我国葡萄糖酸衍生物二十年的发展Word下载.docx

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C12H22Zn014

C12H22FeO14·

2H2O

C6H10O6

分子量

234.25

218.14

448.40

455.68

482.17

178.14

外观

白色或微黄色结晶性颗粒粉末，无臭

白色或淡黄色结晶性粉末

白色颗粒粉末,无臭无味

本品为白色结晶性或颗粒性粉末,无臭无味

本品为绿色或微黄色粉末或颗粒,焦糖味，味涩

无色结晶或白色粉末状结晶

性状

微溶于乙醇，易溶于水，不溶于醚

极易溶于水,微溶于醇,不溶于醚

易溶于沸水,水中缓溶,在无水乙醇、三氯甲烷或乙醚中不溶

在沸水中极易溶解,在水中溶解,在无水乙醇、三氯甲烷或乙醇中不溶

在热水中易溶，在水中溶解，在乙醇中几乎不溶

含量

97％－103％

99.0％－102.0％

99.0％－104.0％

97.0％－102.0％

99.0％－100.5％

PH

7.5-8.5

6.2－7.8

5.5-7.5

3.7-6.0

氯含量

≤0.05％

≤0.06％

≤0.02％

砷含量

≤3ppm

≤0.0002％

≤0.0003％

≤0.0004％

≤3ppm

铅含量

≤10ppm

≤0.001％

≤10ppm

重金属

≤20ppm

≤百万分之十五

≤百万分之二十

≤20ppm

硫酸根

≤0.1％

≤0.2％

≤0.03％

还原物

≤0.5％

符合规定

≤1.0％

≤0.5％

干燥失重

≤11.6％

7.0％－10.5％

草酸盐

镉盐

≤0.0005％

镁盐与碱金属盐

钦盐、钙盐

高铁盐

表1：

葡萄糖酸衍生物主要产品性能与质量指标

　　2生产与工艺技术现状

　　2.1生产规模

　　目前，我国葡萄糖酸衍生物系列产品的主要产地分布在湖北、河南、浙江、山东、广东、天津等地。

其生产规模情况如表2所示。

表2：

葡萄糖酸衍生物主要产地及生产规模

主要产地

生产规模（t/a）

信息来源

备注

湖北（葛店、天门）

10000

湖北阳新（科生、华发）

其中内酯800吨/年

湖北枣阳永华

6000

河南焦作兴华

20000

河南新乡华幸化工

浙江天益

含内酯、酸钠、酸钾、酸钙、酸锌、酸亚铁、酸铜、酸镁.部分产品出口

江西沪赣医药

含产品：

内酯、酸钙、酸锌、酸钠等，部分产品出口

安徽郎溪

7000

7000吨葡萄糖酸钠-δ-内酯出口

浙江仙居欣宏（山东欣宏药业、杭州富阳欣宏生物）

17000

部分产口出口

浙江金商河（包括浙江、济南、天津）

30000

天津为发酵法

浙江德清县

4000

含内酯100吨、酸钾10吨项目环评时间2005年5月

青岛科海生物

含葡萄糖酸钙、内酯、酸钠。

其中发酵法投产酸钠时间是2005年7月

山东凯翔生物化工

济南华明生化

山东中舜科技

5000

广州粤和

浙江原素高清

浙江金龙

浙江金田

浙江桐乡海钠

含酸钙3000、内酯6000、酸钠11000。

2006年成立。

部分产品出口

山东西王

130000

　　2．2生产工艺技术路线

　　葡萄糖酸衍生物的生产工艺技术路线有多种。

目前，国内有一定生产规模的生产工艺技术路线主要是催化氧化法和发酵法生产工艺技术路线。

