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葡萄糖酸钠的生产方法

   日期:2011-01-12     来源:发酵工业网    作者:发酵网    浏览:2008    评论:0    
  
葡萄糖酸钠又称五羟基己酸钠,是一种白色或淡黄色结晶粉末,易溶于水,微溶于醇,不溶于醚。它是一种用途极广的多羟基有机酸盐,由于其无毒,原料来源广泛的特性,在化工、食品、医药、轻工等行业有广泛的用途。此外还可用于电镀、胶卷制造等许多工业领域,应用前景十分广阔。
目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有生物发酵法、均相化学氧化法、电解氧化法以及多相催化氧化法等
(1)生物发酵法。该方法包括真菌发酵和细菌发酵,另外还有固定细胞发酵工艺,其中较普遍采用的是黑曲霉菌发酵制葡萄糖酸钠工艺。该方法是在240- 300 g/L的葡萄糖溶液中加入一定量的营养物质,灭菌,冷却至适宜温度,接种体积分数为10%的黑曲霉种子液,开动搅拌,通气流,调整发酵液PH值维持在 6.0-6.5,温度保持在32-34℃。发酵过程中滴加消泡剂,以消除发酵过程中所产生的泡沫。整个发酵过程约需20 h,当残糖降至1g/L时可以认为发酵结束。菌体与发酵液分离后,发酵液经真空浓缩、结晶后可得葡萄糖酸钠晶体,或经喷雾干燥后制得葡萄糖酸钠粉状产品。该方法具有发酵速度快、发酵过程易于控制、产品易提取等特点,但同时也有一定的缺陷,如产品色泽不易控制、无菌化要求程度高等。
(2)均相化学氧化法。结晶葡萄糖加水溶解后加入催化剂,控制一定的温度,滴加次氯酸钠溶液,同时滴加离子膜液碱来控制反应体系的pH值,使平衡向生成葡萄糖酸钠的方向移动。通过测定残糖量来确定反应终点,然后过滤,将反应液浓缩,利用氯化钠溶解度比葡萄糖酸钠溶解度低的特性,浓缩后先析出氯化钠,后析出葡萄糖酸钠来进行提纯,可得葡萄糖酸钠含量在95%(质量分数)以上的产品。采用次氯酸钠氧化法生产葡萄糖酸钠具有转化率高,工艺过程简单,成本低的优点,但是其中间步骤多,副产物多,产物难于分离,因此在应用上受到了限制。
(3)电解氧化法。该方法是在电解槽中加入一定浓度的葡萄糖溶液,再加入适宜的电解质,在一定温度、一定电流密度下恒电流电解。其工业参数的确定因加入电解质的不同而异。例如,以溴化钠为电解质时,葡萄糖浓度为23.5%(质量分数)温度控制在40℃,电流密度为1 A.dm-2,电解质浓度为2%(质量分数),电解过程中碳酸钠可一次性加入。电解结束后电解液经浓缩、结晶,可得葡萄糖酸钠晶体。电解氧化法虽然克服了生物发酵法和均相化学氧化法的某些缺点,但在工业生产中能耗大,不易控制,因此工业化生产中很少采用。
(4)多相催化氧化法。配制一定量的葡萄糖溶液加入于四口烧瓶中,称取适量催化剂加入到此烧瓶中,恒温。向溶液中通入空气,并不断滴加一定浓度的 Na0H溶液来维持一定的pH值。反应后的溶液经冷却、抽滤(催化剂回收),滤液减压蒸馏浓缩、结晶,风干后得到葡萄糖酸钠晶体。该法工艺简单,反应平稳,易于控制,反应条件温和,其葡萄糖转化率在95%左右。缺点是所用催化剂在循环使用一定次数后,催化效率下降,使葡萄糖转化率降低,反应时间延长甚至基本无催化活性,催化剂必须报废更新,相应提高了单位产品催化剂耗量,也使葡萄糖酸钠产品生产成本较高。由此可见,催化剂性能的好坏是使用此法的关键。催化氧化法还是目前国内葡萄糖酸钠生产的主要方法,其产量占到80%以上。
葡萄糖氧化制各葡萄糖酸钠的4种方法,目前在中国均有广泛研究。在工业化生产上,生物发酵法和多相催化氧化法应用较多。其中多相催化氧化法具有工艺过程简单,反应条件温和(各种气-液-固三相混合的反应器在常压均可采用,反应温度一般控制在60℃以下),反应时间短,转化率高,三废少且易处理的特点,此法的关键是催化剂的性能及循环使用的次数。只要选择合适的催化剂体系,通过催化剂多次使用,克服贵金属价格昂贵和催化剂失活的缺点,它将具有较大的优越性和应用潜力。

 
     
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