Polvere di acido gluconico CAS 526-95-4

Questo metodo utilizza l'ossidazione dei microrganismi per sintetizzare il gluconicacidaqsoln dal glucosio, che può essere suddiviso in fermentazione fungina, fermentazione batterica, fermentazione fungina, cellula immobilizzata e fermentazione enzimatica immobilizzata. Attualmente, la fermentazione dell'Aspergillus niger, le cellule immobilizzate e gli enzimi immobilizzati sono ampiamente utilizzati. È un metodo sviluppato negli anni '60. I metodi di immobilizzazione degli enzimi (cellule) possono essere approssimativamente suddivisi in quattro tipi: metodo di adsorbimento, metodo di accoppiamento covalente, metodo di cross-linking e metodo di inclusione.

Metodo di adsorbimento: l'immobilizzazione dell'enzima si ottiene attraverso l'interazione di legami secondari tra la superficie del trasportatore e la superficie dell'enzima.

Metodo di accoppiamento covalente: combina il gruppo attivo della catena laterale dell'enzima con il gruppo funzionale del trasportatore attraverso legami covalenti, in modo da ottenere la funzione di immobilizzare l'enzima. Questo metodo di immobilizzazione dell'enzima mostra una buona stabilità e favorisce l'uso continuo dell'enzima.

Metodo di reticolazione: si riferisce all'uso di reagenti di gruppo bifunzionali o multifunzionali per reticolare e collegare le molecole di enzimi, che sono facili da inattivare.

I metodi di inclusione includono l'inclusione a griglia, l'inclusione microincapsulata e l'inclusione di liposomi. Il metodo di inclusione può ottenere una maggiore attività enzimatica perché l'enzima stesso non partecipa alla reazione di legame chimico; Tuttavia, la diffusione delle cellule immobilizzate e degli enzimi immobilizzati è limitata, quindi il consumo di ossigeno è enorme e il miglioramento della velocità di trasferimento dell’ossigeno è un grosso problema.

Pertanto, la progettazione e la sintesi di nuovi materiali per l'immobilizzazione degli enzimi con prestazioni eccellenti e lo sviluppo di metodi di immobilizzazione semplici e pratici sono attualmente uno dei focus della ricerca sugli enzimi immobilizzati. Negli ultimi anni è stata sviluppata anche la biocatalisi per produrre gluconicacidaqsoln. Questo metodo utilizza membrane per filtrare l'acido del prodotto di reazione e trasferisce l'acido dalla soluzione di reazione in tempo, riducendo l'inibizione del prodotto di reazione (acido) sul catalizzatore (batteri). Rispetto ai metodi tradizionali, il riciclaggio dei batteri aumenta il contenuto di batteri, aumentando così la resa.

Attualmente, la maggior parte del nostro paese utilizza la fermentazione per produrre gluconato di calcio, quindi utilizza il gluconato di calcio per sintetizzare il gluconicacidaqsoln attraverso lo scambio ionico, l'evaporazione, la concentrazione e la cristallizzazione.

Il metodo di fermentazione biologica richiede molti processi come coltura, screening e sterilizzazione e presenta requisiti rigorosi in termini di temperatura, molti sottoprodotti-e un ciclo lungo. Inoltre, la purezza dei prodotti con gluconicacidaqsoln è influenzata dall'aggiunta di impurità come le cellule durante la produzione di gluconicacidaqsoln, quindi il suo sviluppo deve risolvere urgentemente molti problemi tecnici.

Esistono due meccanismi di ossidazione chimica omogenea: uno è quello di limitare la capacità ossidativa degli ossidanti (come l'ipoclorito di sodio e il perossido di idrogeno) regolando le condizioni di reazione a condizioni fortemente alcaline, in modo da ossidare il gruppo aldeidico del glucosio a gruppo carbossilico; Il secondo è il meccanismo Cannizarro proposto da Ashida et al. per la conversione del glucosio in gluconicacidaqsoln quando si aggiungono accettori di ioni idrogeno (alcuni chetoni, alcheni e ossigeno sono adatti accettori di ioni idrogeno in presenza di Raney Ni). Come ossidanti sono stati utilizzati rispettivamente il perossido di idrogeno e l'ipoclorito di sodio e le rese sono state rispettivamente del 70% e del 90%. È stato realizzato il test pilota industriale.

