Propionzuur

Propionzuur (CAS: 79-09-4) Leverancier in Europa

Propionzuur is een natuurlijk voorkomend carbonzuur met de chemische formule CH3CH2CO2H. Het presenteert zich als een kleurloze vloeistof met een kenmerkende scherpe en onaangename geur die soms wordt vergeleken met lichaamsgeur.

Deze organische verbinding valt op omdat het een verzadigd vetzuur met een korte keten is en zowel in natuurlijke bronnen als als een product van bacteriële fermentatie wordt aangetroffen. De eigenschappen ervan maken propionzuur tot een belangrijke chemische stof in verschillende industriële toepassingen, waaronder de productie van op cellulose gebaseerde kunststoffen, herbiciden en als conserveermiddel in voedsel vanwege de schimmelwerende eigenschappen.

De rol van propionzuur reikt verder dan industriële toepassingen; het is ook een essentiële stof in biochemische routes in het menselijk lichaam. Als metabolisch bijproduct van de bacteriële vertering in de darmen is het betrokken bij energieproductieprocessen.

Bovendien is het, als voorloper van grotere moleculen, een integraal onderdeel van de synthese van bepaalde vetten en oliën. De impact van de stof op het energiemetabolisme en de aanwezigheid ervan bij het bewaren van voedsel benadrukken het dubbele belang ervan in zowel biologische als commerciële contexten.

Op industriële schaal maakt de productie van propionzuur gebruik van moderne chemische methoden en maakt vaak gebruik van hernieuwbare hulpbronnen, passend bij duurzame benaderingen van de chemische productie.

De markt voor dit zuur onderstreept de economische relevantie ervan, gezien de gevarieerde toepassingen en de vraag in meerdere sectoren. Met zijn duidelijke chemische structuur en veelzijdigheid is propionzuur een duidelijk voorbeeld van een organische verbinding waarvan de betekenis zich uitstrekt van microbiologie tot grootschalige commerciële productie.

Chemische eigenschappen

Propionzuur vertoont een reeks chemische eigenschappen die centraal staan in het gedrag en de toepassingen ervan in verschillende industrieën. Het staat bekend om zijn eenvoudige moleculaire structuur, duidelijke fysieke toestand bij kamertemperatuur en specifieke reactiviteitskenmerken.

Moleculaire structuur

De molecuulformule van propionzuur is C₃H₆O₂. De structuur bestaat uit een keten met drie koolstofatomen met aan het uiteinde de functionele carbonzuurgroep (-COOH).

De eerste twee koolstofatomen bezitten elk drie waterstofatomen, terwijl het derde koolstofatoom dubbel gebonden is aan een zuurstofatoom en ook gebonden is aan een hydroxylgroep (-OH).

Fysieke toestand

Bij kamertemperatuur en atmosferische druk bestaat propionzuur als een kleurloze, olieachtige vloeistof. Het wordt gekenmerkt door een scherpe, doordringende geur die kan doen denken aan lichaamsgeur, wat te wijten is aan de vluchtige aard ervan.

Reactiviteit

Propionzuur reageert met basen en vormt propionaten (ook bekend als propanoaten), de overeenkomstige zouten. Het wordt beschouwd matig corrosief aan metalen en weefsel.

Bij verhitting tot ontbinding geeft propionzuur rook en irriterende dampen af. Als zure verbinding kan het deelnemen aan typische zuur-base-reacties en kan het verestering met alcoholen ondergaan.

Productie en synthese

De synthese van propionzuur kan worden bereikt via verschillende biotechnologische en chemische benaderingen, elk met specifieke routes en methoden.

Biotechnologische productie

Bij biotechnologische methoden wordt propionzuur geproduceerd door middel van fermentatie propionibacteriën. Deze micro-organismen kunnen verschillende substraten zoals glucose, glycerol, lactose en agrarische bijproducten omzetten in propionzuur.

De procesvariabelen, waaronder het type substraat, de bacteriestam en de fermentatieomstandigheden, zijn van cruciaal belang voor het optimaliseren van de opbrengst en productiviteit van het zuur.

• Gebruikte substraten:
  • Glucose
  • Glycerol
  • Lactose
  • Agrarische bijproducten
• Belangrijkste variabelen:
  • Selectie van bacteriële stammen
  • Fermentatie temperatuur
  • pH-regulering

Chemische synthesemethoden

Als alternatief omvat chemische synthese doorgaans de hydrocarboxylering van ethyleen in aanwezigheid van een katalysator zoals nikkelcarbonyl om propionzuur te produceren. Chemische processen bieden een eenvoudige, zij het minder milieuvriendelijke aanpak vergeleken met biotechnologische productie.

• Belangrijkste chemische reactie: Ethyleen + CO + H2O → Propionzuur
• Gebruikte katalysator:
  • Nikkelcarbonyl (Ni(CO)4)

Toepassingen

Propionzuur dient als veelzijdig tussenproduct in een reeks industriële toepassingen vanwege zijn antimicrobiële en conserverende eigenschappen.

