Pó de ácido glucônico CAS 526-95-4

Este método utiliza a oxidação de microrganismos para sintetizar gluconicacidaqsoln a partir da glicose, que pode ser dividida em fermentação fúngica, fermentação bacteriana, fermentação fúngica, célula imobilizada e fermentação enzimática imobilizada. Atualmente, a fermentação de Aspergillus niger, células imobilizadas e enzimas imobilizadas são amplamente utilizadas. É um método desenvolvido na década de 1960. Os métodos de imobilização de enzimas (células) podem ser divididos aproximadamente em quatro tipos: método de adsorção, método de acoplamento covalente, método de reticulação-e método de incorporação.

Método de adsorção: a imobilização da enzima é conseguida através da interação de ligações secundárias entre a superfície do transportador e a superfície da enzima.

Método de acoplamento covalente: Combina o grupo ativo da cadeia lateral da enzima com o grupo funcional do transportador através de ligações covalentes, de modo a atingir a função de imobilizar a enzima. Este método de imobilização da enzima apresenta boa estabilidade e conduz ao uso contínuo da enzima.

Método de reticulação: Refere-se ao uso de reagentes de grupo bifuncionais ou multifuncionais para reticulação e ponte entre moléculas de enzimas, que são fáceis de inativar.

Os métodos de incorporação incluem incorporação em grade, incorporação microencapsulada e incorporação em lipossomas. O método de incorporação pode obter maior atividade enzimática porque a própria enzima não participa da reação química de ligação; No entanto, a difusão de células imobilizadas e enzimas imobilizadas é limitada, de modo que o consumo de oxigênio é enorme e a melhoria da taxa de transferência de oxigênio é um grande problema.

Portanto, o projeto e a síntese de novos materiais de imobilização enzimática com excelente desempenho e o desenvolvimento de métodos de imobilização simples e práticos são um dos focos da pesquisa de enzimas imobilizadas atualmente. Nos últimos anos, a biocatálise também foi desenvolvida para produzir gluconicacidaqsoln. Este método utiliza membranas para filtrar o ácido do produto da reação e transfere o ácido da solução de reação a tempo, reduzindo a inibição do produto da reação (ácido) no catalisador (bactérias). Em comparação com os métodos tradicionais, a reciclagem de bactérias aumenta o conteúdo de bactérias, aumentando assim o rendimento.

Atualmente, a maior parte do nosso país usa fermentação para produzir gluconato de cálcio e, em seguida, usa gluconato de cálcio para sintetizar gluconicacidaqsoln por meio de troca iônica, evaporação e concentração e cristalização.

O método de fermentação biológica requer muitos processos, como cultura, triagem e esterilização, além de requisitos rigorosos de temperatura, muitos-produtos e um ciclo longo. Além disso, a pureza dos produtos gluconicacidaqsoln é afetada devido à adição de impurezas, como células, durante a produção de gluconicacidaqsoln, portanto, seu desenvolvimento precisa resolver urgentemente muitos problemas técnicos.

Existem dois mecanismos de oxidação química homogênea: um é limitar a capacidade de oxidação dos oxidantes (como hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogênio), ajustando as condições de reação a condições alcalinas fortes, de modo a oxidar o grupo aldeído da glicose em grupo carboxila; O segundo é o mecanismo Cannizarro proposto por Ashida et al. para a conversão de glicose em gluconicacidaqsoln ao adicionar aceitadores de íons hidrogênio (algumas cetonas, alcenos e oxigênio são aceitadores de íons hidrogênio adequados na presença de Ni de Raney). Peróxido de hidrogênio e hipoclorito de sódio foram utilizados como oxidantes respectivamente, e os rendimentos foram de 70% e 90%, respectivamente. O teste piloto industrial foi realizado.

