1.Hidroksipropil metilselüloz (HPMC)önemli bir selüloz eterdir ve inşaat, ilaç, gıda, kozmetik ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır. HPMC iyi koyulaştırma, film oluşturma, emülsifiye etme, süspansiyon ve su tutma özelliklerine sahiptir, bu nedenle birçok endüstride önemli bir rol oynar. HPMC üretimi esas olarak kimyasal modifikasyon süreçlerine dayanır. Son yıllarda, biyoteknolojinin ilerlemesiyle birlikte, mikrobiyal fermantasyona dayalı üretim yöntemleri de ilgi çekmeye başlamıştır.
2. HPMC'nin fermantasyon üretim prensibi
Geleneksel HPMC üretim süreci, hammadde olarak doğal selüloz kullanır ve alkalileştirme, eterleştirme ve rafinasyon gibi kimyasal yöntemlerle üretilir. Ancak bu süreç, çevre üzerinde büyük bir etkiye sahip olan çok miktarda organik çözücü ve kimyasal reaktif içerir. Bu nedenle, selülozu sentezlemek ve daha fazla eterleştirmek için mikrobiyal fermantasyonun kullanılması daha çevre dostu ve sürdürülebilir bir üretim yöntemi haline gelmiştir.
Selülozun (BC) mikrobiyal sentezi son yıllarda sıcak bir konu olmuştur. Komagataeibacter (Komagataeibacter xylinus gibi) ve Gluconacetobacter gibi bakteriler, fermantasyon yoluyla doğrudan yüksek saflıkta selüloz sentezleyebilir. Bu bakteriler substrat olarak glikoz, gliserol veya diğer karbon kaynaklarını kullanır, uygun koşullar altında fermente eder ve selüloz nanofiberleri salgılar. Elde edilen bakteriyel selüloz, hidroksipropil ve metilasyon modifikasyonundan sonra HPMC'ye dönüştürülebilir.
3. Üretim süreci
3.1 Bakteriyel selülozun fermantasyon süreci
Fermantasyon sürecinin optimizasyonu, bakteriyel selülozun verimini ve kalitesini iyileştirmek için çok önemlidir. Ana adımlar şunlardır:
Suş taraması ve yetiştirilmesi: Evcilleştirme ve optimizasyon için Komagataeibacter xylinus gibi yüksek verimli selüloz suşlarını seçin.
Fermantasyon ortamı: Bakteriyel büyümeyi ve selüloz sentezini desteklemek için karbon kaynakları (glikoz, sakaroz, ksiloz), azot kaynakları (maya özütü, pepton), inorganik tuzlar (fosfatlar, magnezyum tuzları, vb.) ve düzenleyiciler (asetik asit, sitrik asit) sağlayın.
Fermantasyon koşulu kontrolü: Sıcaklık (28-30℃), pH (4.5-6.0), çözünmüş oksijen seviyesi (karıştırma veya statik kültür) vb. dahil.
Toplama ve saflaştırma: Fermantasyondan sonra bakteri selülozu filtreleme, yıkama, kurutma ve diğer adımlarla toplanır ve kalan bakteri ve diğer safsızlıklar uzaklaştırılır.
3.2 Selülozun hidroksipropil metilasyon modifikasyonu
Elde edilen bakteriyel selülozun HPMC özelliklerini kazandırmak için kimyasal olarak modifiye edilmesi gerekir. Ana adımlar şunlardır:
Alkalinizasyon işlemi: Selüloz zincirini genişletmek ve sonraki eterifikasyonun reaksiyon aktivitesini iyileştirmek için uygun miktarda NaOH çözeltisine batırın.
Eterleşme reaksiyonu: Belirli sıcaklık ve katalitik koşullar altında, selüloz hidroksil grubunu değiştirmek için propilen oksit (hidroksipropilasyon) ve metil klorür (metilasyon) eklenerek HPMC oluşturulur.
Nötralizasyon ve rafinasyon: Reaksiyondan sonra asitle nötralize edilerek reaksiyona girmeyen kimyasal reaktiflerin uzaklaştırılması ve yıkama, filtreleme ve kurutma yoluyla son ürünün elde edilmesi.
Kırma ve sınıflandırma: HPMC'yi spesifikasyonlara uygun parçacıklara kırın, eleyin ve farklı viskozite derecelerine göre paketleyin.
4. Temel teknolojiler ve optimizasyon stratejileri
Suş iyileştirme: Mikrobiyal suşların genetik mühendisliği yoluyla selüloz verimini ve kalitesini iyileştirmek.
Fermantasyon proses optimizasyonu: Selüloz üretim verimliliğini artırmak için dinamik kontrol amacıyla biyoreaktörlerin kullanılması.
Yeşil eterifikasyon süreci: Organik çözücülerin kullanımını azaltmak ve enzim katalitik modifikasyonu gibi daha çevre dostu eterifikasyon teknolojileri geliştirmek.
Ürün kalite kontrolü: HPMC'nin ikame derecesi, çözünürlüğü, viskozitesi ve diğer göstergelerinin analiz edilmesiyle uygulama gereksinimlerini karşıladığından emin olunur.
Fermantasyona dayalıHPMCÜretim yöntemi, yeşil kimya ve sürdürülebilir kalkınma trendine uygun olarak yenilenebilir, çevre dostu ve verimli olma avantajlarına sahiptir. Biyoteknolojinin ilerlemesiyle birlikte, bu teknolojinin geleneksel kimyasal yöntemlerin yerini giderek alması ve HPMC'nin inşaat, gıda, ilaç vb. alanlarda daha geniş bir şekilde uygulanmasını teşvik etmesi beklenmektedir.
Gönderi zamanı: 11-Nis-2025