مقاله بررسی اسید لاکتیک

مقاله بررسی اسید لاکتیک درس بیوفیزیک مهندسی پزشکی در 38 صفحه ورد قابل ویرایش

دسته بندی	فنی و مهندسی
فرمت فایل	doc
حجم فایل	38 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	38

دریافت فایل

فروشنده فایل

کد کاربری 6017

تمام فایل ها

مقاله بررسی اسید لاکتیک درس بیوفیزیک مهندسی پزشکی در 38 صفحه ورد قابل ویرایش

* معرفی

- چشم انداز تاریخی

- خصوصیات فیزیکی و شیمیائی

* تکنولوژی تهیه و تولید

- میکروارگانیسم‌ها و مواد خام

· میکروارگانیسم‌ها

· مواد خام

- فرآیند تخمیر

· محفظه بلند و پیوسته غلظت و جمع‌آوری در راکتورها

- فرآیند بهبود

· فلیتراسیون، رفتار کربنی و تبخیر

· کریستال کردن Caleium Lactate

· تقطیر مایع

· تقطیر استرهای شیر

· فرآیندهای دیگر بهبود

- تهیه به صورت ترکیبی

* اقتصاد

- سایز بازاری، تولید کنندگان، قیمت‌ها

- استفاده و کارکردها

* خلاصه


* معرفی

چشم انداز تاریخی:

اسید لاکتیک (2 تا هیدورکسی پروپانیک اسید+ 2 تا هیدورکسی پروپیونیک اسید) به لحاظ ساختاری یک هیدورکسی اسید است که به وفور در طبیعت یافت می‌شود. اولین بار به صورت تجاری در سال 1894 توسط چارلز ای آوری[1] در لیتون[2] ماساچوست[3] امریکا تهیه و تولید شد. این تولید در نیل به هدف فروش Calcium Lactate به عنوان جانشینی برای خامه‌ی تارتار در پودر نان پزی موفق نبود.

اولین کارکردهای موفق آن در صنعت چرم و منسوجات در سال 1894 آغاز شد (گریت[4] و 1930) تولید سالانه در آن دوره حدود 5000 کیلوگرم بود. در سال 1942 حدود نیمی از تولید سالانه‌‌ی آمریکا که حدود 106* 7/2 کیلوگرم بود به مصرف صنعت چرم می‌رسید و 20% آن به مصرف صنایع غذائی (فیلاچیون[5] و 1952).

تولید آمریکا طی جنگ جهانی دوم به اوج خود یعنی 106* 1/4 کیلوگرم در سال رسید اما پس از آن به 106* 3/2 کیلوگرم تنزل کرد. یک بازار سالانه‌ی 106* 90 کیلوگرمی (یندل[6] و آریز[7]) در صنعت پلاستیک در اواخر دهه پنجم و اوایل دهه‌ی ششم قرن نوزدهم پیش‌بینی شد که این پیش‌بینی منجر به یک تحقیق و بررسی وسیع اما ناموفق در جهت کاهش هزینه و افزایش خلوص تولید شد.

یک دهه بعد، نیاز به یک حرارت ثابت برای اسید لاکتیک در جهت تولید Stearoy 1-2- lactylates در صنعت شیرینی‌پزی دری به سوی تولید ترکیبی اسید لاکتیک گشود. (آنون[8]، 1963).

تولید جهانی سال 1982 به سرعت به 106* 28-24 کیلوگرم رسید. بیش از 50% اسید لاکتیک تولیدی در صنایع غذائی به عنوان ماده جلوگیری از فساد غذائی استفاده می‌شد، تولید Stearoyl –2- lacty lates نیز 20% تولید اصلی را در برمی‌گرفت و بقیه‌ی تولید سالانه در صنعت داروسازی و یا سایر کاربردهای منتوع صنعتی به مصرف می‌رسید. تخمیر نیز به سرعت برای تولید نیمی از کل تولید جهانی استفاده شد.
خصوصیات فیزیکی و شیمیائی

