1.Hidroksipropil metilceluloza (HPMC)je važan celulozni eter, koji se široko koristi u građevinarstvu, farmaciji, hrani, kozmetici i drugim poljima. HPMC ima dobra svojstva zgušnjavanja, stvaranja filma, emulgiranja, suspenzije i zadržavanja vode, tako da igra ključnu ulogu u mnogim industrijama. Proizvodnja HPMC uglavnom se oslanja na procese hemijske modifikacije. Posljednjih godina, s napretkom biotehnologije, pažnju su počele privući i metode proizvodnje zasnovane na mikrobnoj fermentaciji.
2. Princip proizvodnje fermentacije HPMC
Tradicionalni HPMC proizvodni proces koristi prirodnu celulozu kao sirovinu i proizvodi se hemijskim metodama kao što su alkalizacija, eterifikacija i rafinacija. Međutim, ovaj proces uključuje veliku količinu organskih rastvarača i hemijskih reagensa, što ima veliki uticaj na životnu sredinu. Stoga je korištenje mikrobne fermentacije za sintetizaciju celuloze i njezinu daljnju eterizaciju postala ekološki prihvatljivija i održivija metoda proizvodnje.
Mikrobna sinteza celuloze (BC) bila je vruća tema posljednjih godina. Bakterije uključujući Komagataeibacter (kao što je Komagataeibacter xylinus) i Gluconacetobacter mogu direktno sintetizirati celulozu visoke čistoće putem fermentacije. Ove bakterije koriste glukozu, glicerol ili druge izvore ugljika kao supstrate, fermentiraju pod odgovarajućim uvjetima i luče celulozna nanovlakna. Rezultirajuća bakterijska celuloza može se pretvoriti u HPMC nakon hidroksipropilne i metilacijske modifikacije.
3. Proizvodni proces
3.1 Proces fermentacije bakterijske celuloze
Optimizacija procesa fermentacije je ključna za poboljšanje prinosa i kvaliteta bakterijske celuloze. Glavni koraci su sljedeći:
Probir i uzgoj sojeva: Odaberite sojeve celuloze visokog prinosa, kao što je Komagataeibacter xylinus, za pripitomljavanje i optimizaciju.
Medij za fermentaciju: Osigurajte izvore ugljika (glukoza, saharoza, ksiloza), izvore dušika (ekstrakt kvasca, pepton), neorganske soli (fosfati, soli magnezija, itd.) i regulatore (octena kiselina, limunska kiselina) za promicanje rasta bakterija i sinteze celuloze.
Kontrola stanja fermentacije: uključujući temperaturu (28-30℃), pH (4,5-6,0), nivo rastvorenog kiseonika (mešanje ili statična kultura) itd.
Sakupljanje i pročišćavanje: Nakon fermentacije, bakterijska celuloza se sakuplja filtriranjem, pranjem, sušenjem i drugim koracima, a zaostale bakterije i druge nečistoće se uklanjaju.
3.2 Modifikacija celuloze hidroksipropil metilacijom
Dobivenu bakterijsku celulozu potrebno je kemijski modificirati kako bi dobila karakteristike HPMC. Glavni koraci su sljedeći:
Alkalinizacijski tretman: potopiti u odgovarajuću količinu otopine NaOH kako bi se proširio lanac celuloze i poboljšala reakcijska aktivnost naknadne eterifikacije.
Reakcija eterifikacije: pod određenim temperaturnim i katalitičkim uslovima, dodajte propilen oksid (hidroksipropilacija) i metil hlorid (metilacija) da biste zamenili celuloznu hidroksilnu grupu da biste formirali HPMC.
Neutralizacija i rafinacija: neutralizirati kiselinom nakon reakcije kako bi se uklonili neizreagirani kemijski reagensi i dobili konačni proizvod pranjem, filtriranjem i sušenjem.
Drobljenje i razvrstavanje: zdrobiti HPMC u čestice koje zadovoljavaju specifikacije, te ih prosijati i pakirati prema različitim viskozitetnim razredima.
4. Ključne tehnologije i strategije optimizacije
Poboljšanje soja: poboljšati prinos i kvalitet celuloze putem genetskog inženjeringa mikrobnih sojeva.
Optimizacija procesa fermentacije: koristite bioreaktore za dinamičku kontrolu kako biste poboljšali efikasnost proizvodnje celuloze.
Zeleni proces eterifikacije: smanjiti upotrebu organskih rastvarača i razviti ekološki prihvatljivije tehnologije eterifikacije, kao što je enzimska katalitička modifikacija.
Kontrola kvaliteta proizvoda: analizom stepena supstitucije, rastvorljivosti, viskoznosti i drugih pokazatelja HPMC-a, obezbedite da ispunjava zahteve primene.
Na bazi fermentacijeHPMCnačin proizvodnje ima prednosti da je obnovljiv, ekološki prihvatljiv i efikasan, što je u skladu sa trendom zelene hemije i održivog razvoja. Sa napretkom biotehnologije, očekuje se da će ova tehnologija postepeno zamijeniti tradicionalne kemijske metode i promovirati širu primjenu HPMC-a u oblastima građevinarstva, hrane, medicine itd.
Vrijeme objave: Apr-11-2025