Glükonsav por CAS 526-95-4

Ez a módszer a mikroorganizmusok oxidációjával glükózból gluconicacidaqsolnt szintetizál, amely gombás fermentációra, bakteriális fermentációra, gombás fermentációra, immobilizált sejtes fermentációra és immobilizált enzimes fermentációra osztható. Jelenleg az Aspergillus niger fermentációt, az immobilizált sejteket és az immobilizált enzimeket széles körben használják. Ez az 1960-as években kifejlesztett módszer. Az enzimek (sejtek) immobilizálási módszerei nagyjából négy típusra oszthatók: adszorpciós módszer, kovalens kapcsolási módszer, keresztkötési módszer és beágyazási módszer.

Adszorpciós módszer: az enzim immobilizálása a hordozófelület és az enzimfelület közötti másodlagos kötések kölcsönhatásával valósul meg.

Kovalens kapcsolási módszer: Az enzim aktív oldallánc-csoportját kovalens kötésekkel egyesíti a hordozó funkciós csoportjával, így az enzim immobilizáló funkcióját éri el. Az enzim immobilizálásának ez a módszere jó stabilitást mutat, és elősegíti az enzim folyamatos használatát.

Térhálósítási módszer: Bifunkciós vagy többfunkciós csoportreagensek használatát jelenti enzimmolekulák keresztkötésére és áthidalására, ami könnyen inaktiválható.

A beágyazási módszerek közé tartozik a rácsbeágyazás, a mikrokapszulázott beágyazás és a liposzóma beágyazás. A beágyazó módszerrel nagyobb enzimaktivitás érhető el, mivel maga az enzim nem vesz részt a kémiai kötési reakcióban; Az immobilizált sejtek és az immobilizált enzimek diffúziója azonban korlátozott, így az oxigénfogyasztás óriási, és az oxigéntranszfer sebességének javítása is nagy probléma.

Ezért az immobilizált enzimekkel kapcsolatos kutatások egyik fókuszpontja jelenleg a kiváló teljesítményű, újszerű enzimimmobilizációs anyagok tervezése és szintézise, ​​valamint egyszerű és praktikus rögzítési módszerek kidolgozása. Az elmúlt években a biokatalízist is kifejlesztették glükonikacidaqsoln előállítására. Ez a módszer membránokat használ a reakciótermék sav kiszűrésére, és a savat időben átviszi a reakcióoldatból, csökkentve a reakciótermék (sav) gátlását a katalizátoron (baktériumokon). A hagyományos módszerekkel összehasonlítva a baktériumok újrahasznosítása növeli a baktériumok mennyiségét, ezáltal növeli a hozamot.

Jelenleg országunk nagy része fermentációt alkalmaz a kalcium-glükonát előállításához, majd kalcium-glükonátot használ a glükonicidaqsoln szintetizálására ioncserével, bepárlással és koncentrálással, valamint kristályosítással.

A biológiai fermentációs módszer számos folyamatot igényel, például tenyésztést, szűrést és sterilizálást, és szigorú hőmérsékleti követelményeket, sok mellékterméket és hosszú ciklust ír elő. Ezen túlmenően, a glükonikacidaqsoln termékek tisztaságát befolyásolja a szennyeződések, például sejtek hozzáadása a glükonikacidaqsoln előállítása során, ezért fejlesztése sürgősen meg kell oldani számos technikai problémát.

A homogén kémiai oxidációnak két mechanizmusa van: az egyik az oxidálószerek (például nátrium-hipoklorit és hidrogén-peroxid) oxidációs kapacitásának korlátozása azáltal, hogy a reakciókörülményeket erősen lúgos körülményekhez igazítják, így a glükóz aldehidcsoportját karboxilcsoporttá oxidálják; A második az Ashida és munkatársai által javasolt Cannizarro mechanizmus. a glükóz glukonicacidaqsolnná történő átalakítására hidrogénion akceptorok hozzáadásakor (egyes ketonok, alkének és oxigén megfelelő hidrogénion akceptorok Raney Ni jelenlétében). Oxidálószerként hidrogén-peroxidot és nátrium-hipokloritot használtunk, a kitermelés 70%, illetve 90%. Az ipari kísérleti teszt megvalósult.

