Glukonihappojauhe CAS 526-95-4

Tämä menetelmä käyttää mikro-organismien hapetusta syntetisoimaan gluconicacidaqsolnia glukoosista, joka voidaan jakaa sienikäymiseen, bakteerikäymiseen, sienikäymiseen, immobilisoituun soluun ja immobilisoituun entsyymifermentaatioon. Tällä hetkellä Aspergillus niger -fermentointia, immobilisoituja soluja ja immobilisoituja entsyymejä käytetään laajalti. Se on 1960-luvulla kehitetty menetelmä. Entsyymien (solujen) immobilisointimenetelmät voidaan jakaa karkeasti neljään tyyppiin: adsorptiomenetelmä, kovalenttinen kytkentämenetelmä, ristisidosmenetelmä ja upotusmenetelmä.

Adsorptiomenetelmä: entsyymin immobilisaatio saavutetaan kantajapinnan ja entsyymin pinnan välisten sekundääristen sidosten vuorovaikutuksen kautta.

Kovalenttinen kytkentämenetelmä: Se yhdistää entsyymin aktiivisen sivuketjuryhmän kantajan funktionaaliseen ryhmään kovalenttisten sidosten kautta, jotta saavutetaan entsyymin immobilisointitoiminto. Tällä menetelmällä entsyymin immobilisoimiseksi on hyvä stabiilisuus ja se edistää entsyymin jatkuvaa käyttöä.

Silloitusmenetelmä: Se viittaa bifunktionaalisten tai monifunktionaalisten ryhmäreagenssien käyttöön entsyymimolekyylien silloittamiseen ja silloittamiseen, mikä on helppo inaktivoida.

Upotusmenetelmiä ovat ristikon upottaminen, mikrokapseloitu upottaminen ja liposomien upottaminen. Upotusmenetelmällä voidaan saada korkeampi entsyymiaktiivisuus, koska entsyymi itse ei osallistu kemialliseen sitoutumisreaktioon; Immobilisoitujen solujen ja immobilisoitujen entsyymien diffuusio on kuitenkin rajallista, joten hapenkulutus on valtava, ja hapen siirtonopeuden parantaminen on suuri ongelma.

Siksi uusien, erinomaisesti toimivien entsyymien immobilisointimateriaalien suunnittelu ja synteesi sekä yksinkertaisten ja käytännöllisten immobilisointimenetelmien kehittäminen ovat yksi immobilisoitujen entsyymien tutkimuksen painopisteistä tällä hetkellä. Viime vuosina on myös kehitetty biokatalyysiä glukonikasidaqsolnin tuottamiseksi. Tämä menetelmä käyttää kalvoja reaktiotuotteen hapon suodattamiseen ja siirtää hapon reaktioliuoksesta ajoissa, mikä vähentää reaktiotuotteen (hapon) estoa katalyyttiin (bakteereihin). Perinteisiin menetelmiin verrattuna bakteerien kierrättäminen lisää bakteeripitoisuutta ja lisää siten saantoa.

Tällä hetkellä suurin osa maastamme käyttää käymistä kalsiumglukonaatin tuottamiseen ja sitten kalsiumglukonaattia syntetisoimaan gluconicacidaqsolnia ioninvaihdon, haihdutuksen ja konsentroimisen sekä kiteyttämisen kautta.

Biologinen käymismenetelmä vaatii monia prosesseja, kuten viljelyn, seulonnan ja steriloinnin, ja siinä on tiukat lämpötilavaatimukset, monet sivutuotteet ja pitkä kierto. Lisäksi gluconicacidaqsoln-tuotteiden puhtauteen vaikuttaa epäpuhtauksien, kuten solujen, lisääminen glukonicacidaqsolnin tuotannon aikana, joten sen kehittämisessä on ratkaistava kiireesti monia teknisiä ongelmia.

Homogeenisella kemiallisella hapetuksella on kaksi mekanismia: toinen on rajoittaa hapettimien (kuten natriumhypokloriitin ja vetyperoksidin) hapetuskykyä säätämällä reaktio-olosuhteet voimakkaisiin emäksisiin olosuhteisiin, jotta glukoosin aldehydiryhmä hapetetaan karboksyyliryhmäksi; Toinen on Ashidan et ai. ehdottama Cannizarro-mekanismi. glukoosin muuntamiseksi glukonikasidiksi lisättäessä vetyionien vastaanottajia (jotkut ketonit, alkeenit ja happi ovat sopivia vetyionien vastaanottajia Raney Ni:n läsnä ollessa). Hapettimina käytettiin vetyperoksidia ja natriumhypokloriittia, ja saannot olivat vastaavasti 70 % ja 90 %. Teollinen pilottitesti toteutui.

