1.Гидроксипропил метилцеллюлоза (HPMC)эфири муҳими селлюлоза буда, дар сохтмон, дорусозӣ, хӯрокворӣ, косметика ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешавад. HPMC дорои хосиятҳои хуби ғафскунанда, плёнка, эмульсия, суспензия ва нигоҳдории об мебошад, аз ин рӯ он дар бисёр соҳаҳо нақши калидӣ дорад. Истеҳсоли HPMC асосан ба равандҳои тағир додани химиявӣ такя мекунад. Дар солҳои охир, бо пешрафти биотехнология, усулҳои истеҳсолот дар асоси ферментатсияи микробҳо низ таваҷҷӯҳро ба худ ҷалб карданд.
2. Принсипи истеҳсоли ферментатсияи HPMC
Раванди анъанавии истеҳсоли HPMC селлюлозаи табииро ҳамчун ашёи хом истифода мебарад ва бо усулҳои кимиёвӣ, ба монанди алкализатсия, этерификатсия ва тозакунӣ истеҳсол мешавад. Аммо ин раванд миқдори зиёди ҳалкунандаҳои органикӣ ва реагентҳои химиявиро дарбар мегирад, ки ба муҳити зист таъсири калон мерасонад. Аз ин рӯ, истифодаи ферментатсияи микробҳо барои синтез кардани селлюлоза ва минбаъдаи эфиризатсияи он ба усули истеҳсоли аз ҷиҳати экологӣ тоза ва устувор табдил ёфтааст.
Синтези микробҳои селлюлоза (BC) дар солҳои охир мавзӯи доғ буд. Бактерияҳо, аз ҷумла Komagataeibacter (ба монанди Komagataeibacter xylinus) ва Gluconacetobacter метавонанд бевосита тавассути ферментатсия селлюлозаи тозаи баландро синтез кунанд. Ин бактерияҳо глюкоза, глицерол ё дигар манбаъҳои карбонро ҳамчун субстрат истифода мебаранд, дар шароити мувофиқ фермент мекунанд ва нанофилҳои селлюлозаро ҷудо мекунанд. Целлюлозаи бактериявии ҳосилшуда пас аз тағир додани гидроксипропил ва метилизатсия метавонад ба HPMC табдил дода шавад.
3. Раванди истеҳсолот
3.1 Раванди ферментатсияи селлюлозаи бактериявӣ
Оптимизатсияи раванди ферментатсия барои беҳтар кардани ҳосил ва сифати селлюлозаи бактериявӣ муҳим аст. Қадамҳои асосӣ инҳоянд:
Санҷиш ва парвариши штамм: Штамми селлюлозаҳои серҳосилро, аз қабили Komagataeibacter xylinus, барои хонасозӣ ва оптимизатсия интихоб кунед.
Муҳити ферментатсия: Манбаҳои карбон (глюкоза, сахароза, ксилоза), манбаъҳои нитроген (экстракт хамиртуруш, пептон), намакҳои ғайриорганикӣ (фосфатҳо, намакҳои магний ва ғ.) ва танзимкунандаҳо (кислотаи сирко, кислотаи лимуи) барои мусоидат ба афзоиши бактерияҳо ва синтези селлюлоза таъмин кунед.
Назорати ҳолати ферментатсия: аз ҷумла ҳарорат (28-30 ℃), рН (4.5-6.0), сатҳи оксигени гудохташуда (оғӯш кардан ё фарҳанги статикӣ) ва ғайра.
Ҷамъоварӣ ва тозакунӣ: Пас аз ферментатсия, селлюлозаи бактериявӣ тавассути филтр, шустан, хушк кардан ва дигар қадамҳо ҷамъоварӣ карда мешавад ва бактерияҳои боқимонда ва дигар ифлосиҳо хориҷ карда мешаванд.
3.2 Модификатсияи гидроксипропил метилизатсияи селлюлоза
Целлюлозаи бактериявии ба даст овардашуда бояд аз ҷиҳати кимиёвӣ тағир дода шавад, то ба он хусусиятҳои HPMC дода шавад. Қадамҳои асосӣ инҳоянд:
Табобати алкалинизатсия: ба миқдори мувофиқи маҳлули NaOH тар кунед, то занҷири селлюлозаро васеъ кунед ва фаъолияти реаксияи эфиризатсияи минбаъдаро беҳтар созед.
Реаксияи эфиризатсия: дар шароити мушаххаси ҳарорат ва каталитикӣ, илова кардани оксиди пропилен (гидроксипропиляция) ва хлориди метил (метилизатсия) барои иваз кардани гурӯҳи гидроксил селлюлоза барои ташкили HPMC.
Безараргардонӣ ва тозакунӣ: пас аз реаксия бо кислота безарар гардонед, то реагентҳои кимиёвии реаксиянашударо хориҷ кунед ва бо роҳи шустан, филтр кардан ва хушк кардан маҳсулоти ниҳоӣ ба даст оред.
Буридан ва баҳо додан: HPMC-ро ба зарраҳое, ки ба мушаххасот мувофиқанд, майда кунед ва онҳоро мувофиқи дараҷаҳои гуногуни часпакӣ экран ва бастабандӣ кунед.
4. Технологияҳои асосӣ ва стратегияҳои оптимизатсия
Такмили штамм: баланд бардоштани ҳосилнокӣ ва сифати селлюлоза тавассути муҳандисии генетикии штаммҳои микробҳо.
Оптимизатсияи раванди ферментатсия: истифодаи биореакторҳо барои назорати динамикӣ барои баланд бардоштани самаранокии истеҳсоли селлюлоза.
Раванди этерификатсияи сабз: кам кардани истифодаи ҳалкунандаҳои органикӣ ва таҳияи технологияҳои аз ҷиҳати экологӣ тозатари этерификатсия, ба монанди тағир додани каталитикии фермент.
Назорати сифати маҳсулот: тавассути таҳлили дараҷаи ивазкунӣ, ҳалшавандагӣ, часпакӣ ва дигар нишондиҳандаҳои HPMC, боварӣ ҳосил кунед, ки он ба талаботи барнома мувофиқат мекунад.
Дар асоси ферментатсияHPMCусули истеҳсолӣ бартариҳои барқароршаванда, аз ҷиҳати экологӣ тоза ва самаранок буданро дорад, ки ба тамоюли химияи сабз ва рушди устувор мувофиқ аст. Бо пешрафти биотехнология, интизор меравад, ки ин технология тадриҷан усулҳои анъанавии кимиёвиро иваз кунад ва ба татбиқи васеътари HPMC дар соҳаҳои сохтмон, хӯрокворӣ, доруворӣ ва ғайра мусоидат кунад.
Вақти фиристодан: апрел-11-2025