Bột axit Gluconic CAS 526-95-4

Phương pháp này sử dụng quá trình oxy hóa của vi sinh vật để tổng hợp gluconicacidaqsoln từ glucose, có thể chia thành quá trình lên men nấm, lên men vi khuẩn, lên men nấm, lên men tế bào cố định và lên men enzyme cố định. Hiện nay, quá trình lên men Aspergillus niger, tế bào cố định và enzyme cố định được sử dụng rộng rãi. Đây là một phương pháp được phát triển vào những năm 1960. Các phương pháp cố định enzyme (tế bào) có thể được chia đại khái thành bốn loại: phương pháp hấp phụ, phương pháp liên kết cộng hóa trị, phương pháp liên kết chéo và phương pháp nhúng.

Phương pháp hấp phụ: quá trình cố định enzyme đạt được thông qua sự tương tác của các liên kết thứ cấp giữa bề mặt chất mang và bề mặt enzyme.

Phương pháp ghép cộng hóa trị: Nó kết hợp nhóm chuỗi bên hoạt động của enzyme với nhóm chức năng của chất mang thông qua liên kết cộng hóa trị, để đạt được chức năng cố định enzyme. Phương pháp cố định enzyme này cho thấy độ ổn định tốt và có lợi cho việc sử dụng enzyme liên tục.

Phương pháp liên kết chéo: Đề cập đến việc sử dụng thuốc thử nhóm hai chức năng hoặc đa chức năng để liên kết chéo và cầu nối các phân tử enzyme, rất dễ bị bất hoạt.

Các phương pháp nhúng bao gồm nhúng dạng lưới, nhúng vi nang và nhúng liposome. Phương pháp nhúng có thể thu được hoạt tính enzyme cao hơn vì bản thân enzyme không tham gia vào phản ứng liên kết hóa học; Tuy nhiên, sự khuếch tán của tế bào cố định và enzyme cố định bị hạn chế nên mức tiêu thụ oxy rất lớn và việc cải thiện tốc độ truyền oxy là một vấn đề lớn.

Do đó, việc thiết kế và tổng hợp các vật liệu cố định enzyme mới với hiệu suất tuyệt vời và phát triển các phương pháp cố định đơn giản và thực tế là một trong những trọng tâm của nghiên cứu enzyme cố định hiện nay. Trong những năm gần đây, xúc tác sinh học cũng đã được phát triển để sản xuất gluconicacidaqsoln. Phương pháp này sử dụng màng để lọc axit sản phẩm phản ứng và chuyển axit ra khỏi dung dịch phản ứng kịp thời, làm giảm sự ức chế của sản phẩm phản ứng (axit) trên chất xúc tác (vi khuẩn). So với các phương pháp truyền thống, việc tái chế vi khuẩn làm tăng hàm lượng vi khuẩn, từ đó làm tăng năng suất.

Hiện nay, hầu hết nước ta sử dụng quá trình lên men để sản xuất canxi gluconate, sau đó sử dụng canxi gluconate để tổng hợp gluconicacidaqsoln thông qua trao đổi ion, bay hơi và cô đặc và kết tinh.

Phương pháp lên men sinh học đòi hỏi nhiều quy trình như nuôi cấy, sàng lọc và khử trùng, đồng thời có các yêu cầu nghiêm ngặt về nhiệt độ, nhiều{0}sản phẩm phụ và chu trình dài. Ngoài ra, độ tinh khiết của sản phẩm gluconicacidaqsoln bị ảnh hưởng do có thêm tạp chất như tế bào trong quá trình sản xuất gluconicacidaqsoln nên việc phát triển nó cần giải quyết gấp nhiều vấn đề kỹ thuật.

Có hai cơ chế oxy hóa hóa học đồng nhất: một là hạn chế khả năng oxy hóa của các chất oxy hóa (như natri hypoclorit và hydro peroxide) bằng cách điều chỉnh các điều kiện phản ứng thành điều kiện kiềm mạnh, để oxy hóa nhóm aldehyd của glucose thành nhóm carboxyl; Thứ hai là cơ chế Cannizarro do Ashida et al đề xuất. để chuyển đổi glucose thành gluconicacidaqsoln khi thêm chất nhận ion hydro (một số xeton, anken và oxy là chất nhận ion hydro thích hợp khi có mặt Raney Ni). Hydrogen peroxide và natri hypochlorite lần lượt được sử dụng làm chất oxy hóa và hiệu suất lần lượt là 70% và 90%. Thử nghiệm thí điểm công nghiệp đã được thực hiện.

Tuy nhiên, phương pháp oxy hóa hóa học đồng nhất cần kiểm soát chặt chẽ hàm lượng các thành phần hoạt tính của chất xúc tác trong dung dịch phản ứng, điều này phụ thuộc vào nhiệt độ và giá trị pH của dung dịch. Có nhiều bước trung gian, nhiều-sản phẩm phụ và rất khó để phân tách các sản phẩm. Hơn nữa, muối dùng làm chất xúc tác khó tái sinh và hiệu suất thấp. Thời gian phản ứng kéo dài và môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng.

