1.Hidroxi-propil-metil-cellulóz (HPMC)fontos cellulóz-éter, széles körben használják az építőiparban, a gyógyszeriparban, az élelmiszeriparban, a kozmetikában és más területeken. A HPMC jó sűrítő, filmképző, emulgeáló, szuszpendáló és vízmegtartó tulajdonságokkal rendelkezik, így számos iparágban kulcsszerepet játszik. A HPMC gyártása elsősorban kémiai módosítási eljárásokon alapul. Az utóbbi években a biotechnológia fejlődésével a mikrobiális fermentáción alapuló termelési módszerek is felkeltették a figyelmet.
2. A HPMC fermentációs előállítási elve
A hagyományos HPMC gyártási folyamat természetes cellulózt használ nyersanyagként, és kémiai módszerekkel, például lúgosítással, éterezéssel és finomítással állítják elő. Ez a folyamat azonban nagy mennyiségű szerves oldószert és kémiai reagenst tartalmaz, ami nagy hatással van a környezetre. Ezért a mikrobiális fermentáció alkalmazása a cellulóz szintetizálására és további éteresítésére környezetbarátabb és fenntarthatóbb termelési módszerré vált.
A cellulóz (BC) mikrobiális szintézise az elmúlt években felkapott téma volt. A baktériumok, köztük a Komagataeibacter (például a Komagataeibacter xylinus) és a Gluconacetobacter, közvetlenül képesek nagy tisztaságú cellulózt szintetizálni fermentáció útján. Ezek a baktériumok glükózt, glicerint vagy más szénforrást használnak szubsztrátként, megfelelő körülmények között fermentálnak, és cellulóz nanoszálakat választanak ki. A kapott bakteriális cellulóz hidroxipropil- és metilezési módosítás után HPMC-vé alakítható.
3. Gyártási folyamat
3.1 A bakteriális cellulóz fermentációs folyamata
A fermentációs folyamat optimalizálása kulcsfontosságú a bakteriális cellulóz hozamának és minőségének javítása szempontjából. A fő lépések a következők:
Törzsszűrés és tenyésztés: A háziasításhoz és optimalizáláshoz válasszon nagy hozamú cellulóztörzseket, mint például a Komagataeibacter xylinus.
Fermentációs tápközeg: biztosítson szénforrásokat (glükóz, szacharóz, xilóz), nitrogénforrásokat (élesztőkivonat, pepton), szervetlen sókat (foszfátok, magnéziumsók stb.) és szabályozókat (ecetsav, citromsav) a baktériumok növekedésének és a cellulóz szintézisének elősegítése érdekében.
Erjedési állapot szabályozása: beleértve a hőmérsékletet (28-30 ℃), a pH-t (4,5-6,0), az oldott oxigén szintjét (keverés vagy statikus tenyésztés) stb.
Gyűjtés és tisztítás: Az erjesztést követően a bakteriális cellulózt szűréssel, mosással, szárítással és egyéb lépésekkel összegyűjtik, a maradék baktériumokat és egyéb szennyeződéseket eltávolítják.
3.2. A cellulóz hidroxipropil-metilezési módosítása
A kapott bakteriális cellulózt kémiailag módosítani kell, hogy a HPMC jellemzőit megkapja. A fő lépések a következők:
Lúgosító kezelés: megfelelő mennyiségű NaOH-oldatba áztassa a cellulózlánc kiterjesztését és a későbbi éterezés reakcióaktivitásának javítását.
Éterezési reakció: meghatározott hőmérsékleten és katalitikus körülmények között adjon hozzá propilén-oxidot (hidroxipropilezés) és metil-kloridot (metilezés), hogy helyettesítse a cellulóz hidroxilcsoportját, így HPMC képződik.
Semlegesítés és finomítás: a reakciót követően savval semlegesítjük, hogy eltávolítsuk az el nem reagált kémiai reagenseket, és mosással, szűréssel és szárítással kapjuk meg a végterméket.
Zúzás és osztályozás: a HPMC-t olyan részecskékre zúzni, amelyek megfelelnek az előírásoknak, majd szitázni és csomagolni a különböző viszkozitási fokozatok szerint.
4. Kulcsfontosságú technológiák és optimalizálási stratégiák
Törzsjavítás: a cellulózhozam és -minőség javítása a mikrobiális törzsek géntechnológiájával.
Fermentációs folyamat optimalizálása: bioreaktorok használata a dinamikus szabályozáshoz a cellulóztermelés hatékonyságának javítása érdekében.
Zöld éterezési folyamat: csökkentse a szerves oldószerek használatát, és környezetbarátabb éterezési technológiákat dolgozzon ki, mint például az enzimkatalitikus módosítás.
Termékminőség-ellenőrzés: a HPMC helyettesítési fokának, oldhatóságának, viszkozitásának és egyéb mutatóinak elemzésével győződjön meg arról, hogy az megfelel az alkalmazási követelményeknek.
A fermentációs alapúHPMCA gyártási módszer előnye, hogy megújuló, környezetbarát és hatékony, ami összhangban van a zöld kémia és a fenntartható fejlődés irányzatával. A biotechnológia fejlődésével ez a technológia várhatóan fokozatosan felváltja a hagyományos kémiai módszereket, és elősegíti a HPMC szélesebb körű alkalmazását az építőipar, az élelmiszeripar, az orvostudomány stb.
Feladás időpontja: 2025.04.11