondenzátorba utaznak és kondenzálódnak. Megtöri a hagyományos gőz-folyadék-egyensúlyi korlátokat, és a légköri forráspont alatt működik, így alkalmas hőérzékeny anyagokhoz, például tejsavhoz, hogy elkerülje a hőbomlást.

Jellemzők: A laboratórium hitelesíti a szintetikus tejsav keverékek tisztításának megvalósíthatóságát magas vákuum és alacsony hőmérsékleti körülmények között.
Hátrányok: A valódi fermentlé maradék cukrokat és több szerves savat tartalmaz; továbbra is szükség van az előkezelési és folyamatparaméterek kiterjedt optimalizálására. A nagy vákuumhoz mechanikus szivattyúra és diffúziós szivattyúra van szükség, ami magas energiafogyasztáshoz vezet, és ütközik az energiatakarékossági célokkal. Minden további downstream egység növeli a működési költségeket. Ez egy forró kutatási téma, és még nem alkalmazzák a nagyiparban.

Termék fokozatok

1. Élelmiszer-minőségű tejsav

Alkalmazandó szabvány: GB 1886.173-2016Nemzeti élelmiszerbiztonsági szabvány - Élelmiszer-adalékanyag: Tejsav. A régi szabvány GB 2023-2003 hatályát vesztette. A GB 1886.173-2016 jelenleg hatályos.

Főbb alkalmazások: Élelmiszer-feldolgozó ipar, beleértve az italokat, péksüteményeket, tartósított gyümölcsöket, húskészítményeket és fűszerkeverékeket. Funkciók: savasság-szabályozás, ízmódosítás és mérsékelt bakteriosztatikus tartósítás.

Alapvető minőségi mutatók

Az L-tejsav tömeghányada az összes savban: nagyobb vagy egyenlő, mint 95 % (az optikai konfiguráció ellenőrzésének kulcsfontosságú élelmiszer-minőségi indexe).

Teljes tejsavtartalom: többféle koncentrációra vonatkozó előírások; általános kereskedelmi koncentrációk: 80 %, 85 %.

Nehézfémek (Pb-ben): 10 mg/kg vagy annál kisebb.

Arzén (As): 1 mg/kg vagy annál kevesebb.

További ellenőrzött termékek: klorid, szulfát, vas, gyulladási maradék, redukáló cukor; cianid nem mutatható ki.

2. Gyógyszerészeti minőségű (gyógyszerkönyvi minőségű) tejsav

Alkalmazandó szabványok: LásdA Kínai Népköztársaság gyógyszerkönyvebelföldön; USP (Egyesült Államok Gyógyszerkönyve), BP (Brit Pharmacopoeia) a tengerentúli piacokra. Gyógyszerészeti segédanyagként osztályozva.

Főbb alkalmazások: API szintézis, gyógyszerészeti oldószer, helyi készítmények, részleges injekciós segédanyagok; minden évfolyam közül a legszigorúbb biztonsági ellenőrzés alá tartozik.

Alapvető minőségi mutatók

Tejsavtartalom: tipikus gyógyszerkönyvi előírás 85–90 % (tömeghányad).

Nehézfémek (Pb-ként): 10 ppm vagy kevesebb.

Szigorú ellenőrzés az arzén, klorid, szulfát, könnyen oxidálható anyagok, redukáló cukor, gyulladási maradékok felett; egyes gyógyszerkönyvek meghatározzák az optikai tisztaságot és a mikrobiális határértékeket.

3. Ipari minőségű tejsav

Alkalmazandó szabványok: Kínában nincs egységes nemzeti szabvány; ipari vagy vállalati szabványok szerint hajtják végre.

Fő alkalmazások: Galvanizálás és vízkőmentesítés, ipari tisztítószerek, bőrcserzés, laktát-észterek és laktátsók szintézise, ​​bevonat-adalékanyagok és egyéb vegyipari forgatókönyvek.NEM használható élelmiszer-, gyógyszer- vagy takarmányipari alkalmazásokban.

