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乙酸制備發酵法

2021-07-16 12:27:26
有氧發酵

在人類歷史中,以醋的形式存在的乙酸,壹直是用醋桿菌屬細菌制備。在氧氣充足的情況下,這些細菌能夠從含有酒精的食物中生產出乙酸。通常使用的是蘋果酒或葡萄酒混合谷物、麥芽、米或馬鈴薯搗碎後發酵。有這些細菌達到的化學方程式為:

C2H5OH +O2 → CH3COOH +H2O

做法是將醋菌屬的細菌接種於稀釋後的酒精溶液並保持壹定溫度,放置於壹個通風的位置,在幾個月內就能夠變為醋。工業生產醋的方法通過提供氧氣使得此過程加快。

現在商業化生產所用方法其中之壹被稱為“快速方法”或“德國方法”,因為首次成功是在1823年的德國。此方法中,發酵是在壹個塞滿了木屑或木炭的塔中進行。含有酒精的原料從塔的上方滴入,新鮮空氣從他的下方自然進入或強制對流。改進後的空氣供應使得此過程能夠在幾個星期內完成,大大縮短了制醋的時間。

現在的大部分醋是通過液態的細菌培養基制備的,由Otto Hromatka和Heinrich Ebner在1949年首次提出。在此方法中,酒精在持續的攪拌中發酵為乙酸,空氣通過氣泡的形式被充入溶液。通過這個方法,含乙酸15%的醋能夠在兩至叁天制備完成。

無氧發酵

部分厭氧細菌,包括梭菌屬的部分成員,能夠將糖類直接轉化為乙酸而不需要乙醇作為中間體。總體反應方程式如下:

C6H12O6→ 3 CH3COOH

更令工業化學感興趣的是,許多細菌能夠從僅含單碳的化合物中生產乙酸,例如甲醇,壹氧化碳或二氧化碳與氫氣的混合物。

2CO2 + 4H2 → CH3COOH + 2H2O

梭菌屬因為有能夠直接使用糖類的能力,減少了成本,這意味著這些細菌有比醋菌屬細菌的乙醇氧化法生產乙酸更有效率的潛力。然而,梭菌屬細菌的耐酸性不及醋菌屬細菌。耐酸性最大的梭菌屬細菌也只能生產不到10%的乙酸,而有的醋酸菌能夠生產20%的乙酸。到現在為止,使用醋酸屬細菌制醋仍然比使用梭菌屬細菌制備後濃縮更經濟。所以,盡管梭菌屬的細菌早在1940年就已經被發現,但它的工業應用仍然被限制在壹個狹小的範圍。

主詞條:乙酸