Gluconsyrepulver CAS 526-95-4

Denne metode bruger oxidation af mikroorganismer til at syntetisere gluconicacidaqsoln fra glucose, som kan opdeles i svampefermentering, bakteriel fermentering, svampefermentering, immobiliseret celle og immobiliseret enzymfermentering. På nuværende tidspunkt er Aspergillus niger-fermentering, immobiliserede celler og immobiliserede enzymer meget udbredt. Det er en metode udviklet i 1960'erne. Immobiliseringsmetoderne for enzymer (celler) kan groft opdeles i fire typer: adsorptionsmetode, kovalent koblingsmetode, tvær-bindingsmetode og indlejringsmetode.

Adsorptionsmetode: enzymimmobilisering opnås gennem interaktionen af ​​sekundære bindinger mellem bæreroverfladen og enzymoverfladen.

Kovalent koblingsmetode: Den kombinerer den aktive sidekædegruppe af enzymet med den funktionelle gruppe af bæreren gennem kovalente bindinger, for at opnå funktionen med at immobilisere enzymet. Denne metode til immobilisering af enzymet viser god stabilitet og er befordrende for den kontinuerlige brug af enzymet.

Tværbindingsmetode: Det refererer til brugen af ​​bifunktionelle eller multifunktionelle gruppereagenser til at tværbinde og bygge bro mellem enzymmolekyler, som er let at inaktivere.

Indlejringsmetoderne omfatter gitterindlejring, mikroindkapslet indlejring og liposomindlejring. Indlejringsmetoden kan opnå højere enzymaktivitet, fordi enzymet i sig selv ikke deltager i den kemiske bindingsreaktion; Imidlertid er diffusionen af ​​immobiliserede celler og immobiliserede enzymer begrænset, så iltforbruget er enormt, og forbedringen af ​​iltoverførselshastigheden er et stort problem.

Derfor er design og syntese af nye enzymimmobiliseringsmaterialer med fremragende ydeevne og udvikling af enkle og praktiske immobiliseringsmetoder et af fokusområderne for immobiliseret enzymforskning på nuværende tidspunkt. I de senere år er biokatalyse også blevet udviklet til at producere gluconicacidaqsoln. Denne metode bruger membraner til at filtrere reaktionsproduktets syre fra og overfører syren fra reaktionsopløsningen i tide, hvilket reducerer hæmningen af ​​reaktionsprodukt (syre) på katalysator (bakterier). Sammenlignet med traditionelle metoder øger genanvendelse af bakterier indholdet af bakterier og øger derved udbyttet.

På nuværende tidspunkt bruger det meste af vores land fermentering til at producere calciumgluconat og bruger derefter calciumgluconat til at syntetisere gluconicacidaqsoln gennem ionbytning, fordampning og koncentration og krystallisation.

Den biologiske fermenteringsmetode kræver mange processer såsom dyrkning, screening og sterilisering og har strenge krav til temperatur, mange biprodukter og en lang cyklus. Derudover påvirkes renheden af ​​gluconicacidaqsoln-produkter på grund af tilsætningen af ​​urenheder såsom celler under produktionen af ​​gluconicacidaqsoln, så udviklingen af ​​det har et presserende behov for at løse mange tekniske problemer.

Der er to mekanismer for homogen kemisk oxidation: den ene er at begrænse oxidationskapaciteten af ​​oxidanter (såsom natriumhypochlorit og hydrogenperoxid) ved at justere reaktionsbetingelserne til stærke alkaliske forhold, således at aldehydgruppen i glucose oxideres til carboxylgruppe; Den anden er Cannizarro-mekanismen foreslået af Ashida et al. til omdannelse af glucose til gluconicacidaqsoln ved tilsætning af hydrogenionacceptorer (nogle ketoner, alkener og oxygen er egnede hydrogenionacceptorer i nærværelse af Raney Ni). Hydrogenperoxid og natriumhypochlorit blev anvendt som henholdsvis oxidanter, og udbytterne var henholdsvis 70 % og 90 %. Den industrielle pilottest blev gennemført.

