1.Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC)құрылыста, фармацевтикада, тамақ өнеркәсібінде, косметикада және басқа салаларда кеңінен қолданылатын маңызды целлюлоза эфирі болып табылады. HPMC жақсы қоюландырғыш, қабық түзетін, эмульгирлеуші, суспензия және суды ұстап тұру қасиеттеріне ие, сондықтан ол көптеген салаларда негізгі рөл атқарады. HPMC өндірісі негізінен химиялық модификация процестеріне негізделген. Соңғы жылдары биотехнологияның дамуымен микробтық ашытуға негізделген өндіріс әдістері де назар аудара бастады.
2. HPMC ферменттеу өндірісінің принципі
Дәстүрлі HPMC өндіріс процесі шикізат ретінде табиғи целлюлозаны пайдаланады және сілтілеу, эфирлеу және тазарту сияқты химиялық әдістермен өндіріледі. Дегенмен, бұл процесте қоршаған ортаға үлкен әсер ететін органикалық еріткіштер мен химиялық реагенттердің көп мөлшері қатысады. Сондықтан целлюлозаны синтездеу және оны одан әрі эфирлеу үшін микробтық ашытуды қолдану экологиялық таза және тұрақты өндіріс әдісіне айналды.
Целлюлозаның микробтық синтезі (BC) соңғы жылдары өзекті тақырып болды. Бактериялар, соның ішінде Komagataeibacter (мысалы, Komagataeibacter xylinus) және Gluconacetobacter ашыту арқылы жоғары таза целлюлозаны тікелей синтездей алады. Бұл бактериялар глюкозаны, глицеринді немесе басқа көміртек көздерін субстрат ретінде пайдаланады, қолайлы жағдайларда ашытады және целлюлоза наноталшықтарын шығарады. Алынған бактериялық целлюлоза гидроксипропил және метилдену модификациясынан кейін HPMC-ге айналуы мүмкін.
3. Өндіріс процесі
3.1 Бактериялық целлюлозаның ашыту процесі
Ашыту процесін оңтайландыру бактериялық целлюлозаның шығымдылығы мен сапасын жақсарту үшін өте маңызды. Негізгі қадамдар келесідей:
Штаммды скрининг және өсіру: Үйге айналдыру және оңтайландыру үшін Komagataeibacter xylinus сияқты жоғары өнімді целлюлоза штаммдарын таңдаңыз.
Ашыту ортасы: Бактериялардың өсуі мен целлюлоза синтезін ынталандыру үшін көміртегі көздерін (глюкоза, сахароза, ксилоза), азот көздерін (ашытқы сығындысы, пептон), бейорганикалық тұздар (фосфаттар, магний тұздары және т.б.) және реттегіштерді (сірке қышқылы, лимон қышқылы) қамтамасыз етіңіз.
Ашыту жағдайын бақылау: оның ішінде температура (28-30℃), рН (4,5-6,0), еріген оттегі деңгейі (араластыру немесе статикалық мәдениет) т.б.
Жинау және тазарту: Ашытудан кейін бактериялық целлюлоза сүзу, жуу, кептіру және басқа қадамдар арқылы жиналады, қалған бактериялар мен басқа қоспалар жойылады.
3.2 Целлюлозаның гидроксипропил метилдену модификациясы
Алынған бактериялық целлюлозаға HPMC сипаттамаларын беру үшін химиялық түрлендіру қажет. Негізгі қадамдар келесідей:
Сілтілік өңдеу: целлюлоза тізбегін кеңейту және кейінгі эфирлеу реакциясының белсенділігін жақсарту үшін NaOH ерітіндісінің тиісті мөлшеріне сіңдіріңіз.
Этерификация реакциясы: арнайы температура мен каталитикалық жағдайларда HPMC түзу үшін целлюлозаның гидроксил тобын ауыстыру үшін пропилен оксиді (гидроксипропиляция) және метилхлорид (метилдену) қосыңыз.
Бейтараптандыру және тазарту: реакцияға түспеген химиялық реагенттерді жою үшін реакциядан кейін қышқылмен бейтараптандырып, жуу, сүзу және кептіру арқылы соңғы өнімді алу.
Ұсақтау және сұрыптау: HPMC-ті сипаттамаларға сәйкес келетін бөлшектерге ұсақтаңыз және оларды әртүрлі тұтқырлық дәрежелеріне сәйкес електен өткізіп, орау.
4. Негізгі технологиялар және оңтайландыру стратегиялары
Штаммды жақсарту: микроб штаммдарының гендік инженериясы арқылы целлюлоза өнімділігі мен сапасын жақсарту.
Ашыту процесін оңтайландыру: целлюлоза өндірісінің тиімділігін арттыру үшін динамикалық бақылау үшін биореакторларды пайдаланыңыз.
Жасыл эфирлеу процесі: органикалық еріткіштерді пайдалануды азайту және ферменттердің каталитикалық модификациясы сияқты экологиялық таза эфирлеу технологияларын әзірлеу.
Өнім сапасын бақылау: ауыстыру дәрежесін, ерігіштігін, тұтқырлығын және HPMC басқа көрсеткіштерін талдау арқылы оның қолдану талаптарына сәйкес келетініне көз жеткізіңіз.
Ашытуға негізделгенHPMCӨндіріс әдісі жаңартылатын, экологиялық таза және тиімді болып табылатын артықшылықтарға ие, бұл жасыл химия және тұрақты даму үрдісіне сәйкес келеді. Биотехнологияның дамуымен бұл технология дәстүрлі химиялық әдістерді біртіндеп алмастырады және құрылыс, тамақ, медицина және т.б. салаларда HPMC кеңірек қолданылуына ықпал етеді деп күтілуде.
Жіберу уақыты: 11 сәуір 2025 ж