Métodos para hidrolizar carbohidratos
Ámbito técnico:
La presente invención pertenece al campo de la degradación catalítica energética de la biomasa, y específicamente se refiere a un método para degradar carbohidratos.
Tecnología básica:
En los últimos años, la investigación sobre la conversión de carbohidratos como la celulosa, la hemicelulosa y el almidón, que se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza, en azúcares y combustibles químicos ha atraído investigaciones en el país. y en el extranjero. El método tradicional de conversión de carbohidratos se lleva a cabo en enzimas biológicas o soluciones acuosas de ácidos fuertes inorgánicos. Hay muchos factores desfavorables, como la baja actividad catalítica de la celulasa, la baja tasa de reutilización y la baja eficiencia de conversión, lo que resulta en altos costos de producción. método de hidrólisis ácida La actividad catalítica es alta, pero el ácido fuerte es corrosivo y requiere un equipo elevado. Además, el producto es propenso a la hidrólisis secundaria y la reacción es difícil de controlar. Más importante aún, se produce una gran cantidad de solución acuosa ácida residual después de la reacción catalítica ácida fuerte, lo que resulta en un proceso de postratamiento complicado y una contaminación ambiental grave. Para resolver este problema, en los últimos años se ha prestado cada vez más atención a algunos medios de reacción nuevos, eficientes y respetuosos con el medio ambiente, como los líquidos iónicos, el agua líquida a alta temperatura y otros medios respetuosos con el medio ambiente. Muchas publicaciones han informado que los líquidos iónicos, como un nuevo tipo de medio ecológico, tienen muchas ventajas, como una fuerte solubilidad, una estructura ajustable y una buena estabilidad térmica. Sin embargo, durante la conversión de carbohidratos, es difícil separar los líquidos iónicos de los productos, lo que dificulta la obtención de productos químicos puros. Además, los líquidos iónicos son caros y si no se pueden reutilizar, los costes de producción son elevados, lo que restringe seriamente el desarrollo industrial de la conversión de carbohidratos. El agua líquida a alta temperatura se refiere al agua líquida comprimida con una temperatura entre 180 y 350 °C. Puede ionizar H" y desempeñar el papel de catálisis ácida. Después de la reacción, la temperatura disminuye y el H+ se reduce a agua, por lo que todo. El proceso de reacción permanece verde y libre de contaminación. La acidez del agua líquida a alta temperatura es débil y la conversión de carbohidratos debe realizarse en un ambiente fuertemente ácido. Por lo tanto, la selección del catalizador es la clave para una conversión eficiente de los carbohidratos. en agua líquida a alta temperatura La separación del ácido sólido soportado o del ácido súper sólido del medio es simple, no tóxica y no contaminante, y muestra ventajas sobresalientes en muchas reacciones, pero estos catalizadores tienen muchas limitaciones a la hora de convertir carbohidratos en altas temperaturas. -agua líquida a temperatura alta. Por un lado, la celulosa, la hemicelulosa, el almidón, etc. son insolubles en agua. Existe en forma sólida junto con el catalizador sólido en la solución acuosa. El centro activo del catalizador no está en suficiente contacto con. Los reactivos, lo que resulta en una baja actividad catalítica. Por otro lado, este tipo de catalizador se desactiva rápidamente en la solución acuosa. Las principales razones de la desactivación incluyen el proceso de reacción. Las moléculas del medio se adsorben en la superficie del catalizador, bloqueando el activo. centro del catalizador, y el sitio activo ácido cargado SO/- se pierde fácilmente en la solución acuosa, lo que resulta en la desactivación del catalizador. Por las razones anteriores, la conversión actual de carbohidratos todavía se realiza mediante hidrólisis de ácido fuerte y fermentación enzimática. La hidrólisis de carbohidratos generalmente se lleva a cabo en una solución acuosa a alta temperatura de 180-240 °C. El medio de reacción es agua líquida a alta temperatura, que es un medio respetuoso con el medio ambiente, por lo que es necesario desarrollar un método que pueda ser eficaz. catalizar carbohidratos en agua líquida a alta temperatura Un catalizador que pueda separarse fácilmente del producto para reemplazar el ácido sulfúrico para su reutilización tendrá una importante importancia científica y práctica.