A homogén kémiai oxidációs eljárásnak azonban szigorúan ellenőriznie kell a reakcióoldatban lévő katalizátor aktív komponenseinek tartalmát, ami az oldat hőmérsékletétől és pH-értékétől függ. Sok köztes lépés van, sok a termék-része, és nehéz szétválasztani a termékeket. Ezenkívül a katalizátorként használt só nehezen regenerálható, és a hozam alacsony. A reakcióidő hosszú és a környezet súlyosan szennyezett.

Az elektrolízis módszereit tekintve a glükonikacidaqsoln elektrolitikus oxidációval történő szintézise közvetlen elektrolitikus szintézisre, közvetett elektrolitikus szintézisre és "páros elektrolízises" szintézisre osztható. Ennél a módszernél bizonyos mennyiségű glükózoldatot adnak az elektrolitikus cellába, majd a megfelelő elektrolitot. A glükóz bizonyos hőmérsékleten, feszültségen és állandó áramsűrűség mellett elektrolizálódik és oxidálódik. A reakció elve az, hogy elektrolízissel megfelelő "oxidációs közeget" állítanak elő, majd ezt az "oxidációs közeget" használják a glükóz oxidálására, hogy glükonicidaqsoln keletkezzen.

Például a közvetett elektrolitikus szintézis módszere az, hogy a közeget redukált állapotban használják fel az oxidációs állapotú közeg előállítására az anódon. A glükóz oxidációs állapotban reakcióba lép a keletkezett közeggel, és glükonicidaqsoln keletkezik, és a közeg visszatér az eredeti redukált állapotba. Az anód területén a közvetlen elektrolitikus szintézis és a közvetett elektrolitikus szintézis egyaránt reagál, míg a "páros elektrolitikus szintézis" módszer a katód és az anód területén is egyszerre reagál, így az elektrolitikus hatásfok viszonylag magas.

A gluconicacidaqsoln elektrolitikus oxidációját külföldön iparosították, de itthon még csak kísérleti stádiumban van. A ruténium munkaelektródaként titánra van bevonva. Az áramsűrűség 0,18 A/m, a glükóz koncentráció 0,02 mol/L, a reakció hőmérséklete 50 fok, a közeg koncentrációja 0,2 mol/L.

Ilyen körülmények között a jelenlegi hatásfok (az elméleti energiafogyasztás egységnyi mól előállított gluconicacidaqsolnra/tényleges energiafogyasztás egységnyi mól glukonicacidaqsolnra vetítve) elérheti a 76,50%-ot, és a párhuzamos teszt adatai jók, ami várhatóan megvalósítja az ipari pilot tesztet. Az elektrokémiai oxidációs módszer ugyan kiküszöböli a biológiai fermentációs módszer és a homogén kémiai oxidációs módszer hátrányait, így sok mellékterméket és folyamatot, de az ipari termelésben nagy energiát fogyaszt, a körülmények pedig nehezen szabályozhatóak, ezért ipari termelésben ritkán használják.

A gluconicacidaqsoln heterogén katalitikus oxidációval történő előállítása során a glükózt savvá oxidálják oly módon, hogy a folyékony glükózoldathoz hordozós fém szilárd fázisú katalizátorát adják, majd O-t használnak oxidálószerként.

A hazai kutatások jelenleg még laboratóriumi stádiumban vannak. Egyes tanulmányok bemutatták a glukonicacidaqsoln katalitikus oxidációjának szintézis útját és folyamatát. A teszteredmények elemzése alapján a termék kísérleti vizsgálatát végezték el. Vizsgált Pd A Co/C katalizátor, XPS és BET eredményei azt mutatják, hogy a c0 hozzáadása megváltoztatja a katalizátor szerkezetét és jótékony hatással van a Pd redukciójára, ezáltal javul a reakció konverziója és szelektivitása (a glükóz konverziója eléri a 92%-ot, a katalizátor szelektivitása pedig 94%).

A heterogén katalitikus oxidációs módszerrel szintetizálhatóglükonsav porcsak egy lépésben, és a reakciókörülmények enyhék (légköri nyomás, közel szobahőmérséklet), magas a hozam, kevés a melléktermék-, a termék könnyen szétválasztható, és a katalizátor újrahasznosítható. Ez egy környezetbarát módszer a glükonikacidaqsoln előállítására. A Pd fémkatalizátor stabilitási vizsgálatának azonban még időre van szüksége, hogy jó megoldást kapjon. Bár az Au-katalizátor pótolja a Pd-katalizátor hiányosságait, az ipari alkalmazáshoz még némi kutatásra van szükség.