Các phương pháp điều chế axit axetic hiện đại

Axit axetic, hay còn gọi là giấm ăn khi ở dạng pha loãng, là một hợp chất hóa học quan trọng với nhiều ứng dụng trong công nghiệp và đời sống. Từ việc sản xuất nhựa, sợi tổng hợp đến sử dụng trong ngành thực phẩm, axit axetic đóng vai trò không thể thiếu. Nhưng bạn có bao giờ tự hỏi axit axetic được điều chế như thế nào? Trong bài viết này, các chuyên gia của GH Group sẽ giới thiệu chi tiết các phương pháp điều chế axit axetic, từ các quy trình sinh học như lên men đến các phương pháp tổng hợp hóa học hiện đại.

1. Phương pháp lên men

1.1. Phương pháp lên men chậm

Phương pháp lên men chậm trong điều chế axit axetic

Cách điều chế axit axetic này thường được áp dụng trong sản xuất giấm truyền thống, mang lại hương vị tự nhiên và chất lượng cao.

Quy trình thực hiện:

• Đổ axit axetic (CH3COOH) vào thùng gỗ sồi có thể tích từ 250-300 lít, để trống khoảng 1/5 thể tích.
• Thêm nước ép nho vào thùng đến khi đạt ½ thể tích.
• Tiến hành lên men ở nhiệt độ thường trong vài tuần.

Kiểm tra chất lượng: Khi nồng độ rượu còn 0.3-0.5%, giấm sẽ được lấy ra và bổ sung thêm dinh dưỡng mới để duy trì chất lượng.

Lưu ý: Nếu để giấm trong thùng quá lâu, chất lượng sẽ giảm do quá trình oxy hóa tiếp tục diễn ra.

1.2. Phương pháp lên men nhanh

Phương pháp lên men nhanh điều chế axit axetic trong công nghiệp

Phương pháp điều chế CH3COOH này được cải tiến để tăng tốc độ sản xuất axit axetic, phù hợp với quy mô công nghiệp.

Quy trình thực hiện:

• Cho axit axetic nồng độ 3-5% chảy qua lớp phoi bào (hoặc lõi bắp) để thanh trùng và axit hóa vật liệu chất mang, giúp vi sinh vật dễ thích nghi.
• Sử dụng nước vô trùng để rửa qua và nạp giống vi khuẩn axetic.
• Dòng môi trường được cho chảy từ trên xuống qua hệ thống phân phối, đồng thời thổi khí từ dưới lên.
• Vi khuẩn sẽ oxy hóa rượu thành axit axetic (CH3COOH), thẩm thấu qua màng tế bào và theo dung dịch xuống đáy thiết bị lên men.

Thời gian và điều kiện: Quá trình kéo dài từ 8-10 ngày ở nhiệt độ từ 24-37°C.

1.3. Phương pháp lên men chìm

Phương pháp lên men chìm điều chế axit axetic

Đây là phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic, sử dụng thiết bị chuyên dụng để tối ưu hóa quá trình lên men.

Quy trình thực hiện:

• Dung dịch lên men được cho vào thiết bị và thổi khí mạnh vào.
• Quá trình tạo ra một thể huyền phù, trong đó vi khuẩn axetic hoạt động mạnh mẽ để chuyển hóa rượu thành axit axetic.

1.4. Phương pháp kết hợp

Phương pháp này kết hợp các ưu điểm của các phương pháp lên men khác để đạt hiệu quả cao hơn.

Hệ thống lên men:

• Lớp trên cùng: Là lớp đệm chứa vi sinh vật, nơi vi khuẩn axetic hoạt động mạnh mẽ.
• Lớp giữa: Là thùng chứa dung dịch sau khi lên men chảy xuống.
• Tầng dưới đáy: Là hệ thống thổi khí cung cấp oxy cho quá trình lên men.

Hàm lượng axit axetic: Dịch lên men thường chứa axit axetic ở nồng độ từ 5-10% và lẫn nhiều tạp chất. Để nâng cao hàm lượng axit axetic và loại bỏ tạp chất, người ta sử dụng phương pháp chưng cất.

2. Phương pháp tổng hợp hóa học

Phương pháp hóa học điều chế exit axetic

2.1. Carbonylation của methanol

Phương pháp carbonylation methanol là phương pháp sản xuất axit axetic chính trong công nghiệp hiện nay, chiếm phần lớn sản lượng toàn cầu.

Quy trình thực hiện:

• Methanol (CH3OH) được phản ứng với carbon monoxide (CO) trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.
• Quá trình này sử dụng xúc tác rhodium hoặc iridium, giúp tăng hiệu suất phản ứng và giảm thời gian sản xuất.

Phản ứng chính: CH3OH+CO→CH3COOH

Ưu điểm:

• Hiệu suất cao, sản xuất nhanh.
• Phù hợp với quy mô công nghiệp lớn.

Ứng dụng: Đây là phương pháp được áp dụng rộng rãi nhất để sản xuất axit axetic dùng trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm và dược phẩm.

2.2. Oxy hóa acetaldehyde

Phương pháp này dựa trên phản ứng oxy hóa acetaldehyde (CH3CHO) để tạo ra axit axetic.

Quy trình thực hiện:

• Acetaldehyde được oxy hóa bằng oxy trong không khí.
• Sử dụng xúc tác mangan(II) acetate để tăng tốc độ phản ứng.

