1.Hidroksipropil metilceluloza (HPMC)je važan celulozni eter koji se široko koristi u građevinarstvu, farmaceutici, hrani, kozmetici i drugim područjima. HPMC ima dobra svojstva zgušnjavanja, stvaranja filma, emulgiranja, suspenzije i zadržavanja vode, tako da igra ključnu ulogu u mnogim industrijama. Proizvodnja HPMC-a uglavnom se oslanja na procese kemijske modifikacije. Posljednjih godina, s napretkom biotehnologije, pozornost su počele privlačiti i metode proizvodnje temeljene na mikrobnoj fermentaciji.
2. Princip HPMC proizvodnje fermentacije
Tradicionalni proizvodni proces HPMC koristi prirodnu celulozu kao sirovinu i proizvodi se kemijskim metodama kao što su alkalizacija, eterifikacija i rafiniranje. Međutim, ovaj proces uključuje veliku količinu organskih otapala i kemijskih reagensa, što ima veliki utjecaj na okoliš. Stoga je uporaba mikrobne fermentacije za sintetiziranje celuloze i njezino daljnje eterificiranje postala ekološki prihvatljivija i održivija metoda proizvodnje.
Mikrobna sinteza celuloze (BC) bila je vruća tema posljednjih godina. Bakterije uključujući Komagataeibacter (kao što je Komagataeibacter xylinus) i Gluconacetobacter mogu izravno sintetizirati celulozu visoke čistoće putem fermentacije. Ove bakterije koriste glukozu, glicerol ili druge izvore ugljika kao supstrate, fermentiraju pod odgovarajućim uvjetima i luče celulozna nanovlakna. Rezultirajuća bakterijska celuloza može se pretvoriti u HPMC nakon modifikacije hidroksipropila i metilacije.
3. Proces proizvodnje
3.1 Proces fermentacije bakterijske celuloze
Optimizacija procesa fermentacije ključna je za poboljšanje prinosa i kvalitete bakterijske celuloze. Glavni koraci su sljedeći:
Probir i uzgoj sojeva: Odaberite celulozne sojeve visokog prinosa, kao što je Komagataeibacter xylinus, za pripitomljavanje i optimizaciju.
Medij za fermentaciju: Osigurajte izvore ugljika (glukoza, saharoza, ksiloza), izvore dušika (ekstrakt kvasca, pepton), anorganske soli (fosfati, magnezijeve soli, itd.) i regulatore (octena kiselina, limunska kiselina) za promicanje rasta bakterija i sinteze celuloze.
Kontrola uvjeta fermentacije: uključujući temperaturu (28-30 ℃), pH (4,5-6,0), razinu otopljenog kisika (miješanje ili statička kultura), itd.
Skupljanje i pročišćavanje: Nakon fermentacije, bakterijska celuloza se prikuplja filtriranjem, pranjem, sušenjem i drugim koracima, a zaostale bakterije i druge nečistoće se uklanjaju.
3.2 Hidroksipropil metilacijska modifikacija celuloze
Dobivenu bakterijsku celulozu potrebno je kemijski modificirati kako bi dobila karakteristike HPMC-a. Glavni koraci su sljedeći:
Tretman alkalizacije: potopiti u odgovarajuću količinu otopine NaOH kako bi se proširio celulozni lanac i poboljšala reakcijska aktivnost naknadne eterifikacije.
Reakcija eterifikacije: pod specifičnom temperaturom i katalitičkim uvjetima dodajte propilen oksid (hidroksipropilacija) i metil klorid (metilacija) kako biste zamijenili celuloznu hidroksilnu skupinu i formirali HPMC.
Neutralizacija i pročišćavanje: neutralizirati kiselinom nakon reakcije kako bi se uklonili neizreagirani kemijski reagensi, te dobiti konačni proizvod pranjem, filtriranjem i sušenjem.
Drobljenje i klasiranje: usitnite HPMC u čestice koje zadovoljavaju specifikacije, te ih prosijte i pakirajte prema različitim stupnjevima viskoznosti.
4. Ključne tehnologije i strategije optimizacije
Poboljšanje soja: poboljšati prinos celuloze i kvalitetu genetskim inženjeringom mikrobnih sojeva.
Optimizacija procesa fermentacije: koristite bioreaktore za dinamičku kontrolu kako biste poboljšali učinkovitost proizvodnje celuloze.
Zeleni proces eterifikacije: smanjite upotrebu organskih otapala i razvijte ekološki prihvatljivije tehnologije eterifikacije, kao što je enzimska katalitička modifikacija.
Kontrola kvalitete proizvoda: analizom stupnja supstitucije, topljivosti, viskoznosti i drugih pokazatelja HPMC-a, osigurajte da ispunjava zahtjeve primjene.
Na bazi fermentacijeHPMCproizvodni način ima prednosti jer je obnovljiv, ekološki prihvatljiv i učinkovit, što je u skladu s trendom zelene kemije i održivog razvoja. S napretkom biotehnologije, očekuje se da će ova tehnologija postupno zamijeniti tradicionalne kemijske metode i promicati širu primjenu HPMC-a u područjima građevinarstva, hrane, medicine itd.
Vrijeme objave: 11. travnja 2025