Propionsäure v průmyslu – Komplexní průvodce
Kyselina propionová je důležitá chemická sloučenina používaná v široké škále průmyslových aplikací. Jako dvojnásobně nenasycená mastná kyselina nachází rozmanité využití v chemickém průmyslu, potravinářství a dokonce i v medicíně. V této příručce poskytneme komplexní přehled vlastností, aplikací a výroby kyseliny propionové.
Co je kyselina propionová?
Kyselina propionová, také známá jako kyselina propanová, je bezbarvá kapalina s pronikavým zápachem a chemickým vzorcem CH3CH2COOH. Patří do skupiny mastných kyselin s krátkým řetězcem a je třetí nejkratší karboxylovou kyselinou po kyselině mravenčí a kyselině octové. Kyselina propionová je dobře rozpustná ve vodě a má charakteristický, lehce štiplavý zápach.
Kyselina propionová přirozeně vzniká jako meziprodukt v metabolismu bakterií a zvířat. Vytváří se také při trávení přežvýkavců, jako jsou krávy a ovce. V přírodě se kyselina propionová nachází například v sýrech, chlebu a silážích.
Chemické vlastnosti
Kyselina propionová je dvojsytná kyselina s bodem tání -22°C a bodem varu 141°C. Je dobře rozpustná ve vodě, alkoholech a éterech, ale špatně rozpustná v uhlovodících. Kyselina propionová reaguje s bázemi za vzniku solí, tzv. propionátů.
Kyselost kyseliny propionové je střední, s hodnotou pKa 4,87. Je tedy o něco slabší než kyselina octová (pKa 4,76), ale silnější než kyselina máselná (pKa 4,82).
Průmyslové aplikace kyseliny propionové
Kyselina propionová nachází v průmyslu rozmanité využití. Zde jsou některé z nejdůležitějších aplikačních oblastí:
Konzervace potravin
Jednou z hlavních oblastí použití kyseliny propionové je konzervace potravin. Kyselina propionová a její soli, jako je natriumpropionát nebo draselný propionát, se používají jako konzervační látky v chlebu, pečivu, sýrech a dalších potravinách. Inhibují růst plísní a kvasinek a tím prodlužují trvanlivost.
Chemický průmysl
V chemickém průmyslu slouží kyselina propionová jako výchozí látka pro výrobu různých derivátů. Patří mezi ně estery jako propylpropionát, které se používají jako rozpouštědla, a také amidy jako propionamid, které se používají v plastech.
Kyselina propionová může být také použita k výrobě kyseliny akrylové a kyseliny methakrylové, které jsou zase potřebné pro výrobu polymerů a plastů.
Medicína a farmacie
V medicíně a farmacii se kyselina propionová používá jako účinná látka v léčivech. Deriváty kyseliny propionové, jako je například natriumpropionát, se používají v očních kapkách, krémech a mastích.
Kromě toho se propionová kyselina používá ve veterinární medicíně jako krmný doplněk pro hospodářská zvířata, aby podpořila jejich zdraví a růst.
Ostatní aplikace
Další oblasti použití propionové kyseliny jsou:
- Výroba herbicidů a pesticidů
- Použití jako laboratorní chemikálie
- Použití jako protipěnivá přísada v průmyslových procesech
- Použití jako přísada v kosmetických produktech
Výroba propionové kyseliny
Propionová kyselina může být vyrobena různými způsoby. Nejběžnější postupy jsou:
Fermentace
Propionová kyselina může být získána mikrobiologickou fermentací sacharidů, jako je glukóza nebo laktóza. K tomu se používají speciální bakterie propionové kyseliny, jako je Propionibacterium. Tento postup je relativně levný, ale stupeň čistoty produktu je často nižší.
Oxidace propionaldehydu
Další metodou je katalytická oxidace propionaldehydu na propionovou kyselinu. K tomu se propionaldehyd zpracovává s kyslíkem za použití kovových katalyzátorů, jako je měď nebo platina.
Karbonylace ethylenu
Propionová kyselina může být také vyrobena karbonylací ethylenu. Při této reakci ethylen reaguje s oxidem uhelnatým za tlaku a teploty za vzniku propionové kyseliny.
Syntéza z kyseliny octové
Nakonec může být propionová kyselina syntetizována také reakcí kyseliny octové s methanolem nebo ethenem. Nejprve vzniká propionaldehyd, který je následně oxidován na propionovou kyselinu.
V závislosti na oblasti použití a požadavcích na čistotu se používají různé výrobní postupy. Volba optimálního procesu závisí na faktorech jako náklady, účinnost a šetrnost k životnímu prostředí.
Závěr
Propionová kyselina je všestranná chemická sloučenina s četnými průmyslovými aplikacemi. Od konzervace potravin přes výrobu plastů až po použití v medicíně – propionová kyselina je v moderním průmyslu nepostradatelná. Díky vývoji výrobních postupů bude propionová kyselina i v budoucnu hrát důležitou roli v chemickém průmyslu.
