O ácido propiônico, ou ácido propanoico, é um ácido carboxílico de cadeia curta incolor, corrosivo, com odor pungente e miscível em água e em diversos solventes orgânicos comuns. Possui diversas aplicações industriais devido a capacidade de sua molécula em ser convertida em uma série de compostos secundários, que darão origem a uma grande variedade de produtos.
O ácido propiônico é um ácido orgânico de ocorrência natural, oriundo do processo fermentativo de bactérias do gênero Propionibacterium. É encontrado em meios diversos, estando presente em produtos lácteos, no estômago de animais ruminantes e até mesmo no metabolismo humano. Por exemplo, as bactérias do gênero Propionibacterium participam do processo de maturação do queijo suíço e convertem ácido lático e lactatos em ácido propiônico e dióxido de carbono, sendo este último o responsável pelos buracos característicos do queijo.
Em bovinos, as bactérias desse gênero participam da digestão da celulose contida na dieta e liberam ácido propiônico e ácido acético no rúmen, que são utilizados como fonte de energia pelos animais após passar por extensas rotas metabólicas. Já em humanos, o ácido é produzido em pequenas quantidades pela quebra de aminoácidos e oxidação de ácidos graxos no intestino.
Dentre as aplicações na indústria é comumente utilizado como conservante de alimentos grau food e feed, além de ser um importante intermediário químico na síntese de fibras de celulose, herbicidas, perfumes, cosméticos, corantes, aromas artificiais de frutas, ésteres utilizados como solventes, plastificantes, produtos de borracha e farmacêuticos. Acompanhe abaixo algumas das diversas aplicações industriais do Ácido Propiônico.
Como comentado anteriormente, o ácido propiônico possui diversas aplicações industriais. Começaremos descrevendo a aplicação na conservação de alimentos food. De acordo com a FAO e a WHO (Food and Agriculture Organization of the United Nations; World Health Organization), é permitido utilizar o ácido propiônico para conservação de alimentos (pães, bolos, queijos, carnes, frutas, vegetais e salsichas enlatadas) e bebidas, a uma concentração máxima de 3.000 mg/kg-1.
No Brasil, o ácido propiônico é um conservante aprovado pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA). Além disso, consta na lista de produtos geralmente reconhecidos como seguros da agência federal americana Food and Drug Administration (FDA), atestando que sua adição aos alimentos não apresenta riscos à saúde. Sua aplicação como conservante pode ser através de soluções do ácido puro ou de seus sais de sódio, cálcio e potássio.
Mas e no Brasil, existe um limite para o uso como conservante nos alimentos? A ANVISA, que é o órgão público responsável, publica e atualiza suas resoluções para cada categoria de alimento. Por exemplo, sobre os aditivos alimentares autorizados para uso em carnes e produtos cárneos, a resolução mais recente, RDC Nº 272, de 14 de março de 2019, dispõe os limites máximos e condições de uso de 0,5 g/100g, tanto para o Ácido propiônico como para o Propionato de sódio e o Propionato de potássio.
Em alguns alimentos, como certas variedades de queijos, apresentam alguma quantidade de ácido propiônico produzido naturalmente durante sua maturação. Todavia, a pequena quantidade produzida não é suficiente para a conservação do alimento, sendo necessário a adição de outras soluções, como a de propionato de cálcio e sódio. Todavia, de acordo com a RDC citada acima, quando forem utilizados dois ou mais aditivos alimentares com a mesma função tecnológica e para os quais existem limites máximos numéricos estabelecidos, a soma das quantidades destes aditivos no produto pronto para o consumo não pode ser superior ao maior limite estabelecido para o aditivo permitido em maior quantidade. Portanto, vale a pena conferir a legislação e ficar antenado sobre o uso dos aditivos para as diferentes categorias dos alimentos.
Acesse nosso LinkedIn e fique por dentro das atualizações!