Voedselindustrie

In de voedingsindustrie worden propionzuur en zijn calcium- en natriumzouten worden voornamelijk gebruikt als conserveermiddelen. Ze remmen effectief de groei van schimmels en bacteriën gebakken goederen, kaas, en andere zuivelproducten.

Farmaceutische producten

Propionzuurderivaten, zoals ibuprofen en naproxen, vertonen ontstekingsremmend, pijnstillend, En antipyretisch eigenschappen. Deze verbindingen zijn van vitaal belang bij het maken van medicijnen die pijn verlichten, koorts verminderen en ontstekingen beheersen.

landbouw

Dit zuur speelt een rol bij landbouw als een bestrijdingsmiddel. De fungicide en bacteriedodende effecten zijn gunstig bij het voorkomen van bederf in opgeslagen granen en diervoeders, en dienen dus als conserveermiddel om landbouwproducten te beschermen.

Chemische industrie

Binnen de chemische industrie wordt propionzuur gebruikt als bouwsteen bij de productie van herbiciden, kunststoffen, En synthetische smeermiddelen. Het nut ervan bij de productie van verschillende chemische verbindingen onderstreept de industriële betekenis ervan.

Veiligheid en bediening

Propionzuur vereist een zorgvuldige omgang vanwege de corrosieve eigenschappen. Hieronder vindt u de belangrijkste veiligheidsoverwegingen en toxicologische informatie.

Toxicologie

Propionzuur kan ernstig irriteren en brandwonden aan de huid en ogen veroorzaken, met mogelijk oogletsel. Het inademen van dampen kan de luchtwegen irriteren, wat kan leiden tot symptomen zoals hoesten, piepende ademhaling en kortademigheid. Acute blootstelling kan hoofdpijn, misselijkheid, braken, diarree en buikpijn veroorzaken.

Veiligheidsrichtlijnen

Draag bij het hanteren van propionzuur geschikte persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM) om huid- en oogcontact te voorkomen. PPE moet het volgende omvatten:

• Beschermende handschoenen: Nitril of PVC.
• Oogbescherming: Veiligheidsbril of gelaatsscherm.
• Beschermende kleding: Laboratoriumjas of schort bestand tegen chemicaliën.

Praktijken voor veilig hanteren zijn onder meer:

• Blijf uit de buurt van voedsel en dranken.
• Zorg voor een goede ventilatie in de werkomgeving.
• Vermijd het inademen van dampen; gebruik indien mogelijk zuurkasten.
• Na het hanteren de handen grondig wassen.
• Opslaan op een koele, droge, goed geventileerde plaats, uit de buurt van onverenigbare stoffen.

Bij contact met de huid of ogen onmiddellijk met veel water afspoelen en medische hulp inroepen. Bij inademing de persoon in de frisse lucht brengen en een arts raadplegen als de symptomen aanhouden. Houd de veiligheidsinformatiebladen altijd bij de hand en volg de lokale regelgeving en richtlijnen voor het hanteren en verwijderen van chemicaliën.

Milieu-impact

Propionzuur, een veelgebruikte chemische stof, heeft gevolgen voor het milieu, vooral wat betreft de biologische afbreekbaarheid en emissies. Het begrijpen van deze factoren is cruciaal voor het evalueren van de algehele ecologische voetafdruk.

Biologische afbraak

Propionzuur is gemakkelijk biologisch afbreekbaar, wat betekent dat het onder aërobe omstandigheden door micro-organismen kan worden afgebroken. Deze eigenschap vermindert het potentieel voor langdurige accumulatie in het milieu. Als natuurlijk voorkomend carbonzuur kan het door verschillende bodembacteriën worden gemetaboliseerd en speelt het een rol in de koolstofcyclus.

Emissies en regelgeving

Wat de emissies betreft, kan de productie en het gebruik van propionzuur bijdragen aan de uitstoot van vluchtige organische stoffen (VOS). Deze emissies zijn onderworpen aan regelgeving vanwege hun potentieel om ozon op leefniveau te creëren en bij te dragen aan luchtverontreiniging.

Regelgevingskaders, zoals die welke worden opgelegd door de United States Environmental Protection Agency (US EPA), bepalen de toegestane niveaus van VOS om hun impact op het milieu te verzachten. Regelgeving kan ook het gebruik van hernieuwbare energiebronnen in het propionzuurproductieproces voorschrijven om een kleinere ecologische voetafdruk te bereiken.

Markt en Economie

De markt voor propionzuur heeft een gestage groei laten zien, waarbij de regio's Azië en Zuid-Amerika aanzienlijk hebben bijgedragen aan de opwaartse trend in de vraag. Deze mondiale markt wordt voornamelijk gedreven door de toepassing ervan in conserveermiddelen voor levensmiddelen en diervoeders.