Imidlertid skal den homogene kemiske oxidationsmetode nøje kontrollere indholdet af de aktive komponenter i katalysatoren i reaktionsopløsningen, hvilket afhænger af opløsningens temperatur og pH-værdi. Der er mange mellemtrin, mange biprodukter-, og det er svært at adskille produkterne. Desuden er saltet, der anvendes som katalysator, vanskeligt at regenerere, og udbyttet er lavt. Reaktionstiden er lang, og miljøet er alvorligt forurenet.

Med hensyn til elektrolysemetoder kan syntesen af ​​gluconicacidaqsoln ved elektrolytisk oxidation opdeles i direkte elektrolytisk syntese, indirekte elektrolytisk syntese og "parret elektrolyse" syntese. I denne metode tilsættes en vis mængde glukoseopløsning til elektrolysecellen, og derefter tilsættes en passende elektrolyt. Glucosen elektrolyseres og oxideres under en bestemt temperatur, spænding og konstant strømtæthed. Reaktionsprincippet er at opnå et passende "oxidationsmedium" ved elektrolyse og derefter bruge dette "oxidationsmedium" til at oxidere glucose for at generere gluconicacidaqsoln.

For eksempel er den indirekte elektrolytiske syntesemetode at bruge mediet i reduceret tilstand til at generere mediet i oxidationstilstanden ved anoden. Glucosen reagerer med det genererede medium i oxidationstilstanden for at generere gluconicacidaqsoln, og mediet vender tilbage til den oprindelige reducerede tilstand. Både direkte elektrolytisk syntese og indirekte elektrolytisk syntese reagerer i anodeområdet, mens "parret elektrolytisk syntese"-metoden reagerer i både katode- og anodeområdet på samme tid, så den elektrolytiske effektivitet er relativt høj.

Den elektrolytiske oxidation af gluconicacidaqsoln er blevet industrialiseret i udlandet, men den er stadig på forsøgsstadiet herhjemme. Ruthenium er belagt med titanium som arbejdselektrode. Strømtætheden er 0,18 A/m, glucosekoncentrationen er 0,02 mol/L, reaktionstemperaturen er 50 grader, og mediumkoncentrationen er 0,2 mol/L.

Under denne betingelse kan den nuværende effektivitet (teoretisk strømforbrug pr. enhed mol gluconicacidaqsoln genereret / faktisk strømforbrug pr. enhed mol gluconicacidaqsoln genereret) nå 76,50%, og dataene for parallel test er gode, hvilket forventes at realisere industriel pilottest. Selvom den elektrokemiske oxidationsmetode overvinder ulemperne ved biologisk fermenteringsmetode og homogen kemisk oxidationsmetode, såsom mange-biprodukter og processer, forbruger den stor energi i industriel produktion, og betingelserne er svære at kontrollere, så den bruges sjældent i industriel produktion.

Fremstillingen af ​​gluconicacidaqsoln ved heterogen katalytisk oxidation er at oxidere glucose til syre ved at tilsætte fastfasekatalysator af understøttet metal til den flydende glucoseopløsning og derefter bruge O som oxidant.

På nuværende tidspunkt er indenlandsk forskning stadig på laboratoriestadiet. Nogle undersøgelser introducerede syntesevejen og processtrømmen af ​​katalytisk oxidation af gluconicacidaqsoln. På baggrund af analysen af ​​testresultaterne blev der gennemført en pilotundersøgelse af produktet. Undersøgt Pd Resultaterne af Co/C katalysator, XPS og BET viser, at tilsætningen af ​​c0 ændrer strukturen af ​​katalysatoren og er gavnlig for reduktionen af ​​Pd, hvilket forbedrer omdannelsen og selektiviteten af ​​reaktionen (omdannelsen af ​​glucose når 92% og selektiviteten af ​​katalysatoren er 94%).

Den heterogene katalytiske oxidationsmetode kan syntetiseregluconsyrepulveri kun ét trin, og reaktionsbetingelserne er milde (atmosfærisk tryk, tæt på stuetemperatur), udbyttet er højt,-biprodukterne er få, produktet er nemt at adskille, og katalysatoren kan genbruges. Det er en miljøvenlig metode til at syntetisere gluconicacidaqsoln. Stabilitetsstudiet af Pd-metalkatalysator har dog stadig brug for noget tid for at få en god løsning. Selvom Au-katalysator kompenserer for manglerne ved Pd-katalysator, har den stadig brug for noget forskning til industriel anvendelse.