Top 5 hóa chất sản xuất dấm công nghiệp
Dấm công nghiệp (hoặc giấm), loại dấm được sản xuất trên quy mô công nghiệp. Dấm được biết đến nhiều bởi sự hữu dụng trong nhiều quá trình sản xuất và chế biến đặc biệt trong ngành chế biến thực phẩm. Thông thường dấm nổi tiềng là gia vị quyết định cho nhiều món ăn gắn với nhiều dân tộc và văn hóa khác nhau. Bên cạnh đó dấm cũng có nhiều ứng dụng khác trong việc tẩy rửa một số về mặt nhạy cảm… Có nhiều cách khác nhau để sản xuất giấm hiện nay từ nhiều loại hóa chất khác nhau, bài viết này sẽ đưa đến bạn thông tin đầy đủ nhất về các loại hóa chất được sử đụng để sản xuất dấm công nghiệp.
Dấm là gì?
Dấm, bản thân là Axit axetic, còn được gọi là axit ethanoic là một hóa chất công nghiệp, hợp chất lỏng không màu, hữu cơ trong tự nhiên. Còn được gọi là axit băng khi nó không pha loãng, có mùi hăng và vị chua. Dấm chứa khoảng 3-9% axit axetic theo khối lượng.
Axit axetic là axit cacboxylic đơn giản thứ hai (sau axit formic).
Xem thêm:
10 loại hóa chất cơ bản và công dụng trong cuộc sống
Ứng dụng của Dấm?
Nhu cầu toàn cầu về axit axetic là khoảng 6,5 triệu tấn mỗi năm, trong đó khoảng 1,5 triệu tấn được đáp ứng bằng cách tái chế, phần còn lại được sản xuất từ methanol. Điều này cho thấy Dấm là chất được ứng dụng rộng trong sản xuất và sinh hoạt:
Là một thuốc thử hóa học quan trọng, được sử dụng chủ yếu trong sản xuất cellulose acetate, polyvinyl axetat cho keo dán gỗ và sợi tổng hợp.
Trong sinh hoạt gia đình, axit axetic loãng thường được sử dụng trong các chất khử cặn.
Trong ngành công nghiệp thực phẩm, axit axetic được kiểm soát bởi mã phụ gia thực phẩm E260 như một chất điều chỉnh độ chua và như một loại gia vị.
Trong hóa sinh, nhóm acetyl có nguồn gốc từ axit axetic là nền tảng cho mọi dạng sống. Khi liên kết với coenzyme A, nó là trung tâm của sự trao đổi chất của carbohydrate và chất béo.
Dấm có nguồn gốc tự nhiên
Xem thêm:
Sản xuất dấm và các loại hóa chất sản xuất dấm công nghiệp
Dấm chủ trên thị trường được tạo ra chủ yếu bởi pha loãng axit axetic, thường được sản xuất bởi quá trình lên men và quá trình oxy hóa sau đó của ethanol.
Các phương pháp sản xuất dấm công nghiệp
Axit axetic được sản xuất công nghiệp cả tổng hợp và lên men vi khuẩn. Khoảng 75% axit axetic được sử dụng trong công nghiệp hóa chất được tạo ra bằng cách cacbonyl hóa metanol. Con đường sinh học chỉ chiếm khoảng 10% tổng sản lượng thế giới, nhưng nó vẫn quan trọng đối với việc sản xuất dấm vì nhiều luật về độ tinh khiết của thực phẩm cần sử dụng đấm có nguồn gốc sinh học.
Các quá trình khác là sự đồng phân hóa methyl formate, chuyển đổi khí tổng hợp thành axit axetic, quá trình oxy hóa pha khí ethylene và ethanol. Axit axetic thường là một sản phẩm phụ của các phản ứng khác nhau, trong quá trình tổng hợp axit acrylic xúc tác không đồng nhất hoặc sản xuất axit lactic lên men.
