Trab Aċidu Glukoniku CAS 526-95-4

Dan il-metodu juża l-ossidazzjoni tal-mikro-organiżmi biex jissintetizza l-aċidu glukoniku mill-glukożju, li jista 'jinqasam f'fermentazzjoni fungali, fermentazzjoni batterika, fermentazzjoni fungali, ċellula immobilizzata u fermentazzjoni ta' enzima immobilizzata. Fil-preżent, il-fermentazzjoni ta 'Aspergillus niger, ċelluli immobilizzati u enzimi immobilizzati jintużaw ħafna. Huwa metodu żviluppat fis-sittinijiet. Il-metodi ta 'immobilizzazzjoni ta' enzimi (ċelluli) jistgħu jinqasmu bejn wieħed u ieħor f'erba 'tipi: metodu ta' adsorbiment, metodu ta 'akkoppjar kovalenti, metodu ta' cross-linking u metodu ta 'inkorporazzjoni.

Metodu ta 'assorbiment: l-immobilizzazzjoni tal-enzima tinkiseb permezz tal-interazzjoni ta' rabtiet sekondarji bejn il-wiċċ tal-ġarr u l-wiċċ tal-enżima.

Metodu ta 'akkoppjar kovalenti: Tgħaqqad il-grupp tal-katina tal-ġenb attiva ta' l-enzima mal-grupp funzjonali tat-trasportatur permezz ta 'bonds kovalenti, sabiex tinkiseb il-funzjoni li timmobilizza l-enzima. Dan il-metodu ta 'immobilizzazzjoni tal-enzima juri stabbiltà tajba, u jwassal għall-użu kontinwu tal-enzima.

Metodu ta 'cross linking: tirreferi għall-użu ta' reaġenti ta 'grupp bifunzjonali jew multifunzjonali biex inkroċjati u jgħaqqdu molekuli ta' enzimi, li huwa faċli biex jiġi inattivat.

Il-metodi ta 'inkorporazzjoni jinkludu inkorporazzjoni ta' grilja, inkorporazzjoni mikroinkapsulata u inkorporazzjoni ta 'liposomi. Il-metodu ta 'inkorporazzjoni jista' jikseb attività ta 'enżima ogħla minħabba li l-enzima nnifisha ma tipparteċipax fir-reazzjoni ta' rbit kimiku; Madankollu, id-diffużjoni ta 'ċelloli immobilizzati u enzimi immobilizzati hija limitata, għalhekk il-konsum ta' ossiġnu huwa enormi, u t-titjib tar-rata ta 'trasferiment ta' ossiġnu huwa problema kbira.

Għalhekk, id-disinn u s-sintesi ta 'materjali ġodda ta' immobilizzazzjoni ta 'enżimi b'rendiment eċċellenti u l-iżvilupp ta' metodi ta 'immobilizzazzjoni sempliċi u prattiċi huma wieħed mill-fokus tar-riċerka ta' l-enżimi immobilizzati fil-preżent. F'dawn l-aħħar snin, il-bijokatalisi ġiet żviluppata wkoll biex tipproduċi aċidu glukoniku. Dan il-metodu juża membrani biex jiffiltra l-aċidu tal-prodott tar-reazzjoni, u jittrasferixxi l-aċidu mis-soluzzjoni tar-reazzjoni fil-ħin, u jnaqqas l-inibizzjoni tal-prodott tar-reazzjoni (aċidu) fuq il-katalizzatur (batterji). Meta mqabbel ma 'metodi tradizzjonali, ir-riċiklaġġ tal-batterja jżid il-kontenut tal-batterja, u b'hekk iżid ir-rendiment.

Fil-preżent, ħafna minn pajjiżna juża l-fermentazzjoni biex jipproduċi glukonat tal-kalċju, u mbagħad juża glukonat tal-kalċju biex jissintetizza l-aċidu glukoniku permezz ta 'skambju joniku, evaporazzjoni u konċentrazzjoni, u kristallizzazzjoni.

