Glukonik Asit Tozu CAS 526-95-4

Bu yöntem, mantar fermantasyonu, bakteriyel fermantasyon, mantar fermantasyonu, hareketsiz hücre ve hareketsiz enzim fermantasyonu olarak bölünebilen glikozdan glukonikasidaqsoln'u sentezlemek için mikroorganizmaların oksidasyonunu kullanır. Şu anda Aspergillus niger fermantasyonu, immobilize hücreler ve immobilize enzimler yaygın olarak kullanılmaktadır. 1960’lı yıllarda geliştirilen bir yöntemdir. Enzimlerin (hücrelerin) immobilizasyon yöntemleri kabaca dört türe ayrılabilir: adsorpsiyon yöntemi, kovalent birleştirme yöntemi, çapraz-bağlama yöntemi ve gömme yöntemi.

Adsorpsiyon yöntemi: Enzim immobilizasyonu, taşıyıcı yüzey ile enzim yüzeyi arasındaki ikincil bağların etkileşimi yoluyla elde edilir.

Kovalent birleştirme yöntemi: Enzimin hareketsiz hale getirilmesi işlevini elde etmek için, enzimin aktif yan zincir grubunu, taşıyıcının fonksiyonel grubuyla kovalent bağlar yoluyla birleştirir. Enzimin hareketsizleştirilmesine yönelik bu yöntem, iyi bir stabilite gösterir ve enzimin sürekli kullanımına olanak sağlar.

Çapraz bağlama yöntemi: İnaktive edilmesi kolay enzim moleküllerini çapraz bağlamak ve köprülemek için iki işlevli veya çok işlevli grup reaktiflerinin kullanılmasını ifade eder.

Gömme yöntemleri arasında ızgara gömme, mikrokapsüllü gömme ve lipozom gömme yer alır. Gömme yöntemi daha yüksek enzim aktivitesi elde edebilir çünkü enzimin kendisi kimyasal bağlanma reaksiyonuna katılmaz; Bununla birlikte, hareketsizleştirilmiş hücrelerin ve hareketsizleştirilmiş enzimlerin difüzyonu sınırlıdır, bu nedenle oksijen tüketimi çok fazladır ve oksijen transfer hızının iyileştirilmesi büyük bir sorundur.

Bu nedenle, mükemmel performansa sahip yeni enzim immobilizasyon malzemelerinin tasarımı ve sentezi ile basit ve pratik immobilizasyon yöntemlerinin geliştirilmesi, günümüzde immobilize enzim araştırmalarının odak noktalarından biridir. Son yıllarda glukonikasidaqsoln üretmek için biyokataliz de geliştirildi. Bu yöntem, reaksiyon ürünü asidini filtrelemek için membranlar kullanır ve asidi reaksiyon çözeltisinden zamanında aktararak reaksiyon ürününün (asit) katalizör (bakteri) üzerindeki inhibisyonunu azaltır. Geleneksel yöntemlerle karşılaştırıldığında bakteri geri dönüşümü bakteri içeriğini arttırır, dolayısıyla verim artar.

Şu anda ülkemizin büyük bir kısmı kalsiyum glukonat üretmek için fermantasyonu kullanıyor ve daha sonra iyon değişimi, buharlaştırma ve konsantrasyon ve kristalizasyon yoluyla glukonikasidaqsoln'u sentezlemek için kalsiyum glukonat kullanıyor.

Biyolojik fermantasyon yöntemi; kültür, tarama ve sterilizasyon gibi birçok işlemi gerektirir ve sıcaklık, birçok yan ürün ve uzun bir döngü konusunda katı gerekliliklere sahiptir. Ayrıca, glukonikasidaksoln ürünlerinin saflığı, glukonikasidaksoln üretimi sırasında hücreler gibi yabancı maddelerin eklenmesinden dolayı etkilenmektedir, bu nedenle geliştirilmesinin birçok teknik sorunu acilen çözmesi gerekmektedir.

Homojen kimyasal oksidasyonun iki mekanizması vardır: bunlardan biri, glikozun aldehit grubunu karboksil grubuna oksitleyecek şekilde reaksiyon koşullarını güçlü alkalin koşullara ayarlayarak oksidanların (sodyum hipoklorit ve hidrojen peroksit gibi) oksidasyon kapasitesini sınırlamaktır; İkincisi ise Ashida ve arkadaşlarının önerdiği Cannizarro mekanizmasıdır. Hidrojen iyonu alıcıları eklenirken glikozun glukonikasidaqsoln'a dönüştürülmesi için (bazı ketonlar, alkenler ve oksijen, Raney Ni varlığında uygun hidrojen iyonu alıcılarıdır). Oksitleyici olarak sırasıyla hidrojen peroksit ve sodyum hipoklorit kullanılmış ve verimler sırasıyla %70 ve %90 olmuştur. Endüstriyel pilot testi gerçekleştirildi.

