१.हायड्रॉक्सीप्रोपाइल मिथाइलसेल्युलोज (HPMC)हे एक महत्त्वाचे सेल्युलोज ईथर आहे, जे बांधकाम, औषधनिर्माण, अन्न, सौंदर्यप्रसाधने आणि इतर क्षेत्रात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. HPMC मध्ये चांगले जाड होणे, फिल्म-फॉर्मिंग, इमल्सिफायिंग, सस्पेंशन आणि वॉटर रिटेंशन गुणधर्म आहेत, म्हणून ते अनेक उद्योगांमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावते. HPMC चे उत्पादन प्रामुख्याने रासायनिक सुधारणा प्रक्रियेवर अवलंबून असते. अलिकडच्या वर्षांत, जैवतंत्रज्ञानाच्या प्रगतीसह, सूक्ष्मजीव किण्वनावर आधारित उत्पादन पद्धती देखील लक्ष वेधून घेऊ लागल्या आहेत.
२. एचपीएमसीचे किण्वन उत्पादन तत्व
पारंपारिक HPMC उत्पादन प्रक्रियेत नैसर्गिक सेल्युलोजचा कच्चा माल वापरला जातो आणि तो अल्कलायझेशन, इथरिफिकेशन आणि रिफायनिंग सारख्या रासायनिक पद्धतींनी तयार केला जातो. तथापि, या प्रक्रियेत मोठ्या प्रमाणात सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स आणि रासायनिक अभिकर्मकांचा समावेश असतो, ज्याचा पर्यावरणावर मोठा परिणाम होतो. म्हणूनच, सेल्युलोजचे संश्लेषण करण्यासाठी आणि ते आणखी इथरिफिकेशन करण्यासाठी सूक्ष्मजीव किण्वनाचा वापर अधिक पर्यावरणास अनुकूल आणि शाश्वत उत्पादन पद्धत बनली आहे.
सेल्युलोजचे सूक्ष्मजीव संश्लेषण (BC) अलिकडच्या काळात एक चर्चेचा विषय बनला आहे. कोमागाटाईबॅक्टर (जसे की कोमागाटाईबॅक्टर झायलिनस) आणि ग्लुकोनासेटोबॅक्टरसह बॅक्टेरिया थेट किण्वन प्रक्रियेद्वारे उच्च-शुद्धता सेल्युलोजचे संश्लेषण करू शकतात. हे बॅक्टेरिया ग्लुकोज, ग्लिसरॉल किंवा इतर कार्बन स्रोतांचा वापर सब्सट्रेट्स म्हणून करतात, योग्य परिस्थितीत किण्वन करतात आणि सेल्युलोज नॅनोफायबर स्राव करतात. हायड्रॉक्सीप्रोपिल आणि मिथाइलेशन सुधारणांनंतर परिणामी बॅक्टेरिया सेल्युलोज HPMC मध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते.
३. उत्पादन प्रक्रिया
३.१ जिवाणू सेल्युलोजची किण्वन प्रक्रिया
बॅक्टेरियल सेल्युलोजचे उत्पादन आणि गुणवत्ता सुधारण्यासाठी किण्वन प्रक्रियेचे ऑप्टिमायझेशन अत्यंत महत्वाचे आहे. मुख्य पायऱ्या खालीलप्रमाणे आहेत:
स्ट्रेन स्क्रीनिंग आणि लागवड: पाळीव आणि अनुकूलनासाठी कोमागाटाईबॅक्टर झायलिनस सारख्या उच्च-उत्पादन देणाऱ्या सेल्युलोज स्ट्रेनची निवड करा.
किण्वन माध्यम: जीवाणूंची वाढ आणि सेल्युलोज संश्लेषणाला चालना देण्यासाठी कार्बन स्रोत (ग्लुकोज, सुक्रोज, झायलोज), नायट्रोजन स्रोत (यीस्ट अर्क, पेप्टोन), अजैविक क्षार (फॉस्फेट्स, मॅग्नेशियम क्षार इ.) आणि नियामक (अ‍ॅसिटिक आम्ल, सायट्रिक आम्ल) प्रदान करा.
