Polvo de ácido glucónico CAS 526-95-4

Este método utiliza la oxidación de microorganismos para sintetizar gluconicacidaqsoln a partir de glucosa, que se puede dividir en fermentación fúngica, fermentación bacteriana, fermentación fúngica, fermentación de células inmovilizadas y fermentación enzimática inmovilizada. En la actualidad, se utilizan ampliamente la fermentación de Aspergillus niger, las células inmovilizadas y las enzimas inmovilizadas. Es un método desarrollado en la década de 1960. Los métodos de inmovilización de enzimas (células) se pueden dividir a grandes rasgos en cuatro tipos: método de adsorción, método de acoplamiento covalente, método de reticulación-y método de inclusión.

Método de adsorción: la inmovilización de la enzima se logra mediante la interacción de enlaces secundarios entre la superficie del soporte y la superficie de la enzima.

Método de acoplamiento covalente: combina el grupo de cadena lateral activo de la enzima con el grupo funcional del portador mediante enlaces covalentes, para lograr la función de inmovilizar la enzima. Este método de inmovilización de la enzima muestra una buena estabilidad y favorece el uso continuo de la enzima.

Método de reticulación: se refiere al uso de reactivos de grupos bifuncionales o multifuncionales para entrecruzar y unir moléculas de enzima, que es fácil de inactivar.

Los métodos de inclusión incluyen inclusión en rejilla, inclusión en microencapsulados e inclusión en liposomas. El método de inclusión puede obtener una mayor actividad enzimática porque la enzima en sí no participa en la reacción de unión química; Sin embargo, la difusión de células inmovilizadas y enzimas inmovilizadas es limitada, por lo que el consumo de oxígeno es enorme y la mejora de la tasa de transferencia de oxígeno es un gran problema.

Por lo tanto, el diseño y la síntesis de nuevos materiales de inmovilización de enzimas con excelente rendimiento y el desarrollo de métodos de inmovilización simples y prácticos son uno de los focos de la investigación de enzimas inmovilizadas en la actualidad. En los últimos años también se ha desarrollado la biocatálisis para producir gluconicacidaqsoln. Este método utiliza membranas para filtrar el ácido del producto de reacción y transfiere el ácido de la solución de reacción a tiempo, reduciendo la inhibición del producto de reacción (ácido) en el catalizador (bacterias). En comparación con los métodos tradicionales, el reciclaje de bacterias aumenta el contenido de bacterias, aumentando así el rendimiento.

En la actualidad, la mayor parte de nuestro país utiliza la fermentación para producir gluconato de calcio, y luego utiliza gluconato de calcio para sintetizar gluconicacidaqsoln mediante intercambio iónico, evaporación, concentración y cristalización.

El método de fermentación biológica requiere muchos procesos, como cultivo, detección y esterilización, y tiene requisitos estrictos en cuanto a temperatura, muchos subproductos-y un ciclo largo. Además, la pureza de los productos de gluconicacidaqsoln se ve afectada debido a la adición de impurezas como células durante la producción de gluconicacidaqsoln, por lo que su desarrollo necesita resolver urgentemente muchos problemas técnicos.

Hay dos mecanismos de oxidación química homogénea: uno es limitar la capacidad de oxidación de los oxidantes (como el hipoclorito de sodio y el peróxido de hidrógeno) ajustando las condiciones de reacción a condiciones alcalinas fuertes, para oxidar el grupo aldehído de la glucosa al grupo carboxilo; El segundo es el mecanismo de Cannizarro propuesto por Ashida et al. para la conversión de glucosa en gluconicacidaqsoln cuando se añaden aceptores de iones de hidrógeno (algunas cetonas, alquenos y oxígeno son aceptores de iones de hidrógeno adecuados en presencia de Ni Raney). Se utilizaron peróxido de hidrógeno e hipoclorito de sodio como oxidantes respectivamente, y los rendimientos fueron del 70% y 90%, respectivamente. Se realizó la prueba piloto industrial.