　　2．2．1催化氧化法工艺技术流程

　　2．2．2发酵法工艺技术流程

　　发酵法生产葡萄糖酸钙已有很长历史，山东新华制药厂、广州制药厂、温州制药厂等都是生产时间较久的厂家。

现在生产葡萄糖酸钙的方法有多种，但黑曲霉发酵法是现代最普遍的生产技术。

也有用发酵法试制葡萄糖酸钠的信息，前几年，发酵法试制葡萄糖酸钠未能工业化的原因可能是细菌对氢氧化钠的不适应性造成[4]。

近几年来，天津有用发酵法生产葡萄糖酸钠的产品；

2005年5月，青岛有用发酵法试产葡萄糖酸钠成功的信息。

2006年黄腾华[5]评述葡萄糖酸钙和葡萄糖酸钠发酵是用同一种菌种，发酵时间一般在20小时左右，缩短发酵时间主要着力于菌种选育、提高发酵温度、提高发酵速度、提高罐压、加快酶的氧化速度。

一种葡萄糖酸钙的工艺流程图如图2、葡萄糖酸钠的生产工艺流程如图3所示。

　　3前十年开发研究探索新工艺

　　在1986年—1996年期间，前期葡萄糖酸衍生物主要产品处在工艺开发阶段，后期处在技术创新及产品应用研究阶段。

专家学者们研究出了多种工艺技术路线，如果从起始原料的角度来划类别，主要有以下几种。

　　3．1以葡萄糖为起始原料的工艺研究

　　这一类别中摸索了多种工艺路线，二十年前，我国早就有了用葡萄糖发酵氧化技术生产葡萄糖酸钙的厂家，山东新华药厂最早于1954年用发酵法工艺试验成功[6]。

国外最早发现发酵氧化方法相关报道较多。

　　1880年，Boutroux首先发现利用微生物的氧化作用能将葡萄糖氧化成葡萄糖酸[7]，其菌是醋化醋杆菌。

　　1922年，Molliard发现霉菌也有氧化葡萄糖的作用[8]。

　　1924年,Bernhager发现采用碳酸钙中和生成酸，黑曲霉能高效地将葡萄糖氧化成葡萄糖酸[9]。

　　1952年，Blom等发明了添加NaoH，维持PH6.5以上的方法生产葡萄糖酸钠，这种工艺形成了现代工业深层发酵的基础[10]。

　　国内以葡萄糖为起始原料的工艺研究路线除发酵法路线外，主要有均相化学氧化法、多相催化氧化法、电解氧化法。

　　3．1．1均相化学氧化法路线

　　醛糖氧化成相应的羧酸文献[11]中很多是关于卤素化合物进行氧化的机理和动力学研究，按照Grover和Mehrotra[12～13]的观点，在强碱溶液中，溴氧化葡萄糖成葡萄糖酸能表示为单糖与次溴酸根之间的双分子二级反应。

Ingles和Isreal[14-15]从次碘酸也得到类似的结论。

　　用Br2-Bro3以及HBrO3和NaCIO3氧化葡萄糖的工艺已有专利，Bmiecki等报道了氯酸钾氧化葡萄糖的反应[16]。

　　汪祖模等人[17]1979年选用H2O2为氧化剂开展了葡萄糖酸钠的研制工作，取得小试成功后，于1980年8月在浙江温岑化工厂进行了100立升反应釜的中试放大，反应得率在70％左右。

　　1989年，高树桐等人[18]用次氯酸钠氧化工艺技术在石家庄东华化工厂进行了年产100吨葡萄糖酸钠的中试。

　　3．1．2多相催化氧化法路线

　　国内外学者在这方面做了很多工作。

1972年，荷兰Eindhoven大学HenkG.J.dewith[19]综述了多篇有关葡萄糖氧化的文献，提到的催化剂有Pd/c、Pt/c、Pd/Baso4、Pd/caco3、Pd/AI2O3等，并对Pt/c做了研究。

　　1978年，日本花王石碱公司[20]，1981年荷兰Eindhoven大学J.M.H.Dirkx[21]等发表了用贵金属作催化剂从葡萄糖催化氧化制葡萄糖酸的专利论文。

