1.Hidroksipropil metilsellüloza (HPMC)tikinti, əczaçılıq, qida, kosmetika və digər sahələrdə geniş istifadə olunan vacib bir sellüloza efiridir. HPMC yaxşı qatılaşdırma, film əmələ gətirmə, emulsiyalaşdırma, suspenziya və su saxlama xüsusiyyətlərinə malikdir, buna görə də bir çox sənayedə əsas rol oynayır. HPMC-nin istehsalı əsasən kimyəvi modifikasiya proseslərindən asılıdır. Son illərdə biotexnologiyanın inkişafı ilə mikrob fermentasiyasına əsaslanan istehsal üsulları da diqqəti cəlb etməyə başlamışdır.
2. HPMC-nin fermentasiya istehsal prinsipi
Ənənəvi HPMC istehsal prosesi təbii sellülozadan xammal kimi istifadə edir və qələviləşdirmə, efirləşdirmə və saflaşdırma kimi kimyəvi üsullarla istehsal olunur. Lakin bu proses çox miqdarda üzvi həlledici və kimyəvi reagentləri əhatə edir ki, bu da ətraf mühitə böyük təsir göstərir. Buna görə də, sellülozanı sintez etmək və daha da efirləşdirmək üçün mikrobial fermentasiyadan istifadə daha ekoloji cəhətdən təmiz və davamlı istehsal üsuluna çevrilib.
Son illərdə mikrob mənşəli sellüloza (BC) sintezi aktual mövzulardan biridir. Komagataeibacter (məsələn, Komagataeibacter xylinus) və Gluconacetobacter kimi bakteriyalar fermentasiya yolu ilə yüksək təmizlikli sellülozanı birbaşa sintez edə bilir. Bu bakteriyalar substrat kimi qlükoza, qliserol və ya digər karbon mənbələrindən istifadə edir, uyğun şəraitdə fermentasiya edir və sellüloza nanoliflərini ifraz edir. Nəticədə yaranan bakterial sellüloza hidroksipropil və metilləşmə modifikasiyasından sonra HPMC-yə çevrilə bilər.
3. İstehsal prosesi
3.1 Bakterial sellülozanın fermentasiya prosesi
Fermentasiya prosesinin optimallaşdırılması bakterial sellüloza məhsuldarlığını və keyfiyyətini artırmaq üçün çox vacibdir. Əsas addımlar aşağıdakılardır:
Ştammların skrininqi və becərilməsi: Əhliləşdirmə və optimallaşdırma üçün Komagataeibacter xylinus kimi yüksək məhsuldar sellüloza ştammlarını seçin.
Fermentasiya mühiti: Bakteriyaların böyüməsini və sellüloza sintezini təşviq etmək üçün karbon mənbələri (qlükoza, saxaroza, ksiloza), azot mənbələri (maya ekstraktı, pepton), qeyri-üzvi duzlar (fosfatlar, maqnezium duzları və s.) və tənzimləyicilər (sirkə turşusu, limon turşusu) təmin edin.
Fermentasiya şəraitinə nəzarət: temperatur (28-30℃), pH (4.5-6.0), həll olunmuş oksigen səviyyəsi (qarışdırma və ya statik kultura) və s. daxil olmaqla.
Toplama və təmizləmə: Fermentasiyadan sonra bakteriya sellülozu süzülmə, yuyulma, qurutma və digər mərhələlər vasitəsilə toplanır və qalıq bakteriyalar və digər çirklər təmizlənir.
3.2 Sellülozanın hidroksipropil metilləşməsi modifikasiyası
Əldə edilən bakterial sellüloza HPMC xüsusiyyətlərini vermək üçün kimyəvi cəhətdən modifikasiya olunmalıdır. Əsas addımlar aşağıdakılardır:
Qələviləşmə müalicəsi: selüloz zəncirini genişləndirmək və sonrakı eterifikasiyanın reaksiya aktivliyini artırmaq üçün müvafiq miqdarda NaOH məhlulunda isladın.
Eterifikasiya reaksiyası: müəyyən temperatur və katalitik şəraitdə, HPMC əmələ gətirmək üçün sellüloza hidroksil qrupunu əvəz etmək üçün propilen oksidi (hidroksipropilləşmə) və metilxlorid (metilləşmə) əlavə edin.
Neytrallaşdırma və saflaşdırma: reaksiyadan sonra reaksiyaya girməmiş kimyəvi reagentləri çıxarmaq üçün turşu ilə neytrallaşdırın və yuma, süzmə və qurutma yolu ilə son məhsulu əldə edin.
Əzmə və dərəcələmə: HPMC-ni spesifikasiyalara cavab verən hissəciklərə parçalayın və müxtəlif özlülük dərəcələrinə görə süzün və qablaşdırın.
4. Əsas texnologiyalar və optimallaşdırma strategiyaları
Ştammların təkmilləşdirilməsi: Mikrob ştammlarının genetik mühəndisliyi yolu ilə sellüloza məhsuldarlığını və keyfiyyətini artırmaq.
Fermentasiya prosesinin optimallaşdırılması: sellüloza istehsalının səmərəliliyini artırmaq üçün dinamik nəzarət üçün bioreaktorlardan istifadə.
Yaşıl eterifikasiya prosesi: üzvi həlledicilərin istifadəsini azaldın və ferment katalitik modifikasiyası kimi daha ekoloji cəhətdən təmiz eterifikasiya texnologiyaları inkişaf etdirin.
Məhsul keyfiyyətinə nəzarət: HPMC-nin əvəzetmə dərəcəsini, həllolma qabiliyyətini, özlülüyünü və digər göstəricilərini təhlil etməklə, onun tətbiq tələblərinə cavab verdiyinə əmin olun.
Fermentasiya əsaslıHPMCİstehsal metodunun bərpa olunan, ekoloji cəhətdən təmiz və səmərəli olması üstünlükləri var ki, bu da yaşıl kimya və davamlı inkişaf tendensiyasına uyğundur. Biotexnologiyanın inkişafı ilə bu texnologiyanın tədricən ənənəvi kimyəvi metodları əvəz etməsi və HPMC-nin tikinti, qida, tibb və s. sahələrdə daha geniş tətbiqini təşviq etməsi gözlənilir.
Yazı vaxtı: 11 aprel 2025