किण्वन स्थिती नियंत्रण: तापमान (२८-३०℃), pH (४.५-६.०), विरघळलेल्या ऑक्सिजनची पातळी (ढवळणे किंवा स्थिर कल्चर) इत्यादींसह.
संकलन आणि शुद्धीकरण: किण्वनानंतर, बॅक्टेरियातील सेल्युलोज फिल्टरिंग, धुणे, वाळवणे आणि इतर चरणांद्वारे गोळा केले जाते आणि उर्वरित बॅक्टेरिया आणि इतर अशुद्धता काढून टाकल्या जातात.
३.२ सेल्युलोजचे हायड्रॉक्सीप्रोपिल मिथिलेशन बदल
मिळवलेल्या बॅक्टेरियल सेल्युलोजला HPMC ची वैशिष्ट्ये देण्यासाठी रासायनिकरित्या सुधारित करणे आवश्यक आहे. मुख्य पायऱ्या खालीलप्रमाणे आहेत:
अल्कलाइनायझेशन ट्रीटमेंट: सेल्युलोज साखळी विस्तृत करण्यासाठी आणि त्यानंतरच्या इथरिफिकेशनच्या प्रतिक्रिया क्रियाकलाप सुधारण्यासाठी योग्य प्रमाणात NaOH द्रावणात भिजवा.
ईथरिफिकेशन अभिक्रिया: विशिष्ट तापमान आणि उत्प्रेरक परिस्थितीत, सेल्युलोज हायड्रॉक्सिल गटाच्या जागी प्रोपीलीन ऑक्साईड (हायड्रॉक्सीप्रोपिलेशन) आणि मिथाइल क्लोराईड (मिथिलेशन) घालून HPMC तयार करा.
तटस्थीकरण आणि शुद्धीकरण: अभिक्रियेनंतर आम्लाने तटस्थ करणे, अभिक्रिया न केलेले रासायनिक अभिकर्मक काढून टाकणे आणि धुवून, फिल्टर करून आणि वाळवून अंतिम उत्पादन मिळवणे.
क्रशिंग आणि ग्रेडिंग: HPMC ला स्पेसिफिकेशन पूर्ण करणाऱ्या कणांमध्ये क्रश करा आणि वेगवेगळ्या व्हिस्कोसिटी ग्रेडनुसार त्यांची छाननी करा आणि पॅकेज करा.
४. प्रमुख तंत्रज्ञान आणि ऑप्टिमायझेशन धोरणे
स्ट्रेन सुधारणा: मायक्रोबियल स्ट्रेनच्या अनुवांशिक अभियांत्रिकीद्वारे सेल्युलोज उत्पादन आणि गुणवत्ता सुधारणे.
किण्वन प्रक्रिया ऑप्टिमायझेशन: सेल्युलोज उत्पादन कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी गतिमान नियंत्रणासाठी बायोरिएक्टर वापरा.
ग्रीन इथरिफिकेशन प्रक्रिया: सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्सचा वापर कमी करा आणि एन्झाइम कॅटॅलिटिक मॉडिफिकेशन सारख्या पर्यावरणास अनुकूल इथरिफिकेशन तंत्रज्ञान विकसित करा.
उत्पादन गुणवत्ता नियंत्रण: HPMC च्या प्रतिस्थापन पदवी, विद्राव्यता, चिकटपणा आणि इतर निर्देशकांचे विश्लेषण करून, ते अनुप्रयोग आवश्यकता पूर्ण करते याची खात्री करा.
किण्वन-आधारितएचपीएमसीउत्पादन पद्धतीचे फायदे अक्षय, पर्यावरणपूरक आणि कार्यक्षम असण्याचे आहेत, जे हरित रसायनशास्त्र आणि शाश्वत विकासाच्या ट्रेंडशी सुसंगत आहे. जैवतंत्रज्ञानाच्या प्रगतीसह, हे तंत्रज्ञान हळूहळू पारंपारिक रासायनिक पद्धतींची जागा घेईल आणि बांधकाम, अन्न, औषध इत्यादी क्षेत्रात HPMC च्या व्यापक वापराला प्रोत्साहन देईल अशी अपेक्षा आहे.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-११-२०२५