Il-metodu ta 'fermentazzjoni bijoloġika jeħtieġ ħafna proċessi bħall-kultura, l-iskrinjar u l-isterilizzazzjoni, u għandu rekwiżiti stretti dwar it-temperatura, ħafna prodotti sekondarji, u ċiklu twil. Barra minn hekk, il-purità tal-prodotti tal-aċidu glukoniku hija affettwata minħabba ż-żieda ta 'impuritajiet bħal ċelloli waqt il-produzzjoni tal-aċidu glukoniku, għalhekk l-iżvilupp tiegħu jeħtieġ b'mod urġenti biex isolvi ħafna problemi tekniċi.

Hemm żewġ mekkaniżmi ta 'ossidazzjoni kimika omoġenja: wieħed huwa li jillimita l-kapaċità ta' ossidazzjoni ta 'ossidanti (bħal ipoklorit tas-sodju u perossidu ta' l-idroġenu) billi jaġġusta l-kundizzjonijiet ta 'reazzjoni għal kondizzjonijiet alkalini qawwija, sabiex jossidizza l-grupp aldehyde ta' glukożju għal grupp karbossiliku; It-tieni huwa l-mekkaniżmu Cannizarro propost minn Ashida et al. għall-konverżjoni tal-glukożju għal aċidu glukoniku meta żżid aċċettaturi tal-jone tal-idroġenu (xi ketoni, alkeni u ossiġnu huma aċċettaturi tal-jone tal-idroġenu adattati fil-preżenza ta 'Raney Ni). Il-perossidu tal-idroġenu u l-ipoklorit tas-sodju intużaw bħala ossidanti rispettivament, u r-rendimenti kienu 70% u 90%, rispettivament. It-test pilota industrijali ġie realizzat.

Madankollu, il-metodu ta 'ossidazzjoni kimika omoġenja jeħtieġ li jikkontrolla b'mod strett il-kontenut tal-komponenti attivi tal-katalizzatur fis-soluzzjoni ta' reazzjoni, li huwa dipendenti fuq it-temperatura u l-valur tal-pH tas-soluzzjoni. Hemm ħafna passi intermedji, ħafna prodotti sekondarji, u huwa diffiċli li tissepara l-prodotti. Barra minn hekk, il-melħ użat bħala l-katalizzatur huwa diffiċli biex jiġi riġenerat, u r-rendiment huwa baxx. Il-ħin ta 'reazzjoni huwa twil u l-ambjent huwa mniġġes serjament.

F'termini ta 'metodi ta' elettroliżi, is-sinteżi ta 'aċidu glukoniku permezz ta' ossidazzjoni elettrolitika tista 'tinqasam f'sinteżi elettrolitika diretta, sinteżi elettrolitika indiretta u sinteżi ta' "elettroliżi paired". F'dan il-metodu, ċertu ammont ta 'soluzzjoni ta' glukożju jiġi miżjud fiċ-ċellula elettrolitika, u mbagħad jiġi miżjud elettrolit xieraq. Il-glukożju huwa elettrolizzat u ossidizzat taħt ċerta temperatura, vultaġġ u densità ta 'kurrent kostanti. Il-prinċipju ta 'reazzjoni huwa li tikseb "mezz ta' ossidazzjoni" xieraq permezz ta 'elettroliżi, u mbagħad tuża dan il-"mezz ta' ossidazzjoni" biex jossidizza l-glukożju biex tiġġenera aċidu glukoniku.

Pereżempju, il-metodu ta 'sinteżi elettrolitika indiretta huwa li tuża l-medju fl-istat imnaqqas biex tiġġenera l-medju fl-istat ta' ossidazzjoni fl-anodu. Il-glukosju jirreaġixxi mal-mezz iġġenerat fl-istat ta 'ossidazzjoni biex jiġġenera aċidu glukoniku, u l-medju jirritorna għall-istat mnaqqas oriġinali. Kemm is-sinteżi elettrolitika diretta kif ukoll is-sinteżi elettrolitika indiretta jirreaġixxu fiż-żona tal-anodu, filwaqt li l-metodu ta '"sintesi elettrolitika paired" jirreaġixxi kemm fiż-żoni tal-katodu kif ukoll tal-anodu fl-istess ħin, għalhekk l-effiċjenza elettrolitika hija relattivament għolja.