Xét về phương pháp điện phân, quá trình tổng hợp gluconicacidaqsoln bằng quá trình oxy hóa điện phân có thể được chia thành tổng hợp điện phân trực tiếp, tổng hợp điện phân gián tiếp và tổng hợp "điện phân cặp". Trong phương pháp này, một lượng dung dịch glucose nhất định được thêm vào tế bào điện phân, sau đó thêm chất điện phân thích hợp. Glucose được điện phân và oxy hóa dưới nhiệt độ, điện áp và mật độ dòng điện không đổi nhất định. Nguyên lý phản ứng là thu được "môi trường oxy hóa" thích hợp bằng phương pháp điện phân, sau đó sử dụng "môi trường oxy hóa" này để oxy hóa glucose để tạo ra gluconicacidaqsoln.

Ví dụ, phương pháp tổng hợp điện phân gián tiếp là sử dụng môi trường ở trạng thái khử để tạo ra môi trường ở trạng thái oxy hóa ở cực dương. Glucose phản ứng với môi trường được tạo ra ở trạng thái oxy hóa để tạo ra gluconicacidaqsoln và môi trường trở về trạng thái khử ban đầu. Cả tổng hợp điện phân trực tiếp và tổng hợp điện phân gián tiếp đều phản ứng ở vùng cực dương, trong khi phương pháp "tổng hợp điện phân ghép đôi" phản ứng đồng thời ở cả vùng cực âm và cực dương nên hiệu suất điện phân tương đối cao.

Quá trình oxy hóa điện phân gluconicacidaqsoln đã được công nghiệp hóa ở nước ngoài, nhưng nó vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm ở trong nước. Ruthenium được mạ trên titan làm điện cực làm việc. Mật độ dòng điện là 0,18A/m, nồng độ glucose là 0,02 mol/L, nhiệt độ phản ứng là 50 độ và nồng độ trung bình là 0,2 mol/L.

Trong điều kiện này, hiệu suất hiện tại (mức tiêu thụ năng lượng lý thuyết trên một đơn vị mol gluconicacidaqsoln được tạo ra/mức tiêu thụ năng lượng thực tế trên một đơn vị mol gluconicacidaqsoln được tạo ra) có thể đạt tới 76,50% và dữ liệu thử nghiệm song song là tốt, dự kiến ​​sẽ thực hiện thử nghiệm thí điểm công nghiệp. Mặc dù phương pháp oxy hóa điện hóa khắc phục được nhược điểm của phương pháp lên men sinh học và phương pháp oxy hóa hóa học đồng nhất, chẳng hạn như nhiều-sản phẩm và quy trình phụ, nhưng nó tiêu tốn năng lượng lớn trong sản xuất công nghiệp, điều kiện khó kiểm soát nên hiếm khi được sử dụng trong sản xuất công nghiệp.

Việc điều chế gluconicacidaqsoln bằng quá trình oxy hóa xúc tác không đồng nhất là oxy hóa glucose thành axit bằng cách thêm chất xúc tác pha rắn của kim loại được hỗ trợ vào dung dịch glucose lỏng, sau đó sử dụng O làm chất oxy hóa.

Hiện nay, nghiên cứu trong nước vẫn đang ở giai đoạn thử nghiệm. Một số nghiên cứu đã giới thiệu lộ trình tổng hợp và quá trình oxy hóa xúc tác gluconicacidaqsoln. Dựa trên việc phân tích kết quả thử nghiệm, một nghiên cứu thí điểm về sản phẩm đã được thực hiện. Nghiên cứu Pd Kết quả xúc tác Co/C, XPS và BET cho thấy việc bổ sung c0 làm thay đổi cấu trúc của xúc tác và có lợi cho việc khử Pd, từ đó cải thiện khả năng chuyển hóa và độ chọn lọc của phản ứng (độ chuyển hóa glucose đạt 92% và độ chọn lọc của xúc tác là 94%).

Phương pháp oxy hóa xúc tác dị thể có thể tổng hợpbột axit gluconicchỉ trong một bước và điều kiện phản ứng nhẹ (áp suất khí quyển, gần bằng nhiệt độ phòng), hiệu suất cao,-sản phẩm phụ ít, sản phẩm dễ tách và chất xúc tác có thể được tái chế. Đây là một phương pháp thân thiện với môi trường để tổng hợp gluconicacidaqsoln. Tuy nhiên, việc nghiên cứu độ ổn định của chất xúc tác kim loại Pd vẫn cần thời gian để có được giải pháp tốt. Mặc dù chất xúc tác Au bù đắp được những thiếu sót của chất xúc tác Pd nhưng nó vẫn cần một số nghiên cứu để ứng dụng vào công nghiệp.