葡萄糖酸鈉作為用途極廣的多羥基有機酸鹽,目前產品的生產方法常見的有生物發酵法、均相化學氧化法、電解氧化法以及多相催化氧化法。本文我們簡單來了解一下四種生產工藝:
1、生物發酵法。該方法包括真菌發酵和細菌發酵,另外還有固定細胞發酵工藝,其中較普遍采用的是黑曲霉菌發酵制葡萄糖酸鈉工藝。該方法具有發酵速度快、發酵過程易于控制、產品易提取等特點,但同時也有一定的缺陷,如產品色澤不易控制、無菌化要求程度高等。
2、均相化學氧化法。結晶葡萄糖加水溶解后加入催化劑,控制一定的溫度,滴加次氯酸鈉溶液,同時滴加離子膜液堿來控制反應體系的pH值,使平衡向生成葡萄糖酸鈉的方向移動。通過測定殘糖量來確定反應終點,然后過濾,將反應液濃縮,利用氯化鈉溶解度比葡萄糖酸鈉溶解度低的特性,濃縮后先析出氯化鈉,后析出葡萄糖酸鈉來進行提純,可得葡萄糖酸鈉含量在95%(質量分數)以上的產品。采用次氯酸鈉氧化法生產葡萄糖酸鈉具有轉化率高,工藝過程簡單,成本低的優點,但是其中間步驟多,副產物多,產物難于分離,因此在應用上受到了限制。
3、電解氧化法。該方法是在電解槽中加入一定濃度的葡萄糖溶液,再加入適宜的電解質,在一定溫度、一定電流密度下恒電流電解。其工業參數的確定因加入電解質的不同而異。電解氧化法雖然克服了生物發酵法和均相化學氧化法的某些缺點,但在工業生產中能耗大,不易控制,因此工業化生產中很少采用。
4、多相催化氧化法。該法工藝簡單,反應平穩,易于控制,反應條件溫和,其葡萄糖轉化率在95%左右。缺點是所用催化劑在循環使用一定次數后,催化效率下降,使葡萄糖轉化率降低,反應時間延長甚至基本無催化活性,催化劑必須報廢更新,相應提高了單位產品催化劑耗量,也使葡萄糖酸鈉產品生產成本較高。由此可見,催化劑性能的好壞是使用此法的關鍵。催化氧化法還是目前國內葡萄糖酸鈉生產的主要方法,其產量占到80%以上。
目前這四種方法在我國有廣泛研究。在工業化生產上,生物發酵法和多相催化氧化法應用較多。其中多相催化氧化法具有工藝過程簡單,反應條件溫和(各種氣-液-固三相混合的反應器在常壓均可采用,反應溫度一般控制在60℃以下),反應時間短,轉化率高,三廢少且易處理的特點,此法的關鍵是催化劑的性能及循環使用的次數。只要選擇合適的催化劑體系,通過催化劑多次使用,克服貴金屬價格昂貴和催化劑失活的缺點,它將具有較大的優越性和應用潛力。