Sin embargo, el método de oxidación química homogénea necesita controlar estrictamente el contenido de los componentes activos del catalizador en la solución de reacción, que depende de la temperatura y el valor del pH de la solución. Hay muchos pasos intermedios, muchos subproductos-y es difícil separar los productos. Además, la sal utilizada como catalizador es difícil de regenerar y el rendimiento es bajo. El tiempo de reacción es largo y el medio ambiente está gravemente contaminado.

En términos de métodos de electrólisis, la síntesis de gluconicacidaqsoln por oxidación electrolítica se puede dividir en síntesis electrolítica directa, síntesis electrolítica indirecta y síntesis de "electrólisis emparejada". En este método, se agrega una cierta cantidad de solución de glucosa a la celda electrolítica y luego se agrega un electrolito apropiado. La glucosa se electroliza y oxida bajo cierta temperatura, voltaje y densidad de corriente constante. El principio de reacción es obtener un "medio de oxidación" apropiado mediante electrólisis y luego utilizar este "medio de oxidación" para oxidar la glucosa y generar gluconicacidaqsoln.

Por ejemplo, el método de síntesis electrolítica indirecta consiste en utilizar el medio en estado reducido para generar el medio en estado de oxidación en el ánodo. La glucosa reacciona con el medio generado en estado de oxidación para generar gluconicacidaqsoln, y el medio vuelve al estado reducido original. Tanto la síntesis electrolítica directa como la síntesis electrolítica indirecta reaccionan en el área del ánodo, mientras que el método de "síntesis electrolítica emparejada" reacciona tanto en el área del cátodo como del ánodo al mismo tiempo, por lo que la eficiencia electrolítica es relativamente alta.

La oxidación electrolítica de la gluconicacidaqsoln se ha industrializado en el extranjero, pero aún se encuentra en etapa experimental en el país. El rutenio está recubierto de titanio como electrodo de trabajo. La densidad de corriente es 0,18 A/m, la concentración de glucosa es 0,02 mol/L, la temperatura de reacción es 50 grados y la concentración del medio es 0,2 mol/L.

Bajo esta condición, la eficiencia actual (consumo de energía teórico por unidad de mol de gluconicacidaqsoln generada/consumo de energía real por unidad de mol de gluconicacidaqsoln generada) puede alcanzar el 76,50%, y los datos de la prueba paralela son buenos, lo que se espera para realizar una prueba piloto industrial. Aunque el método de oxidación electroquímica supera las desventajas del método de fermentación biológica y del método de oxidación química homogénea, como muchos subproductos y procesos, consume gran cantidad de energía en la producción industrial y las condiciones son difíciles de controlar, por lo que rara vez se utiliza en la producción industrial.

La preparación de gluconicacidaqsoln mediante oxidación catalítica heterogénea consiste en oxidar la glucosa a ácido agregando un catalizador en fase sólida de metal soportado a la solución de glucosa líquida y luego usando O como oxidante.

En la actualidad, la investigación nacional todavía se encuentra en la etapa de laboratorio. Algunos estudios introdujeron la ruta de síntesis y el flujo del proceso de oxidación catalítica de gluconicacidaqsoln. A partir del análisis de los resultados de las pruebas se llevó a cabo un estudio piloto del producto. Pd estudiado Los resultados del catalizador Co/C, XPS y BET muestran que la adición de c0 cambia la estructura del catalizador y es beneficiosa para la reducción de Pd, mejorando así la conversión y selectividad de la reacción (la conversión de glucosa alcanza el 92% y la selectividad del catalizador es el 94%).

El método de oxidación catalítica heterogénea puede sintetizarpolvo de ácido glucónicoen un solo paso y las condiciones de reacción son suaves (presión atmosférica, cercana a la temperatura ambiente), el rendimiento es alto, los subproductos-son pocos, el producto es fácil de separar y el catalizador se puede reciclar. Es un método ecológico para sintetizar gluconicacidaqsoln. Sin embargo, el estudio de estabilidad del catalizador metálico de Pd todavía necesita algo de tiempo para obtener una buena solución. Aunque el catalizador de Au compensa las deficiencias del catalizador de Pd, todavía necesita algo de investigación para su aplicación industrial.