Vraag en aanbod

Het mondiale aanbod van propionzuur is in lijn met de vraag, die gemiddeld jaarlijks groeit 3% de afgelopen jaren.

De grootste vraag komt uit de sectoren voedsel- en diervoederconserveringsmiddelen, vooral in Azië en Zuid-Amerika, vanwege hun grote landbouwindustrieën en de toenemende bezorgdheid over de voedselveiligheid.

In 2024 zal de marktomvang naar verwachting ongeveer gelijk zijn 412,06 kiloton en zal naar verwachting stijgen 484,93 kiloton in 2029.

Prijstrends

De prijsstelling van propionzuur weerspiegelt doorgaans het evenwicht tussen vraag en aanbod. Economische vertragingen en de adoptie van alternatieve conserveermiddelen hadden de neiging de vraag en dus de prijzen te verlagen.

De verwachting is echter dat de propionzuurprijzen stabiel zullen blijven of licht zullen stijgen, in navolging van trends uit het verleden die wijzen op een gestage groei van de marktwaarde van $1,89 miljard in 2022 naar hogere cijfers in 2030, aangezien er zich geen substantiële marktverstoringen voordoen.

Onderzoek en ontwikkeling

Het onderzoek naar de productie van propionzuur heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt in zowel de wetenschappelijke methodologie als duurzame innovatie. Onderzoekers streven actief naar alternatieve productiemethoden voor petrochemische routes, waarbij ze gebruik maken van biotechnologische processen als potentiële game-changers in de industrie.

Wetenschappelijke studie's

Recente studies hebben de biogebaseerde productie van propionzuur benadrukt, waarbij een verscheidenheid aan substraten is onderzocht, variërend van glucose en lactose tot meer onconventionele bronnen zoals glycerol en hemicellulose.

Ze richten zich op het optimaliseren van fermentatieprocessen en het onderzoeken van de rol van verschillende micro-organismen bij het verbeteren van de opbrengst en efficiëntie. Wetenschappelijk onderzoek op dit gebied strekt zich ook uit tot het onderzoeken van de metabolische routes van propionzuursynthese in microbiële gastheren.

Innovatie en toekomstperspectieven

De verschuiving naar duurzame productie van propionzuur blijkt duidelijk uit het groeiende aantal innovaties gericht op het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen en de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen.

Futuristische vooruitzichten omvatten de verfijning van biotechnologische benaderingen – waarbij een deel van het onderzoek wordt ondersteund door financieringsbronnen zoals het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling.

Deze inspanningen streven er niet alleen naar om fermentatieprocessen commercieel levensvatbaar te maken, maar ook om de algehele koolstofvoetafdruk van de productie van propionzuur te verbeteren.

Veel Gestelde Vragen

In deze sectie behandelen we enkele van de meest voorkomende vragen over propionzuur, met als doel de nomenclatuur, toepassingen en veiligheid ervan te verduidelijken.

Wat is het verschil tussen propionzuur en propaanzuur?

De termen propionzuur en propaanzuur verwijzen naar dezelfde chemische verbinding met de formule C3H6O2. “Propionisch” is de algemene naam, terwijl “propaanzuur” de systematische naam is volgens de IUPAC-nomenclatuurrichtlijnen.

Wat zijn de belangrijkste toepassingen van propionzuur in verschillende industrieën?

Propionzuur wordt veel gebruikt bij de productie van herbiciden, kunststoffen en synthetische vezels. Het wordt ook gebruikt in de farmaceutische industrie, waar het wordt gebruikt bij de vervaardiging van bepaalde medicijnen.

Hoe functioneert propionzuur als conserveermiddel in voedingsmiddelen?

Als conserveermiddel remt propionzuur de groei van schimmels en sommige bacteriën in voedingsmiddelen, waardoor de houdbaarheid ervan wordt verlengd. Het komt vooral veel voor in gebak en kaas, waar het wordt gewaardeerd vanwege zijn schimmelwerende eigenschappen.

Wat is de chemische structuur van propionzuur?

De chemische structuur van propionzuur bestaat uit een carbonzuur met drie koolstofatomen met de formule CH3CH2COOH. Het heeft een carboxylgroep (-COOH) bevestigd aan een alkylketen met twee koolstofatomen.

Op welke manieren worden derivaten van propionzuur gebruikt?

Derivaten van propionzuur, zoals propionaten en propionamiden, worden in verschillende toepassingen gebruikt, waaronder als weekmakers, oplosmiddelen en bij de vervaardiging van voedseladditieven en smaakstoffen.

Wordt propionzuur door regelgevende instanties als veilig beschouwd voor gebruik in voedingsproducten?

Regelgevende instanties zoals de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) hebben propionzuur en de zouten ervan goedgekeurd voor gebruik als voedseladditieven. De veiligheid van propionzuur is onderworpen aan concentratielimieten en richtlijnen zoals vastgelegd door deze instanties.