१.हाइड्रोक्सिप्रोपाइल मिथाइलसेलुलोज (HPMC)निर्माण, औषधि, खाना, सौन्दर्य प्रसाधन र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने एक महत्त्वपूर्ण सेल्युलोज ईथर हो। HPMC मा राम्रो मोटोपन, फिल्म-निर्माण, इमल्सिफाइङ, सस्पेन्सन र पानी अवधारण गुणहरू छन्, त्यसैले यसले धेरै उद्योगहरूमा प्रमुख भूमिका खेल्छ। HPMC को उत्पादन मुख्यतया रासायनिक परिमार्जन प्रक्रियाहरूमा निर्भर गर्दछ। हालका वर्षहरूमा, जैविक प्रविधिको प्रगतिसँगै, माइक्रोबियल किण्वनमा आधारित उत्पादन विधिहरूले पनि ध्यान आकर्षित गर्न थालेका छन्।
२. HPMC को किण्वन उत्पादन सिद्धान्त
परम्परागत HPMC उत्पादन प्रक्रियाले प्राकृतिक सेल्युलोजलाई कच्चा पदार्थको रूपमा प्रयोग गर्दछ र क्षारीकरण, इथरिफिकेशन र रिफाइनिङ जस्ता रासायनिक विधिहरूद्वारा उत्पादन गरिन्छ। यद्यपि, यस प्रक्रियामा ठूलो मात्रामा जैविक विलायकहरू र रासायनिक अभिकर्मकहरू समावेश हुन्छन्, जसले वातावरणमा ठूलो प्रभाव पार्छ। त्यसकारण, सेल्युलोजलाई संश्लेषण गर्न र यसलाई थप इथरिफिकेशन गर्न माइक्रोबियल किण्वनको प्रयोग वातावरणमैत्री र दिगो उत्पादन विधि भएको छ।
सेल्युलोजको माइक्रोबियल संश्लेषण (BC) हालैका वर्षहरूमा एक तातो विषय भएको छ। कोमागाटाइब्याक्टर (जस्तै कोमागाटाइब्याक्टर जाइलिनस) र ग्लुकोनासेटोब्याक्टर लगायतका ब्याक्टेरियाहरूले किण्वन मार्फत उच्च-शुद्धता सेल्युलोजलाई प्रत्यक्ष रूपमा संश्लेषण गर्न सक्छन्। यी ब्याक्टेरियाहरूले ग्लुकोज, ग्लिसरॉल वा अन्य कार्बन स्रोतहरूलाई सब्सट्रेटको रूपमा प्रयोग गर्छन्, उपयुक्त अवस्थामा किण्वन गर्छन्, र सेलुलोज न्यानोफाइबरहरू स्राव गर्छन्। परिणामस्वरूप ब्याक्टेरियल सेल्युलोजलाई हाइड्रोक्साइप्रोपाइल र मिथाइलेशन परिमार्जन पछि HPMC मा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ।
३. उत्पादन प्रक्रिया
३.१ ब्याक्टेरियल सेल्युलोजको किण्वन प्रक्रिया
ब्याक्टेरिया सेल्युलोजको उत्पादन र गुणस्तर सुधार गर्न किण्वन प्रक्रियाको अनुकूलन महत्त्वपूर्ण छ। मुख्य चरणहरू निम्नानुसार छन्:
स्ट्रेन स्क्रिनिङ र खेती: घरपालन र अनुकूलनको लागि कोमागाटाइब्याक्टर जाइलिनस जस्ता उच्च-उपज सेल्युलोज स्ट्रेनहरू छनौट गर्नुहोस्।
किण्वन माध्यम: ब्याक्टेरियाको वृद्धि र सेल्युलोज संश्लेषणलाई बढावा दिन कार्बन स्रोतहरू (ग्लुकोज, सुक्रोज, जाइलोज), नाइट्रोजन स्रोतहरू (खमीर अर्क, पेप्टोन), अजैविक लवणहरू (फस्फेट, म्याग्नेसियम लवण, आदि) र नियामकहरू (एसिटिक एसिड, साइट्रिक एसिड) प्रदान गर्नुहोस्।