No entanto, o método de oxidação química homogénea necessita de controlar rigorosamente o conteúdo dos componentes activos do catalisador na solução reaccional, que depende da temperatura e do valor do pH da solução. Existem muitas etapas intermediárias, muitos-subprodutos e é difícil separar os produtos. Além disso, o sal utilizado como catalisador é difícil de regenerar e o rendimento é baixo. O tempo de reação é longo e o meio ambiente fica gravemente poluído.

Em termos de métodos de eletrólise, a síntese de gluconicacidaqsoln por oxidação eletrolítica pode ser dividida em síntese eletrolítica direta, síntese eletrolítica indireta e síntese de "eletrólise pareada". Neste método, uma certa quantidade de solução de glicose é adicionada à célula eletrolítica e, em seguida, um eletrólito apropriado é adicionado. A glicose é eletrolisada e oxidada sob certa temperatura, voltagem e densidade de corrente constante. O princípio da reação é obter um "meio de oxidação" apropriado por eletrólise e, em seguida, usar esse "meio de oxidação" para oxidar a glicose e gerar gliconicacidaqsoln.

Por exemplo, o método de síntese eletrolítica indireta consiste em usar o meio no estado reduzido para gerar o meio no estado de oxidação no ânodo. A glicose reage com o meio gerado no estado de oxidação para gerar gluconicacidaqsoln, e o meio retorna ao estado reduzido original. Tanto a síntese eletrolítica direta quanto a síntese eletrolítica indireta reagem na área do ânodo, enquanto o método de "síntese eletrolítica emparelhada" reage nas áreas do cátodo e do ânodo ao mesmo tempo, de modo que a eficiência eletrolítica é relativamente alta.

A oxidação eletrolítica do gluconicacidaqsoln foi industrializada no exterior, mas ainda está em fase experimental no país. O rutênio é banhado em titânio como eletrodo de trabalho. A densidade de corrente é 0,18A/m, a concentração de glicose é 0,02 mol/L, a temperatura de reação é 50 graus e a concentração média é 0,2 mol/L.

Sob esta condição, a eficiência atual (consumo teórico de energia por unidade de mol de gluconicacidaqsoln gerado/consumo de energia real por unidade de mol de gluconicacidaqsoln gerado) pode chegar a 76,50%, e os dados do teste paralelo são bons, o que se espera para realizar o teste piloto industrial. Embora o método de oxidação eletroquímica supere as desvantagens do método de fermentação biológica e do método de oxidação química homogênea, como muitos subprodutos e processos, ele consome grande energia na produção industrial e as condições são difíceis de controlar, por isso raramente é usado na produção industrial.

A preparação de gluconicacidaqsoln por oxidação catalítica heterogênea consiste em oxidar a glicose em ácido adicionando catalisador de fase sólida de metal suportado na solução líquida de glicose e, em seguida, usando O como oxidante.

Atualmente, a pesquisa nacional ainda está em fase de laboratório. Alguns estudos introduziram a rota de síntese e o fluxo do processo de oxidação catalítica do gluconicacidaqsoln. Com base na análise dos resultados dos testes, foi realizado um estudo piloto do produto. Pd estudado Os resultados do catalisador Co/C, XPS e BET mostram que a adição de c0 altera a estrutura do catalisador e é benéfica para a redução do Pd, melhorando assim a conversão e a seletividade da reação (a conversão da glicose chega a 92% e a seletividade do catalisador é de 94%).

O método de oxidação catalítica heterogênea pode sintetizarpó de ácido glucônicoem apenas uma etapa e as condições de reação são suaves (pressão atmosférica, próxima à temperatura ambiente), o rendimento é alto, os sub-produtos são poucos, o produto é fácil de separar e o catalisador pode ser reciclado. É um método ecologicamente correto para sintetizar gluconicacidaqsoln. No entanto, o estudo de estabilidade do catalisador metálico Pd ainda precisa de algum tempo para se obter uma boa solução. Embora o catalisador Au compense as deficiências do catalisador Pd, ele ainda precisa de algumas pesquisas para aplicação industrial.