Dưới đây là các hóa chất và các cách để sản xuất axit axetic từ các loại hóa chất này:
- Methanol carbonylation
- Acetaldehyde oxidation
- Ethylene oxidation
- Oxidative fermentation
- Anaerobic fermentation
Xem thêm:
Sản xuất dấm công nghiệp từ Methanol carbonylation
Hầu hết axit axetic được sản xuất bằng metylen cacbonat. Trong quá trình này, methanol và carbon monoxide phản ứng để sản xuất axit axetic theo phương trình:
CH3OH + CO → CH3COOH
Quá trình này liên quan đến iodomethane như là một trung gian, và xảy ra trong ba bước. Một chất xúc tác được sử dụng là cacbonyl cần thiết cho quá trình cacbonyl hóa
CH3OH + HI → CH3I + H2O
CH3I + CO → CH3COI
CH3COI + H2O → CH3COOH + HI
Sơ đồ sản xuất dấm công nghiệp bằng Methanol carbonylation
Hai quá trình liên quan cho quá trình cacbonyl hóa methanol: quá trình xúc tác Monsanto rhodium và quá trình Cativa được xúc tác bằng iridium. Trong đó quy trình thứ 2 cho hiệu quả cao hơn hẳn đồng thời ít rủi ro hơn và phần lớn đã thay thế quy trình cũ. Xúc tác yêu cầu được sử dụng trong cả hai quá trình, nhưng quá trình Cativa yêu cầu ít hơn, do đó phản ứng với nước bị ức chế và ít sản phẩm phụ được hình thành. Đây là lý do khiến hiệu suất quá trình này cao hơn hẳn.
Bằng cách thay đổi các điều kiện quá trình, anhydrit axetic cũng có thể được sản xuất trên cùng một nhà máy sử dụng chất xúc tác rhodium.
Xem thêm:
Sản xuất dấm công nghiệp từ Acetaldehyde oxidation
Trước khi có quá trình Monsanto hầu hết axit axetic được tạo ra bởi quá trình oxy hóa acetaldehyde. Đây vẫn là phương pháp sản xuất quan trọng thứ hai, mặc dù không so sánh với cacbonyl hóa methanol được. Các acetaldehyde có thể được sản xuất bằng cách hydrat hóa axetylen. Đây là công nghệ thống trị vào đầu những năm 1900.
Các thành phần naphtha nhẹ bị oxy hóatạo ra peroxit, sản xuất axit axetic theo phương trình hóa học:
2C4H10 + 5O2 → 4CH3CO2H + 2H2O
Quá trình oxy hóa như vậy đòi hỏi chất xúc tác kim loại như các muối naphthenat của mangan, coban và crom.
Sản xuất dấm công nghiệp bằng Acetaldehyde oxidation
Phản ứng điển hình được tiến hành ở nhiệt độ và áp suất được thiết kế nóng nhất có thể trong khi vẫn giữ được chất lỏng butan. Các điều kiện phản ứng thường là 150°C (302°F) và 55 atm. Các sản phẩm phụ cũng có thể hình thành, bao gồm butanone, ethyl axetat, axit formic và axit propionic. Các sản phẩm phụ này cũng có giá trị thương mại và các điều kiện phản ứng có thể được thay đổi để tạo ra nhiều sản phẩm phụ khi cần thiết. Tuy nhiên, việc tách axit axetic từ các sản phẩm phụ này làm tăng thêm chi phí của quá trình.
Trong điều kiện tương tự và sử dụng chất xúc tác tương tự như được sử dụng để oxy hóa butan, oxy trong không khí để sản xuất axit axetic có thể oxy hóa acetaldehyde.
2CH3CHO + O2 → 2CH3CO2H
Sử dụng các chất xúc tác mới, phản ứng này có thể có axít axetic cao hơn 95%. Các sản phẩm phụ chính là ethyl axetat, axit formic và formaldehyde, tất cả đều có điểm sôi thấp hơn axit acetic và dễ dàng tách ra bằng phương pháp chưng cất.
Xem thêm:
Sản xuất dấm công nghiệp từ Ethylene oxidation
Acetaldehyde có thể được điều chế từ etylen thông qua quá trình Wacker và sau đó bị oxy hóa như trên.
