1.Хидроксипропил метилцелулоза (ХПМЦ)је важан целулозни етар, који се широко користи у грађевинарству, фармацији, храни, козметици и другим областима. ХПМЦ има добра својства згушњавања, формирања филма, емулгирања, суспензије и задржавања воде, тако да игра кључну улогу у многим индустријама. Производња ХПМЦ углавном се ослања на процесе хемијске модификације. Последњих година, са напретком биотехнологије, пажњу су почеле да привлаче и методе производње засноване на микробној ферментацији.
2. Принцип производње ферментације ХПМЦ
Традиционални ХПМЦ производни процес користи природну целулозу као сировину и производи се хемијским методама као што су алкализација, етерификација и рафинација. Међутим, овај процес укључује велику количину органских растварача и хемијских реагенса, што има велики утицај на животну средину. Стога је употреба микробне ферментације за синтезу целулозе и њену даљу етерификацију постала еколошки прихватљивија и одрживија метода производње.
Микробна синтеза целулозе (БЦ) била је врућа тема последњих година. Бактерије укључујући Комагатаеибацтер (као што је Комагатаеибацтер килинус) и Глуцонацетобацтер могу директно синтетизовати целулозу високе чистоће путем ферментације. Ове бактерије користе глукозу, глицерол или друге изворе угљеника као супстрате, ферментирају под погодним условима и луче целулозна нановлакна. Добијена бактеријска целулоза се може конвертовати у ХПМЦ након модификације хидроксипропилом и метилацијом.
3. Производни процес
3.1 Процес ферментације бактеријске целулозе
Оптимизација процеса ферментације је кључна за побољшање приноса и квалитета бактеријске целулозе. Главни кораци су следећи:
Скрининг и култивација сојева: Изаберите сојеве целулозе високог приноса, као што је Комагатаеибацтер килинус, за припитомљавање и оптимизацију.
Медијум за ферментацију: Обезбедите изворе угљеника (глукоза, сахароза, ксилоза), изворе азота (екстракт квасца, пептон), неорганске соли (фосфати, соли магнезијума, итд.) и регулаторе (сирћетна киселина, лимунска киселина) за промовисање раста бактерија и синтезе целулозе.
Контрола услова ферментације: укључујући температуру (28-30℃), пХ (4,5-6,0), ниво раствореног кисеоника (мешање или статичка култура) итд.
Сакупљање и пречишћавање: Након ферментације, бактеријска целулоза се сакупља филтрирањем, прањем, сушењем и другим корацима, а заостале бактерије и друге нечистоће се уклањају.
3.2 Модификација целулозе хидроксипропил метилацијом
Добијена бактеријска целулоза треба да буде хемијски модификована да би добила карактеристике ХПМЦ. Главни кораци су следећи:
Третман алкализације: потопити у одговарајућу количину раствора НаОХ да би се проширио ланац целулозе и побољшала реакциона активност накнадне етерификације.
Реакција етерификације: под специфичном температуром и каталитичким условима, додати пропилен оксид (хидроксипропилација) и метил хлорид (метилација) да би се заменила целулозна хидроксилна група да би се формирао ХПМЦ.
Неутрализација и рафинација: неутралисати киселином након реакције да би се уклонили неизреаговани хемијски реагенси, а финални производ се добио прањем, филтрирањем и сушењем.
Дробљење и разврставање: изгњечити ХПМЦ у честице које испуњавају спецификације, и сијати их и паковати према различитим нивоима вискозитета.
4. Кључне технологије и стратегије оптимизације
Побољшање соја: побољшати принос и квалитет целулозе путем генетског инжењеринга микробних сојева.
Оптимизација процеса ферментације: користите биореакторе за динамичку контролу да бисте побољшали ефикасност производње целулозе.
Зелени процес етерификације: смањити употребу органских растварача и развити еколошки прихватљивије технологије етерификације, као што је ензимска каталитичка модификација.
Контрола квалитета производа: анализом степена замене, растворљивости, вискозности и других индикатора ХПМЦ-а, обезбедите да испуњава захтеве примене.
На бази ферментацијеХПМЦначин производње има предности да је обновљив, еколошки прихватљив и ефикасан, што је у складу са трендом зелене хемије и одрживог развоја. Са напретком биотехнологије, очекује се да ће ова технологија постепено заменити традиционалне хемијске методе и промовисати ширу примену ХПМЦ у области грађевинарства, хране, медицине итд.
Време поста: Апр-11-2025