1.Hidroxipropil metilcelulosa (HPMC)é un importante éter de celulosa, moi utilizado na construción, produtos farmacéuticos, alimentos, cosméticos e outros campos. HPMC ten boas propiedades espesantes, formadoras de películas, emulsionantes, suspensión e retención de auga, polo que xoga un papel fundamental en moitas industrias. A produción de HPMC depende principalmente de procesos de modificación química. Nos últimos anos, co avance da biotecnoloxía, tamén comezaron a chamar a atención os métodos de produción baseados na fermentación microbiana.
2. Principio de produción de fermentación de HPMC
O proceso de produción tradicional de HPMC utiliza celulosa natural como materia prima e prodúcese mediante métodos químicos como a alcalinización, a eterificación e o refinado. Non obstante, este proceso implica unha gran cantidade de disolventes orgánicos e reactivos químicos, o que ten un gran impacto no medio ambiente. Polo tanto, o uso da fermentación microbiana para sintetizar celulosa e eterificala aínda máis converteuse nun método de produción máis respectuoso co medio ambiente e sostible.
A síntese microbiana de celulosa (BC) foi un tema candente nos últimos anos. As bacterias incluíndo Komagataeibacter (como Komagataeibacter xylinus) e Gluconacetobacter poden sintetizar directamente celulosa de alta pureza mediante a fermentación. Estas bacterias usan glicosa, glicerol ou outras fontes de carbono como substratos, fermentan en condicións adecuadas e segregan nanofibras de celulosa. A celulosa bacteriana resultante pódese converter en HPMC despois da modificación da hidroxipropilo e da metilación.
3. Proceso de produción
3.1 Proceso de fermentación da celulosa bacteriana
A optimización do proceso de fermentación é fundamental para mellorar o rendemento e a calidade da celulosa bacteriana. Os pasos principais son os seguintes:
Cribado e cultivo de cepas: seleccione cepas de celulosa de alto rendemento, como Komagataeibacter xylinus, para a domesticación e optimización.
Medio de fermentación: Aporta fontes de carbono (glucosa, sacarosa, xilosa), fontes de nitróxeno (extracto de lévedo, peptona), sales inorgánicas (fosfatos, sales de magnesio, etc.) e reguladores (ácido acético, ácido cítrico) para favorecer o crecemento bacteriano e a síntese de celulosa.
Control da condición de fermentación: incluíndo temperatura (28-30 ℃), pH (4,5-6,0), nivel de osíxeno disolto (axitación ou cultivo estático), etc.
Recollida e purificación: despois da fermentación, a celulosa bacteriana recóllese mediante filtración, lavado, secado e outros pasos, e elimínanse as bacterias residuais e outras impurezas.
3.2 Modificación da metilación de hidroxipropil da celulosa
A celulosa bacteriana obtida necesita ser modificada quimicamente para darlle as características de HPMC. Os pasos principais son os seguintes:
Tratamento de alcalinización: remollo nunha cantidade adecuada de solución de NaOH para expandir a cadea de celulosa e mellorar a actividade de reacción da eterificación posterior.
Reacción de eterificación: en condicións de temperatura e catalíticas específicas, engádese óxido de propileno (hidroxipropilación) e cloruro de metilo (metilación) para substituír o grupo hidroxilo da celulosa para formar HPMC.
Neutralización e refinado: neutralizar con ácido despois da reacción para eliminar os reactivos químicos sen reaccionar, e obter o produto final mediante lavado, filtración e secado.
Trituración e clasificación: triturar HPMC en partículas que cumpran as especificacións, cribalas e empaquetándoas segundo diferentes graos de viscosidade.
4. Tecnoloxías clave e estratexias de optimización
Mellora da cepa: mellora o rendemento e a calidade da celulosa mediante a enxeñaría xenética de cepas microbianas.
Optimización do proceso de fermentación: utilizar biorreactores para o control dinámico para mellorar a eficiencia da produción de celulosa.
Proceso de eterificación verde: reduce o uso de disolventes orgánicos e desenvolve tecnoloxías de eterificación máis respectuosas co medio ambiente, como a modificación catalítica enzimática.
Control de calidade do produto: analizando o grao de substitución, a solubilidade, a viscosidade e outros indicadores de HPMC, asegúrese de que cumpra os requisitos da aplicación.
A base de fermentaciónHPMCmétodo de produción ten as vantaxes de ser renovable, ecolóxico e eficiente, o que está en liña coa tendencia da química verde e do desenvolvemento sostible. Co avance da biotecnoloxía, espérase que esta tecnoloxía substitúa gradualmente aos métodos químicos tradicionais e promova a aplicación máis ampla de HPMC nos campos da construción, alimentación, medicina, etc.
Hora de publicación: 11-Abr-2025