Из чего делают молочную кислоту: подробное исследование

Молочная кислота – это органическое соединение, которое широко используется в различных отраслях промышленности, от пищевой до косметической и фармацевтической. Несмотря на её широкое применение, многие люди не знают, из чего она делается и какие процессы лежат в основе её производства. В этой статье мы подробно рассмотрим, что представляет собой молочная кислота, какие методы её получения существуют и какие сырьевые материалы используются в этих процессах.

Что такое молочная кислота?

Молочная кислота (химическая формула C3H6O3) – это органическая кислота, которая является конечным продуктом ферментации. Она была впервые выделена в 1780 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле из кислого молока, что и дало ей название. Молочная кислота присутствует в организме человека и играет важную роль в метаболических процессах. В частности, она образуется в мышцах во время интенсивных физических нагрузок и служит источником энергии.

Природные источники молочной кислоты

Молочная кислота встречается в природе в свободном виде и в виде лактата (соли молочной кислоты). Её природные источники включают:

1. Молочные продукты: Кисломолочные продукты, такие как йогурт, кефир, сметана, содержат молочную кислоту, которая образуется в результате ферментации молочного сахара (лактозы) молочнокислыми бактериями.
2. Кислые овощи: Квашеная капуста, соленые огурцы и другие ферментированные овощи также содержат молочную кислоту.
3. Квас: Этот традиционный славянский напиток изготавливается путём ферментации хлебного сусла и содержит молочную кислоту.
4. Вино и пиво: В некоторых видах вина и пива молочная кислота образуется в результате вторичной ферментации.

Промышленные методы производства молочной кислоты

На сегодняшний день существует два основных метода производства молочной кислоты: биосинтетический и химический.

Биосинтетический метод

Этот метод основан на ферментации углеводов с использованием молочнокислых бактерий. Он является наиболее экологически чистым и экономически выгодным, и именно он используется для производства молочной кислоты, предназначенной для пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.

Сырьевые материалы

Для ферментации используются различные углеводы, такие как:

• Глюкоза: Основной источник углеводов для ферментации. Глюкоза может быть получена из кукурузного крахмала, сахарного тростника, сахарной свеклы и других растительных источников.
• Сахароза: Сахароза (обычный сахар) также может служить сырьём для производства молочной кислоты.
• Лактоза: Молочный сахар, который содержится в молочных продуктах, может использоваться для ферментации в производстве молочной кислоты.

Процесс ферментации

Процесс ферментации включает несколько этапов:

1. Подготовка сырья: Углеводы растворяются в воде для получения раствора с определённой концентрацией.
2. Стерилизация: Раствор стерилизуется для уничтожения нежелательных микроорганизмов.
3. Введение бактерий: В стерилизованный раствор добавляются молочнокислые бактерии (Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus и другие).
4. Ферментация: Процесс ферментации происходит при определённой температуре и уровне pH. В течение нескольких часов или дней бактерии преобразуют углеводы в молочную кислоту.
5. Очистка: Полученный раствор молочной кислоты очищается от бактерий и других примесей.

Химический метод

Химический метод производства молочной кислоты включает гидролиз лактонитрила, который получают из ацетальдегида и цианистого водорода. Этот метод менее распространён, так как требует использования токсичных веществ и сложных процессов очистки.

Процесс гидролиза

1. Получение лактонитрила: Ацетальдегид реагирует с цианистым водородом для получения лактонитрила.
2. Гидролиз: Лактонитрил гидролизуется (разлагается водой) в присутствии катализатора для получения молочной кислоты и аммиака.
3. Очистка: Молочная кислота очищается от аммиака и других побочных продуктов.

Применение молочной кислоты

Молочная кислота широко используется в различных отраслях промышленности благодаря своим уникальным свойствам.

Пищевая промышленность

• Консервант: Молочная кислота используется как консервант и регулятор кислотности в продуктах питания.
• Ферментация: Применяется при производстве кисломолочных продуктов, квашеной капусты, солёных огурцов и других ферментированных продуктов.
• Улучшитель вкуса: Добавляется в различные продукты для улучшения вкусовых качеств.

Косметическая промышленность

• Увлажнитель: Молочная кислота используется в кремах и лосьонах для увлажнения кожи.
• Пилинг: Применяется в средствах для химического пилинга кожи.
• Регулятор pH: Используется для регулирования кислотности косметических средств.

Фармацевтическая промышленность

• Производство лекарств: Молочная кислота используется при производстве различных лекарственных препаратов.
• Уход за кожей: Применяется в средствах для лечения акне и других кожных заболеваний.

Перспективы развития производства молочной кислоты

С развитием технологий и растущим спросом на экологически чистые продукты, биосинтетический метод производства молочной кислоты становится всё более популярным. Использование возобновляемых источников сырья, таких как сельскохозяйственные отходы и биоразлагаемые материалы, позволяет сделать процесс более устойчивым и экологически безопасным.

Инновации и исследования

Научные исследования в области генетической инженерии и биотехнологий открывают новые возможности для повышения эффективности производства молочной кислоты. Генетически модифицированные микроорганизмы могут использовать более широкий спектр сырьевых материалов и производить молочную кислоту с большей скоростью и продуктивностью.

Заключение

Молочная кислота является важным органическим соединением, которое находит применение в различных отраслях промышленности. Её производство может осуществляться как биосинтетическим, так и химическим методами, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В условиях растущего спроса на экологически чистые и устойчивые продукты, биосинтетический метод производства молочной кислоты становится всё более актуальным. Исследования и инновации в области биотехнологий открывают новые перспективы для повышения эффективности и экологичности этого процесса.