Hóa chất Axit Gluconic và ứng dụng công nghiệp
Axit gluconic là gì?
Axit gluconic (C6H12O7) là một loại đường axit thuộc họ axit aldonic. Về mặt hóa học, axit gluconic là một trong 16 chất đồng phân lập thể của axit 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanoic. Axit gluconic là một axit yếu, không dễ bay hơi, vô hại, không mùi, không ăn mòn, không độc hại.
Axit gluconic và các dẫn xuất của nó xuất hiện tự nhiên trong thực vật, hoa quả và các thực phẩm khác như gạo, mật ong, nho, táo, thịt, rượu và giấm. Giống như nhiều axit hữu cơ khác, axit gluconic có liên quan đến sự trao đổi chất của một số sinh vật sống.
Xem thêm:
Axit nitric là gì? 10 lưu ý khi sử dụng axit nitric
Phương pháp sản xuất axit gluconic trong công nghiệp
Quá trình sản xuất
Nguyên tắc trong việc sản xuất axit gluconic là oxy hóa glucose (hoặc sucrose). Có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp:
- Quá trình oxy hóa hóa học
- Quá trình lên men sinh học
- Quá trình oxy hóa điện phân
- Quá trình oxy hóa không khí xúc tác
Phương pháp hóa học và sinh học chiếm ưu thế hơn hẳn ở quy mô công nghiệp.
Phương pháp hóa học
Axit gluconic là kết quả quá trình oxy hóa nhóm aldehyde ở C1 trong D-glucose thành nhóm cacboxyl. Hiệu quả của quá trình phụ thuộc vào mức hoạt động, độ ổn định của chất xúc tác. Các chất xúc tác chủ yếu được sử dụng trong quá trình là các kim loại chuyển tiếp. Ví dụ như Pd, Pt và Au được sử dụng phổ biến nhất. Các chất xúc tác Pd và Pt thúc đẩy phản ứng phụ không mong muốn.
Bên cạnh đó có thể sử dụng thêm chất hỗ trợ TiO2, Al2O3, than hoạt tính hoặc chất rắn khác. Để quá trình oxy hóa glucose đạt hiểu quả cần có điều kiện pH 9-10. Điều kiện và chất xúc tác giúp cho tốc độ, hiệu suất phản ứng tăng.
Phương pháp hóa học điều chế axit gluconic
Phương pháp sinh học
Nhiều chủng vi khuẩn có khả năng chuyển hóa glucose thành axit gluconic. Ví dụ như Acetobacter diazotrophicus và Zymomonas mobilis. Glucose có thể bị oxy hóa ở các vị trí khác nhau trên tế bào tùy thuộc vào loại vi khuẩn và vị trí enzyme xúc tác.
Các phương pháp lên men mới sử dụng các tế bào cố định hoặc các enzym. Phương pháp sinh học sử dụng đa dạng các loại nấm sợi và vi khuẩn. Các phương pháp cũ dựa trên quá trình lên men bề mặt nấm Penicillium. Phương pháp thay thế mới sử dụng các loại nấm sợi như Aspergillus niger hoặc Gluconobacter oxydans. Phương pháp mới này mang lại tính chọn lọc và hiệu quả kỹ thuật cao.
Xem thêm:
Hóa chất Axit sunfuric H2SO4 đậm đặc 98%
Ứng dụng
Axit gluconic là một axit hữu cơ nhẹ có nhiều ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Như đã nói ở trên, axit này là một thành phần tự nhiên trong nước trái cây và mật ong. Vì vậy chất này được sử dụng trong việc bảo quản thức ăn.
| Thành phần | Ứng dụng |
| Axit gluconic | Hạn chế sạn trong các sản phẩm ngành sữa
Làm sạch các lon nhôm |
| Glucono-delta-lactone | Tác động vào sự đông tụ của protein trong sản xuất đậu phụ
Làm đông phô mai, cải thiện sự ổn định nhiệt của sữa Làm chậm hoạt tính axit trong chế biến thịt |
| Muối natri của axit gluconic | Công nghiệp giấy
Phụ gia trong xi măng Chất tẩy rửa Công nghiệp dệt may Luyện kim |
| Muối canxi của axit gluconic | Dinh dưỡng động vật
Liệu pháp canxi |
| Muối sắt của axit gluconic | Điều trị thiếu máu |
Glucono-delta-lactone là este của axit gluconic có vị ngọt nhẹ. Glucono-delta-lactone được sử dụng phổ biến trong thịt và các sản phẩm từ sữa. Đặc biệt sử dụng ở các sản phẩm nướng như một thành phần của men trong quá trình sơ chế.
Glucono-delta-lactone tác động vào sự đông tụ protein trong sản xuất đậu phụ
Glucono-delta-lactone được sử dụng như một tác nhân tạo hương liệu. Chất này làm giảm sự hấp thụ chất béo trong bánh rán. Thực phẩm có chứa D-glucono-delta-lactone gồm sữa đặc, sữa chua, phô mai, bánh mì, bánh kẹo và thịt. Axit gluconic và hợp chất muối được sử dụng trong nhiều sản phẩm thực phẩm, dược phẩm và vệ sinh.
Muối khác nhau của axit gluconic có ứng dụng khác nhau dựa trên tính chất của chúng.
Muối natri của axit gluconic có đặc tính nổi bật để sản xuất EDTA chelate canxi hoặc các ion kim loại khác. Hóa chất này được sử dụng trong các chế phẩm rửa chai. Giúp ngăn ngừa sự hình thành vết bám bẩn và loại bỏ nó khỏi bề mặt thủy tinh.
Natri gluconate có nhiều ứng dụng công nghiệp
Đặc biệt thích hợp cho việc loại bỏ lắng cặn kim loại và các bề mặt khác (sắt mạ kẽm, thép không gỉ). Chất này được sử dụng trong luyện kim với vai trò là kiềm tẩy rửa. Ứng dụng này tương tự như xử lý bề mặt sơn và loại bỏ các kết tủa cacbonat kim loại mà không gây ăn mòn.
Natri gluconate sử dụng như một chất phụ gia cho xi măng. Có tác dụng kiểm soát thời gian, tăng cường độ bền và khả năng chịu nước của xi măng. Từ đó việc sản xuất bê tông chịu lạnh và chống nứt hiệu quả hơn. Nó cũng được sử dụng trong sản phẩm vệ sinh cá nhân như nước súc miệng.
Canxi gluconate được sử dụng trong ngành công nghiệp dược phẩm. Chất này cũng cấp nguồn canxi để điều trị thiếu canxi bằng đường uống hoặc tiêm tĩnh mạch. Sắt gluconate và sắt photphogluconate được sử dụng trong điều trị thiếu sắt. Kẽm gluconate sử dụng như một thành phần trị cảm lạnh, chữa lành vết thương, bệnh do thiếu hụt kẽm. Ví dụ như chậm phát triển, hôn mê, da và nhiễm trùng.
Xem thêm:
Hóa chất công nghiệp Axit Clohidric HCL 32%