Alapvető minőségi mutatók

Tejsavtartalom: jellemző specifikáció 80 %; 60–90%-os egyedi minőségek állnak rendelkezésre a piacon.

Lazább szennyeződés-ellenőrzés; legfontosabb tételek: szín, összes sav, gyulladási maradék. A nehézfémekre és az arzénra vonatkozó határértékek sokkal kevésbé szigorúak, mint az élelmiszer-/gyógyszerészeti minőségűek. Nincs kötelező előírás az L-tejsav arányára az összes savban.

4. Takarmány minőségű tejsav

Alkalmazandó szabványok: Vállalati/ipari szabványok takarmány-adalékanyagokra; takarmány savasságot szabályozó adalékanyagnak minősül.

Főbb alkalmazások: Adalék állatállományhoz és vízi takarmányhoz. Beállítja a takarmány savasságát, elnyomja a káros mikroorganizmusokat és optimalizálja az állatok bélrendszerének egészségét. Gyakran vivőanyagokkal, például szilícium-dioxiddal keverik össze szilárd készítmények előállítására.

Alapvető minőségi mutatók

Tejsavtartalom: folyékony takarmányminőség általában 50–55 %; összetett szilárd termékek követik a címkézett nyilatkozatot.

Nehézfémek (Pb-ként): lazított határ 20 ppm vagy annál kisebb; az arzént is szabályozzák.

Kevésbé szigorú optikai tisztasági követelmény (L-tejsav arány) az élelmiszer-minőségűekhez képest.

Ipari lánc

A tejsav a biokémiai ipar alapvető zöld nyersanyaga, jól bevált zárt hurkú ipari lánccal, amely megfelel az alacsony szén-dioxid-kibocsátású fejlesztési trendeknek. Felfelé irányuló kulcsfontosságú alapanyagok: kukoricakeményítő, glükóz, melasz, fermentációs törzsek, tisztított víz. A downstream lefedi az élelmiszer-feldolgozást, a testápolást és a kozmetikumokat, a biogyógyászatot, a biológiailag lebomló polimereket, a környezetbarát tisztítást, a textil- és bőripart és sok más iparágat.

Biztonság, tárolás és szállítás

A tejsav enyhe természetes szerves sav: nem mérgező, biológiailag lebomlik és nem erősen korrozív. Nem gyúlékony és nem robbanásveszélyes, és nem minősül veszélyes vegyi anyagnak. A tárolás és a szállítás az általános vegyi rakományra vonatkozó előírásokat követi. A tömény törzsoldat enyhén irritálja a bőrt és a szem nyálkahártyáját; normál működési körülmények között alacsonyak a kockázatok.

Tárolási követelmények: Tárolja száraz, hűvös, szellőző és tiszta raktárban. Kerülje a hosszan tartó magas hőmérsékletű expozíciót és a közvetlen napfényt, hogy megakadályozza az önpolimerizációt, az elszíneződést és a lebomlást. A tartályokat tartsa szorosan lezárva a por, a mikrobiális szennyeződés és a víz elpárolgása elkerülése érdekében. elkülönített tárolás; ne tárolja együtt erős lúgokkal vagy erős oxidálószerekkel, hogy elkerülje a semlegesítést vagy az oxidatív károsodást. Az élelmiszer- és gyógyszeripari termékeket elkülönítve kell tárolni a keresztszennyeződés elkerülése érdekében.

Szállítási követelmények: Kövesse az általános vegyianyag-rakomány szabályait. Tegyen óvintézkedéseket eső, nedvesség, napfény és a csomagolás felszakadása/szivárgása ellen. Gondoskodjon szoros és stabil csomagolásról, hogy elkerülje a szállítás során a szivárgást. Ne szállítsa együtt mérgező, szagú-maró hatású vagy erősen lúgos anyagokkal. A nagy tisztaságú minőségek tiszta szállítást igényelnek a minőség és a megfelelőség garantálása érdekében.