نخستین بار اسید لاکتیک توسط اسکیل[9] در سال 1780 از شیر ترش گرفته شد (لاک وود[10]، 1965). خصوصیات فیزیکی و شیمیائی اسید لاکتیک به طور وسیعی توسط هالتون[11] مورد بررسی قرار گرفته است. اسیدلاکتیک به دوفرم فعال قابل نمایش وجود دارد. لاک وود بیان کرد اگر چه شکل (+)L دکسوترو روتاتوری[12] به نظر می‌رسد، اما ممکن است واقعاً به صورت لوروتاتوری[13] باشد یعنی همانگونه که در نمکها و استرهاست واژگونی آشکار در چرخش قابل نمایش ممکن است به واسطه شکل‌گیری پل اکسیداتلین بین اتم‌های کربن 1و2 به وسیله‌ی جابه‌جائی تاتومریک گروه هیدورکسیل روی اتم کربن 2 به گروه رادیکال کربوکسیل کربن 1 باشد. نمک‌ها و استرهای +L اسیدلاکتیک نمی‌توانند این حلقه‌ی اپوکسید را تشکیل دهند ولذا لوروتاتوری هستند ایزومر (+)L (سارکولاکتیک اسید، پارالاکتیک اسید) در انسانها وجود دارد اما هر دو ایزومر (+)L و (-)D در سیستم‌های بیولوژیکی یافت می‌شود. برخی از خصوصیات عمومی اسیدلاکتیک در جدول 1 آمده است:
مراحل تخمیر

تخمیر ناپیوسته، شیوه‌ای است که در صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. مخمرها از چوب یا 316 فولاد رنگ نشده ساخته شده است و با انتقال مارپیچی گرما برای کنترل حرارت مجهز می‌شوند. آمیختگی جزئی ازطریق همزدن به منظور نگه داشتن مخلوط ایجاد می شود. مخمرها به طور کلی بخار میشود، یا آب جوش گرم شده (Inskeepila 52) و یا از نظر شیمیائی استریل می‌شوند (قبل از تکمیل میانگین پاستوریز شدگی) (Buertonila37) غالباً‌ مخمرها فضاهای کمی را پوشش می‌دهند. ناخالصی و آلودگی مشکل بزرگی نمی‌باشد: جدی‌ترین مسئله ناخالصی به دلیل رشد باکتری بوبتریک اسید در پایان تخمیر می‌‌باشد. تجمع محصول نهایی کمتر از 15-12 درصد بستگی به شرایط دیگر تخمیر به منظور جلوگیری از لاکتیک شدن کلسیم دارد. (1944، Peckham). شرایط تخمیر برای هر تولید کننده صنعتی متفاوت می‌باشد اما به طور کلی در گستره 60-45 درجه سانتیگراد با PM 5/6-5/5 برای L.delbreuckii (1944 Peckham، 1952، دیگران و Inskeep)؛ 34 درجه سانتیگراد و Ply 7-6 برای L.bulgaricus (1937، Burton)؛ و 50-30 درجه سانتیگراد و PH پایین تر از 6 برای Rhizopus می‌باشد. (1964 Snell 8 Lowerg)

معمولاً اندازه inoculum 10-5 درصد از حجم مایع در مخمر می‌باشد.

Inoculum می‌تواند در دانه در نظر گرفته شده برای کامل تخمیر مورد استفاده قرار بگیرد ترکیب اسید از طریق کربونات کلسیم و یا هیدروکسیدکلسیم تغذیه می‌شود. عامل تغذیه می‌تواند در گسترش ماده آبکی در آغاز تخمیر اضافه شود ویا در طول تخمیر بر اساس PH یا اندازه‌گیری تیترات اسید اضافه شود. زمان تخمیر 2-1 روز برای 5 درصد منبع شکر می‌باشد مانند آب پنیر و یا 2 تا 6 روز برای 15 درصد شکر مانند گلوکز یا ساکاروز و بازده راکتور در گستره 1-n –3-kg m 3-1 می‌باشد. تحت شرایط آزمایشگاهی مناسب مرحله تخمیر 1 تا 2 روز طول می‌کشد. محصول اسیدلاکتیک بعد از مرحله تخمیر WT95-90% بر اساس شکر اولیه و یا تجمع نیشکر می‌باشد. به طور کلی تجمع شکر باقی مانده کمتر از 1/0 درصد می‌باشد. بازده توده سلولی می‌تواند به بزرگی WT30% باشد اما به طور کلی بر اساس تجمع اولیه شکر WT15% می‌باشد. محصول وبازده توده سلولی بستگی به اندازه تغذیه نیتروژنی استفاده شده دارد. اندازه تخمیر بستگی به حرارت اولیه PH، تجمع تغذیه نیتروژنی و تجمع اسیدلاکتیک دارد. کنترل PH تخمیر ناپیوسته را ابتدا به سرعت دنبال می‌شود. دو برابر شدن زمان توده سلولی کوچک در حدود یک ساعت می‌باشد اما این میزان تحت شرایط کارهای صنعتی هنگامیکه اندازه نیتروژن مناسب نمی‌باشد، ایجاد نمی‌شود. بایستی توجه شود که آمیختگی کرنش‌ها ممکن است روابط سیمبوتیک داشته باشد که میزان تخمیر را سریعتر می‌کند.

