MD1562Z - Process for producing acetic acid from fermented whey - Google Patents

Process for producing acetic acid from fermented whey Download PDF

Info

Publication number
MD1562Z
MD1562Z MDS20200145A MDS20200145A MD1562Z MD 1562 Z MD1562 Z MD 1562Z MD S20200145 A MDS20200145 A MD S20200145A MD S20200145 A MDS20200145 A MD S20200145A MD 1562 Z MD1562 Z MD 1562Z
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
acetic acid
whey
fermented whey
solution
chamber
Prior art date
Application number
MDS20200145A
Other languages
Romanian (ro)
Russian (ru)
Inventor
Мирча БОЛОГА
Ирина ВУТКАРЕВА
Original Assignee
Институт Прикладной Физики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Прикладной Физики filed Critical Институт Прикладной Физики
Priority to MDS20200145A priority Critical patent/MD1562Z/en
Publication of MD1562Y publication Critical patent/MD1562Y/en
Publication of MD1562Z publication Critical patent/MD1562Z/en

Links

Landscapes

  • Dairy Products (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la industria laptelui, şi anume la un procedeu de obţinere a acidului acetic din zer fermentat.Procedeul, conform invenţiei, include prelucrarea electrolitică, în camera catodică a unui electrolizor, cu catod de oţel în formă de plasă şi membrană ionoselectivă, a zerului fermentat cu un pH de 3,8...4,7 şi un conţinut de acid acetic de cel puţin 5% mas., cu debitarea în camera anodică, cu anod din grafit, a soluţiei de 0,1% de hidrogenocarbonat de sodiu NaHCO3. Procesul de electroliză se efectuează la un pH de 3,8...11,0 şi o densitate a curentului anodic de 0,01...0,02 А/cm2, în decurs de 30...60 min, cu separarea acidului acetic din soluţie.The invention relates to a process for the production of acetic acid from fermented whey. fermented whey with a pH of 3.8 to 4.7 and an acetic acid content of at least 5% by weight, with a graphite anode solution sodium NaHCO3. The electrolysis process is performed at a pH of 3.8 ... 11.0 and an anodic current density of 0.01 ... 0.02 А / cm2, within 30 ... 60 min, with separation acetic acid in solution.

Description

Invenţia se referă la industria laptelui, şi anume la un procedeu de obţinere a acidului acetic din zer fermentat. The invention relates to the milk industry, namely to a process for obtaining acetic acid from fermented whey.

Este cunoscut un procedeu de sinteză electrolitică a acidului peracetic. Electrolizorul utilizat în procedeu conţine o barieră ionică selectivă, care separă camera anodică de camera catodică. Electrolitul din celulă conţine un precursor, cum ar fi acetatul de potasiu sau acidul acetic. Un potenţial pozitiv se aplică anodului din camera anodică, ceea ce conduce la formarea unui număr de oxidanţi de scurtă şi lungă durată, cum ar fi acidul peracetic, peroxidul de hidrogen şi ozonul [1]. A process for the electrolytic synthesis of peracetic acid is known. The electrolyzer used in the process contains a selective ion barrier, which separates the anode chamber from the cathode chamber. The electrolyte in the cell contains a precursor, such as potassium acetate or acetic acid. A positive potential is applied to the anode in the anode chamber, which leads to the formation of a number of short- and long-lived oxidants, such as peracetic acid, hydrogen peroxide and ozone [1].

Dezavantajul acestui procedeu constă în obţinerea acidului peracetic din acetat de potasiu în electrolizor, acidul rezultat fiind utilizat numai pentru sterilizarea echipamentului medical. The disadvantage of this process is that peracetic acid is obtained from potassium acetate in the electrolyzer, the resulting acid being used only for sterilizing medical equipment.

În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte procedeul pentru producerea de compuşi organici peroxidici, în special a acidului peroxiacetic, care constă în faptul că electroliza soluţiilor apoase de metal alcalin sau acetatul de amoniu se efectuează în compartimentul anodic al electrolizorului cu membrană, în prezenţa a 0,5-2,0 g/L aditiv de tiocianat de metal alcalin sau de amoniu, la o densitate de curent de 0,05-1,0 A/m2, urmată de concentrarea soluţiei apoase de acid rezultate, prin evaporare sau distilare în vid. Rezultatul tehnic este simplificarea procesului, creşterea randamentului şi a calităţii produsului final [2]. The closest solution is the process for the production of organic peroxide compounds, in particular peroxyacetic acid, which consists in the electrolysis of aqueous solutions of alkali metal or ammonium acetate in the anode compartment of the membrane electrolyzer in the presence of 0.5-2.0 g/L of alkali metal or ammonium thiocyanate additive at a current density of 0.05-1.0 A/m2, followed by concentration of the resulting aqueous acid solution by evaporation or vacuum distillation. The technical result is simplification of the process, increase in yield and quality of the final product [2].