Phản ứng chính: CH3CHO+O2→CH3COOH

Ưu điểm:

• Quy trình đơn giản, dễ thực hiện.
• Phù hợp với quy mô sản xuất vừa và nhỏ.

Nhược điểm: Hiệu suất không cao bằng phương pháp carbonylation methanol.

2.3. Oxy hóa etylen

Phương pháp oxy hóa etylen là một trong những phương pháp hiện đại, mang lại hiệu suất cao và nồng độ axit axetic lớn.

Quy trình thực hiện: Etylen (C2H4) được oxy hóa bằng oxy trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.

Phản ứng chính: C2H4+O2→CH3COOH

Ưu điểm:

• Nồng độ axit axetic cao, hiệu suất sản xuất lớn.
• Thời gian sản xuất nhanh, phù hợp với nhu cầu công nghiệp hiện đại.

Nhược điểm:

• Yêu cầu công nghệ và thiết bị phức tạp.
• Chi phí đầu tư ban đầu cao, chỉ phù hợp với các doanh nghiệp lớn.

Xem thêm: Tìm hiểu các tính chất hóa học của axit axetic

3. Ứng dụng của Axit Axetic 

Ứng dụng của axit axetic

Trong công nghiệp hóa chất

Axit axetic là nguyên liệu cơ bản để sản xuất nhiều hợp chất hữu cơ và polymer quan trọng:

• Sản xuất axetat: Axit axetic được sử dụng để sản xuất các muối axetat như natri axetat, canxi axetat, được ứng dụng trong công nghiệp dệt may, thực phẩm và dược phẩm.
• Sản xuất axit terephthalic (PTA): Axit axetic là nguyên liệu trong sản xuất PTA, một thành phần quan trọng trong sản xuất nhựa PET (polyethylene terephthalate), dùng để làm chai nhựa và sợi tổng hợp.
• Sản xuất vinyl axetat monomer (VAM): VAM là nguyên liệu chính để sản xuất keo dán, sơn và chất phủ.

Trong ngành thực phẩm

Axit axetic, khi được pha loãng, chính là thành phần chính của giấm ăn – một gia vị quen thuộc trong bếp ăn gia đình.

• Làm gia vị: Axit axetic pha loãng (giấm) được sử dụng để tăng hương vị cho các món ăn, làm nước chấm và bảo quản thực phẩm.
• Chất bảo quản thực phẩm: Axit axetic có khả năng kháng khuẩn, giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng.

Trong dược phẩm và y tế

Axit axetic được ứng dụng trong nhiều sản phẩm y tế và dược phẩm nhờ đặc tính kháng khuẩn và khả năng hòa tan tốt:

• Kháng khuẩn: Axit axetic được sử dụng làm dung dịch sát trùng, đặc biệt trong điều trị nhiễm trùng tai hoặc vết thương.
• Nguyên liệu dược phẩm: Axit axetic là thành phần trong sản xuất một số loại thuốc và hợp chất y học.

Trong nông nghiệp

Axit axetic được sử dụng trong nông nghiệp để kiểm soát cỏ dại và cải thiện chất lượng đất:

• Chất diệt cỏ tự nhiên: Axit axetic có thể được sử dụng làm thuốc diệt cỏ sinh học, thân thiện với môi trường.
• Cải thiện đất: Axit axetic giúp điều chỉnh độ pH của đất, tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng phát triển.

Trong đời sống hàng ngày

Ngoài các ứng dụng công nghiệp và chuyên dụng, axit axetic còn được sử dụng phổ biến trong đời sống hàng ngày:

• Làm sạch và khử mùi: Axit axetic pha loãng (giấm trắng) là một chất tẩy rửa tự nhiên, giúp loại bỏ vết bẩn, mảng bám và khử mùi hiệu quả.
• Chống ẩm mốc: Giấm trắng có thể được sử dụng để làm sạch các bề mặt bị ẩm mốc, đặc biệt là trong nhà bếp và phòng tắm.

Axit axetic không chỉ là một hợp chất hóa học quan trọng mà còn là cầu nối giữa khoa học và đời sống, với vô số ứng dụng từ công nghiệp, nông nghiệp đến y tế và thực phẩm. Việc hiểu rõ các phương pháp điều chế axit axetic và ứng dụng của nó không chỉ giúp tối ưu hóa sản xuất mà còn mở ra cơ hội phát triển trong nhiều lĩnh vực.

Tại GH Group, chúng tôi tự hào là đơn vị hàng đầu cung cấp các giải pháp và sản phẩm hóa chất chất lượng cao, bao gồm cả axit axetic và các hóa chất liên quan. Với đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm và dịch vụ tận tâm, chúng tôi cam kết mang đến những sản phẩm đạt tiêu chuẩn quốc tế, đáp ứng mọi nhu cầu của khách hàng.

Hãy liên hệ ngay với Hóa chất Gia Hoàng để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất. Chúng tôi luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trong mọi dự án và giải pháp hóa chất tiên tiến!

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI DỊCH VỤ XUẤT NHẬP KHẨU GIA HOÀNG

• Địa chỉ: 33/111 Tô Ký, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
• VPGD: 33/B4 Tô Ký, Phường Tân Chánh Hiệp, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh
• Email: hoangkimthangmt@gmail.com
• Website: https://ghgroup.com.vn
•  Hotline: 0916047878