(1966، Childs 8 welsby، 1983، viniegra – Gonzalez 8 Geomez) هنگامیکه مراحل تخمیر دنبال می‌شود میزان اولیه کم می‌شود، که دلیل کاهش رشد مواد غیر ضروری و تجمع اسیدلاکتیک می‌باشد.(1975) Tsao 8 Hanson تاثیر رشد مواد محرک‌ها الگوبرداری کردند. اسید لاکتیک خنثی شده الکتریکی و غیرقابل تجزیه نسبت به لاکتات به نظر می‌رسد گونه‌ای از تخمیر باشد. (1983، Viniegra – Gonzales 8 Gomez ، 1984، Blanch و دیگران). مدل‌های ریاضی برای تخمیر اسیدلاکتیک بوسیله Piret 8 Leudeking درسال (a)1959، (1972) Toao 8 Hanson (1975) Tsao 8 Hanso، (1975) Keller 8 Gerhardt، (1977) Aborhey 8 Willian son، (1980) Samuel ارائه شده است. این مدل‌ها بر اساس بررسی ‌ها و مطالعات آزمایشگاهی در میزان بزرگی از تغذیه‌های نیتروژنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تخمیر تجاری پاستوریزه شدن شیر بوسیله (1937)Burton و (1936) Olive مورد بررسی قرار گرفته است و کشت خالص L. bulgaricus در زمان فعلی مورد استفاده قرار گرفته است. تخمیر دی اکستروس از ذرت از طریق (1952) Insleep و (1944)Peckham فهرست بندی شده است. تخمیر گلوکز از طریق بخشی بوسیله Snell Rhizopus و بخشی دیگر بوسیله (1964)Lowery بررسی شده است Cordon و دیگران در سال 1950 تخمیر هیدورلسیات سیب‌زمینی را مورد بررسی قرار داد و (1948) Leonard تخمیر سولفات مایع را بررسی کرد. تخمیر سورگام خام استخراج شده L. Plantauraml بوسیله Samuel و دیگران در سال 1980 مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. اطلاعات موجود مطالعات آزمایشگاهی از تخمیر L. delbreuckii بر روی گلوکز از طریق Kempe و دیگران در سال (1950)، (1950) Finn، (1959)Leudeking 8 Piret ،(1973) Hanson و (1975) Tsao 8 Hanson ارائه داده شده است.
تصفیه سازی، عملکرد و تبخیر