Dezavantajul acestui procedeu constă în utilizarea aditivului tiocianat de metale alcaline sau de amoniu. The disadvantage of this process is the use of the alkali metal or ammonium thiocyanate additive.

Se propune un procedeu ecologic şi rentabil de obţinere a acidului acetic din zer, care combină fermentarea şi separarea prin electroliză a acidului acetic. An ecological and cost-effective process for obtaining acetic acid from whey is proposed, which combines fermentation and electrolysis separation of acetic acid.

Problema pe care o rezolvă această invenţie este obţinerea acidului acetic din zer prin procesul de electroliză. The problem that this invention solves is obtaining acetic acid from whey through the electrolysis process.

Problema se rezolvă prin aceea că procedeul de obţinere a acidului acetic din zer include prelucrarea electrolitică, în camera catodică a unui electrolizor, cu catod de oţel în formă de plasă şi membrană ionoselectivă, a zerului fermentat cu un pH de 3,8...4,7, cu debitarea în camera anodică, cu anod din grafit, a soluţiei de 0,1% de hidrogenocarbonat de sodiu NaHCO3, procesul de electroliză se efectuează la un pH de 3,8...11,0 şi o densitate a curentului anodic de 0,01...0,02 А/cm2, în decurs de 30...60 min, cu separarea acidului acetic din soluţie. The problem is solved by the fact that the process of obtaining acetic acid from whey includes the electrolytic processing, in the cathode chamber of an electrolyzer, with a steel cathode in the form of a mesh and an ionoselective membrane, of fermented whey with a pH of 3.8...4.7, with the discharge into the anode chamber, with a graphite anode, of a 0.1% solution of sodium hydrogen carbonate NaHCO3, the electrolysis process is carried out at a pH of 3.8...11.0 and an anode current density of 0.01...0.02 А/cm2, within 30...60 min, with the separation of acetic acid from the solution.

Se propune un procedeu de obţinere a acidului acetic din acidul lactic prin oxidarea acestuia într-o cameră anodică cu un dispozitiv de electroliză. A process is proposed for obtaining acetic acid from lactic acid by oxidizing it in an anode chamber with an electrolysis device.

Zerul a fost supus unei fermentaţii alcoolice, majorând conţinutul iniţial de acid acetic de peste 5% în fracţia de masă a componentelor. The whey was subjected to alcoholic fermentation, increasing the initial acetic acid content to over 5% in the mass fraction of the components.

Rezultatul tehnic constă în obţinerea acidului acetic în stare pură din zer fermentat, la regimuri optime, printr-un procedeu simplu şi ecologic. The technical result consists in obtaining pure acetic acid from fermented whey, at optimal conditions, through a simple and ecological process.

Invenţia se explică cu ajutorul desenelor din fig. 1-3, care reprezintă: The invention is explained with the help of the drawings in Fig. 1-3, which represent:

- fig. 1, schema instalaţiei pentru electroliză; - Fig. 1, diagram of the electrolysis installation;

- fig. 2, spectroscopia zerului fermentat; - Fig. 2, spectroscopy of fermented whey;

- fig. 3, spectroscopia mostrei din camera anodică. - Fig. 3, spectroscopy of the sample in the anode chamber.

În fig.1 schematic este prezentată instalaţia, care funcţionează conform procedeului propus. Fig. 1 schematically shows the installation, which operates according to the proposed process.

Aceasta conţine corpul 1 din dielectric, catodul 2 din oţel în formă de plasă, membrana ionoselectivă 3, anodul din grafit 4, ştuţul 5 de admisie a zerului fermentat, ştuţul 6 pentru evacuarea soluţiei de acid acetic, ştuţurile 7 pentru admisia electrolitului (soluţie de NaHCO3 de 0,1%), ştuţurile 8 pentru evacuarea zerului prelucrat. This contains the dielectric body 1, the steel cathode 2 in the form of a mesh, the ionoselective membrane 3, the graphite anode 4, the fermented whey inlet 5, the acetic acid solution outlet 6, the electrolyte inlet 7 (0.1% NaHCO3 solution), the processed whey outlet 8.