Homogeenisen kemiallisen hapetusmenetelmän on kuitenkin valvottava tiukasti katalyytin aktiivisten komponenttien pitoisuutta reaktioliuoksessa, mikä riippuu liuoksen lämpötilasta ja pH-arvosta. On monia välivaiheita, monet sivu{1}}tuotteet, ja tuotteita on vaikea erottaa toisistaan. Lisäksi katalyyttinä käytetty suola on vaikea regeneroida ja saanto on alhainen. Reaktioaika on pitkä ja ympäristö saastuu vakavasti.

Elektrolyysimenetelmien kannalta glukonikasidihapposynteesi elektrolyyttisellä hapetuksella voidaan jakaa suoraan elektrolyyttiseen synteesiin, epäsuoraan elektrolyyttiseen synteesiin ja "parielektrolyysi"-synteesiin. Tässä menetelmässä elektrolyyttikennoon lisätään tietty määrä glukoosiliuosta ja sitten sopiva elektrolyytti. Glukoosi elektrolysoituu ja hapettuu tietyssä lämpötilassa, jännitteessä ja vakiovirtatiheydellä. Reaktion periaate on saada sopiva "hapetusväliaine" elektrolyysillä ja sitten käyttää tätä "hapetusväliainetta" glukoosin hapettamiseen glukonikasidin muodostamiseksi.

Esimerkiksi epäsuorassa elektrolyyttisessä synteesimenetelmässä väliainetta käytetään pelkistetyssä tilassa hapetustilassa olevan väliaineen muodostamiseksi anodilla. Glukoosi reagoi muodostuneen väliaineen kanssa hapetustilassa muodostaen glukonikasidihappoa, ja väliaine palaa alkuperäiseen pelkistettyyn tilaan. Sekä suora elektrolyyttinen synteesi että epäsuora elektrolyyttinen synteesi reagoivat anodialueella, kun taas "elektrolyyttisen parin synteesi" -menetelmä reagoi sekä katodi- että anodialueilla samanaikaisesti, joten elektrolyyttinen hyötysuhde on suhteellisen korkea.

Gluconicacidaqsolnin elektrolyyttinen hapetus on teollistettu ulkomailla, mutta kotimaassa se on vielä kokeiluvaiheessa. Ruteeni on pinnoitettu titaanille työelektrodiksi. Virran tiheys on 0,18 A/m, glukoosipitoisuus 0,02 mol/L, reaktiolämpötila on 50 astetta ja väliainepitoisuus 0,2 mol/L.

Tässä tilanteessa virran hyötysuhde (teoreettinen tehonkulutus tuotettua gluconicacidaqsoln-moolia kohti / todellinen tehonkulutus tuotettua glukonicacidaqsoln-moolia kohti) voi saavuttaa 76,50 %, ja rinnakkaistestin tiedot ovat hyvät, minkä odotetaan toteuttavan teollisen pilottitestin. Vaikka sähkökemiallinen hapetusmenetelmä voittaa biologisen käymismenetelmän ja homogeenisen kemiallisen hapetusmenetelmän haitat, kuten monet sivutuotteet ja prosessit, se kuluttaa paljon energiaa teollisessa tuotannossa ja olosuhteita on vaikea hallita, joten sitä käytetään harvoin teollisessa tuotannossa.

Glukonikasidaqsolnin valmistus heterogeenisella katalyyttisellä hapetuksella on glukoosin hapettaminen hapoksi lisäämällä kantajalla olevan metallin kiinteäfaasikatalyyttiä nestemäiseen glukoosiliuokseen ja käyttämällä sitten O:ta hapettimena.

Tällä hetkellä kotimainen tutkimus on vielä laboratoriovaiheessa. Jotkut tutkimukset esittelivät synteesireitin ja prosessivirtauksen glukonikasidaqsolnin katalyyttisen hapettumisen yhteydessä. Testitulosten analyysin perusteella tuotteelle tehtiin pilottitutkimus. Tutkittu Pd Co/C-katalyytin, XPS:n ja BET:n tulokset osoittavat, että c0:n lisääminen muuttaa katalyytin rakennetta ja on edullista Pd:n pelkistykselle, mikä parantaa reaktion konversiota ja selektiivisyyttä (glukoosin konversio saavuttaa 92 % ja katalyytin selektiivisyys 94 %).

Heterogeeninen katalyyttinen hapetusmenetelmä voi syntetisoidaglukonihappojauhevain yhdessä vaiheessa, ja reaktio-olosuhteet ovat lievät (ilmakehän paine, lähellä huoneenlämpötilaa), saanto on korkea, sivutuotteita on vähän, tuote on helppo erottaa ja katalyytti voidaan kierrättää. Se on ympäristöystävällinen menetelmä gluconicacidaqsolnin syntetisoimiseksi. Pd-metallikatalyytin stabiilisuustutkimus vaatii kuitenkin vielä jonkin aikaa hyvän ratkaisun saamiseksi. Vaikka Au-katalyytti korvaa Pd-katalyytin puutteet, se vaatii edelleen tutkimusta teollista käyttöä varten.