　　1985年，湖北葡萄糖厂引进省化学所葡萄糖酸-δ-内酯技术，试产中因某些原因而停产。

　　1987年，谈华应、陈建初、郭茂祥[22]研究发明了催化氧化罐二级射流技术，用于葡萄糖酸钠及葡萄糖酸-δ-内酯的生产，在湖北省葡萄糖厂试用取得成功，使该厂新上的葡萄糖酸-δ-内脂生产线重新启动，并形成了年产30吨的规模。

　　1987年，国外报道了用多金属催化氧化葡萄糖的专利技术[23]。

　　1987年，陈建初在湖北葡萄糖厂主持了葡萄糖酸衍生物产品中的葡萄糖酸钠、酸钾、酸钙、酸锌、酸亚铁等产品的小试，并在葡萄糖酸-δ-内酯生产线上，用3000L二级射流氧化罐成功地进行了部分产品的生产放大试验[24]，于1990年，生产规模已达到200吨，成立了一个葡萄糖酸衍生物系列产品分厂。

　　1987年，梅平使用吸附树脂负载的双金属催化剂对葡萄糖进行氧化的研究文章[25]。

　　1988年，陈建初在湖北葡萄糖厂主持了用多元金属/炭催化剂替代钯/炭催化剂生产葡萄糖酸盐的放大试验[26]。

　　1989年，陈建初在《武汉化工》

（2）发表了空气催化氧化制备葡萄糖酸的研究成果信息。

　　1994年，焦作市石油化工二厂引进武汉化工学院催化氧化技术建成了一套500吨/年葡萄糖酸钠生产装置[27]。

　　1996年，常州武进县小河化工厂引进南京理工大学催化氧化技术建立了一套1500吨/年葡萄糖酸钠生产装置[28]。

　　3．1.3电解氧化法路线

　　1991年，汪群慧等人[29]发表了成对电解氧化技术制葡萄糖酸及其内酯的中试研究文章。

早期的电氧化法有单一氧化还原法，成对氧化还原法，后来又开发了流动无膜电解法和固定床电解法[30]。

石家庄东华化工厂于九十年代中期改用成对电解氧化技术生产葡萄糖酸钠年产量达300吨。

　　3．2以淀粉为原料的工艺研究

　　1988年，陈建初[31]发表了酶水解与化学合成制葡萄糖酸盐的研究文章，用双酶水解淀粉制得液体葡萄糖，然后催化氧化糖化液，制取了葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钙。

其工艺流程图如图4所示.

　　3．3以葡萄糖酸钙为原料的工艺研究

　　以葡萄糖酸钙为原料制取的衍生物有葡萄糖酸钠、葡萄糖酸锌、葡萄糖酸亚铁、葡萄糖酸-δ-内酯。

我国早期申报此类产品的生产批文时，其样品制备的原料是葡萄糖酸钙。

　　我国执行的葡萄糖酸-δ-内酯食品添加剂标准GB7657－2005，其标准是适用于葡萄糖酸钙与硫酸反应制取的葡萄糖酸-δ-内酯，较早的地方标准河南DB410000－1986，其标准是适用于葡萄糖酸钙经硫酸反应，离子交换树脂脱钙所得之葡萄糖酸溶液经内酯化反应所制得的葡萄酸-δ-内酯。

其工艺研究可参见文献[32～33]，较早的葡萄糖酸锌食品添加剂国标GB8820－1988是适用于葡萄糖酸钙为起始原料，经酸化后与锌化合物反应制得的葡萄糖酸锌，其工艺路线可参见文献[34]。

　　3.4以葡萄糖酸-δ-内酯为原料的工艺路线

　　葡萄糖酸-δ-内酯产品在上世纪八十年代初已进入市场，由于来源方便，有用葡萄糖酸-δ-内酯作原料制取葡萄糖酸衍生物的工艺研究，例如：

用此原料制备葡萄糖酸锌的工艺研究[35]及制备葡萄糖酸亚铁的工艺研究[36～37]。

　　3.5以葡萄糖酸钠为原料的工艺路线

　　在研究葡萄糖酸钙产品新工艺路线，探索以小投资的设备来代替发酵法生产葡萄糖酸钙的研究过程中，上世纪八十年代后期有以葡萄糖酸钠为原料或中间体上制备葡萄糖酸钙的研究[38]。

