Глюконова киселина на прах CAS 526-95-4

Този метод използва окислението на микроорганизми за синтезиране на gluconicacidaqsoln от глюкоза, което може да бъде разделено на ферментация на гъбички, бактериална ферментация, ферментация на гъбички, имобилизирана клетка и имобилизирана ензимна ферментация. Понастоящем широко се използват ферментация на Aspergillus niger, имобилизирани клетки и имобилизирани ензими. Това е метод, разработен през 60-те години. Методите за имобилизиране на ензими (клетки) могат грубо да бъдат разделени на четири вида: метод на адсорбция, метод на ковалентно свързване, метод на кръстосано-свързване и метод на вграждане.

Метод на адсорбция: имобилизирането на ензима се постига чрез взаимодействието на вторични връзки между повърхността на носителя и повърхността на ензима.

Метод на ковалентно свързване: Той комбинира групата на активната странична верига на ензима с функционалната група на носителя чрез ковалентни връзки, така че да се постигне функцията за обездвижване на ензима. Този метод за обездвижване на ензима показва добра стабилност и е благоприятен за продължително използване на ензима.

Метод на кръстосано свързване: Отнася се до използването на бифункционални или многофункционални групови реагенти за кръстосано свързване и свързване на ензимни молекули, което е лесно за инактивиране.

Методите за вграждане включват вграждане на мрежа, вграждане с микрокапсули и вграждане на липозоми. Методът на вграждане може да постигне по-висока ензимна активност, тъй като самият ензим не участва в реакцията на химическо свързване; Въпреки това, дифузията на имобилизираните клетки и имобилизираните ензими е ограничена, така че консумацията на кислород е огромна и подобряването на скоростта на пренос на кислород е голям проблем.

Следователно дизайнът и синтезът на нови материали за имобилизиране на ензими с отлична производителност и разработването на прости и практични методи за имобилизиране са един от фокусите на изследванията на имобилизираните ензими в момента. През последните години беше разработена и биокатализа за производство на глюконикацидаксолн. Този метод използва мембрани за филтриране на реакционния продукт киселина и прехвърля киселината от реакционния разтвор във времето, намалявайки инхибирането на реакционния продукт (киселина) върху катализатора (бактерии). В сравнение с традиционните методи, рециклирането на бактерии увеличава съдържанието на бактерии, като по този начин увеличава добива.

В момента по-голямата част от нашата страна използва ферментация за производство на калциев глюконат и след това използва калциев глюконат за синтезиране на глюконикацидаксолн чрез йонен обмен, изпаряване и концентрация и кристализация.

Методът на биологична ферментация изисква много процеси като култивиране, скрининг и стерилизация и има строги изисквания за температура, много странични -продукти и дълъг цикъл. В допълнение, чистотата на продуктите на gluconicacidaqsoln е засегната поради добавянето на примеси като клетки по време на производството на gluconicacidaqsoln, така че неговото развитие спешно трябва да реши много технически проблеми.

Има два механизма на хомогенно химично окисление: единият е да се ограничи окислителният капацитет на окислителите (като натриев хипохлорит и водороден пероксид) чрез регулиране на реакционните условия до силни алкални условия, така че да се окисли алдехидната група на глюкозата до карбоксилна група; Вторият е механизмът на Cannizarro, предложен от Ashida et al. за превръщането на глюкозата в gluconicacidaqsoln при добавяне на акцептори на водородни йони (някои кетони, алкени и кислород са подходящи акцептори на водородни йони в присъствието на Raney Ni). Като окислители се използват съответно водороден пероксид и натриев хипохлорит и добивите са съответно 70% и 90%. Промишленият пилотен тест беше реализиран.

Въпреки това, методът на хомогенно химично окисление трябва стриктно да контролира съдържанието на активните компоненти на катализатора в реакционния разтвор, което зависи от температурата и рН стойността на разтвора. Има много междинни стъпки, много странични-продукти и е трудно да се разделят продуктите. Освен това солта, използвана като катализатор, е трудна за регенериране и добивът е нисък. Времето за реакция е дълго и околната среда е сериозно замърсена.

По отношение на методите на електролиза, синтезът на глюконикацидаксолн чрез електролитно окисление може да бъде разделен на директен електролитен синтез, индиректен електролитен синтез и синтез на "сдвоена електролиза". При този метод в електролитната клетка се добавя определено количество глюкозен разтвор и след това се добавя подходящ електролит. Глюкозата се електролизира и окислява при определени температура, напрежение и постоянна плътност на тока. Принципът на реакцията е да се получи подходяща "окислителна среда" чрез електролиза и след това да се използва тази "окислителна среда" за окисляване на глюкоза за генериране на глюконикацидаксолн.

Например методът на непряк електролитен синтез е да се използва средата в редуцирано състояние за генериране на средата в състояние на окисление на анода. Глюкозата реагира с генерираната среда в състояние на окисление, за да генерира gluconicacidaqsoln и средата се връща в първоначалното редуцирано състояние. Както директният електролитен синтез, така и индиректният електролитен синтез реагират в анодната зона, докато методът на "сдвоен електролитен синтез" реагира едновременно в катодната и анодната област, така че електролитната ефективност е относително висока.

Електролитното окисление на gluconicacidaqsoln е индустриализирано в чужбина, но все още е в експериментален етап у дома. Рутеният е покрит върху титан като работен електрод. Плътността на тока е 0,18 A/m, концентрацията на глюкоза е 0,02 mol/L, реакционната температура е 50 градуса, а средната концентрация е 0,2 mol/L.

При това условие текущата ефективност (теоретична консумация на енергия за единица мол генериран глюконикацидаксолн/действителна консумация на енергия за единица генериран мол глюконикацидаксолн) може да достигне 76,50%, а данните от паралелния тест са добри, което се очаква да реализира промишлен пилотен тест. Въпреки че методът на електрохимично окисление преодолява недостатъците на метода на биологична ферментация и метода на хомогенно химическо окисление, като много странични-продукти и процеси, той консумира много енергия в промишленото производство и условията са трудни за контролиране, така че рядко се използва в промишленото производство.

Приготвянето на gluconicacidaqsoln чрез хетерогенно каталитично окисляване е да се окисли глюкозата до киселина чрез добавяне на твърдофазов катализатор от носен метал в течния разтвор на глюкоза и след това използване на O като окислител.

В момента вътрешните изследвания все още са в лабораторна фаза. Някои проучвания въвеждат пътя на синтеза и потока на процеса на каталитично окисление на глюконикацидаксолн. Въз основа на анализа на резултатите от тестовете беше проведено пилотно проучване на продукта. Изследван Pd. Резултатите от Co/C катализатор, XPS и BET показват, че добавянето на c0 променя структурата на катализатора и е от полза за редуцирането на Pd, като по този начин подобрява превръщането и селективността на реакцията (конверсията на глюкозата достига 92%, а селективността на катализатора е 94%).

Методът на хетерогенно каталитично окисление може да синтезираглюконова киселина на прахсамо в една стъпка и реакционните условия са меки (атмосферно налягане, близко до стайна температура), добивът е висок, страничните -продукти са малко, продуктът е лесен за отделяне и катализаторът може да бъде рециклиран. Това е екологичен метод за синтезиране на gluconicacidaqsoln. Въпреки това, изследването на стабилността на Pd металния катализатор все още се нуждае от известно време, за да се получи добро решение. Въпреки че Au катализаторът компенсира недостатъците на Pd катализатора, той все още се нуждае от някои изследвания за промишлено приложение.