1.Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC)ay isang mahalagang cellulose eter, na malawakang ginagamit sa konstruksyon, parmasyutiko, pagkain, kosmetiko at iba pang larangan. Ang HPMC ay may mahusay na pampalapot, film-forming, emulsifying, suspension at water retention properties, kaya ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa maraming mga industriya. Ang produksyon ng HPMC ay pangunahing umaasa sa mga proseso ng pagbabago ng kemikal. Sa mga nagdaang taon, sa pagsulong ng biotechnology, ang mga pamamaraan ng produksyon batay sa microbial fermentation ay nagsimula na ring makaakit ng pansin.
2. Fermentation production prinsipyo ng HPMC
Ang tradisyunal na proseso ng produksyon ng HPMC ay gumagamit ng natural na selulusa bilang hilaw na materyal at ginawa ng mga kemikal na pamamaraan tulad ng alkalization, etherification at pagpino. Gayunpaman, ang prosesong ito ay nagsasangkot ng isang malaking halaga ng mga organikong solvent at chemical reagents, na may malaking epekto sa kapaligiran. Samakatuwid, ang paggamit ng microbial fermentation upang i-synthesize ang selulusa at higit pang etherify ito ay naging isang mas environment friendly at napapanatiling paraan ng produksyon.
Ang microbial synthesis ng cellulose (BC) ay naging mainit na paksa sa mga nakaraang taon. Ang mga bakterya kabilang ang Komagataeibacter (tulad ng Komagataeibacter xylinus) at Gluconacetobacter ay maaaring direktang mag-synthesize ng high-purity cellulose sa pamamagitan ng fermentation. Gumagamit ang mga bakteryang ito ng glucose, gliserol o iba pang pinagmumulan ng carbon bilang mga substrate, nag-ferment sa ilalim ng angkop na mga kondisyon, at nagtatago ng mga cellulose nanofiber. Ang resultang bacterial cellulose ay maaaring ma-convert sa HPMC pagkatapos ng hydroxypropyl at methylation modification.
3. Proseso ng produksyon
3.1 Proseso ng pagbuburo ng bacterial cellulose
Ang pag-optimize ng proseso ng pagbuburo ay mahalaga sa pagpapabuti ng ani at kalidad ng bacterial cellulose. Ang mga pangunahing hakbang ay ang mga sumusunod:
Strain screening at cultivation: Pumili ng high-yield cellulose strains, gaya ng Komagataeibacter xylinus, para sa domestication at optimization.
Fermentation medium: Magbigay ng carbon source (glucose, sucrose, xylose), nitrogen sources (yeast extract, peptone), inorganic salts (phosphates, magnesium salts, atbp.) at regulators (acetic acid, citric acid) para isulong ang bacterial growth at cellulose synthesis.
Kontrol sa kondisyon ng pagbuburo: kabilang ang temperatura (28-30 ℃), pH (4.5-6.0), antas ng dissolved oxygen (paghalo o static na kultura), atbp.
Pagkolekta at paglilinis: Pagkatapos ng pagbuburo, ang bacterial cellulose ay kinokolekta sa pamamagitan ng pagsala, paghuhugas, pagpapatuyo at iba pang mga hakbang, at ang mga natitirang bakterya at iba pang mga impurities ay aalisin.
3.2 Hydroxypropyl methylation modification ng selulusa
Ang nakuhang bacterial cellulose ay kailangang chemically modified para mabigyan ito ng mga katangian ng HPMC. Ang mga pangunahing hakbang ay ang mga sumusunod:
Alkalinization treatment: magbabad sa isang naaangkop na dami ng NaOH solution upang palawakin ang cellulose chain at mapabuti ang aktibidad ng reaksyon ng kasunod na etherification.
Reaksyon ng eteripikasyon: sa ilalim ng tiyak na temperatura at mga kondisyon ng catalytic, magdagdag ng propylene oxide (hydroxypropylation) at methyl chloride (methylation) upang palitan ang cellulose hydroxyl group upang bumuo ng HPMC.
Pag-neutralize at pagpino: neutralisahin gamit ang acid pagkatapos ng reaksyon upang alisin ang mga hindi na-react na kemikal na reagents, at makuha ang huling produkto sa pamamagitan ng paghuhugas, pagsala at pagpapatuyo.
Pagdurog at pagmamarka: durugin ang HPMC sa mga particle na nakakatugon sa mga detalye, at i-screen at i-package ang mga ito ayon sa iba't ibang grado ng lagkit.
4. Mga pangunahing teknolohiya at diskarte sa pag-optimize
Pagpapabuti ng strain: mapabuti ang ani at kalidad ng selulusa sa pamamagitan ng genetic engineering ng microbial strains.
Pag-optimize ng proseso ng pagbuburo: gumamit ng mga bioreactor para sa dynamic na kontrol upang mapabuti ang kahusayan sa produksyon ng selulusa.
Proseso ng berdeng etherification: bawasan ang paggamit ng mga organikong solvent at bumuo ng higit pang mga teknolohiyang pang-ekolohikal na etherification, tulad ng enzyme catalytic modification.
Kontrol sa kalidad ng produkto: sa pamamagitan ng pagsusuri sa antas ng pagpapalit, solubility, lagkit at iba pang indicator ng HPMC, tiyaking natutugunan nito ang mga kinakailangan sa aplikasyon.
Ang fermentation-basedHPMCparaan ng produksyon ay may mga pakinabang ng pagiging renewable, kapaligiran friendly at mahusay, na kung saan ay naaayon sa trend ng berdeng kimika at sustainable development. Sa pagsulong ng biotechnology, inaasahang unti-unting papalitan ng teknolohiyang ito ang mga tradisyonal na pamamaraan ng kemikal at isulong ang mas malawak na aplikasyon ng HPMC sa larangan ng konstruksiyon, pagkain, gamot, atbp.
Oras ng post: Abr-11-2025