Biztonsági megjegyzések: Környezeti hőmérsékleten és nyomáson stabil, nem mérgező, jó biokompatibilitással. A híg oldatok nem irritálóak; tömény törzsoldat enyhén irritálja a nyálkahártyát. Nincs tűzrobbanás vagy súlyos korrózióveszély. Elegendő a szabványos PPE, beleértve a munkakesztyűt és a porvédő maszkot; gondoskodjon a jó szellőzésről a munkahelyen. Ha a törzsoldattal szembe kerül, alaposan öblítse ki a szemet bő folyó vízzel. A műveletek biztonságosak és ellenőrizhetők.

GYIK

K: Melyek az alapvető különbségek az L-tejsav és a DL-racém tejsav között? Hogyan válasszunk osztályzatokat?
V: Hasonló alapvető fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. A fő különbségek az optikai aktivitásban és a biológiai kompatibilitásban rejlenek. Az L-tejsav természetes összetételű, káros hatások nélkül teljes mértékben biometabolizálható, alkalmas nagy keresletű forgatókönyvekre: élelmiszer, gyógyszertár, biológiailag lebomló polimerek és csúcskategóriás testápolás. A DL-racém tejsav vegyes konfigurációjú, gyenge biológiai aktivitással és alacsonyabb költséggel. Csak ipari tisztításra, bőr-textilfeldolgozásra és általános vegyi munkákra alkalmazható, optikai tisztasági követelmények nélkül. Csúcskategóriás alkalmazásokban nem helyettesítheti az L-tejsavat.

K: Miért válik a tárolt tejsav sötétebbé és viszkózusabbá? Hogyan lehet megelőzni ezt a jelenséget?
V: A tejsavmolekulák hidroxil- és karboxilcsoportokat tartalmaznak. Hosszan tartó magas hőmérséklet, napfénynek való kitettség vagy nyitott tárolóedényben történő tárolás részleges önészterező-polimerizációt vált ki, ami növeli a viszkozitást és a színt. A nyitott tárolás a mikrobiális szennyeződés és az idegen behatolás kockázatát is hordozza magában. Megelőző intézkedések: tartsa szorosan lezárva, tartsa távol a fénytől, ellenőrizze a raktári hőmérsékletet, kerülje a hosszú távú, magas hőmérsékletű halmozást és tiltsa meg a nyitott tárolást. A megfelelő tárolás hosszú ideig megőrzi tiszta megjelenését és stabil tulajdonságait.

K: Melyek a legfontosabb különbségek és alkalmazási tilalmak az ipari, élelmiszeripari és gyógyszerészeti minőségű tejsav Kínában?
V: Minden minőségnek ugyanaz a fő kémiai összetevője; A megkülönböztetés a szennyeződés-ellenőrzés pontossága, az optikai tisztaság és a hatósági minősítés. Az ipari minőségű termék szennyeződési specifikációi laza, biológiai biztonsági tanúsítvány nélkül, és csak ipari felhasználásra korlátozódnak; élelmiszerrel, gyógyszerekkel és emberi bőrrel való érintkezés tilos. Az élelmiszer-minőségű termékek sterilizáláson és színtelenítésen esnek át szigorú nehézfém-korlátozások mellett, és rendelkezik élelmiszer-biztonsági tanúsítvánnyal az élelmiszer-gyártáshoz. A gyógyszerészeti minőségű termék a legmagasabb optikai tisztaságot és tisztaságot biztosítja a csúcsminőségű biomedicina, orvosesztétika és biológiailag lebomló anyagok előállításához.

Kína a világ egyik legnagyobb tejsavtermelője és exportőre. A bőséges biomassza-alapanyagforrások és a kiforrott biofermentációs technológiák támogatják az iparági lánc teljes támogatását és a nagyléptékű termelési kapacitást. Kína stabilan képes szállítani a teljes sorozatú tejsavtermékeket, amelyek nagy optikai tisztasággal és alacsony szennyeződésekkel rendelkeznek. Világszinten vezető előnyökkel rendelkezik a termelési kapacitás, a minőségi stabilitás és a költség-versenyképesség terén, kielégíti a hazai csúcsgyártási igényeket, valamint a tengerentúli exportigényeket.