　　4后十年规模大发展质量上台阶

　　二十年前，山东新华药厂、华北药厂等生产的葡萄糖酸钙其年产规模只有几百吨，浙江、上海、湖北等厂家生产葡萄糖酸-δ-内酯，作豆腐凝固剂，总产量不足百吨，葡萄糖酸钠产品虽然已有1000L反应罐的中试产品作水处理剂使用，其年产量也只有百吨左右。

葡萄糖酸锌、葡萄糖酸亚铁作食品添加剂的产品只是少量上市。

其它的葡萄糖酸衍生物产品大多处于小试应用开发阶段。

据文献报道[39]1986年葡萄糖酸衍生物全国年产量达到千吨水平，从1987年起，葡萄糖酸衍生物的市场开拓力度不断增强，应用研究不断取得成果，产量也逐渐增大。

直到1995年全国年产总规模在6000吨左右。

1994年国内葡萄糖酸盐的消费约1500吨左右，其中医药行业消费1100吨，占总消费量的75％，食品行业消费200吨，占13％，其它消费近200吨，占12％。

消费市场中，葡萄糖酸钙的消费量约占总量的70％以上，其次为葡萄糖酸钠，约占总消费量的20％。

　　据海关统计，1994年前后，葡萄糖酸衍生物进出口情况如表3所示。

表3葡萄糖酸衍生物进出口情况

进出口

年份

进口

出口

数量（t）

金额（万美元）

1993

920.2

158.1

1994

90.4

16.0

1002.9

192.0

1995

180.5

28.3

1499.3

340.2

　　以后几年中，葡萄糖酸钠产品在商品混凝土中的应用市场不断拓展，部分厂家已由年产几百吨的规模扩至上千吨的规模。

　　进入21世纪初，产品应用研究很活跃，应用效果十分显著，市场的需求量在不断扩大。

浙江、湖北、河南等地的生产厂家其生产规模扩大，部分厂家的年产规模已在5000吨以上。

2004年、2005年前后，在湖北、河南等地的葡萄糖酸钠生产厂家在商品混凝土应用的高峰时期（夏、秋），其产品出现了供不应求，排队提货的状况，这一现象引起了开发商的关注，并在较短的时间内建起了多家万吨规模的新厂、老生产企业也不示弱，扩大生产规模，多家企业的年产量从几千吨扩至到万吨的规模。

随着其产品的需求不断扩大，我国近几年来，仅葡萄糖酸钠生产厂家就有25家以上，目前，葡萄糖酸衍生物生产总规模已达到26万t/a的水平。

　　葡萄糖酸衍生物产品除国内自销外，部分产品已出口国外。

从表2中的信息来源可查，部分企业出口产品其质量指标已达到美国Sup24ED、F.C.CIV水平。

　　5产品的应用研究

　　葡萄糖酸衍生物产品在医药、食品、化工建筑等行业得到了比较广泛的应用。

　　5.1医药食品领域的应用

　　葡萄糖酸钙是我们大家很熟悉的历史悠久的医药产品。

葡萄糖酸锌、葡萄糖酸亚铁是上世纪末期开发的一类新药，葡萄糖酸锌具有较硫酸锌吸收快,LD50值大，毒性小，耐受性好等特点[40]，葡萄糖酸亚铁较无机酸盐对人体更具有安全性、可靠性、适用性，毒副作用小，生物利用度高等优点，这类药在临床上已发挥着重要作用。

