Порошок глюконової кислоти CAS 526-95-4

Цей метод використовує окислення мікроорганізмів для синтезу gluconicacidaqsoln з глюкози, який можна розділити на ферментацію грибками, бактеріальну ферментацію, грибкову ферментацію, іммобілізовану клітину та іммобілізовану ферментну ферментацію. В даний час широко використовуються ферментація Aspergillus niger, іммобілізовані клітини та іммобілізовані ферменти. Це метод, розроблений у 1960-х роках. Методи іммобілізації ферментів (клітин) можна грубо розділити на чотири типи: метод адсорбції, метод ковалентного зв’язку, метод перехресного -зшивання та метод вбудовування.

Адсорбційний метод: іммобілізація ферменту досягається за рахунок взаємодії вторинних зв’язків між поверхнею носія та поверхнею ферменту.

Метод ковалентного з’єднання: він об’єднує активну групу бічного ланцюга ферменту з функціональною групою носія через ковалентні зв’язки, щоб досягти функції іммобілізації ферменту. Цей спосіб іммобілізації ферменту показує хорошу стабільність і сприяє безперервному використанню ферменту.

Метод перехресного зв’язування: це стосується використання біфункціональних або багатофункціональних групових реагентів для перехресного зв’язування та з’єднання молекул ферменту, який легко інактивувати.

Методи вбудовування включають вбудовування в сітку, вбудовування в мікрокапсулах і вбудовування в ліпосоми. Метод вбудовування може отримати вищу активність ферменту, оскільки сам фермент не бере участі в реакції хімічного зв'язування; Однак дифузія іммобілізованих клітин та іммобілізованих ферментів обмежена, тому споживання кисню величезне, а покращення швидкості передачі кисню є великою проблемою.

Таким чином, розробка та синтез нових матеріалів для іммобілізації ферментів із відмінними характеристиками та розробка простих і практичних методів іммобілізації є одним із напрямків дослідження іммобілізованих ферментів на даний момент. Останніми роками також був розроблений біокаталіз для виробництва глюконової кислоти. У цьому методі використовуються мембрани для фільтрації кислоти продукту реакції та перенесення кислоти з реакційного розчину в часі, зменшуючи інгібування продукту реакції (кислоти) на каталізаторі (бактеріях). У порівнянні з традиційними методами переробка бактерій збільшує вміст бактерій, тим самим збільшуючи врожайність.

В даний час більша частина нашої країни використовує ферментацію для виробництва глюконату кальцію, а потім використовує глюконат кальцію для синтезу gluconicacidaqsoln шляхом іонного обміну, випаровування та концентрації та кристалізації.

Метод біологічної ферментації вимагає багатьох процесів, таких як культивування, скринінг і стерилізація, а також має суворі вимоги до температури, багато-побічних продуктів і довгий цикл. Крім того, на чистоту продуктів gluconicacidaqsoln впливає додавання домішок, таких як клітини під час виробництва gluconicacidaqsoln, тому його розробка терміново потребує вирішення багатьох технічних проблем.

Існує два механізми гомогенного хімічного окислення: один полягає в обмеженні окислювальної здатності окислювачів (таких як гіпохлорит натрію та перекис водню) шляхом регулювання умов реакції до сильних лужних умов, щоб окислити альдегідну групу глюкози до карбоксильної групи; Другий — механізм Каннізарро, запропонований Ашидою та ін. для перетворення глюкози в gluconicacidaqsoln при додаванні акцепторів іонів водню (деякі кетони, алкени та кисень є придатними акцепторами іонів водню в присутності Ni Ренея). Як окислювач використовували перекис водню та гіпохлорит натрію відповідно, виходи становили 70% та 90% відповідно. Проведено промислове дослідне випробування.

Однак метод гомогенного хімічного окислення потребує суворого контролю вмісту активних компонентів каталізатора в реакційному розчині, який залежить від температури та значення рН розчину. Є багато проміжних етапів, багато побічних-продуктів, і важко розділити продукти. Крім того, сіль, яка використовується як каталізатор, важко регенерувати, а вихід є низьким. Час реакції тривалий і навколишнє середовище серйозно забруднюється.

З точки зору методів електролізу, синтез gluconicacidaqsoln шляхом електролітичного окислення можна розділити на прямий електролітичний синтез, непрямий електролітичний синтез і синтез "парного електролізу". У цьому методі в електролізер додається певна кількість розчину глюкози, а потім додається відповідний електроліт. Глюкоза електролізується та окислюється за певної температури, напруги та постійної густини струму. Принцип реакції полягає в тому, щоб отримати відповідне «окиснювальне середовище» шляхом електролізу, а потім використовувати це «окиснювальне середовище» для окислення глюкози для отримання глюконової кислоти.

Наприклад, метод непрямого електролітичного синтезу полягає у використанні середовища у відновленому стані для генерування середовища у ступені окислення на аноді. Глюкоза реагує з утвореним середовищем у стані окислення, утворюючи gluconicacidaqsoln, і середовище повертається до початкового відновленого стану. Як прямий електролітичний синтез, так і непрямий електролітичний синтез реагують в зоні анода, тоді як метод «парного електролітичного синтезу» реагує як в катодній, так і в анодній областях одночасно, тому електролітична ефективність є відносно високою.

Електролітичне окислення gluconicacidaqsoln було індустріалізовано за кордоном, але воно все ще знаходиться на експериментальній стадії вдома. Рутеній наноситься на титан як робочий електрод. Щільність струму 0,18 А/м, концентрація глюкози 0,02 моль/л, температура реакції 50 градусів, концентрація середовища 0,2 моль/л.

За цієї умови поточна ефективність (теоретична споживана потужність на одиницю моль утвореного глюконієвої кислоти/фактична споживана потужність на одиницю моль утвореної глюконієвої кислоти) може досягати 76,50%, а дані паралельного випробування є хорошими, що, як очікується, буде реалізовано для промислового пілотного випробування. Хоча метод електрохімічного окислення усуває недоліки методу біологічного бродіння та методу гомогенного хімічного окислення, як-от багато побічних -продуктів і процесів, він споживає велику кількість енергії в промисловому виробництві, а умови важко контролювати, тому його рідко використовують у промисловому виробництві.

Приготування gluconicacidaqsoln шляхом гетерогенного каталітичного окислення полягає в окисленні глюкози до кислоти шляхом додавання твердофазного каталізатора з металу на носії в рідкий розчин глюкози, а потім використання O як окислювача.

Наразі вітчизняні дослідження ще на лабораторній стадії. Деякі дослідження представили шлях синтезу та процес каталітичного окислення глюконової кислоти. На основі аналізу результатів випробувань було проведено пілотне дослідження продукту. Досліджено Pd. Результати каталізатора Co/C, XPS та BET показують, що додавання c0 змінює структуру каталізатора та сприяє відновленню Pd, таким чином покращуючи конверсію та селективність реакції (конверсія глюкози досягає 92%, а селективність каталізатора становить 94%).

Методом гетерогенного каталітичного окислення можна синтезуватипорошок глюконової кислотилише за одну стадію, умови реакції м’які (атмосферний тиск, температура, близька до кімнатної), вихід високий, побічних-продуктів мало, продукт легко відокремити, а каталізатор можна переробити. Це екологічно чистий метод синтезу gluconicacidaqsoln. Однак дослідження стабільності металевого каталізатора Pd все ще потребує деякого часу, щоб отримати гарне рішення. Хоча каталізатор Au компенсує недоліки каталізатора Pd, він все ще потребує деяких досліджень для промислового застосування.