Молочная кислота — органическая кислота, часто встречающаяся в природе. Является продуктом метаболизма многих растений и животных (в том числе и человека), участвует в обмене веществ практически всех живых организмов.
Молочная кислота целенаправленно продуцируется с помощью молочнокислых бактерий, для которых она является одним из основных продуктов обмена веществ (например, как спирт для дрожжей). Данный процесс называют молочнокислым брожением, и он с древнейших времен широко используется для получения молочнокислых продуктов, а также в переработке овощей и плодов (например, квашение капусты и т. п.).
Молочная кислота широко применяется в пищевой промышленности, при производстве напитков, в сфере общественного питания, в медицине и косметологии, в животноводстве и во многих других отраслях промышленности. В последнее время в связи с ростом цен на нефть и другие ископаемые ресурсы, а также в связи с ужесточением экологических норм и требований во многих странах достаточно большой объем молочной кислоты используется для получения биоразлагаемых полимеров — полилактидов. Их особенность состоит в том, что обладая практически всеми свойствами традиционных полимерных материалов (полиэтилена, полипропилена и др.) полилактиды достаточно быстро (от 1 месяца до 1 года) разлагаются в естественных условиях и конечными продуктами их распада являются углекислый газ и вода. В настоящее время из полилактидов производят одноразовую посуду, упаковку и тару для пищевых продуктов, а также медицинские материалы (шовные материалы, детали имплантатов и т. п.).
Ежегодный мировой прирост производства полилактидов, и соответственно, потребности в молочной кислоте, составляет 5–7%.
Производство молочной кислоты из зернового сырья можно разделить на несколько основных этапов:
Первые два этапа в целом аналогичны тем операциям, которые применяются при производстве клейковины из зерна. Гидролиз крахмальной суспензии производится в непрерывно действующих реакторах с помощью ферментных препаратов, либо может быть совмещен со стадией брожения.
Молочнокислое брожение осуществляется периодическим или непрерывным способом в специальных аппаратах-реакторах. При молочнокислом брожении в аппаратах поддерживаются необходимые температура и рН среды, среда постоянно перемешивается и аэрируется (при необходимости). При периодическом способе сбраживания процесс протекает от 3 до 5 суток, концентрация молочной кислоты в сброженном субстрате может достигать 20%.
Дальнейшие этапы производства молочной кислоты (обработка гашеной известью и кислотой, фильтрация, кристаллизация, очистка и упаривание) более характерны для химической промышленности, чем для пищевой.
В целом процесс получения биополимера из молочной кислоты можно разбить на две основные стадии:
Обе стадии связаны с проведением каталитических химических реакций. Реакции протекают при относительно низких температурах (150-200 оС), в вакууме, с применением цинковых и оловянных катализаторов, выход полимера при этом составляет не менее 70% от массы исходной молочной кислоты.