葡萄糖酸钠在美国已作为药品使用，用于调节人体酸碱平衡，保证神经正常使用，有效防治低钠综合症的发生。

　　葡萄糖酸-δ-内酯产品在我国最早应用于制作内酯豆腐[41]，它是无毒的食品添加剂，广泛用作食品的酸味剂，蛋白质的凝固剂，面包膨松剂以及色素稳定剂等。

葡萄糖酸钾、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸镁、葡萄糖酸铜都可作食品的添加剂，葡萄糖酸钾作人体补钾剂，它能保证某此酶的正常活动，促进碳水化合物的代谢，它对心肌细胞的兴奋性、自律性、传导性有重要影响[42]，它与葡萄糖酸钠都可以作食品的调味料，并具有新的功能。

葡萄糖酸镁作为人本补镁剂，副作用小，生物利用度高，吸收率好[43]。

　　5.2化工领域的应用

　　葡萄糖酸钠在水处理和电镀工业中的应用效果很显著[44]，它作缓蚀剂具有优异的缓蚀作用，具有明显的协调效应，适用于钼、硅、磷、钨、亚硝酸盐等各种配方；

缓蚀率随温度升高而增加；

而其它缓蚀剂大多随温度升高而降低或失去效用。

对于在碳钢等材质的缓蚀中，温度从21℃上升到49℃时，其缓蚀率提高5％以上。

　　葡萄糖酸钠用作钢铁表面清洗剂。

钢铁表面如需要镀铂、镀铬、镀锡、镀镍以适应特殊用途时，其钢坯表面均需经过严格的清洗，使镀层物与钢铁表面牢固结合，清洗剂中添加葡萄糖酸钠将会达到十分理想的效果。

　　葡萄糖酸钠作玻璃专用清洗剂。

用葡萄糖酸钠为主要配方的玻璃瓶专业清洗剂可改善去垢力不强、易堵塞洗瓶机的喷嘴及管路。

　　5.3混凝土领域的应用

　　葡萄糖酸钠近几年来在建筑工程混凝土领域中的应用效益十分乐观。

　　葡萄糖酸钠在混凝土中的应用，其效益主要体现在三个方面：

延长混凝土的凝结时间、降低混凝土的坍落度经时损失、提高混凝土的强度。

　　近年来，高层、超高层建筑工程的建设，已不能由传统混凝土的施工技术满足其施工要求，发达国家商品混凝土的使用已非常普遍，商品混凝土中必须加入外加剂，因此，混凝土外加剂在工程中应用越来越广。

但掺加外剂后，混凝土的坍落度损失比未掺外加剂前更加严重，尤其是掺加高效减剂后混凝土的坍落度只能保持十几分钟到半小时，给施工造成了困难，这个问题在商品混凝土和泵送混凝土中尤为突出。

解决这个问题已有一些研究成果，通常采用的技术路线有两类：

一类是外加剂掺加方法，另一类是复合缓凝剂。

高效减水剂与缓凝剂复合以解决坍落损失的方法已被普遍接受，该方法的理论基础是延缓水泥早期化产物的形成达到抑制坍落度损失。

　　我国近年来某些建筑工程已使用泵送混凝土。

泵送混凝土中的泵送剂由高效减水剂、缓凝剂、引气剂、助泵剂组成，可作缓凝剂的物质主要有羟基羧酸类物质、多羟基碳水化合物、木质素磺酸盐和腐植减水剂以及无机化合物，国内应用较多的缓凝剂是糖蜜减水剂和木质素磺酸钙减水剂。

但也存在问题。

水泥执行ISO标准后，水泥细度增大，但与木钙和糖等缓凝剂适应性差。

　　在过去，人们对葡萄糖酸钠作缓凝剂的研究和应用不够，看不到效果，一些人只知道葡萄糖酸钠是羟基羧酸类可作缓凝剂的信息，却不知道如何去应用，如何去掺量，也不知道应用的效果如何，在时间上耽误了其发展的时机。

现在，葡萄糖酸钠的应用效果十分显显著，已打开了其应用的突破口。

何延树、胡延燕在研究葡萄糖酸钠的掺量对混凝土性能的影响时，依GB8076－1997规定,测试了葡萄糖酸钠的五个掺量分别对混凝土的影响[45],取其数据,详见表4－6.