Exemple de realizare a invenţiei Examples of embodiments of the invention

Exemplul 1 Example 1

Camera catodică a instalaţiei se umple cu zer fermentat până la pH de 3,8, iar camera anodică se umple cu soluţie de 0,1% de NaHCO3. Procesul de electroliză se realizează la tensiunea de 29 V şi densitatea curentului de 0,02 A/cm2. The cathode chamber of the installation is filled with fermented whey to a pH of 3.8, and the anode chamber is filled with a 0.1% solution of NaHCO3. The electrolysis process is carried out at a voltage of 29 V and a current density of 0.02 A/cm2.

Zerul este fermentat până se obţine un conţinut iniţial ridicat de alcool. Apoi, acest alcool se oxidează în acid acetic. Procentul iniţial de acid acetic în zer este, de asemenea, de două ori mai mare decât de obicei, adică aproximativ de 2%. În camera anodică, oxidarea anodică a acidului lactic în acid acetic are loc după 15 minute de tratare electrică la o putere de curent redusă (tabelul 1). The whey is fermented until a high initial alcohol content is obtained. This alcohol is then oxidized to acetic acid. The initial percentage of acetic acid in the whey is also twice as high as usual, i.e. approximately 2%. In the anode chamber, the anodic oxidation of lactic acid to acetic acid takes place after 15 minutes of electrical treatment at a low current (table 1).

Exemplul 2 Example 2

Camera catodică a instalaţiei se umple cu zer fermentat până la pH de 4,7 (după două zile de fermentare), camera anodică se umple cu soluţie de 0,1% de NaHCO3. Procesul de electroliză se realizează la tensiunea de 29 V şi densitatea curentului de 0,02 A/cm2. Zerul este caracterizat de un conţinut ridicat de piruvat (tabelul 2). Piruvatul este oxidat în acid acetic. După 5 minute de tratament, procentul de acid acetic în camera anodică este mic, dar există o cantitate de produs intermediar de acetaldehidă în camera catodului. The cathode chamber of the installation is filled with fermented whey to a pH of 4.7 (after two days of fermentation), the anode chamber is filled with a 0.1% solution of NaHCO3. The electrolysis process is carried out at a voltage of 29 V and a current density of 0.02 A/cm2. Whey is characterized by a high pyruvate content (table 2). Pyruvate is oxidized to acetic acid. After 5 minutes of treatment, the percentage of acetic acid in the anode chamber is small, but there is a quantity of acetaldehyde intermediate product in the cathode chamber.

Exemplul 3 Example 3

Camera catodică a instalaţiei se umple cu zer fermentat până la pH de 4,45, camera anodică se umple cu soluţie de 0,1% de NaHCO3. Procesul de electroliză se realizează la tensiunea de 29 V şi densitatea curentului de 0,02 A/cm2. După alte două zile de fermentare, în zer, are loc creşterea procentului de acizi lactici şi acetici. În camera anodică, după schimbarea pH-ului de la 5,4 la 9,4, are loc oxidarea anodică, acidul lactic fiind complet oxidat în acid acetic (tabelul 3). În ambele cazuri (tabelul 2 şi tabelul 3) există o creştere accentuată a cantităţii de acid piruvatic în camera catodică, cu dispariţia completă a acidului lactic în această cameră. Aceasta este aşa-numita modificare a orientării protonării şi este observată atunci când există cel puţin un exces mic al donatorului în comparaţie cu hidrocarbura dată. The cathode chamber of the installation is filled with fermented whey to a pH of 4.45, the anode chamber is filled with a 0.1% solution of NaHCO3. The electrolysis process is carried out at a voltage of 29 V and a current density of 0.02 A/cm2. After another two days of fermentation, the percentage of lactic and acetic acids in the whey increases. In the anode chamber, after changing the pH from 5.4 to 9.4, anodic oxidation occurs, lactic acid being completely oxidized to acetic acid (table 3). In both cases (table 2 and table 3) there is a sharp increase in the amount of pyruvate acid in the cathode chamber, with the complete disappearance of lactic acid in this chamber. This is the so-called change in the protonation orientation and is observed when there is at least a small excess of the donor compared to the given hydrocarbon.

