Produção de ácidos Ácidos orgânicos ou Ácidos carboxílicos

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  • Produo de cidos cidos orgnicos ou cidos carboxlicos
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  • Produo em grande escala Comercializados como cidos ou na forma de seus sais Incio ~1881 EUA lactato de clcio 1893 Wehmer fungos que produziam cido ctrico fbrica instalada na Frana.
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  • cido Ctrico At 1923 obtido a partir do citrato de clcio (cartel italiano). Hoje quase todo por fermentao, pequena parte extrada de frutas ctricas (Mxico e Amrica do Sul) Cerca de 70% da produo utilizada pela indstria de alimentos e bebidas, 12% pela indstria farmacutica e 18% por outras indstrias
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  • A produo mundial de cido ctrico ultrapassa 800.000 t/ano, sendo os maiores produtores a Europa e os Estados Unidos. O mercado cresce cerca de 4% ao ano e seu emprego em alimentos representa 55-65% do mercado total de acidulante, contra 20- 25% do cido fosfrico e 5% do cido mlico
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  • Comercializao e usos Cristalizado como anidro, monoidratado, e sal sdico. Suco de frutas e vegetais: atua como estabilizante em sucos preparados comercialmente e em vegetais Vinhos e cidras: previne a turbidez de vinhos e cidras, previne o amarelamento de vinhos brancos, ajuste de pH e inibe a oxidao.
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  • Usos (cont.) Produtos lcteos: como emulsificante em sorvetes e no processamento de queijos. Atua como agente acidificante em queijos e tambm como antioxidante leos e gorduras: capacidade de complexao com metais pesados como o ferro e o cobre, possibilitando assim sua utilizao como estabilizante
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  • Usos (cont.) Farmacutica: como efervescente ao combinar-se com bicarbonatos, antioxidante nas preparaes de vitaminas, anticoagulante entre outras aplicaes. Cosmtica: ajustar pH em sol. adstringentes, seqestrante em cremes e fixadores de cabelo. Galvanoplastia, curtumes e reativao de poos de petrleo
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  • Histrico Scheele (1784): isolamento e cristalizao a partir do suco de limo. Grimaux e Adams (1880): sntese a partir do glicerol. Wehmer (1893): metablito microbiano. Molliard (1922): produo por A. niger em cultura com deficincia de fosfato.
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  • (a) via glicoltica; (b) Descarboxilao Oxidativa e Carboxilao do Piruvato; (c) Ciclo de Krebs C
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  • Processo Koji de fermentao Farelo de trigo (amido de batata) pH 4 / 5 Esterilizao (70 a 80% gua) Add koji 30-36C (amilases e proteases) Temperatura de fermentao 28C. Depositado em bandejas 3 a 5cm. 5 a 8 dias koji recolhido, colocado em percoladores e o cido extrado com gua.
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  • Fermentao em superfcie Mosto inoculado em bandejas rasas. Ar mido estril soprado sobre a superfcie por 5 ou 6 dias, depois ar seco. 24h germinao esporos, miclio cobre a superfcie. 8 a 12 dias [acar] de 20/25% para 1/3% Fontes de carbono: sacarose, melao de cana e beterraba
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  • ons metlicos interferem e devem ser retirados. pH 5 a 6 inicial (1,5 a 2 germinao). pH 3,5 cido oxlico Rendimento 70-85% da massa inicial de carboidratos
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  • Fermentao por cultura submersa Mais utilizado Meio de cultura esterilizado por meio rpido reator e tubulao ao inox especial Resfriado a 30C, pH 4 (on amnio) Inculo: A. niger de meio slido pH fermentao 1,5 a 2 Aerao contnua lapso causa interrupo do processo
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  • Vrios ons metlicos podem influenciar positiva ou negativamente na fermentao (Fe, Cu, Mg, Co, Ni...) Agentes anti-espumantes Fontes de carboidratos: xarope de cana- de-acar, glicose ou sacarose Processo descontnuo (mais usado) No entra no ciclo de Krebs devido ao pH (~2)
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  • Separao do produto Filtrao e re-filtrao (se estiver turvo). Add hidrxido de clcio para precipitar o citrato (sem Mg). Citrato de clcio filtrado e transferido para um tanque. Tratamento com cido sulfrico e precipitao do sulfato de clcio.
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  • Sobrenadante purificado por tratamento com carvo ativado e desmineralizado em colunas de troca inica. Cristalizao por evaporao (pode ser necessria uma re-cristalizao para atender os padres USP)
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  • cido itacnico Pirlise do cido ctrico (no bem sucedido comercialmente) Remoo do cido acontico do caldo de cana-de-acar, na forma de aconitato de clcio, convertido em cido itacnico por aquecimento. Principal via at desenvolvimento das tcnicas de fermentao. Culturas de A. terreus e A. itaconicus.
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  • Usos Fabricao de polmeros (p. ex. acrlico) por co-polimerizao na ordem de 5% confere a propriedade de aceitar e reter tintas de impresso. Tambm em polmeros de uso odontolgico (cimento, ionmeros). Fabricao de detergentes, xampus, herbicidas, acidulantes de alimentos.
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  • Histrico Kinoshita (1931) metablito de um fungo, a nova espcie Aspergillus itaconicus. Calam (1939) liberao em meio de cultura por A. terreus. [Acares] < 7% no fermentavam eficientemente Meio: melao de cana a 15% de acar (se os esporos germinarem em melao de beterraba). Rendimento ~85%
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  • Processo atual Neubel e Ratajac (1962) Cultura de estoque em slants Fermentao contnua por 2 dias, com injeo de ar e agitao vigorosa. Rendimento 85g / L de meio. Batti e Schweiger (1964): germinao dos esporos e crescimento de A. terreus restrito por CuSo 4.5H 2 O. Concentrao de acar ~30% e rendimento de 180g/L de meio.
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  • Restries semelhantes a fermentao do cido ctrico ons Cobre: restringem o crescimento e a destruio do produto. ons Ferro: reduo do rendimento.
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  • Separao do produto Filtrao do caldo: remoo do miclio e slidos suspensos. Precipitao por xido de clcio. Tratamento do precipitado com cido sulfrico. Concentrao por cristalizao. Para alta pureza: descolorao com carvo ativado, nova filtragem e recristalizao
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  • Bioqumica da fermentao Gliclise at cido pirvico. Ao invs da acetil-CoA combinar-se com oxalacetato para formar cido ctrico, condensa-se com cido pirvico para formar cido citramlico, que reduzido a cido itacnico. O Cobre deve inibir alguma enzima do catabolismo do cido itacnico.