Para a preservação de ração animal, o ácido propiônico ou seus derivados, conhecidos como propionatos ou propanoatos, são amplamente utilizados, pois sua ação de conservação apresenta bons resultados por tempos prolongados. Todavia, a molécula escolhida para utilização depende das condições de armazenamento. Por exemplo, na agricultura, a forma mais usada do ácido propiônico é o propionato de amônio, por ser menos corrosivo aos equipamentos agrícolas. O propionato em solução pode ser aplicado em grãos de alta umidade estocados em silos, como a aveia, o milho ou o sorgo. Outros usos estão associados à conservação de volumosos como o feno; em superfícies de áreas de armazenamento de silagem e grãos.
Sua ação se dá principalmente sobre o crescimento de bolores que, quando presentes na ração ou volumosos, produzem micotoxinas responsáveis por causar problemas de produtividade animal, sejam eles gástricos, em fertilidade e imunodeficiência, dos quais estão intimamente ligados à questão econômica das granjas. Também combate o crescimento de leveduras, bactérias e insetos como o caruncho, que dependendo do nível de infestação, podem causar perdas consideráveis nos produtos armazenados. A forma de aplicação é por borrifação sobre a matéria prima ou ração e não é considerado um aditivo que exija tempo de carência para consumo de produtos de origem animal. Outra via comum de uso é através da aplicação via água, pois o ácido impede o crescimento de algas e outros microorganismos, evitando sua contaminação.
Dentre as aplicações do ácido propiônico está sua utilização na indústria farmacêutica como antimicrobiano nas formulações de medicamentos. Ele também é um ingrediente comum em cremes, loções e soluções para evitar a contaminação de microrganismos durante o toque ou armazenamento de medicamentos.
Outro exemplo de aplicação refere-se a sua utilização como matéria-prima para a produção de ácido acrílico, que é usado na fabricação de plásticos, embalagens para produtos alimentícios, bem como em adesivos, surfactantes, tintas, recobrimentos, entre outros. A carboxilação do ácido propiônico é uma etapa crítica nesse processo. O ácido propiônico também encontra aplicações em outros ramos da indústria química, como na produção de solventes à base de ésteres, fabricação de herbicidas e síntese de outros compostos orgânicos.
Sua síntese industrial se dá por duas vias principais: via química a partir de matéria-prima de petróleo; E via fermentação, que tem se tornado uma alternativa atrativa para produzir este ácido através de recursos renováveis.
Industrialmente, o ácido propiônico é obtido a partir de matérias-primas provenientes da Indústria Petroquímica com bons resultados em volumes produzidos. Entretanto, matérias-primas provenientes do petróleo não são recursos renováveis, além de que sofrem grande volatilidade de preços e disponibilidade limitada em certas regiões. Algumas das rotas de obtenção são explicadas pelos processos Reppe, Oxo e processos onde o ácido propiônico é um subproduto.
O processo Reppe, consiste em uma reação de reação exotérmica de etileno com monóxido de carbono e água, na presença de um catalisador de tetracarbonilníquel; o processo Oxo (Hidroformilação de olefinas), consiste em uma reação de eteno e gás de síntese formando propanal, seguido de oxidação do aldeído formado; a obtenção de ácido propiônico como subproduto de outros processos, é oriunda basicamente do processo de produção de ácido acético por oxidação de hidrocarbonetos.
Uma grande quantidade de ácido propiônico pode ser obtida por oxidação direta de hidrocarbonetos. Esse processo é principalmente empregado para a produção de ácido acético, sendo o ácido propiônico, o ácido fórmico e uma mistura de isômeros de ácido butírico formados como subprodutos. A proporção de ácido propiônico formado varia com a matéria-prima usada.
A produção de ácido propiônico por rotas biotecnológicas tem como grande vantagem a possibilidade do uso de matérias-primas renováveis e reaproveitamento de resíduos agroindustriais como o bagaço de cana-de-açúcar, o melaço e o glicerol oriundo da produção de biodiesel. Todavia, o volume produzido ainda não consegue competir economicamente com a produção de origem petroquímica. Longos tempos de fermentação, baixa produtividade, baixa concentração final de ácido, baixo rendimento e formação de subprodutos que dificultam e encarecem a recuperação e purificação do ácido propiônico são os fatores que dificultam a implantação industrial do bioprocesso.
Ficou interessado e deseja saber mais? Entre contato com nossos consultores técnicos para soluções aplicadas!
Leia também: Grãos certificados – Sustentabilidade e Segurança
