Glukonska kiselina u prahu CAS 526-95-4

Ova metoda koristi oksidaciju mikroorganizama za sintetiziranje gluconicacidaqsolna iz glukoze, što se može podijeliti na gljivičnu fermentaciju, bakterijsku fermentaciju, gljivičnu fermentaciju, imobiliziranu staničnu i imobiliziranu enzimsku fermentaciju. Trenutno se široko koriste fermentacija Aspergillus niger, imobilizirane stanice i imobilizirani enzimi. To je metoda razvijena 1960-ih. Metode imobilizacije enzima (stanica) mogu se grubo podijeliti u četiri vrste: metoda adsorpcije, metoda kovalentnog spajanja, metoda unakrsnog -vezivanja i metoda ugradnje.

Metoda adsorpcije: imobilizacija enzima postiže se interakcijom sekundarnih veza između površine nosača i površine enzima.

Metoda kovalentnog spajanja: Kombinira aktivnu skupinu bočnog lanca enzima s funkcionalnom skupinom nosača putem kovalentnih veza, kako bi se postigla funkcija imobilizacije enzima. Ova metoda imobilizacije enzima pokazuje dobru stabilnost i pogoduje kontinuiranoj upotrebi enzima.

Metoda unakrsnog povezivanja: Odnosi se na upotrebu reagensa bifunkcionalne ili višefunkcionalne skupine za umrežavanje i premošćivanje molekula enzima, koje je lako inaktivirati.

Metode ugradnje uključuju ugradnju rešetke, mikroinkapsuliranu ugradnju i ugradnju liposoma. Metodom ugradnje može se postići veća aktivnost enzima jer sam enzim ne sudjeluje u reakciji kemijskog vezanja; Međutim, difuzija imobiliziranih stanica i imobiliziranih enzima je ograničena, pa je potrošnja kisika velika, a poboljšanje brzine prijenosa kisika veliki je problem.

Stoga su dizajn i sinteza novih enzimskih imobilizacijskih materijala s izvrsnim učinkom i razvoj jednostavnih i praktičnih imobilizacijskih metoda trenutno jedan od fokusa istraživanja imobiliziranih enzima. U posljednjih nekoliko godina, biokataliza je također razvijena za proizvodnju gluconicacidaqsolna. Ova metoda koristi membrane za filtriranje kiseline produkta reakcije i prenosi kiselinu iz reakcijske otopine na vrijeme, smanjujući inhibiciju produkta reakcije (kiseline) na katalizator (bakterije). U usporedbi s tradicionalnim metodama, recikliranje bakterija povećava sadržaj bakterija, čime se povećava prinos.

Trenutačno većina naše zemlje koristi fermentaciju za proizvodnju kalcijevog glukonata, a zatim koristi kalcijev glukonat za sintetiziranje gluconicacidaqsolna kroz ionsku izmjenu, isparavanje i koncentraciju te kristalizaciju.

Metoda biološke fermentacije zahtijeva mnoge procese kao što su kultura, probir i sterilizacija, te ima stroge zahtjeve za temperaturu, mnoge nus{0}}proizvode i dugi ciklus. Osim toga, na čistoću proizvoda gluconicacidaqsoln utječe dodavanje nečistoća kao što su stanice tijekom proizvodnje gluconicacidaqsolna, tako da njegov razvoj hitno mora riješiti mnoge tehničke probleme.

Postoje dva mehanizma homogene kemijske oksidacije: jedan je ograničavanje oksidacijskog kapaciteta oksidansa (kao što su natrijev hipoklorit i vodikov peroksid) prilagođavanjem uvjeta reakcije na jake alkalne uvjete, tako da se aldehidna skupina glukoze oksidira u karboksilnu skupinu; Drugi je Cannizarro mehanizam koji su predložili Ashida et al. za pretvorbu glukoze u gluconicacidaqsoln pri dodavanju akceptora vodikovih iona (neki ketoni, alkeni i kisik su prikladni akceptori vodikovih iona u prisutnosti Raney Ni). Kao oksidansi korišteni su vodikov peroksid i natrijev hipoklorit, a iskorištenja su bila 70%, odnosno 90%. Realiziran je industrijski pilot test.

