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冰醋酸的制備方法有哪些?

作者: 點(diǎn)擊:5078 發(fā)布時(shí)間:2020-04-24

乙酸的制備可以通過(guò)人工合成和細(xì)菌發(fā)酵兩種方法。生物合成法,即利用細(xì)菌發(fā)酵,僅占整個(gè)世界產(chǎn)量的10%,但是仍然是生產(chǎn)乙酸,尤其是醋的重要的方法,因?yàn)楹芏嗟氖称钒踩ㄒ?guī)規(guī)定食物中的醋必須是通過(guò)生物法制備,而發(fā)酵法又分為有氧發(fā)酵法和無(wú)氧發(fā)酵法。

有氧發(fā)酵法

在氧氣充足的情況下,醋桿菌屬細(xì)菌能夠從含有酒精的食物中生產(chǎn)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?yè)v碎后發(fā)酵。由這些細(xì)菌發(fā)酵反應(yīng)的化學(xué)方程式為:

C?H5OH + O? →CH?COOH + H?O

具體做法是將醋菌屬的細(xì)菌接種于稀釋后的酒精溶液并保持一定溫度,放置于一個(gè)通風(fēng)的位置,在幾個(gè)月內(nèi)就能夠經(jīng)過(guò)發(fā)酵,后生成醋。工業(yè)生產(chǎn)醋的方法通過(guò)提供充足的氧氣使得反應(yīng)過(guò)程加快,此方法已經(jīng)被商業(yè)化生產(chǎn)采用,也被稱為“快速方法”或“德國(guó)方法”,因?yàn)樵诘聡?guó)1823年應(yīng)用成功而因此得名。此方法中,發(fā)酵是在一個(gè)塞滿了木屑或木炭的塔中進(jìn)行。含有酒精的原料從塔的上方滴入,新鮮空氣從下方自然進(jìn)入或強(qiáng)制對(duì)流。強(qiáng)化的空氣量使得此過(guò)程能夠在幾個(gè)星期內(nèi)完成,大大縮短了制醋的時(shí)間。

Otto Hromatka和Heinrich Ebner在1949年提通過(guò)液態(tài)的細(xì)菌培養(yǎng)基制備醋。在此方法中,酒精在持續(xù)的攪拌中發(fā)酵為乙酸,空氣通過(guò)氣泡的形式被充入溶液。通過(guò)這個(gè)方法,含乙酸15%的醋能夠在兩至三天制備完成。

無(wú)氧發(fā)酵法

部分厭氧細(xì)菌,包括梭菌屬的部分成員,能夠?qū)⑻穷愔苯愚D(zhuǎn)化為乙酸而不需要乙醇作為中間體??傮w反應(yīng)方程式如下:

C6H12O6==3 CH3COOH

此外,許多細(xì)菌能夠從僅含單碳的化合物中生產(chǎn)乙酸,例如甲醇,一氧化碳或二氧化碳與氫氣的混和物。

2 CO2 + 4 H2 →CH3COOH + 2 H2O

2 CO + 2 H2 →CH3COOH

梭菌屬因?yàn)橛心軌蚍磻?yīng)糖類的能力,減少了成本,這意味著這些細(xì)菌有比醋菌屬細(xì)菌的乙醇氧化法生產(chǎn)乙酸更有效率的潛力。然而,梭菌屬細(xì)菌的耐酸性不及醋菌屬細(xì)菌。耐酸性大的梭菌屬細(xì)菌也只能生產(chǎn)不到10%的乙酸,而有的醋酸菌能夠生產(chǎn)20%的乙酸。使用醋酸屬細(xì)菌制醋仍然比使用梭菌屬細(xì)菌制備后濃縮更經(jīng)濟(jì)。所以,盡管梭菌屬的細(xì)菌早在1940年就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn),但它的工業(yè)應(yīng)用范圍較窄。

除了上述生物法外,工業(yè)用乙酸多采用如下方法合成:

甲醇羰基化法

大部分乙酸是通過(guò)甲基羰基化合成的。此反應(yīng)中,甲醇和一氧化碳反應(yīng)生成乙酸,方程式如下

CH3OH + CO →CH3COOH

這個(gè)過(guò)程是以碘代甲烷為中間體,分三個(gè)步驟完成,并且需要多金屬成分的催化劑(第二步中)

⑴ CH?OH + HI →CH?I + H?O

⑵ CH?I + CO →CH?COI

⑶ CH?COI + H?O →CH?COOH + HI


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