Tabelul 1 Table 1

Procesul de redox în timpul prelucrării electrolitice a zerului fermentat cu un pH de 3,8 Redox process during electrolytic processing of fermented whey with a pH of 3.8

τ, min I,A U, V Camera anodică Camera catodică pH LA АС ET pH LA АС ET Zah 5 1,2 29 7,4 50,4 9,2 22,7 3,8 51,6 3,8 21,2 13,4 10 1,2 29 4,45 67,6 14 14 4,1 62,8 4,8 12,4 18,2 20 1 29 2,75 76,9 20,8 2,3 4,5 51,7 9 20,3 17,1 30 0,8 29 2,6 76,3 31,4 2,3 5 43,3 7,1 31,4 16,4 40 0,6 29 1,7 90,9 6,6 40,7 6,2 36,4 14,7 60 0,4 29 2 90,6 9,5 37,8 5,4 35,2 20,1τ, min I,A U, V Anodic chamber Cathodic chamber pH LA АС ET pH LA АС ET Zah 5 1.2 29 7.4 50.4 9.2 22.7 3.8 51.6 3.8 21.2 13.4 10 1.2 29 4.45 67.6 14 14 4.1 62.8 4.8 12.4 18.2 20 1 29 2.75 76.9 20.8 2.3 4.5 51.7 9 20.3 17.1 30 0.8 29 2.6 76.3 31.4 2.3 5 43.3 7.1 31.4 16.4 40 0.6 29 1.7 90.9 6.6 40.7 6.2 36.4 14.7 60 0.4 29 2 90.6 9.5 37.8 5.4 35.2 20.1

Tabelul 2 Table 2

Procesul de redox în timpul prelucrării electrolitice a zerului fermentat cu un pH de 4,7 (diferenţa este timpul fermentării). Zerul a fost supus procesului pasteurizării. Redox process during electrolytic processing of fermented whey with a pH of 4.7 (the difference is the fermentation time). The whey was subjected to the pasteurization process.

τ, min. I,A U, V Camera anodică Camera catodică pH LA АС ET pH LA АС ET Zah Aţ 5 1 29 7,2 100 5 32,9 5,2 8,3 52,4 2,2 10 1,2 29 3,5 77,3 22,7 7 32,5 4,9 10,0 51,4 2 30 0,8 29 3,45 77,9 21,1 9,7 - 6,0 14,2 77,8 2 55 0,5 29 1,95 94,9 5,1 11,5 23,4 3,9 13,2 57,9 2 Zer fermentat iniţial (fermentaţie alcoolică) 4 zile 4,7 34,9 4,7 4,5 54,8 τ, min. I,A U, V Anodic chamber Cathodic chamber pH LA AC ET pH LA AC ET Zah Aţ 5 1 29 7.2 100 5 32.9 5.2 8.3 52.4 2.2 10 1.2 29 3.5 77.3 22.7 7 32.5 4.9 10.0 51.4 2 30 0.8 29 3.45 77.9 21.1 9.7 - 6.0 14.2 77.8 2 55 0.5 29 1.95 94.9 5.1 11.5 23.4 3.9 13.2 57.9 2 Initially fermented whey (alcoholic fermentation) 4 days 4.7 34.9 4.7 4.5 54.8

Tabelul 3 Table 3

Procesul de redox în timpul prelucrării electrolitice a zerului fermentat cu un pH de 4,45 Redox process during electrolytic processing of fermented whey with a pH of 4.45

τ, min. I, A U, V Camera anodică Camera catodică pH LA АС ET pH LA АС ET Zah Aţ 5 1 29 7,1 100 4,7 39,2 6,8 5,2 47,8 10 1,2 29 4,0 80,9 19,1 5,4 38,1 6,2 5,5 49,2 30 0,6 29 2,6 100 9,4 - 8,1 8,5 81,7 55 0,3 29 1,85 100 11,5 20,0 3,5 6,2 68,7 Zer fermentat iniţial (fermentaţia alcoolică) 6 zile 4,45 39,2 6,4 46,3 τ, min. I, A U, V Anodic chamber Cathodic chamber pH LA AC ET pH LA AC ET Zah Aţ 5 1 29 7.1 100 4.7 39.2 6.8 5.2 47.8 10 1.2 29 4.0 80.9 19.1 5.4 38.1 6.2 5.5 49.2 30 0.6 29 2.6 100 9.4 - 8.1 8.5 81.7 55 0.3 29 1.85 100 11.5 20.0 3.5 6.2 68.7 Initially fermented whey (alcoholic fermentation) 6 days 4.45 39.2 6.4 46.3

LA - procentul de acid lactic din soluţie; LA - percentage of lactic acid in the solution;

AC - procentul de acid acetic din soluţie; AC - percentage of acetic acid in the solution;

ET - procentul de etanol în soluţie; ET - percentage of ethanol in solution;

Zah - procentul de zaharuri în soluţie; Zah - the percentage of sugars in the solution;

Aţ - procentul de acetaldehidă în soluţie. At - the percentage of acetaldehyde in the solution.

