1.Hüdroksüpropüülmetüültselluloos (HPMC)on oluline tsellulooseeter, mida kasutatakse laialdaselt ehituses, farmaatsias, toiduainetes, kosmeetikas ja muudes valdkondades. HPMC-l on head paksendavad, kiletmoodustavad, emulgeerivad, suspensiooni- ja vettpidavad omadused, seega mängib see paljudes tööstusharudes võtmerolli. HPMC tootmine põhineb peamiselt keemilistel modifitseerimisprotsessidel. Viimastel aastatel on biotehnoloogia edenedes hakanud tähelepanu köitma ka mikroobse kääritamisel põhinevad tootmismeetodid.
2. HPMC fermentatsiooni tootmise põhimõte
Traditsioonilises HPMC tootmisprotsessis kasutatakse toorainena looduslikku tselluloosi ja seda toodetakse keemiliste meetoditega, nagu leelistamine, eeterdamine ja rafineerimine. See protsess hõlmab aga suures koguses orgaanilisi lahusteid ja keemilisi reaktiive, millel on suur mõju keskkonnale. Seetõttu on mikroobse kääritamise kasutamine tselluloosi sünteesimiseks ja selle edasiseks eeterdamiseks muutunud keskkonnasõbralikumaks ja säästvamaks tootmismeetodiks.
Tselluloosi (BC) mikroobne süntees on viimastel aastatel olnud kuum teema. Bakterid, sealhulgas Komagataeibacter (nagu Komagataeibacter xylinus) ja Gluconacetobacter, võivad kääritamise teel otse sünteesida kõrge puhtusastmega tselluloosi. Need bakterid kasutavad substraatidena glükoosi, glütserooli või muid süsinikuallikaid, käärivad sobivates tingimustes ja eritavad tselluloosi nanokiude. Saadud bakteriaalse tselluloosi saab pärast hüdroksüpropüüli ja metüülimise modifitseerimist muuta HPMC-ks.
3. Tootmisprotsess
3.1 Bakteriaalse tselluloosi fermentatsiooniprotsess
Fermentatsiooniprotsessi optimeerimine on bakteriaalse tselluloosi saagise ja kvaliteedi parandamiseks ülioluline. Peamised sammud on järgmised.
Tüve sõelumine ja kultiveerimine: Kodustamiseks ja optimeerimiseks valige suure saagikusega tselluloosi tüved, nagu Komagataeibacter xylinus.
Fermentatsioonikeskkond: Bakterite kasvu ja tselluloosi sünteesi soodustamiseks tagage süsinikuallikad (glükoos, sahharoos, ksüloos), lämmastikuallikad (pärmiekstrakt, peptoon), anorgaanilised soolad (fosfaadid, magneesiumisoolad jne) ja regulaatorid (äädikhape, sidrunhape).
Fermentatsioonitingimuste kontroll: sealhulgas temperatuur (28-30 ℃), pH (4,5-6,0), lahustunud hapniku tase (segamine või staatiline kultuur) jne.
Kogumine ja puhastamine: Pärast kääritamist kogutakse bakteriaalne tselluloos filtreerimise, pesemise, kuivatamise ja muude etappide abil ning jääkbakterid ja muud lisandid eemaldatakse.
3.2 Tselluloosi hüdroksüpropüülmetüülimise modifikatsioon
Saadud bakteriaalset tselluloosi tuleb keemiliselt modifitseerida, et anda sellele HPMC omadused. Peamised sammud on järgmised.
Leelistamistöötlus: leotage sobivas koguses NaOH lahuses, et laiendada tselluloosiahelat ja parandada järgneva eeterdamise reaktsiooniaktiivsust.
Eeterdamisreaktsioon: teatud temperatuuril ja katalüütilistes tingimustes lisage tselluloosi hüdroksüülrühma asendamiseks HPMC moodustamiseks propüleenoksiidi (hüdroksüpropüülimine) ja metüülkloriidi (metüülimine).
Neutraliseerimine ja rafineerimine: neutraliseerida pärast reaktsiooni happega, et eemaldada reageerimata keemilised reaktiivid ja saada lõpptoode pesemise, filtreerimise ja kuivatamise teel.
Purustamine ja sorteerimine: purustage HPMC spetsifikatsioonidele vastavateks osakesteks ning sõeluge ja pakkige need vastavalt erinevatele viskoossusklassidele.
4. Peamised tehnoloogiad ja optimeerimisstrateegiad
Tüve parandamine: tselluloosi saagise ja kvaliteedi parandamine mikroobitüvede geenitehnoloogia abil.
Fermentatsiooniprotsessi optimeerimine: kasutage dünaamilise juhtimise jaoks bioreaktoreid, et parandada tselluloosi tootmise efektiivsust.
Roheline eeterdamisprotsess: vähendage orgaaniliste lahustite kasutamist ja töötage välja keskkonnasõbralikumad eeterdamistehnoloogiad, näiteks ensüümkatalüütiline modifitseerimine.
Toote kvaliteedikontroll: analüüsides asendusastet, lahustuvust, viskoossust ja muid HPMC näitajaid, veenduge, et see vastab kasutusnõuetele.
FermentatsioonipõhineHPMCtootmismeetodi eelised on taastuv, keskkonnasõbralik ja tõhus, mis on kooskõlas rohelise keemia ja säästva arengu suundumusega. Biotehnoloogia edenedes asendab see tehnoloogia järk-järgult traditsioonilised keemilised meetodid ja soodustab HPMC laiemat kasutamist ehituses, toidus, meditsiinis jne.
Postitusaeg: 11. aprill 2025