Acid Lactic

1. DOCUMENTARE TEHNICA

1.1. Scurt istoric

Acidul lactic a fost descoperit în anul 1780 de chimistul suedez Carl Wilhelm Scheele într-o mostră de lapte acru, el reuşind o primă dar destul de impură izolare a acestuia. Producerea acestuia la nivel comercial a început abia în anul 1881, în Littleton (Massachusetts, SUA). Acesta substanţă care face obiectul cercetărilor la nivel mondial a primit denumirea de acid lactic.

Berzelius a preluat de la Scheele reţeta de extracţie a acidului lactic din lapte acru. El a descoperit prezenţa acidului lactic în carne şi în alte produse animale (1808). Berzelius a preparat numeroase săruri de acid lactic cărora le-a descris proprietăţile.

Pasteur, Lister si Delbrueck l-au identificat ca metabolit microbian.

Un chimist francez pe nume Henri Braconnot (1781-1855), profesor si director al Grădinii botanice din Nancy, a găsit acidul lactic în extrasul sucurilor de plante.

Prima metodă de bază pentru o determinare cantitativă a compoziţiei elementare a acidului lactic a fost descoperită în 1810 de Gay Lussac si Thenard.

În 1845, Pelouze a descoperit că după distilarea acidului lactic rezidurile rezultate, după ce se răcesc devin solide. El neştiind acest lucru a crezut că a descoperit forma deshidratată a acidului lactic. Este prima dată când se menţionează acidul polilactic (PLA).

În anul 1893 Lafon Lafourcade a demonstrat că acidul lactic se poate folosi şi în industria vinului. Bacteriile acidului lactic (LAB) sunt prezente pe suprafaţa strugurilor şi sunt capabile să se dezvolte în must, într-un mediu anaerob.

În anul 1890, acidul lactic s-a introdus ca produs farmaceutic de către E. Merck în Darmstadt. În acelaşi an E. Merck a demonstat că acidul lactic poate fi obţinut şi din dextroză, însă pe vremea aceea dextroza era sub o forma brută, adică cu un conţinut de glucoză cuprins între 72-75 %.

În 1901 se arată că acidul lactic poate fi folosit şi la prepararea filmelor de celuloză. Acest lucru s-a făcut prin înmuierea instantanee a celulozei amorfe, în 5 până la 15 % soluţie de acid lactic, sau prin adăugarea de acid lactic pur, în soluţia celulozei nitrate sau celuloză acetată. Filmele formate din aceste materiale menţin celuloza solidă si in condiţii de pliere bune, datorită infiltraţiei de acid lactic în compoziţia acesteia. Aceasta funcţie a acidului lactic are rol de plasticizare.

Influenţa bacteriei acidului lactic în producţia de panificaţie a fost independent dezvoltată de faimosul Dutch.

În 1906 Institutul de Fermentaţie din Berlin a decis să facă culturi pure de acid lactic, fiind valabile pentru comercializare către industria berii. Japonia este prima care încearcă să folosească acidul lactic în producţia de bere, în anul 1910.

În 1909 s-a descris procesul corect de fabricare al acidului lactic, demonstrat de McLaughlan.

Germania începe să producă acid lactic începând cu Primul Razboi Mondial. În 1915 este permis ca acidul lactic să fie folosit in alimentaţie şi un start modest a fost facut în substituirea acidului tartric şi cel citric cu acidul lactic , care putea fi în sfârşit consumat.

Franţa a fost probabil prima ţară care a încercat introducerea sărurilor de acid lactic în alimentaţie , iar mai târziu pentru întrebuinţări medicale.

În 1931 chimistul Joseph Adam Jenemann, a propus un alt proces de obţinere al acidului lactic. Tehnic vorbind această metodă de extracţie arată că acidul lactic are o solubilitate scăzută în eter. Acesta din urmă este folosit pentru a extrage acidul lactic din fază lichidă, într-un număr repetat de extracţii.

