1.Hidroxipropil metilcel·lulosa (HPMC)és un important èter de cel·lulosa, àmpliament utilitzat en la construcció, farmacèutica, alimentació, cosmètica i altres camps. HPMC té bones propietats d'espessiment, formació de pel·lícula, emulsionant, suspensió i retenció d'aigua, de manera que té un paper clau en moltes indústries. La producció de HPMC es basa principalment en processos de modificació química. En els darrers anys, amb l'avenç de la biotecnologia, els mètodes de producció basats en la fermentació microbiana també han començat a cridar l'atenció.
2. Principi de producció de fermentació de HPMC
El procés de producció tradicional HPMC utilitza cel·lulosa natural com a matèria primera i es produeix mitjançant mètodes químics com l'alcalinització, l'eterificació i el refinament. Tanmateix, aquest procés implica una gran quantitat de dissolvents orgànics i reactius químics, la qual cosa té un gran impacte en el medi ambient. Per tant, l'ús de la fermentació microbiana per sintetitzar cel·lulosa i eterificar-la encara més s'ha convertit en un mètode de producció més respectuós amb el medi ambient i sostenible.
La síntesi microbiana de cel·lulosa (BC) ha estat un tema candent en els últims anys. Els bacteris que inclouen Komagataeibacter (com Komagataeibacter xylinus) i Gluconacetobacter poden sintetitzar directament cel·lulosa d'alta puresa mitjançant la fermentació. Aquests bacteris utilitzen glucosa, glicerol o altres fonts de carboni com a substrats, fermenten en condicions adequades i segreguen nanofibres de cel·lulosa. La cel·lulosa bacteriana resultant es pot convertir en HPMC després de la modificació d'hidroxipropil i metilació.
3. Procés de producció
3.1 Procés de fermentació de la cel·lulosa bacteriana
L'optimització del procés de fermentació és crucial per millorar el rendiment i la qualitat de la cel·lulosa bacteriana. Els passos principals són els següents:
Cribratge i cultiu de soques: seleccioneu soques de cel·lulosa d'alt rendiment, com Komagataeibacter xylinus, per a la domesticació i optimització.
Mitjà de fermentació: Aporten fonts de carboni (glucosa, sacarosa, xilosa), fonts de nitrogen (extracte de llevat, peptona), sals inorgàniques (fosfats, sals de magnesi, etc.) i reguladors (àcid acètic, àcid cítric) per afavorir el creixement bacterià i la síntesi de cel·lulosa.
Control de l'estat de fermentació: inclosa la temperatura (28-30 ℃), pH (4,5-6,0), nivell d'oxigen dissolt (agitació o cultiu estàtic), etc.
Recollida i purificació: després de la fermentació, la cel·lulosa bacteriana es recull mitjançant filtració, rentat, assecat i altres passos, i s'eliminen els bacteris residuals i altres impureses.
3.2 Modificació de la metilació d'hidroxipropil de la cel·lulosa
La cel·lulosa bacteriana obtinguda ha de ser modificada químicament per donar-li les característiques de HPMC. Els passos principals són els següents:
Tractament d'alcalinització: remullar en una quantitat adequada de solució de NaOH per expandir la cadena de cel·lulosa i millorar l'activitat de reacció de l'eterificació posterior.
Reacció d'eterificació: sota condicions específiques de temperatura i catalítica, afegeix òxid de propilè (hidroxipropilació) i clorur de metil (metilació) per substituir el grup hidroxil de cel·lulosa per formar HPMC.
Neutralització i refinat: neutralitzar amb àcid després de la reacció per eliminar els reactius químics no reaccionats, i obtenir el producte final mitjançant rentat, filtrat i assecat.
Trituració i classificació: triturar HPMC en partícules que compleixin les especificacions, i empaquetar-les segons diferents graus de viscositat.
4. Tecnologies clau i estratègies d'optimització
Millora de soques: millora el rendiment i la qualitat de la cel·lulosa mitjançant l'enginyeria genètica de soques microbianes.
Optimització del procés de fermentació: utilitzar bioreactors per al control dinàmic per millorar l'eficiència de producció de cel·lulosa.
Procés d'eterificació verda: reduir l'ús de dissolvents orgànics i desenvolupar tecnologies d'eterificació més respectuoses amb el medi ambient, com ara la modificació catalítica d'enzims.
Control de qualitat del producte: mitjançant l'anàlisi del grau de substitució, la solubilitat, la viscositat i altres indicadors de HPMC, assegureu-vos que compleix els requisits de l'aplicació.
El basat en la fermentacióHPMCEl mètode de producció té els avantatges de ser renovable, respectuós amb el medi ambient i eficient, que està en línia amb la tendència de la química verda i el desenvolupament sostenible. Amb l'avenç de la biotecnologia, s'espera que aquesta tecnologia substitueixi gradualment els mètodes químics tradicionals i promogui l'aplicació més àmplia de HPMC en els camps de la construcció, l'alimentació, la medicina, etc.
Hora de publicació: 11-abril-2025