L-ossidazzjoni elettrolitika tal-aċidu glukoniku ġiet industrijalizzata barra, iżda għadha fl-istadju sperimentali fid-dar. Ir-rutenju huwa miksi fuq titanju bħala l-elettrodu tax-xogħol. Id-densità tal-kurrent hija {{0}}.18A/m, il-konċentrazzjoni tal-glukosju hija 0.02 mol/L, it-temperatura tar-reazzjoni hija 50 grad, u l-konċentrazzjoni medja hija 0.2 mol/L.

Taħt din il-kundizzjoni, l-effiċjenza attwali (konsum ta 'enerġija teoretika għal kull unità mole ta' aċidu glukoniku ġġenerat / konsum attwali ta 'enerġija għal kull unità mole ta' aċidu glukoniku ġġenerat) tista 'tilħaq 76.50%, u d-dejta tat-test parallel hija tajba, li hija mistennija li tirrealizza industrijali test pilota. Għalkemm il-metodu ta 'ossidazzjoni elettrokimika jegħleb l-iżvantaġġi tal-metodu ta' fermentazzjoni bijoloġika u metodu ta 'ossidazzjoni kimika omoġenja, bħal ħafna prodotti sekondarji u proċessi, jikkonsma enerġija kbira fil-produzzjoni industrijali, u l-kundizzjonijiet huma diffiċli biex jiġu kkontrollati, għalhekk rarament jintuża fl-industrijali produzzjoni.

Il-preparazzjoni ta 'aċidu glukoniku permezz ta' ossidazzjoni katalitika eteroġenja hija li jossidizza l-glukożju għal aċidu billi żżid katalizzatur ta 'fażi solida ta' metall sostnut fis-soluzzjoni ta 'glukożju likwidu, u mbagħad tuża O bħala ossidant.

Fil-preżent, ir-riċerka domestika għadha fl-istadju tal-laboratorju. Xi studji introduċew ir-rotta ta 'sinteżi u l-fluss tal-proċess ta' ossidazzjoni katalitika ta 'aċidu glukoniku. Ibbażat fuq l-analiżi tar-riżultati tat-test, sar studju pilota tal-prodott. Pd studjat Ir-riżultati tal-katalist Co/C, XPS u BET juru li ż-żieda ta 'c0 tbiddel l-istruttura tal-katalizzatur u hija ta' benefiċċju għat-tnaqqis ta 'Pd, u b'hekk ittejjeb il-konverżjoni u s-selettività tar-reazzjoni (il- il-konverżjoni tal-glukosju tilħaq 92% u s-selettività tal-katalizzatur hija 94%).

Il-metodu ta 'ossidazzjoni katalitika eteroġenja jista' jissintetizzatrab tal-aċidu glukonikufi pass wieħed biss, u l-kundizzjonijiet ta 'reazzjoni huma ħfief (pressjoni atmosferika, qrib it-temperatura tal-kamra), ir-rendiment huwa għoli, il-prodotti sekondarji huma ftit, il-prodott huwa faċli biex jiġi separat, u l-katalizzatur jista' jiġi riċiklat. Huwa metodu li jirrispetta l-ambjent biex jiġi sintetizzat l-aċidu glukoniku. Madankollu, l-istudju tal-istabbiltà tal-katalizzatur tal-metall Pd għadu jeħtieġ xi żmien biex tikseb soluzzjoni tajba. Għalkemm Au katalizzatur jagħmel tajjeb għan-nuqqasijiet tal-katalizzatur Pd, xorta jeħtieġ xi riċerka għall-applikazzjoni industrijali.