表4葡萄糖酸钠对混凝土坍落度及损失的影响

掺量/％

初始坍落度/㎜

0．5h坍落度/㎜

1h坍落度/㎜

190

160

130

0．03

215

180

0．05

220

170

0．07

230

0．10

240

0．15

表5葡萄糖酸钠对混凝土凝结时间的影响

初凝时间/（h/min）

终凝时间/（h/min）

11h/10min

16h/50min

0.03

14h/10min

18h/30min

0.05

28h/20min

27h/30min

0.07

25h/10min

37h/40min

0.10

28h/30min

41h/10min

0.15

35h/20min

72h/30min

表6葡萄糖酸钠对混凝土强度的影响

3d/MPa

7d/MPa

28d/MPa

60d/MPa

21.2

30.6

40.5

44.7

19.8

31.4

35.4

41.8

22.3

30.9

47.1

20.6

34.2

46.8

52.3

12.1

29.0

36.2

40.9

――

19.5

25.6

26.5

　　从表4中看出，在一定的水灰比的情况下，随着葡萄糖酸钠掺量的增加，混凝土的坍落度经时损失降低甚至不损失，这表明葡萄糖酸钠有增塑性。

如表5所示，随着葡萄糖酸钠掺量的增加，混凝土的凝结时间，无论是初凝时间，还是终凝时间都有所延长。

掺量0.15％3d时，甚至还未终凝。

如表6所示，对于混凝土的强度，葡萄糖酸钠有一个最佳掺量值。

3d时，掺量为0.05％时强度最大，7d、28d及60d时，均为掺量0.07％时强度最大.低掺量缓凝剂主要影响3d以前早期强度,而对3d以后的强度影响则较小当超掺缓凝剂时，不仅影响3d以前早期强度，对3d以后的强度影响也较大。

当增加葡萄糖酸钠的掺量时，混凝土的强度有所提高，但当超过最佳掺量时混凝土的强度会降低。

适当的掺量为0.03％—0.07％。

　　6小结与展望

　　6.1生产规模迅速增长

　　我国葡萄糖酸衍生物年产规模从二十前的千吨发展到现在年产规模40多万吨，尤其是后十年，从1996年总产量6000t/a起步，发展到目前的规模，而且万吨规模的厂家已达10家以上，可见，后十年规模发展迅速。

　　6.2生产工艺技术领先、产品质量指标达到国际水平

　　目前，生产企业主要采用催化氧化工艺技术及发酵氧化工艺技术。

在催化氧化工艺技术中，前十年，基本是采用钯/炭作催化剂，后十年主要采用了多元金属/炭作催化剂，这是一个技术创新，也是一个大的转折点。

这一创新使催化氧化工艺技术水平达到了比较完美的境界。

多元金属/炭催化剂的催化活性大、专一性强，使用周期次数多，现在，技术与管理水平比较领先的厂家其氧化时间相对减少了一半，氧化转化率相对提高了4％，达到了99％左右的水平，由于氧化的专一程度高，氧化反应中的副反应极少，使其产品收率（以GNa生产为例）几乎接近100％，催化剂套用的次数可达400次以上了，产品的质量指标很好，部分企业的产品可达到国际水平。

由于其工艺路线短，投资省、规模可大可小、技术稳定、生产过程无“三废”排放，是一条比较受欢迎的工艺技术路线。

　　6.3葡萄糖酸衍生物的发展为我国淀粉工业的发展增加了动力

　　葡萄糖酸衍生物快速发展，其中的一个主要环节是葡萄糖酸钠在建筑工程中的应用效果，在泵送混凝土、大流动性混凝土、大体积混凝土及高强度混凝土等商品混凝土中，葡萄糖酸钠是复合缓凝剂中有效的、重要的成分。

混凝土行业是一个大行业、大市场、大世界，我国地域辽阔，目前商品混凝土虽然得到发展，但并不非常普遍，还有很大的发展空间，这会给产品