Međutim, metoda homogene kemijske oksidacije treba strogo kontrolirati sadržaj aktivnih komponenti katalizatora u reakcijskoj otopini, koji ovisi o temperaturi i pH vrijednosti otopine. Postoji mnogo međukoraka, mnogo nus-proizvoda, a proizvode je teško razdvojiti. Štoviše, sol koja se koristi kao katalizator teško je regenerirati, a prinos je nizak. Vrijeme reakcije je dugo, a okoliš ozbiljno zagađen.

U smislu metoda elektrolize, sinteza glukonikacidaqsolna elektrolitičkom oksidacijom može se podijeliti na izravnu elektrolitičku sintezu, neizravnu elektrolitičku sintezu i sintezu "uparene elektrolize". Kod ove metode se u elektrolitičku ćeliju dodaje određena količina otopine glukoze, a zatim se dodaje odgovarajući elektrolit. Glukoza se elektrolizira i oksidira pod određenom temperaturom, naponom i konstantnom gustoćom struje. Princip reakcije je dobivanje odgovarajućeg "medija za oksidaciju" elektrolizom, a zatim korištenje tog "medija za oksidaciju" za oksidaciju glukoze kako bi se proizveo gluconicacidaqsoln.

Na primjer, metoda neizravne elektrolitičke sinteze je korištenje medija u reduciranom stanju za stvaranje medija u oksidacijskom stanju na anodi. Glukoza reagira s stvorenim medijem u oksidacijskom stanju kako bi se stvorio gluconicacidaqsoln, a medij se vraća u izvorno reducirano stanje. I izravna elektrolitička sinteza i neizravna elektrolitička sinteza reagiraju u području anode, dok metoda "uparene elektrolitičke sinteze" reagira u oba područja katode i anode u isto vrijeme, tako da je elektrolitička učinkovitost relativno visoka.

Elektrolitička oksidacija gluconicacidaqsolna je industrijalizirana u inozemstvu, ali je još uvijek u eksperimentalnoj fazi kod kuće. Rutenij je presvučen na titan kao radnu elektrodu. Gustoća struje je 0,18 A/m, koncentracija glukoze je 0,02 mol/L, temperatura reakcije je 50 stupnjeva, a koncentracija medija je 0,2 mol/L.

Pod ovim uvjetom, trenutna učinkovitost (teorijska potrošnja energije po jedinici molu generiranog gluconicacidaqsolna/stvarna potrošnja energije po jedinici molu generiranog gluconicacidaqsolna) može doseći 76,50%, a podaci paralelnog testa su dobri, što se očekuje za realizaciju industrijskog pilot testa. Iako metoda elektrokemijske oksidacije nadilazi nedostatke metode biološke fermentacije i metode homogene kemijske oksidacije, kao što su mnogi nus-proizvodi i procesi, ona troši mnogo energije u industrijskoj proizvodnji, a uvjete je teško kontrolirati, pa se rijetko koristi u industrijskoj proizvodnji.

Priprema gluconicacidaqsolna heterogenom katalitičkom oksidacijom je oksidacija glukoze u kiselinu dodavanjem katalizatora čvrste faze metala na nosaču u tekuću otopinu glukoze, a zatim korištenjem O kao oksidansa.

Trenutačno su domaća istraživanja još uvijek u laboratorijskoj fazi. Neka su istraživanja predstavila put sinteze i tijek procesa katalitičke oksidacije glukonske kiseline. Na temelju analize rezultata ispitivanja provedeno je pilot istraživanje proizvoda. Proučavani Pd. Rezultati Co/C katalizatora, XPS i BET pokazuju da dodavanje c0 mijenja strukturu katalizatora i povoljno djeluje na redukciju Pd, čime se poboljšava pretvorba i selektivnost reakcije (pretvorba glukoze doseže 92%, a selektivnost katalizatora je 94%).

Metoda heterogene katalitičke oksidacije može sintetiziratiprah glukonske kiselineu samo jednom koraku, a uvjeti reakcije su blagi (atmosferski tlak, blizu sobne temperature), prinos je visok, nus{0}}proizvoda je malo, proizvod je lako odvojiti, a katalizator se može reciklirati. To je ekološki prihvatljiva metoda za sintetiziranje gluconicacidaqsolna. Međutim, studija stabilnosti metalnog katalizatora Pd još uvijek treba neko vrijeme da se dobije dobro rješenje. Iako Au katalizator nadoknađuje nedostatke Pd katalizatora, potrebno je malo istraživanja za industrijsku primjenu.