1.Гидроксипропил метилцеллюлоз (HPMC)нь барилга, эм зүй, хүнс, гоо сайхны бүтээгдэхүүн болон бусад салбарт өргөн хэрэглэгддэг чухал целлюлозын эфир юм. HPMC нь өтгөрүүлэх, хальс үүсгэх, эмульсжүүлэх, суспензлэх, ус хадгалах сайн шинж чанартай тул олон салбарт гол үүрэг гүйцэтгэдэг. HPMC-ийн үйлдвэрлэл нь голчлон химийн өөрчлөлтийн процессоос хамаардаг. Сүүлийн жилүүдэд биотехнологийн хөгжлөөр бичил биетний исгэлтэд суурилсан үйлдвэрлэлийн аргууд бас анхаарал татаж эхэлсэн.
2. HPMC-ийн исгэх үйлдвэрлэлийн зарчим
Уламжлалт HPMC үйлдвэрлэлийн процесс нь байгалийн целлюлозыг түүхий эд болгон ашигладаг бөгөөд шүлтлэгжүүлэх, эфиржүүлэх, цэвэршүүлэх зэрэг химийн аргаар үйлдвэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч энэ процесст их хэмжээний органик уусгагч болон химийн урвалжууд ордог бөгөөд энэ нь хүрээлэн буй орчинд маш их нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс целлюлозыг нийлэгжүүлэх, цаашид эфиржүүлэхийн тулд бичил биетний исгэх аргыг ашиглах нь байгаль орчинд ээлтэй, тогтвортой үйлдвэрлэлийн арга болсон.
Сүүлийн жилүүдэд целлюлозын (BC) бичил биетний нийлэгжилт нь халуун сэдэв болж байна. Komagataeibacter (Komagataeibacter xylinus гэх мэт) болон Gluconacetobacter зэрэг бактериуд нь исгэх замаар өндөр цэвэршилттэй целлюлозыг шууд нийлэгжүүлж чаддаг. Эдгээр бактериуд нь глюкоз, глицерол эсвэл бусад нүүрстөрөгчийн эх үүсвэрийг субстрат болгон ашиглаж, тохиромжтой нөхцөлд исгэж, целлюлозын нано ширхэгүүдийг ялгаруулдаг. Үүссэн бактерийн целлюлозыг гидроксипропил ба метилжилтийн өөрчлөлтийн дараа HPMC болгон хувиргаж болно.
3. Үйлдвэрлэлийн үйл явц
3.1 Бактерийн целлюлозын исгэх үйл явц
Бактерийн целлюлозын гарц болон чанарыг сайжруулахын тулд исгэх үйл явцыг оновчтой болгох нь чухал юм. Үндсэн алхамууд нь дараах байдалтай байна.
Овог шүүрэх, тариалах: Гэрийн нөхцөлд тариалах, оновчтой болгох зорилгоор Komagataeibacter xylinus зэрэг өндөр ургацтай целлюлозын омгийг сонгоорой.
Исгэлтийн орчин: Бактерийн өсөлт болон целлюлозын нийлэгжилтийг дэмжихийн тулд нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр (глюкоз, сахароз, ксилоз), азотын эх үүсвэр (мөөгөнцрийн ханд, пептон), органик бус давс (фосфат, магнийн давс гэх мэт) болон зохицуулагч (цууны хүчил, нимбэгийн хүчил)-ийг ашиглана.
Исгэлтийн нөхцөл байдлыг хянах: температур (28-30℃), рН (4.5-6.0), ууссан хүчилтөрөгчийн түвшин (хутгах эсвэл статик өсгөвөр) гэх мэт орно.
Цуглуулга ба цэвэршүүлэлт: Исгэсний дараа бактерийн целлюлозыг шүүх, угаах, хатаах болон бусад алхмуудаар цуглуулж, үлдэгдэл бактери болон бусад хольцыг зайлуулна.
3.2 Целлюлозын гидроксипропил метилжилтийн өөрчлөлт
Бактерийн целлюлозыг HPMC-ийн шинж чанарыг өгөхийн тулд химийн аргаар өөрчлөх шаардлагатай. Үндсэн алхамууд нь дараах байдалтай байна.
Шүлтлэгжүүлэх эмчилгээ: целлюлозын гинжийг тэлэх, дараагийн эфиржилтийн урвалын идэвхийг сайжруулахын тулд зохих хэмжээний NaOH уусмалд дэвтээнэ.
Эфиржих урвал: тодорхой температур болон каталитик нөхцөлд целлюлозын гидроксил бүлгийг орлуулахын тулд пропилен исэл (гидроксипропиляци) ба метил хлорид (метилляци) нэмж HPMC үүсгэнэ.
Саармагжуулах ба цэвэршүүлэх: урвалд орсны дараа урвалд ороогүй химийн урвалжуудыг зайлуулахын тулд хүчилээр саармагжуулж, угааж, шүүж, хатааж эцсийн бүтээгдэхүүнийг гарган авна.
Бутлах ба зэрэглэх: HPMC-г техникийн шаардлагад нийцсэн хэсгүүд болгон буталж, өөр өөр зуурамтгай чанарын зэрэглэлийн дагуу шигшиж савлана.
4. Гол технологиуд ба оновчлолын стратегиуд
Омог сайжруулах: бичил биетний омгийн генетикийн инженерчлэлээр целлюлозын гарц болон чанарыг сайжруулах.
Исгэлтийн процессыг оновчлох: целлюлозын үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлэхийн тулд динамик хяналтанд биореакторуудыг ашиглах.
Ногоон эфиржүүлэх үйл явц: органик уусгагчийн хэрэглээг багасгаж, ферментийн каталитик өөрчлөлт гэх мэт байгаль орчинд ээлтэй эфиржүүлэх технологийг хөгжүүлэх.
Бүтээгдэхүүний чанарын хяналт: HPMC-ийн орлуулалтын зэрэг, уусах чадвар, зуурамтгай чанар болон бусад үзүүлэлтүүдийг шинжилж, хэрэглээний шаардлагыг хангаж байгаа эсэхийг шалгана.
Исгэлт дээр суурилсанHPMCҮйлдвэрлэлийн арга нь сэргээгдэх, байгаль орчинд ээлтэй, үр ашигтай байх давуу талуудтай бөгөөд энэ нь ногоон хими, тогтвортой хөгжлийн чиг хандлагатай нийцдэг. Биотехнологийн хөгжлийг дагаад энэхүү технологи нь уламжлалт химийн аргуудыг аажмаар орлож, HPMC-ийг барилга, хүнс, анагаах ухаан гэх мэт салбарт өргөн хүрээнд ашиглахыг дэмжих төлөвтэй байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 4-р сарын 11