یکی از شیوه‌هایی که از نظر اقتصادی مناسب بوده و اسیدلاکتیک تولید می‌کند به تخمیر شکرهای خالص با حداقل اندازه تغذیه نیتروژن تاکید دارد. از این رو بوسیله استفاده از ذخائر غذایی خالص، مراحل بازیافت آسان می‌شود. جزئیات بیشتر این مراحل بوسیله (1952)Insleep و دیگران ارائه شده است و مراحل مشابه که بوسیله شرکت Clintin استفاده شده است از طریق (1944) Peckham بررسی شده است. ممکن است مراحل برای تولید فنی یا درجه غذایی اسید استفاده شود. بعد از تخمیر فعالیت‌های کربنی سبزی برای سفید کردن لاکتات کلسیم برای تولید درجه غذایی اسید به کار برده می‌شود. هیچگونه عملکرد کربن برای درجه فنی استفاده نمی‌شود. سپس لاکتات کلسیم به 37% تجمع در Cْ70 و atm57/0 تبخیر می‌‌شود. سپس تجمع لاکتات با 36% سولفوریک اسید، اسیدی شده و سولفات کلسیم از طریق فیتلر برداشته شده و به مایع تخمیر فرستاده می‌شود. فیلتر اسید با (اسید تصفیه شده) با فعالیت کربن در بخش اول برخورد کرده و کربن 3 و4 عمل می‌کنند. کربن از این مرحله رد می‌شود. اسیدلاکتیک از 8 به 52% یا 82% در تبخیرکننده استیل بدون رنگ 316 تبخیر می‌شود. درجه فنی اسید به 50% یا 80% رقیق شده و در صورت لزوم با سولفات سدیم برای برداشتن فلزات سنگین عمل می‌کنند. درجه خوراکی اسید رقیق شده از 50 یا 80 درصد می‌باشد. برای بار سوم با کربن فعال سفید شده و با سودیوم سولفات برای برداشتن فلزات سنگین برخورد می‌کند. سپس برای بار چهارم قبل از بسته‌بندی شدن با کربن سفید شوند. ساختارهای دیگر نیز برای برخوردهای کربن مورد استفاده قرار می‌گیرد. فلزات سنگین می‌تواند از طریق مبادله یونی برداشته می‌شود که ممکن است برای برداشتن اسید آمینه موجود استفاده شود. (1959، Machell)

فلزات سنگین نیز می‌توانند از طریق استوکیتتری کلسیم یا سدیم اضافی برداشته شوند. در حال حاضر استفاده از این مراحل کاملاً‌ شناخته شده نمی‌باشد.
تبلور لاکتات کلسیم

ممکن است لاکتات اسید از تخمیر مواد خام تر مانند آب پنیر یا مولاسس شناخته شده باشد. جزئیات و فلدشیت مرحله از طریق شرکت تولیدی Sheffield استفاده شده بوسیله Burton (1937) ارائه شده و از طریق Prescotl و Dunn (1959) جمع بندی شده است. درجات مختلفی از لاکتات کلسیم و اسیدلاکتیک از آب پنیر تولید شده است. مایع تصفیه شده از تخمیر با کربن اول تحت آلکایین و شرایط اسیدی ضعیف برخورد می‌کند. مایع لاکتات کلسیم خام تحت تراکمی در حدود 3- kg m 12/1 تبخیر می‌شوند. درجه فنی اسید از این مایع بعد از تبخیر، اسید سازی و تصفیه سازی سولفات کلسیم ایجاد می‌شود. برای ایجاد درجه بالاتری از تولید، مایع سرد، متبلور و شسته می‌شود.

مایع اولیه و آب شسته شده نیز سردؤ متبلور شسته می‌شود. بلورها بعدداً‌ تجزیه شده و در مراحل اولیه برای ایجاد درجات خالص‌تر مجدداً‌ متبلور می‌شوند. اسیدها از خالصیت‌های مختلف از درجات مختلف بلورها بوسیله تجزیه آب، اسیدسازی، رسوب‌گیری سولفات کلسیم، تصفیه‌سازی، تبخیر، برخوردکربن و رسوب‌گیری فلزات سنگین ایجاد می‌شود. در حال حاضر Sheffield تنها لاکتات کلسیم ایجاد می‌کند. متبلورسازی در بخش جداگانه انجام می‌شود و فولاد رنگ‌نشده تاثیر دو برابری بر تبخیر دارد. ناخالصی از طریق تصفیه ‌سازی و برخورد کربن‌ها برداشته میشود. هیدراسیون محصول نهایی در مرحله خشک کردن صورت می‌گیرد. C.U. Chemie Combinatie Amsterdam نیز از مراحل بازیافت بر اساس بلورسازی لاکتات کلسیم برای پی‌بردن به برخی از محصولات آن استفاده کرد. (1944) Peckham مرحله‌ای را برای تصفیه‌سازی اسیدلاکتیک از طریق رسوب زدایی لاکتات کلسیم توصیف و بررسی کرد. مایه تخمیر تصفیه و به 25% اسید لاکتیک تبخیر می‌شود. از این رو لاکتات کلسیم متبلور شده و از مایع اولیه جدا می شود.
عرق گیری استرهای لاکتات

