葡萄糖酸钠概述

一、葡萄糖酸钠概述

1、概述

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。其分子式为C6H11O7Na ,相对分子质量为218. 14。葡萄糖酸钠是葡萄糖的深加工产品,也是制备葡萄糖酸内酯、葡萄糖酸盐(锌、铜、亚铁盐) 等的基础原料,在食品工业可用作营养增补剂、固化剂、缓冲剂等。该产品热稳定性好,无潮解性,由于其优良的螯合性能而被广泛用于水质处理、电镀、金属与非金属的表面清洗及水泥生产等多种工业部门,在化工、食品、医药、轻工等行业有着广泛的用途。

2、葡萄糖酸钠的制备工艺

目前葡萄糖酸钠的生产方法主要有生物发酵法、相化学氧化法、电解氧化法、多相催化氧化法。

（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240-300g/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，调整发鞘夜pH值维持在6.0 - 6.5,温度保持在32 - 34O C 。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20h，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p H 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。

高树桐等在国外改进的次氯酸钠氧化法的基础上，又进行了改进，提高了物料浓度并在室温进行反应，具备了工业化生产的条件。于1989年10月在石家庄东华化工厂建成了100t/a中试装置，收率在90%左右。但是副产物氯化钠混在产品中，不易分离。为此必须将氧化后的反应液用酸酸化，使生成的葡萄糖酸钠转化为内酷，蒸出水后再用有机溶剂萃取，使氯化钠与内醋分离，然后再用碱中和，使内醋转化为葡萄糖酸钠。流程繁琐，成本较高。

（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NaOH 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。

3、制备方法的比较

葡萄糖氧化制备葡萄糖酸钠的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,通过催化剂多次套用,克服贵重金属价格昂贵和催化剂失活的缺点,多相催化氧

化法将具有较大的优越性和应用潜力。

二、葡萄糖酸钠的用途及性质

1、作水泥掺和剂

水泥中添加一定数量葡萄糖酸钠后，可增加混凝土的可塑性和强

度，且有阻滞作用，即推迟混凝土的最初与最终凝固时期。葡萄糖酸钠可以作为掺合剂用在混凝土中，它在混凝土中的功能为减水剂和缓凝剂。

在建筑中具体应用特性。

(1)用葡萄糖酸钠，W／C（水对水泥比）比可以降低，这能使混凝土强度增加，这是一种优质型的混凝土。

(2)大块和大重量的灌注工程是较难施工的。由于加了葡萄糖酸钠，混凝土工作性的改善和凝固时间的延缓能够避免结构上产生相接面，其结果能增进结构强度。

(3)在炎热地区保持W／C比不变而增进工作性有重要意义。在中东建造桥梁时曾用去大量葡萄糖酸钠。

(4)在混凝土拌合料中加入葡萄糖酸钠，能延缓凝固时间，这对长时间和高难度的灌注很重要。

(5)在现代的混凝土工业中，预拌合混凝土是在中心地点配制好，然后用混合机卡车运送出去。在这种情况下，增加工作性和起始凝固时间甚为重要。

(6)降低W／C比能制成更高强度和耐久性的混凝土，葡萄糖酸钠能达到此目的。这对高强度的钢筋混凝土甚为重要。

(7)预制的砌筑用沙浆必须要在长时间中可以使用。加入葡萄糖酸钠能延长工作期。

(8)油井灌水泥由于温度高是很难操作的，加入葡萄糖酸钠后混凝土可以在170℃温度下工作几小时。