किण्वन अवस्था नियन्त्रण: तापक्रम (२८-३०℃), pH (४.५-६.०), घुलित अक्सिजन स्तर (हलचल वा स्थिर संस्कृति), आदि सहित।
सङ्कलन र शुद्धीकरण: किण्वन पछि, ब्याक्टेरिया सेल्युलोजलाई फिल्टर गर्ने, धुने, सुकाउने र अन्य चरणहरूद्वारा सङ्कलन गरिन्छ, र अवशिष्ट ब्याक्टेरिया र अन्य अशुद्धताहरू हटाइन्छ।
३.२ सेल्युलोजको हाइड्रोक्सिप्रोपाइल मिथाइलेशन परिमार्जन
प्राप्त ब्याक्टेरियल सेल्युलोजलाई HPMC को विशेषताहरू दिन रासायनिक रूपमा परिमार्जन गर्न आवश्यक छ। मुख्य चरणहरू निम्नानुसार छन्:
क्षारीयकरण उपचार: सेल्युलोज शृङ्खला विस्तार गर्न र त्यसपछिको इथरिफिकेशनको प्रतिक्रिया गतिविधि सुधार गर्न उपयुक्त मात्रामा NaOH घोलमा भिजाउनुहोस्।
ईथरिफिकेशन प्रतिक्रिया: विशिष्ट तापक्रम र उत्प्रेरक अवस्थाहरूमा, सेल्युलोज हाइड्रोक्सिल समूहलाई प्रतिस्थापन गर्न प्रोपाइलिन अक्साइड (हाइड्रोक्साइप्रोपाइलेसन) र मिथाइल क्लोराइड (मिथाइलेशन) थप्नुहोस् र HPMC बनाउनुहोस्।
तटस्थीकरण र परिष्करण: प्रतिक्रिया पछि एसिडले तटस्थ पारेर प्रतिक्रिया नगरिएका रासायनिक अभिकर्मकहरू हटाउनुहोस्, र धुने, फिल्टर गर्ने र सुकाएर अन्तिम उत्पादन प्राप्त गर्नुहोस्।
क्रसिङ र ग्रेडिङ: HPMC लाई विशिष्टताहरू पूरा गर्ने कणहरूमा क्रस गर्नुहोस्, र विभिन्न चिपचिपापन ग्रेड अनुसार स्क्रिन र प्याकेज गर्नुहोस्।
४. प्रमुख प्रविधिहरू र अनुकूलन रणनीतिहरू
स्ट्रेन सुधार: माइक्रोबियल स्ट्रेनको आनुवंशिक इन्जिनियरिङ मार्फत सेल्युलोज उत्पादन र गुणस्तर सुधार गर्नुहोस्।
किण्वन प्रक्रिया अनुकूलन: सेल्युलोज उत्पादन दक्षता सुधार गर्न गतिशील नियन्त्रणको लागि बायोरिएक्टरहरू प्रयोग गर्नुहोस्।
हरियो इथरिफिकेशन प्रक्रिया: जैविक विलायकहरूको प्रयोग घटाउनुहोस् र इन्जाइम उत्प्रेरक परिमार्जन जस्ता वातावरणमैत्री इथरिफिकेशन प्रविधिहरू विकास गर्नुहोस्।
उत्पादन गुणस्तर नियन्त्रण: HPMC को प्रतिस्थापन डिग्री, घुलनशीलता, चिपचिपापन र अन्य सूचकहरूको विश्लेषण गरेर, यो अनुप्रयोग आवश्यकताहरू पूरा गर्दछ भनेर सुनिश्चित गर्नुहोस्।
किण्वनमा आधारितएचपीएमसीउत्पादन विधिमा नवीकरणीय, वातावरणमैत्री र कुशल हुनुका फाइदाहरू छन्, जुन हरियो रसायन विज्ञान र दिगो विकासको प्रवृत्तिसँग मेल खान्छ। जैविक प्रविधिको विकाससँगै, यो प्रविधिले बिस्तारै परम्परागत रासायनिक विधिहरूलाई प्रतिस्थापन गर्ने र निर्माण, खाना, औषधि, आदि क्षेत्रमा HPMC को व्यापक प्रयोगलाई प्रवर्द्धन गर्ने अपेक्षा गरिएको छ।
पोस्ट समय: अप्रिल-११-२०२५