În Germania materia primă folosită pentru obţinerea acidului lactic era amidonul din cartofi, pentru că în aceea perioadă cartofii erau mai ieftini decât zahărul şi mult mai uşor de lucrat cu acesta, în timpul procesului de fermantaţie.

În 1990 întreaga producţie de acid lactic a crescut la aproximativ 40.000 tone pe an in primele două fabrici „CCA Biochem” în Olanda cu filiale în Brazilia şi Spania şi „Sterling Chemicals” in Texas, USA. „Musashino” în Japonia este o fabrică mult mai mică.

CCA utilizează pentru producerea acidului lactic tehnologia fermentaţei iar ca materie primă carbohidraţii. „Sterling Chemicals” realizează acid lactic prin sinteză chimică folosind lactonitrilul, ce este un subprodus al tehnologiei acrilonitrilului. Sterling a părăsit afacerea la începutul anilor 1990. În estul îndepărtat „Musashino” foloseşte sinteza chimică, dar recent a pornit o tehnologie de fermentaţie a carbohidraţilor in colaborare cu China.

La începutul anilor 1990 o nouă fabrică „Archer Daniels Midland”(ADM) a apărut pe piaţă. Utilizând tehnica fermentaţiei ADM concentrează realizarea acidului lactic şi a derivatelor sale convenţionale pentru diferite utilizări.

În 1997 Cargill îşi uneşte forţele cu Dow Chemical şi produc acidul polilactic Cargill-Dow (PLA), polimer obţinut prin tehnica fermentării carbohidraţilor. La începutul lui 2005 Cargill a părăsit afacerea, stabilind propria sa filială „NatureWorks LLC”. Principalele fabrici „NatureWorks LLC” ce produc acid lactic pentru obţinerea biopolimerilor sunt: „Purac” în Olanda, „Galactic” în Belgia si „Cargill” în USA.

În momentul de faţă, „NatureWorks LLC” este lider de piaţă atât în producerea cât şi în comercializarea polimerilor lactici. Dezvoltarea şi implementarea introducerii tehnicii cu lactide a contribuit la succesul acestora. Mai mult de 100 de patente din acest domeniu din USA au fost atribuite aceastei companii.

În ultimii 10 ani, compania s-a extins dezvoltând producţia de acid lactic pentru obţinerea de polimeri pe bază de răşini pentru ambalaje şi de polimeri folosiţi în special pentru fibre şi textile.

Administraţia pentru Alimentaţie şi Medicamente (FDA) din USA şi autorităţile de reglementare europene în domeniu au aprobat utilizarea acidului polilactic în industria alimentară.

„NatureWorks LLC” a constituit recent un acid lactic majoritar din plante în Blair, NE USA, obţinând o cifră de afaceri de 300 milioane lire sterline pe an pentru acidul lactic, iar în 2002 a început şi producţia de acid polilactic. Pentru comercializare ei au parteneri cu potenţial de utilizatori finali şi echipamente de procesare a polimerilor.

Acidul lactic poate fi folosit pentru produse ce au un potenţial mărit de aplicabilitate în industrie. Cele mai utilizate produse sunt polimerii pentru plastice si fibre, solvenţii, agenţii de curăţare şi în cantităţi mai mari pentru obţinerea de substanţe oxidante. „NatureWorks LLC”, liderul în obţinerea de acid lactic bazat pe producerea de polimeri şi produse industriale a declarat că în anul 2010 estimează că se vor produce 500.000 tone pe an de acid polilactic în întreaga lume. În prezent, cererea de acid lactic este estimată la 130.000-150.000 tone pe an. Preţul acidului lactic alimentar de bună calitate este între 1,38 US$ /kg (puritate 50%) şi 1,54US$/kg (puritate 88%). Acidul lactic tehnic, de puritate 88% are preţ mai ridicat 1,59 US$/kg. Consumul de acid lactic în aplicaţiile chimice, ce include polimerul acidului polilactic si noii solvenţi cum ar fi etil lactaţii se presupune că va realiza o creşţere de 19% pe an.