Bununla birlikte, homojen kimyasal oksidasyon yönteminin, çözeltinin sıcaklığına ve pH değerine bağlı olan, reaksiyon çözeltisindeki katalizörün aktif bileşenlerinin içeriğini sıkı bir şekilde kontrol etmesi gerekir. Pek çok ara adım, pek çok yan-ürün vardır ve ürünleri ayırmak zordur. Üstelik katalizör olarak kullanılan tuzun yenilenmesi zordur ve verimi düşüktür. Reaksiyon süresi uzundur ve çevre ciddi şekilde kirlenir.

Elektroliz yöntemleri açısından, glukonikasidaqsoln'un elektrolitik oksidasyon yoluyla sentezi, doğrudan elektrolitik sentez, dolaylı elektrolitik sentez ve "eşleştirilmiş elektroliz" sentezine ayrılabilir. Bu yöntemde elektrolitik hücreye belirli miktarda glikoz çözeltisi ilave edilir ve ardından uygun bir elektrolit eklenir. Glikoz belirli sıcaklık, voltaj ve sabit akım yoğunluğu altında elektrolize edilir ve oksitlenir. Reaksiyon prensibi, elektroliz yoluyla uygun bir "oksidasyon ortamı" elde etmek ve daha sonra bu "oksidasyon ortamını", glukonikasidaqsoln oluşturmak üzere glikozu oksitlemek için kullanmaktır.

Örneğin, dolaylı elektrolitik sentez yöntemi, anotta oksidasyon durumundaki ortamı oluşturmak için ortamı indirgenmiş durumda kullanmaktır. Glikoz, glikonikasidaqsoln oluşturmak için oksidasyon durumunda üretilen ortamla reaksiyona girer ve ortam, orijinal indirgenmiş durumuna geri döner. Hem doğrudan elektrolitik sentez hem de dolaylı elektrolitik sentez anot alanında reaksiyona girerken, "eşleştirilmiş elektrolitik sentez" yöntemi hem katot hem de anot alanlarında aynı anda reaksiyona girer, dolayısıyla elektrolitik verim nispeten yüksektir.

Gluconicacidaqsoln'un elektrolitik oksidasyonu yurt dışında sanayileşmiştir, ancak yurt içinde hala deney aşamasındadır. Rutenyum, çalışma elektrodu olarak titanyum üzerine kaplanmıştır. Akım yoğunluğu 0,18A/m, glikoz konsantrasyonu 0,02 mol/L, reaksiyon sıcaklığı 50 derece ve ortam konsantrasyonu 0,2 mol/L'dir.

Bu koşullar altında, mevcut verimlilik (üretilen glukonik asitsoln'ün birim molü başına teorik güç tüketimi/üretilen glukonikasidaqsoln'un birim molü başına gerçek güç tüketimi) %76,50'ye ulaşabilir ve paralel test verileri iyidir, bunun endüstriyel pilot testi gerçekleştirmesi beklenir. Elektrokimyasal oksidasyon yöntemi, biyolojik fermantasyon yönteminin ve homojen kimyasal oksidasyon yönteminin birçok yan ürün ve işlem gibi dezavantajlarının üstesinden gelse de, endüstriyel üretimde büyük enerji tüketir ve koşulların kontrol edilmesi zordur, bu nedenle endüstriyel üretimde nadiren kullanılır.

Heterojen katalitik oksidasyon yoluyla glukonikasidaqsoln'un hazırlanması, desteklenen metalin katı faz katalizörünün sıvı glikoz çözeltisine eklenmesi ve ardından oksidan olarak O kullanılmasıyla glikozun aside oksitlenmesidir.

Şu anda yurt içi araştırmalar henüz laboratuvar aşamasındadır. Bazı çalışmalar glukonikasidaqsoln'un katalitik oksidasyonunun sentez yolunu ve süreç akışını tanıttı. Test sonuçlarının analizine dayanarak ürün üzerinde bir pilot çalışma gerçekleştirildi. İncelenen Pd Co/C katalizörü, XPS ve BET'in sonuçları, c0 ilavesinin katalizörün yapısını değiştirdiğini ve Pd'nin azaltılmasında faydalı olduğunu, dolayısıyla reaksiyonun dönüşümünü ve seçiciliğini iyileştirdiğini göstermektedir (glikozun dönüşümü %92'ye ulaşır ve katalizörün seçiciliği %94'tür).

Heterojen katalitik oksidasyon yöntemi sentezlenebilirglukonik asit tozuyalnızca tek adımda gerçekleşir ve reaksiyon koşulları ılımlıdır (atmosfer basıncı, oda sıcaklığına yakın), verim yüksektir, yan ürünler azdır-, ürünün ayrılması kolaydır ve katalizör geri dönüştürülebilir. Gluconicacidaqsoln'u sentezlemek çevre dostu bir yöntemdir. Ancak Pd metal katalizörünün stabilite çalışmasının iyi bir çözüm elde etmek için hala biraz zamana ihtiyacı var. Au katalizörü, Pd katalizörünün eksikliklerini telafi etse de, endüstriyel uygulama için hala biraz araştırmaya ihtiyaç vardır.