Հիդրօքսիպրոպիլմեթիլցելյուլոզայի խմորում և արտադրություն

1.Հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլցելյուլոզա (HPMC)կարևոր ցելյուլոզային եթեր է, որը լայնորեն օգտագործվում է շինարարության, դեղագործության, սննդի, կոսմետիկայի և այլ ոլորտներում։ HPMC-ն ունի լավ խտացնող, թաղանթ ձևավորող, էմուլգացնող, կասեցման և ջրի պահպանման հատկություններ, ուստի այն առանցքային դեր է խաղում բազմաթիվ ոլորտներում: HPMC-ի արտադրությունը հիմնականում հիմնված է քիմիական ձևափոխման գործընթացների վրա: Վերջին տարիներին, կենսատեխնոլոգիայի առաջընթացի հետ մեկտեղ, մանրէների խմորման վրա հիմնված արտադրության մեթոդները նույնպես սկսել են ուշադրություն գրավել:

2. HPMC-ի ֆերմենտացման արտադրության սկզբունքը

Ավանդական HPMC արտադրության գործընթացում օգտագործվում է բնական ցելյուլոզը որպես հումք և արտադրվում է քիմիական մեթոդներով, ինչպիսիք են ալկալացումը, եթերիացումը և զտումը: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացը ներառում է մեծ քանակությամբ օրգանական լուծիչներ և քիմիական ռեագենտներ, ինչը մեծ ազդեցություն ունի շրջակա միջավայրի վրա: Հետևաբար, ցելյուլոզայի սինթեզման և դրա հետագա եթերիֆիկացման համար մանրէաբանական խմորման օգտագործումը դարձել է ավելի էկոլոգիապես մաքուր և կայուն արտադրության մեթոդ:

Ցելյուլոզայի մանրէաբանական սինթեզը (BC) վերջին տարիներին թեժ թեմա է: Բակտերիաները, ներառյալ Komagataeibacter (օրինակ, Komagataeibacter xylinus) և Gluconacetobacter-ը, կարող են ուղղակիորեն սինթեզել բարձր մաքրության ցելյուլոզա ֆերմենտացման միջոցով: Այս բակտերիաները օգտագործում են գլյուկոզա, գլիցերին կամ այլ ածխածնի աղբյուրներ՝ որպես սուբստրատ, խմորում են հարմար պայմաններում և արտազատում ցելյուլոզային նանոմանրաթելեր։ Ստացված բակտերիալ ցելյուլոզը կարող է վերածվել HPMC-ի՝ հիդրօքսիպրոպիլային և մեթիլացման ձևափոխումից հետո:

3. Արտադրական գործընթաց

3.1 Բակտերիալ ցելյուլոզայի խմորման գործընթացը

Ֆերմենտացման գործընթացի օպտիմալացումը վճռորոշ է բակտերիալ ցելյուլոզայի բերքատվության և որակի բարելավման համար: Հիմնական քայլերը հետևյալն են.

Լարումների զննում և մշակում. Ընտելացման և օպտիմալացման համար ընտրեք ցելյուլոզային բարձր բերքատվության շտամներ, ինչպիսին է Komagataeibacter xylinus-ը:

Խմորման միջավայր. Ապահովեք ածխածնի աղբյուրներ (գլյուկոզա, սախարոզա, քսիլոզա), ազոտի աղբյուրներ (խմորիչի էքստրակտ, պեպտոն), անօրգանական աղեր (ֆոսֆատներ, մագնեզիումի աղեր և այլն) և կարգավորիչներ (քացախաթթու, կիտրոնաթթու)՝ նպաստելու բակտերիաների աճին և բջջանյութի սինթեզին:

Խմորման վիճակի վերահսկում. ներառյալ ջերմաստիճանը (28-30℃), pH (4,5-6,0), լուծված թթվածնի մակարդակը (խառնելով կամ ստատիկ մշակույթը) և այլն:

Հավաքում և մաքրում. Ֆերմենտացումից հետո բակտերիալ ցելյուլոզը հավաքվում է զտման, լվացման, չորացման և այլ քայլերի միջոցով, իսկ մնացորդային բակտերիաները և այլ կեղտերը հեռացվում են:

3.2 Ցելյուլոզայի հիդրօքսիպրոպիլ մեթիլացման մոդիֆիկացիան

Ստացված բակտերիալ ցելյուլոզը պետք է քիմիապես ձևափոխվի՝ նրան HPMC-ի բնութագրերը տալու համար: Հիմնական քայլերը հետևյալն են.

Ալկալիզացման մշակում. ներծծվում է NaOH-ի համապատասխան քանակի լուծույթում՝ ցելյուլոզային շղթան ընդլայնելու և հետագա եթերիֆիկացման ռեակցիայի ակտիվությունը բարելավելու համար:

Եթերիֆիկացման ռեակցիա. հատուկ ջերմաստիճանի և կատալիտիկ պայմաններում ավելացրեք պրոպիլեն օքսիդ (հիդրօքսիպրոպիլացում) և մեթիլ քլորիդ (մեթիլացում)՝ բջջանյութի հիդրօքսիլ խմբին փոխարինելու համար՝ HPMC ձևավորելու համար:

Չեզոքացում և զտում. ռեակցիայից հետո չեզոքացնել թթվով, որպեսզի հեռացնեն չհակազդող քիմիական ռեակտիվները, և վերջնական արտադրանքը ստացվի լվացման, զտման և չորացման միջոցով:

Ջարդում և դասակարգում. տրոհեք HPMC-ն մասնիկների մեջ, որոնք համապատասխանում են բնութագրերին, և դրանք զտեք և փաթեթավորեք ըստ մածուցիկության տարբեր աստիճանների:

4. Հիմնական տեխնոլոգիաներ և օպտիմալացման ռազմավարություններ

Լարվածության բարելավում. բարելավել ցելյուլոզայի բերքատվությունը և որակը մանրէաբանական շտամների գենետիկական ինժեներիայի միջոցով:

Ֆերմենտացման գործընթացի օպտիմիզացում. օգտագործեք բիոռեակտորներ դինամիկ հսկողության համար՝ ցելյուլոզայի արտադրության արդյունավետությունը բարելավելու համար:

Կանաչ եթերիֆիկացման գործընթաց. նվազեցնել օրգանական լուծիչների օգտագործումը և զարգացնել ավելի էկոլոգիապես մաքուր եթերիֆիկացման տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են ֆերմենտային կատալիտիկ ձևափոխումը:

Արտադրանքի որակի վերահսկում. վերլուծելով HPMC-ի փոխարինման աստիճանը, լուծելիությունը, մածուցիկությունը և այլ ցուցանիշները, համոզվեք, որ այն համապատասխանում է կիրառման պահանջներին:

Խմորման վրա հիմնվածHPMCԱրտադրության մեթոդն ունի վերականգնվող, էկոլոգիապես մաքուր և արդյունավետ լինելու առավելությունները, ինչը համահունչ է կանաչ քիմիայի և կայուն զարգացման միտումներին: Ակնկալվում է, որ կենսատեխնոլոգիայի առաջընթացով այս տեխնոլոգիան աստիճանաբար կփոխարինի ավանդական քիմիական մեթոդներին և կնպաստի HPMC-ի ավելի լայն կիրառմանը շինարարության, սննդի, բժշկության և այլն ոլորտներում: