1.Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)adalah eter selulosa yang penting, digunakan secara meluas dalam pembinaan, farmaseutikal, makanan, kosmetik dan bidang lain. HPMC mempunyai sifat penebalan, pembentuk filem, pengemulsi, penggantungan dan pengekalan air yang baik, jadi ia memainkan peranan penting dalam banyak industri. Pengeluaran HPMC terutamanya bergantung kepada proses pengubahsuaian kimia. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan kemajuan bioteknologi, kaedah pengeluaran berdasarkan penapaian mikrob juga telah mula menarik perhatian.
2. Prinsip pengeluaran penapaian HPMC
Proses pengeluaran tradisional HPMC menggunakan selulosa semulajadi sebagai bahan mentah dan dihasilkan melalui kaedah kimia seperti pengalkalian, pengeteran dan penapisan. Walau bagaimanapun, proses ini melibatkan sejumlah besar pelarut organik dan reagen kimia, yang mempunyai kesan yang besar terhadap alam sekitar. Oleh itu, penggunaan penapaian mikrob untuk mensintesis selulosa dan seterusnya mengeterkannya telah menjadi kaedah pengeluaran yang lebih mesra alam dan mampan.
Sintesis mikrob selulosa (BC) telah menjadi topik hangat sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Bakteria termasuk Komagataeibacter (seperti Komagataeibacter xylinus) dan Gluconacetobacter boleh terus mensintesis selulosa ketulenan tinggi melalui penapaian. Bakteria ini menggunakan glukosa, gliserol atau sumber karbon lain sebagai substrat, ditapai dalam keadaan yang sesuai, dan merembeskan gentian nano selulosa. Selulosa bakteria yang terhasil boleh ditukar kepada HPMC selepas pengubahsuaian hidroksipropil dan metilasi.
3. Proses pengeluaran
3.1 Proses penapaian selulosa bakteria
Pengoptimuman proses penapaian adalah penting untuk meningkatkan hasil dan kualiti selulosa bakteria. Langkah-langkah utama adalah seperti berikut:
Penyaringan dan penanaman terikan: Pilih strain selulosa hasil tinggi, seperti Komagataeibacter xylinus, untuk penjinakkan dan pengoptimuman.
Medium penapaian: Menyediakan sumber karbon (glukosa, sukrosa, xylose), sumber nitrogen (ekstrak yis, pepton), garam tak organik (fosfat, garam magnesium, dll.) dan pengawal selia (asid asetik, asid sitrik) untuk menggalakkan pertumbuhan bakteria dan sintesis selulosa.
Kawalan keadaan penapaian: termasuk suhu (28-30 ℃), pH (4.5-6.0), tahap oksigen terlarut (kacau atau kultur statik), dsb.
Pengumpulan dan penulenan: Selepas penapaian, selulosa bakteria dikumpul dengan penapisan, pencucian, pengeringan dan langkah-langkah lain, dan sisa bakteria dan kekotoran lain dikeluarkan.
3.2 Pengubahsuaian metilasi hidroksipropil selulosa
Selulosa bakteria yang diperolehi perlu diubah suai secara kimia untuk memberikan ciri-ciri HPMC. Langkah-langkah utama adalah seperti berikut:
Rawatan pengalkalian: rendam dalam jumlah larutan NaOH yang sesuai untuk mengembangkan rantai selulosa dan meningkatkan aktiviti tindak balas pengeteran seterusnya.
Tindak balas pengeteran: di bawah suhu tertentu dan keadaan pemangkin, tambah propilena oksida (hidroksipropilasi) dan metil klorida (metilasi) untuk menggantikan kumpulan hidroksil selulosa untuk membentuk HPMC.
Peneutralan dan penapisan: meneutralkan dengan asid selepas tindak balas untuk mengeluarkan reagen kimia yang tidak bertindak balas, dan mendapatkan produk akhir dengan mencuci, menapis dan mengeringkan.
Penghancuran dan penggredan: hancurkan HPMC menjadi zarah yang memenuhi spesifikasi, dan saring dan bungkusnya mengikut gred kelikatan yang berbeza.
4. Teknologi utama dan strategi pengoptimuman
Penambahbaikan terikan: meningkatkan hasil dan kualiti selulosa melalui kejuruteraan genetik strain mikrob.
Pengoptimuman proses penapaian: gunakan bioreaktor untuk kawalan dinamik untuk meningkatkan kecekapan pengeluaran selulosa.
Proses pengeteran hijau: mengurangkan penggunaan pelarut organik dan membangunkan teknologi pengeteran yang lebih mesra alam, seperti pengubahsuaian pemangkin enzim.
Kawalan kualiti produk: dengan menganalisis tahap penggantian, keterlarutan, kelikatan dan penunjuk lain HPMC, pastikan ia memenuhi keperluan aplikasi.
Berasaskan penapaianHPMCkaedah pengeluaran mempunyai kelebihan yang boleh diperbaharui, mesra alam dan cekap, yang selaras dengan trend kimia hijau dan pembangunan mampan. Dengan kemajuan bioteknologi, teknologi ini dijangka secara beransur-ansur menggantikan kaedah kimia tradisional dan menggalakkan aplikasi HPMC yang lebih meluas dalam bidang pembinaan, makanan, perubatan, dll.
Masa siaran: Apr-11-2025