1.Hidroksipropylmetielsellulose (HPMC)is 'n belangrike sellulose-eter, wat wyd gebruik word in konstruksie, farmaseutiese produkte, voedsel, skoonheidsmiddels en ander velde. HPMC het goeie verdikkings-, filmvormende, emulgerende, suspensie- en waterretensie-eienskappe, dus speel dit 'n sleutelrol in baie nywerhede. Die produksie van HPMC berus hoofsaaklik op chemiese modifikasieprosesse. In onlangse jare, met die vooruitgang van biotegnologie, het produksiemetodes gebaseer op mikrobiese fermentasie ook aandag begin trek.
2. Fermentasie produksie beginsel van HPMC
Die tradisionele HPMC-produksieproses gebruik natuurlike sellulose as grondstof en word geproduseer deur chemiese metodes soos alkalisering, eterifikasie en raffinering. Hierdie proses behels egter 'n groot hoeveelheid organiese oplosmiddels en chemiese reagense, wat 'n groot impak op die omgewing het. Daarom het die gebruik van mikrobiese fermentasie om sellulose te sintetiseer en dit verder te eter 'n meer omgewingsvriendelike en volhoubare produksiemetode geword.
Mikrobiese sintese van sellulose (BC) was die afgelope jare 'n warm onderwerp. Bakterieë insluitend Komagataeibacter (soos Komagataeibacter xylinus) en Gluconacetobacter kan direk hoë-suiwer sellulose sintetiseer deur fermentasie. Hierdie bakterieë gebruik glukose, gliserol of ander koolstofbronne as substrate, fermenteer onder geskikte toestande en skei sellulose-nanovesels af. Die gevolglike bakteriële sellulose kan na hidroksipropiel en metileringsmodifikasie in HPMC omgeskakel word.
3. Produksieproses
3.1 Fermentasieproses van bakteriese sellulose
Die optimalisering van die fermentasieproses is van kardinale belang om die opbrengs en kwaliteit van bakteriese sellulose te verbeter. Die hoofstappe is soos volg:
Stamme sifting en verbouing: Kies hoë-opbrengs sellulose stamme, soos Komagataeibacter xylinus, vir makmaak en optimalisering.
Fermentasiemedium: Verskaf koolstofbronne (glukose, sukrose, xilose), stikstofbronne (gisekstrak, peptoon), anorganiese soute (fosfate, magnesiumsoute, ens.) en reguleerders (asynsuur, sitroensuur) om bakteriese groei en sellulosesintese te bevorder.
Fermentasietoestandbeheer: insluitend temperatuur (28-30℃), pH (4.5-6.0), opgeloste suurstofvlak (roer of statiese kultuur), ens.
Versameling en suiwering: Na fermentasie word die bakteriese sellulose versamel deur filter, was, droog en ander stappe, en oorblywende bakterieë en ander onsuiwerhede word verwyder.
3.2 Hidroksipropylmetileringsmodifikasie van sellulose
Die verkrygde bakteriese sellulose moet chemies gemodifiseer word om dit die eienskappe van HPMC te gee. Die hoofstappe is soos volg:
Alkaliniseringsbehandeling: week in 'n gepaste hoeveelheid NaOH-oplossing om die selluloseketting uit te brei en die reaksie-aktiwiteit van daaropvolgende verethering te verbeter.
Veretheringsreaksie: onder spesifieke temperatuur en katalitiese toestande, voeg propileenoksied (hidroksipropylering) en metielchloried (metilering) by om die sellulose-hidroksielgroep te vervang om HPMC te vorm.
Neutralisasie en verfyning: neutraliseer met suur na die reaksie om ongereageerde chemiese reagense te verwyder, en verkry die finale produk deur te was, filtreer en droog.
Verplettering en gradering: druk HPMC in deeltjies wat aan die spesifikasies voldoen, en sif en verpak dit volgens verskillende viskositeitsgrade.
4. Sleuteltegnologieë en optimaliseringstrategieë
Stamverbetering: verbeter sellulose-opbrengs en kwaliteit deur genetiese manipulering van mikrobiese stamme.
Fermentasieprosesoptimalisering: gebruik bioreaktore vir dinamiese beheer om selluloseproduksiedoeltreffendheid te verbeter.
Groen veretheringsproses: verminder die gebruik van organiese oplosmiddels en ontwikkel meer omgewingsvriendelike vereetingstegnologieë, soos ensiemkatalitiese modifikasie.
Produkgehaltebeheer: deur die substitusiegraad, oplosbaarheid, viskositeit en ander aanwysers van HPMC te ontleed, verseker dat dit aan die toepassingsvereistes voldoen.
Die fermentasie-gebaseerdeHPMCproduksiemetode het die voordele dat dit hernubaar, omgewingsvriendelik en doeltreffend is, wat in lyn is met die neiging van groen chemie en volhoubare ontwikkeling. Met die vooruitgang van biotegnologie word verwag dat hierdie tegnologie tradisionele chemiese metodes geleidelik sal vervang en die wyer toepassing van HPMC in die velde van konstruksie, voedsel, medisyne, ens.
Postyd: 11-Apr-2025