Tuttavia, il metodo di ossidazione chimica omogenea deve controllare rigorosamente il contenuto dei componenti attivi del catalizzatore nella soluzione di reazione, che dipende dalla temperatura e dal valore del pH della soluzione. Ci sono molti passaggi intermedi, molti sotto-prodotti ed è difficile separare i prodotti. Inoltre, il sale utilizzato come catalizzatore è difficile da rigenerare e la resa è bassa. Il tempo di reazione è lungo e l'ambiente è gravemente inquinato.

In termini di metodi di elettrolisi, la sintesi del gluconicacidaqsoln mediante ossidazione elettrolitica può essere suddivisa in sintesi elettrolitica diretta, sintesi elettrolitica indiretta e sintesi di "elettrolisi accoppiata". In questo metodo, una certa quantità di soluzione di glucosio viene aggiunta nella cella elettrolitica, quindi viene aggiunto un elettrolita appropriato. Il glucosio viene elettrolizzato e ossidato a determinate temperature, tensioni e densità di corrente costanti. Il principio della reazione è quello di ottenere un "mezzo di ossidazione" appropriato mediante elettrolisi, quindi utilizzare questo "mezzo di ossidazione" per ossidare il glucosio per generare gluconicacidaqsoln.

Ad esempio, il metodo di sintesi elettrolitica indiretta consiste nell'utilizzare il mezzo nello stato ridotto per generare il mezzo nello stato di ossidazione all'anodo. Il glucosio reagisce con il mezzo generato nello stato di ossidazione per generare gluconicacidaqsoln e il mezzo ritorna allo stato ridotto originale. Sia la sintesi elettrolitica diretta che la sintesi elettrolitica indiretta reagiscono nell'area dell'anodo, mentre il metodo della "sintesi elettrolitica accoppiata" reagisce contemporaneamente in entrambe le aree del catodo e dell'anodo, quindi l'efficienza elettrolitica è relativamente elevata.

L'ossidazione elettrolitica del gluconicacidaqsoln è stata industrializzata all'estero, ma in patria è ancora in fase sperimentale. Il rutenio è placcato sul titanio come elettrodo di lavoro. La densità di corrente è 0,18 A/m, la concentrazione di glucosio è 0,02 mol/L, la temperatura di reazione è di 50 gradi e la concentrazione media è 0,2 mol/L.

In queste condizioni, l'efficienza attuale (consumo energetico teorico per unità mole di gluconicacidaqsoln generato/consumo energetico effettivo per unità mole di gluconicacidaqsoln generato) può raggiungere il 76,50% e i dati del test parallelo sono buoni, che dovrebbe realizzare un test pilota industriale. Sebbene il metodo di ossidazione elettrochimica superi gli svantaggi del metodo di fermentazione biologica e del metodo di ossidazione chimica omogenea, come molti sottoprodotti e processi-, consuma molta energia nella produzione industriale e le condizioni sono difficili da controllare, quindi viene utilizzato raramente nella produzione industriale.

La preparazione del gluconicacidaqsoln mediante ossidazione catalitica eterogenea consiste nell'ossidare il glucosio in acido aggiungendo un catalizzatore in fase solida di metallo supportato nella soluzione liquida di glucosio e quindi utilizzando O come ossidante.

Attualmente la ricerca nazionale è ancora in fase di laboratorio. Alcuni studi hanno introdotto il percorso di sintesi e il flusso del processo di ossidazione catalitica del gluconicacidaqsoln. Sulla base dell'analisi dei risultati dei test è stato effettuato uno studio pilota del prodotto. Pd studiato I risultati del catalizzatore Co/C, XPS e BET mostrano che l'aggiunta di c0 modifica la struttura del catalizzatore ed è benefica per la riduzione del Pd, migliorando così la conversione e la selettività della reazione (la conversione del glucosio raggiunge il 92% e la selettività del catalizzatore è del 94%).

Il metodo di ossidazione catalitica eterogenea può sintetizzarepolvere di acido gluconicoin un solo passaggio e le condizioni di reazione sono blande (pressione atmosferica, prossima alla temperatura ambiente), la resa è elevata, i sottoprodotti- sono pochi, il prodotto è facile da separare e il catalizzatore può essere riciclato. È un metodo ecologico per sintetizzare il gluconicacidaqsoln. Tuttavia, lo studio della stabilità del catalizzatore metallico Pd necessita ancora di tempo per ottenere una buona soluzione. Sebbene il catalizzatore Au compensi le carenze del catalizzatore Pd, necessita ancora di alcune ricerche per l'applicazione industriale.