Nhà máy Showa Denko đã sản xuất axit axetic bằng cách oxy hóa một etylen giá rẻ hơn năm 1997. Quá trình này được xúc tác bởi xúc tác kim loại palladium trên axit heteropoly (axit silicotungstic). Quá trình tương tự sử dụng chất xúc tác kim loại trên axit silicotungstic và silica:
C2H4 + O2 → CH3CO2H
Quá trình này cạnh tranh với methanol carbonyl hóa cho các nhà máy nhỏ hơn. Sử dụng công nghệ oxy hóa phân tích quang xúc tác chọn lọc mới cho quá trình oxy hóa chọn lọc ethylene và ethane đối với axit axetic. Quá trình oxy hóa chọn lọc sẽ sử dụng ánh sáng tia cực tím để tạo ra axit axetic ở nhiệt độ và áp suất môi trường.
Sản xuất dấm công nghiệp từ Ethylene oxidation
Xem thêm:
Sản xuất dấm công nghiệp từ Oxidative fermentation
Trong thời gian dài lịch sử, con người sử dụng vi khuẩn axit axetic thuộc giống Acetobacter tạo ra axit axetic. Với đủ oxy, những vi khuẩn này có thể sản xuất giấm từ nhiều loại thực phẩm có cồn khác nhau. Nguyên liệu bao gồm rượu táo, rượu vang và ngũ cốc lên men, mạch nha, gạo hoặc khoai tây nghiền. Phản ứng hóa học tổng thể tạo điều kiện thuận lợi cho các vi khuẩn này là:
C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O
Một dung dịch rượu pha loãng pha với Acetobacter và giữ ở nơi ấm áp, thoáng mát sẽ trở thành dấm trong một vài tháng. Phương pháp làm giấm công nghiệp đẩy nhanh quá trình này bằng cách cải thiện việc cung cấp oxy cho vi khuẩn.
Sản xuất dấm công nghiệp bằng Oxidative fermentation
Một trong những quy trình thương mại hiện đại đầu tiên giới thiệu ở Đức vào năm 1823. Quá trình lên men diễn ra trong tháp có dăm gỗ hoặc than củi. Thức ăn chứa cồn được dẫn vào đỉnh tháp và không khí được cung cấp đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức. Quá trình này đã giảm thời gian chuẩn bị giấm từ vài tháng đến vài tuần
Ngày nay, hầu hết dấm được làm trong môi trường nuôi chìm năm 1949 bởi Otto Hromatka và Heinrich Ebner. Trong phương pháp này, rượu được lên men thành dấm trong bể khuấy liên tục và cung cấp oxy. Dấm axit axetic 15% có thể được thành sau 24h, thậm chí 20% trong quá trình cho ăn theo mẻ 60 giờ.
Sản xuất dấm công nghiệp từ Anaerobic fermentation
Vi khuẩn thuộc nhóm Clostridium, Acetobacterium chuyển đường thành axít axetic trực tiếp, không tạo ra etanol. Phản ứng hóa học tổng thể được thực hiện bởi các vi khuẩn này có thể được biểu diễn dưới dạng:
C6H12O6 → 3 CH3COOH
Những vi khuẩn acetogenic này tạo ra axít axetic từ các hợp chất bao gồm methanol, carbon monoxide hoặc hỗn hợp của carbon dioxide và hydro:
2CO2 + 4H2 → CH3COOH + 2H2O
Clostridium chuyển hóa đường trực tiếp hoặc tạo ra axít axetic từ các đầu vào ít tốn kém hơn. Những vi khuẩn này có thể tạo ra axít axetic hiệu quả hơn các chất oxy hóa ethanol như Acetobacter. Tuy nhiên, vi khuẩn Clostridium ít chịu acid hơn Acetobacter. Ngay cả các chủng Clostridium chịu được axit nhất có thể sản xuất giấm ở nồng độ chỉ vài phần trăm. Trong khi đó các chủng Acetobacter có thể sản xuất giấm ở nồng độ lên đến 20%. Hiện nay, việc sử dụng Acetobacter vẫn hiệu quả về chi phí hơn là sử dụng Clostridium.
Có thể bạn cũng tìm:
Dung môi là gì? Dung môi trong sản xuất dược phẩm
5 lưu ý khi mua hóa chất từ nhà sản xuất hoặc đại lý
