Axit Tartaric (Tartaric Acid) | Tính chất và Tầm quan trọng trong Công nghiệp

Chu Văn An

Axit tartaric (C₄H₆O₆) là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm axit dicarboxylic, được tìm thấy tự nhiên trong nhiều loại thực vật, đặc biệt là trong nho, me và các loại trái cây khác. Với vai trò quan trọng trong hóa học, thực phẩm và dược phẩm, axit tartaric không chỉ là chất phụ gia mà còn là hợp chất chủ chốt trong nhiều ứng dụng công nghiệp.

1. Đặc điểm và tính chất của Axit Tartaric

1.1. Cấu trúc hóa học

• Công thức phân tử: C₄H₆O₆
• Công thức cấu tạo: Axit tartaric là hợp chất có hai nhóm -COOH (axit cacboxylic) và hai nhóm hydroxyl (-OH) gắn với chuỗi cacbon.

1.2. đồng phân quang học

Axit tartaric tồn tại ở ba dạng đồng phân quang học:

1. Axit D-(-)-tartaric: Dạng phổ biến nhất trong tự nhiên.
2. Axit L-(+)-tartaric: Ít phổ biến hơn, được tìm thấy trong một số nguồn thực vật.
3. Axit Mesotartaric: Một dạng không hoạt động về mặt quang học (racemic).

1.3. Tính chất vật lý

• Trạng thái: Chất rắn kết tinh màu trắng.
• Nhiệt độ nóng chảy: Khoảng 170°C.
• Độ hòa tan: Hòa tan tốt trong nước và ethanol, không hòa tan trong dung môi hữu cơ không phân cực.
• Vị: Chua, thường tạo cảm giác mát.

1.4. Tính chất hóa học

• Tính axit: Là một axit dicarboxylic, axit tartaric có hai proton có thể ion hóa, làm tăng tính axit của dung dịch.
• Khả năng tạo phức: Axit Tartaric dễ tạo phức với các ion kim loại như đồng (Cu²⁺), sắt (Fe³⁺), giúp ổn định kim loại trong dung dịch.
• Tính khử: Axit tartaric tham gia phản ứng oxy hóa – khử khi có mặt các tác nhân oxy hóa mạnh như KMnO₄ hoặc H₂O₂.

2. Quy trình sản xuất Axit Tartaric

Nguồn tự nhiên: Axit Tartaric chủ yếu được chiết xuất từ ​​nho và các sản phẩm phụ của quá trình sản xuất rượu vang. Sau khi rượu lên men, một lớp muối tartarate (như KHT, kali bitartrate) được lắng đọng, từ đó axit tartaric được thu hồi qua các bước xử lý và tinh chế hóa học.

Tổng hợp công nghiệp: Trong công nghiệp, axit tartaric cũng có thể được sản xuất bằng cách oxy hóa một số hợp chất như anhydrit maleic hoặc axit fumaric, sử dụng chất xúc tác thích hợp.

3. Các dạng muối của Axit Tartaric

Ngoài dạng tự do, axit tartaric còn tồn tại ở nhiều dạng muối, đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau:

3.1. Kali bitartrat (KHT)

Còn được gọi là “kem cao răng”, nó là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất rượu vang, được sử dụng làm chất ổn định trong bột nở và làm phụ gia thực phẩm.

Trong làm bánh, nó giúp cải thiện độ xốp và kết cấu của bánh.

3.2. Muối natri tartarat (Na₂C₄H₄O₆)

Được sử dụng trong dung dịch Fehling để kiểm tra sự có mặt của đường khử.

Được sử dụng trong công nghiệp hóa chất để ổn định các ion kim loại trong các phản ứng phức tạp.

3.3. Sắt tartarat (Sắt(III) tartrat)

Dùng trong y học như nguồn cung cấp sắt, hỗ trợ điều trị bệnh thiếu máu do thiếu sắt.

4. Ứng dụng của Axit Tartaric

4.1. Trong ngành thực phẩm

Điều chỉnh độ pH: Axit Tartaric được thêm vào thực phẩm, đồ uống để cân bằng độ axit, tạo hương vị dễ chịu.

Phụ gia thực phẩm: Được ký hiệu là E334, axit tartaric là chất bảo quản tự nhiên, ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc.

Ứng dụng làm phụ gia thực phẩm

Thành phần có trong bột nở: Axit Tartaric phản ứng với baking soda (NaHCO₃) giải phóng khí CO₂, giúp bánh nở phồng.

4.2. Trong ngành dược phẩm

Axit tartaric được dùng làm tá dược trong sản xuất viên nén, giúp cải thiện độ tan và hòa tan của thuốc.

Là thành phần chính trong một số chất bổ sung khoáng chất, đặc biệt là muối tartarat sắt.

Dùng trong sản xuất máy tính bảng

4.3. Trong hóa học phân tích

Axit tartaric được sử dụng để chuẩn hóa dung dịch Fehling trong phân tích định lượng glucose và các loại đường khử khác.

Nó là một tác nhân tạo phức quan trọng trong các phản ứng hóa học định lượng các ion kim loại.

4.4. Trong ngành hóa chất

Axit tartaric là chất ổn định trong sản xuất gương bạc, giúp ngăn ngừa kết tủa bạc.

Được sử dụng trong quá trình tổng hợp nhựa polyester và polyme sinh học.

5. Ưu điểm và nhược điểm của Axit Tartaric

5.1. Lợi thế

An toàn và thân thiện với môi trường: Là hợp chất tự nhiên, không gây hại khi sử dụng ở mức độ hợp lý.

Đa chức năng: Vừa là chất phụ gia vừa là thành phần quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp.

Độ hòa tan và phản ứng tốt: Dễ dàng tham gia các phản ứng hóa học, sinh học, tạo ra nhiều ứng dụng đa dạng.

5.2. Nhược điểm

Chi phí sản xuất: Việc khai thác tự nhiên phụ thuộc vào nguyên liệu thô như nho và các sản phẩm phụ của rượu nên có thể làm tăng chi phí.

Sự phụ thuộc vào ngành công nghiệp rượu vang: Một phần lớn axit tartaric đến từ quá trình sản xuất rượu vang, do đó, sự suy giảm của ngành này có thể ảnh hưởng đến nguồn cung.

6. Những lưu ý an toàn khi sử dụng Axit Tartaric

Tiếp xúc trực tiếp: Axit tartaric đậm đặc có thể gây kích ứng da và mắt, vì vậy hãy đeo găng tay và kính bảo hộ khi làm việc.

Lượng dùng: Trong thực phẩm, nên tuân thủ giới hạn liều lượng để tránh kích ứng đường tiêu hóa.

Axit tartaric là một hợp chất hóa học quan trọng có nhiều ứng dụng trong thực phẩm, dược phẩm và công nghiệp. Nhờ tính đa năng và an toàn nên nó ngày càng được ưa chuộng trong các lĩnh vực đòi hỏi chất lượng và hiệu quả cao.