Datele din tabel indică faptul că, sub rezerva acestor condiţii, se obţine acid acetic pur în camera anodică a dispozitivului. Electrodul are un gradient de concentraţie a compuşilor intermediari cu o concentraţie mare în imediata apropiere a electrodului. În procesele electrochimice, se creează condiţii favorabile pentru reacţiile dintre radicali. The data in the table indicate that, under these conditions, pure acetic acid is obtained in the anodic chamber of the device. The electrode has a concentration gradient of intermediate compounds with a high concentration in the immediate vicinity of the electrode. In electrochemical processes, favorable conditions are created for reactions between radicals.

1. RU 2207881 C2 2003.07.10 1. RU 2207881 C2 2003.07.10

2. RU 2216537 C1 2002.06.28 2. RU 2216537 C1 2002.06.28

Claims (1)

Procedeu de obţinere a acidului acetic din zer fermentat, care include prelucrarea electrolitică, în camera catodică a unui electrolizor, cu catod de oţel în formă de plasă şi membrană ionoselectivă, a zerului fermentat cu un pH de 3,8...4,7 şi un conţinut de acid acetic de cel puţin 5% mas., cu debitarea în camera anodică, cu anod din grafit, a soluţiei de 0,1% de hidrogenocarbonat de sodiu NaHCO3, procesul de electroliză se efectuează la un pH de 3,8...11,0 şi o densitate a curentului anodic de 0,01...0,02 А/cm2, în decurs de 30...60 min, cu separarea acidului acetic din soluţie.Process for obtaining acetic acid from fermented whey, which includes electrolytic processing, in the cathode chamber of an electrolyzer, with a steel cathode in the form of a mesh and an ionoselective membrane, of fermented whey with a pH of 3.8...4.7 and an acetic acid content of at least 5% by weight, with the discharge into the anode chamber, with a graphite anode, of a 0.1% solution of sodium hydrogen carbonate NaHCO3, the electrolysis process is carried out at a pH of 3.8...11.0 and an anode current density of 0.01...0.02 А/cm2, within 30...60 min, with the separation of acetic acid from the solution.
MDS20200145A 2020-11-18 2020-11-18 Process for producing acetic acid from fermented whey MD1562Z (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20200145A MD1562Z (en) 2020-11-18 2020-11-18 Process for producing acetic acid from fermented whey

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20200145A MD1562Z (en) 2020-11-18 2020-11-18 Process for producing acetic acid from fermented whey

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD1562Y MD1562Y (en) 2021-08-31
MD1562Z true MD1562Z (en) 2022-03-31

Family

ID=77635762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDS20200145A MD1562Z (en) 2020-11-18 2020-11-18 Process for producing acetic acid from fermented whey

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD1562Z (en)

Also Published As

Publication number Publication date
MD1562Y (en) 2021-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4456510A (en) Process for manufacturing chlorine dioxide
US5203972A (en) Method for electrolytic ozone generation and apparatus therefor
JPH05214572A (en) Electrocehmical process and reactor for producing sulfuric acid and sodium hydroxide
US6527940B1 (en) Production method of acid water and alkaline water
CN106430451A (en) Method and device for producing subacid electrolyzed water
US4613416A (en) Process for the concentration of sulfuric acid
DE2924163A1 (en) METHOD AND CELL FOR CHLORALKALINE ELECTROLYSIS
JP5940689B1 (en) Dialysate preparation water production equipment
MD1562Z (en) Process for producing acetic acid from fermented whey
RU2297980C1 (en) Method of the electroactivation of the water solutions
CN213992234U (en) Apparatus for producing of acid oxidation potential aqueous solution for disinfection
CN102021600A (en) Method and device for producing potassium iodate through oxygen cathode non-diaphragm electrolysis
CN206219283U (en) Produce the device of subacidity electrolysis water
CA1158196A (en) Process of electrolyzing aqueous solutions of alkali halides
Chaenko et al. Redox-mediated oxidation of cyclohexanone to adipic acid on oxide-nickel anode, with active forms of oxygen involved
US1309214A (en) Hugh k
US5578182A (en) Electrolytic production of hypophosphorous acid
GB1313441A (en) Process for preparing chlorine and alkali phosphate solution by electrolysis and electrolytic cell for carrying out the process
JP2001246383A (en) Electrolyzed water forming device
US2663685A (en) Electrolytic production of dihydrostreptomycin and salts thereof
JP3970426B2 (en) Method for producing electrolyzed sterilized water
MD974Z (en) Process for producing lactic acid from fermented whey
CN114807990A (en) Method for preparing erythritol by electrochemical method
US5480517A (en) Electrolytic production of hypophosphorous acid
DE1643558C3 (en) Process for the production of hydroquinone or p-benzoquinone

Legal Events

Date Code Title Description
FG9Y Short term patent issued