Acido poliláctico
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Acido poliláctico (PLA) El ácido poliláctico (PLA), es un biopolímero termoplástico cuya molécula precursora es el ácido láctico. El ácido láctico puede producirse por fermentación anaeróbica de substratos orgánicos, con microorganismos como hongos y bacterias. El ácido láctico obtenido de la fermentación es ópticamente activo, por lo que la producción específica de los isótopos L (+) o D ( – ) puede determinarse utilizando un lactobacilo apropiado. Obtención de ácido poliláctico La obtención ocurre generalmente en dos etapas consecutivas: la primera la síntesis del ácido láctico y la segunda la polimerización. Síntesis del ácido láctico El primer paso en el proceso es la extracción del almidón de la biomasa. Industrialmente se utilizan como sustratos, sacarosa proveniente de azúcar de caña y remolacha azucarera, lactosa proveniente de lactosuero, y dextrosa procedente de almidón hidrolizado. La sacarosa refinada y glucosa son los más utilizados. Para la extracción del almidón de productos no refinados se realiza un molido húmedo. El almidón obtenido se convierte en azúcar por hidrólisis enzimática o ácida. Bacterias fermentan entonces el licor azucarado. Lactobacillus delbrueckii es el microorganismo utilizado en la producción industrial, ya que tiene la ventaja de consumir eficientemente glucosa y ser termófilo con temperatura óptima de crecimiento en el rango de 45 a 62ºC, lo que reduce costos de enfriamiento y esterilización, así como riesgos de contaminación mi crobiológica en el fermentador . Lactobacillus delbrueckii En el método de obtención comercial, al sustrato se le adiciona una fuente de vitaminas y de cofactores, se utiliza una mezcla de 10 a 15 % de glucosa, 10% CaCO3, cantidades menores de fosfato de amonio y extracto de levadura. El medio se inocula y se agita sin aireación para optimizar la neutralización del ácido formado. La fermentación dura entre 2 a 4 días y se termina cuando todo el azúcar es consumido, con el fin de facilitar la purificación. Al final de la fermentación el medio es ajustado a pH 10 y calentado para solubilizar el lactato de calcio y coagular proteínas presentes.
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Acido poliláctico (PLA)
El ácido poliláctico (PLA), es un biopolímero termoplástico cuya molécula
precursora es el ácido láctico.
El ácido láctico puede producirse por fermentación anaeróbica de substratosorgánicos, con microorganismos como hongos y bacterias. El ácido láctico obtenido de
la fermentación es ópticamente activo, por lo que la producción específica de los
isótopos L (+) o D ( – ) puede determinarse utilizando un lactobacilo apropiado.
Obtención de ácido poliláctico
La obtención ocurre generalmente en dos etapas consecutivas: la primera la
síntesis del ácido láctico y la segunda la polimerización.
Síntesis del ácido láctico
El primer paso en el proceso es la extracción del almidón de la biomasa.
Industrialmente se utilizan como sustratos, sacarosa proveniente de azúcar de caña y
remolacha azucarera, lactosa proveniente de lactosuero, y dextrosa procedente de
almidón hidrolizado. La sacarosa refinada y glucosa son los más utilizados.
Para la extracción del almidón de productos no refinados se realiza un molido
húmedo. El almidón obtenido se convierte en azúcar por hidrólisis enzimática o ácida.
Bacterias fermentan entonces el licor azucarado. Lactobacillus delbrueckii es el
microorganismo utilizado en la producción industrial, ya que tiene la ventaja de
consumir eficientemente glucosa y ser termófilo con temperatura óptima de crecimiento
en el rango de 45 a 62ºC, lo que reduce costos de enfriamiento y esterilización, así comoriesgos de contaminación microbiológica en el fermentador.
Lactobacillus delbrueckii
En el método de obtención comercial, al sustrato se le adiciona una fuente de
vitaminas y de cofactores, se utiliza una mezcla de 10 a 15 % de glucosa, 10% CaCO3,
cantidades menores de fosfato de amonio y extracto de levadura. El medio se inocula y
se agita sin aireación para optimizar la neutralización del ácido formado. La
fermentación dura entre 2 a 4 días y se termina cuando todo el azúcar es consumido, conel fin de facilitar la purificación. Al final de la fermentación el medio es ajustado a pH
10 y calentado para solubilizar el lactato de calcio y coagular proteínas presentes.
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Posteriormente el medio se filtra para remover sustancias insolubles, así como
biomasa.
Después de concentrar por evaporación, el ácido libre se obtiene por adición de
ácido sulfúrico seguido de filtración para remover el sulfato de calcio formado.
La conversión alcanza en general valores por encima del 95% en sustrato de
carbohidratos. La fermentación puede realizarse tanto en procesos batch comocontinuos. El ácido láctico debe separarse del cultivo fermentable y purificarse antes de
la polimerización en la mayoría de los casos. Los procesos de purificación más comunes
involucran neutralización con bases seguido por filtración, concentración y
acidificación.
Diagrama del sistema de fermentación básico utilizado para producción de ácido láctico por lote repetido.
Polimerización del ácido poliláctico
Se han desarrollado dos vías fundamentales para convertir el ácido láctico en
polímeros de alto peso molecular: el proceso indirecto vía láctido, cuyo producto se
denomina poliláctido, y el proceso directo de polimerización por policondensación,
produciendo ácido poliláctico. Ambos productos son agrupados bajo la denominación
PLA.
1. El primer camino, empleado es un proceso continuo utilizando polimerización
por apertura de anillo del láctido. La condensación del ácido láctico acuoso produce un
prepolímero (oligomero) de bajo peso molecular. El prepolímero se depolimeriza
incrementando la temperatura de policondensación, reduciendo la presión y utilizando
un catalizador organometálico, resultando en una mezcla de estéreo isómeros de láctido.La mezcla de láctidos es purificada por destilación al vacío, puesto que su
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composición determina las propiedades del producto final. En el paso final, el polímero
de alto peso molecular se produce por polimerización catalítica por apertura del anillo
del diláctido. Los monómeros remanentes se remueven por vacío y se reciclan.
2. En la segunda vía, utilizada por Mitsui Chem, el ácido láctico es
policondensado directamente en polímeros de alto peso molecular, manipulando el
equilibrio entre: ácido láctico, agua y ácido poliláctico en un solvente orgánico.