اسید لاکتیک با کیفیت بالا که عاری از شکرهای باقی مانده و ناخالصی های دیگر می باشد از طریق استری سازی اسید لاکتیک با الکل مولکولی پایین، عرق گیری استرلاکتیک، تجزیه آبی استر عرق گیری شده برای رهایی از الکل و اسید لاکتیک و عرق گیری الکل از اسید لاکتیک بازیافت شده می باشد. چیلدز و ولسبی اظهار می دارند که استرسازی شخصی و ناخالصی های تخمیر مایع، مشکلات بارزی را به وجود می آورد. دیتزو همکارانش اسید لاکتیک را استری کردند تا نوعی لاکتات آلکیل به وجود آورند و سپس استر را داخل حلالی چون دیکلورتان 2 و 1 استخراج نمودند. فیلاکیون و کوستلو جزئیاتی را برای فرایند ساختن اسید لاکتیک از لاکتات آمونیوم را ارائه می دهند که اگر آمونیوم یا یکی از نمک های آن، در طول تخمیر برای خنثی سازی اسید بکار رود محصولی تخمیری به شمار می آید. اسکوپامیر به بحث درباره عملکرد یک واحد تجاری که مکرراً توسط تعریق لاکتات متیل برای تصفیه اسید لاکتیک به کار می رود می پردازد. محصول به دست آمده عاری از خاکستر بود و میزان ناخالصی های دیگر در آن اندک بود. فرسایندگی ستون های استیل محصول را با آهن درمی آمیخت. وسیله سرامیک غیرمناسب بود چرا که تغییرات دمایی غالب و اسید قوی در آن موجود بود.
سایر فرایندهای بهبود

اسید لاکتیک توسط رونشینی اسید لاکتیک بر روی رونشین های جامد یا رونشین سازی لاکتات بر روی رزین های مبادله یون بهبود می یابد. لوئیس آیوسواس آ (اسپانیا) برای بهبود اسید لاکتیک از لحاظ تجاری، از مبادله یون یا فرایند استخراج مایع به مایع استفاده می‌کند. اما هیچ یک از جزئیات فرایند، شناخته شده نمی باشند. سوگیموتو و دستیارانش، فرایندی را برای تولید اسید لاکتیک بوجود آوردند که در آن رزین های بسیار اسید و یون قلیایی برای جداسازی اسید از آب مورد استفاده قرار می گرفت.

هفت راه دیگر برای خالص کردن اسید لاکتیک وجود دارد اما هنوز استفاده تجاری نشده است. Claborn , Smith در (1939) و Molini (1959) در مورد چند مورد از این روشها بحث کرده اند. لاکتیک مگنزیم یا مس ‌ممکن است دوباره متبلور می شود و در آب حل نمی شود. مس ممکن است ترکیب شود با سولفید هیدروژن و منیزیم با سولفید منیزیم ترکیب می شود. درجه خوراکی می تواند تولید شود به وسیله اکسید شدن جداگانه مایعی که شامل اسید آزاد و یا نمک لاکتیک است. برنامه های متفاوت تقطیر که باعث ایجاد بخار، هوای داغ و گازهای بی کنش و خلاء می شود با موفقیت به دست می آید. Dxy , Krumphanzel (1964) از اکستره دیالیز برای از بین بردن مداوم اسید لاکتیک از طریق تخمیر استفاده کردند. دیگر انواع در حال حرکت در تخمیر مشکلات دیگر هستند. 4. 2. 38 صنعت ترکیبی. صنعت ترکیب اسید لاکتیک در حالت تجاری حدود 1963 در ژاپن شروع شد و هر زمان در ایالات متحده امروزه این دو کشور به ندرت 50 درصد از اسید لاکتیک جهان را تولید می کنند. تولید ترکیبی اسید لاکتیک براساس هیدرولایز لاکتیک با استفاده از اسید قوی نظیر HCL انجام می گیرد.

تحقیق بررسی اسید لاکتیک درس بیوفیزیک مهندسی پزشکیفایل بررسی اسید لاکتیک درس بیوفیزیک مهندسی پزشکیمقاله بررسی اسید لاکتیک درس بیوفیزیک مهندسی پزشکیدانلود تحقیق بررسی اسید لاکتیک درس بیوفیزیک مهندسی پزشکیبررسی اسید لاکتیک درس بیوفیزیک مهندسی پزشکیاسید لاکتیکدرس بیوفیزیکمهندسی پزشکی