1.Hidroksipropil metilselüloz (HPMC)tikinti, əczaçılıq, qida, kosmetika və digər sahələrdə geniş istifadə olunan mühüm sellüloz efiridir. HPMC yaxşı qatılaşdırıcı, film əmələ gətirən, emulsiyalaşdırıcı, suspenziya və su tutma xüsusiyyətlərinə malikdir, buna görə də bir çox sənaye sahələrində əsas rol oynayır. HPMC istehsalı əsasən kimyəvi modifikasiya proseslərinə əsaslanır. Son illərdə biotexnologiyanın inkişafı ilə mikrob fermentasiyasına əsaslanan istehsal üsulları da diqqəti cəlb etməyə başlayıb.
2. HPMC-nin fermentasiya istehsal prinsipi
Ənənəvi HPMC istehsal prosesi xammal kimi təbii sellülozadan istifadə edir və qələviləşdirmə, eterləşdirmə və saflaşdırma kimi kimyəvi üsullarla istehsal olunur. Lakin bu proses çoxlu miqdarda üzvi həlledicilər və kimyəvi reagentləri əhatə edir ki, bu da ətraf mühitə böyük təsir göstərir. Buna görə də sellülozun sintezi və onun daha da efirləşdirilməsi üçün mikrob fermentasiyasından istifadə daha ekoloji cəhətdən təmiz və davamlı istehsal üsuluna çevrilmişdir.
Selülozanın (BC) mikrobial sintezi son illərdə aktual mövzu olmuşdur. Komagataeibacter (məsələn, Komagataeibacter xylinus) və Gluconacetobacter daxil olmaqla bakteriyalar fermentasiya yolu ilə birbaşa yüksək saflıqda sellülozanı sintez edə bilər. Bu bakteriyalar substrat kimi qlükoza, qliserol və ya digər karbon mənbələrindən istifadə edir, uyğun şəraitdə fermentləşir və sellüloza nanolifləri ifraz edir. Nəticədə yaranan bakterial sellüloza hidroksipropil və metilləşmə modifikasiyasından sonra HPMC-yə çevrilə bilər.
3. İstehsal prosesi
3.1 Bakterial sellülozun fermentasiya prosesi
Fermentasiya prosesinin optimallaşdırılması bakterial sellülozun məhsuldarlığını və keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün çox vacibdir. Əsas addımlar aşağıdakılardır:
Ştammların yoxlanılması və becərilməsi: Evcilləşdirmə və optimallaşdırma üçün Komagataeibacter xylinus kimi yüksək məhsuldar sellüloza ştammlarını seçin.
Fermentasiya mühiti: Bakteriyaların böyüməsini və sellüloza sintezini təşviq etmək üçün karbon mənbələri (qlükoza, saxaroza, ksiloza), azot mənbələri (maya ekstraktı, pepton), qeyri-üzvi duzlar (fosfatlar, maqnezium duzları və s.) və tənzimləyicilər (sirkə turşusu, limon turşusu) təmin edin.
Fermentasiya vəziyyətinə nəzarət: temperatur (28-30 ℃), pH (4.5-6.0), həll olunmuş oksigen səviyyəsi (qarışdırmaq və ya statik mədəniyyət) və s.
Yığım və təmizlənmə: Fermentasiyadan sonra bakterial sellüloz filtrasiya, yuyulma, qurutma və digər addımlarla toplanır və qalıq bakteriyalar və digər çirklər təmizlənir.
3.2 Sellülozanın hidroksipropil metilasiya modifikasiyası
Alınan bakterial sellüloza HPMC xüsusiyyətlərini vermək üçün kimyəvi cəhətdən dəyişdirilməlidir. Əsas addımlar aşağıdakılardır:
Qələviləşdirmə müalicəsi: sellüloza zəncirini genişləndirmək və sonrakı eterləşmənin reaksiya aktivliyini yaxşılaşdırmaq üçün müvafiq miqdarda NaOH məhlulu ilə isladın.
Eterifikasiya reaksiyası: xüsusi temperatur və katalitik şəraitdə HPMC yaratmaq üçün sellüloza hidroksil qrupunu əvəz etmək üçün propilen oksidi (hidroksipropilləşmə) və metilxlorid (metilləşmə) əlavə edin.
Zərərsizləşdirmə və saflaşdırma: reaksiyaya girməmiş kimyəvi reagentləri çıxarmaq üçün reaksiyadan sonra turşu ilə zərərsizləşdirin və yuyulması, süzülməsi və qurudulması yolu ilə son məhsulu əldə edin.
Əzmə və təsnifat: HPMC-ni spesifikasiyalara cavab verən hissəciklərə əzmək və onları müxtəlif özlülük dərəcələrinə görə süzmək və qablaşdırmaq.
4. Əsas texnologiyalar və optimallaşdırma strategiyaları
Gərginliyin yaxşılaşdırılması: mikrob suşlarının genetik mühəndisliyi vasitəsilə sellüloza məhsuldarlığını və keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq.
Fermentasiya prosesinin optimallaşdırılması: sellüloza istehsalının səmərəliliyini artırmaq üçün dinamik nəzarət üçün bioreaktorlardan istifadə edin.
Yaşıl eterləşdirmə prosesi: üzvi həlledicilərin istifadəsini azaldın və ferment katalitik modifikasiyası kimi daha ekoloji cəhətdən təmiz eterləşdirmə texnologiyalarını inkişaf etdirin.
Məhsulun keyfiyyətinə nəzarət: HPMC-nin əvəzetmə dərəcəsini, həll olunma qabiliyyətini, özlülüyünü və digər göstəricilərini təhlil edərək, onun tətbiq tələblərinə cavab verdiyinə əmin olun.
Fermentasiya əsaslıdırHPMCistehsal üsulu yaşıl kimya və davamlı inkişaf tendensiyasına uyğun olaraq bərpa olunan, ekoloji cəhətdən təmiz və səmərəli olması kimi üstünlüklərə malikdir. Biotexnologiyanın inkişafı ilə bu texnologiyanın tədricən ənənəvi kimyəvi üsulları əvəz edəcəyi və HPMC-nin tikinti, qida, tibb və s. sahələrdə daha geniş tətbiqini təşviq edəcəyi gözlənilir.
Göndərmə vaxtı: 11 aprel 2025-ci il