হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ তৈরি

হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ (HEC) হল একটি অ-আয়নিক, জল-দ্রবণীয় পলিমার যা উদ্ভিদের কোষ প্রাচীরে পাওয়া যায় এমন একটি প্রাকৃতিক পলিমার সেলুলোজ থেকে উদ্ভূত। এটি ফার্মাসিউটিক্যালস, প্রসাধনী, রঙ এবং আঠালো সহ বিভিন্ন শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, কারণ এর চমৎকার ঘনত্ব, ফিল্ম-গঠন এবং রিওলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য রয়েছে। হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ তৈরিতে ক্ষারীয় পরিস্থিতিতে ইথিলিন অক্সাইড দিয়ে সেলুলোজের ইথারিফিকেশন জড়িত। এই প্রক্রিয়াটি কয়েকটি মূল ধাপে বিভক্ত করা যেতে পারে: সেলুলোজ পরিশোধন, ক্ষারীকরণ, ইথারিফিকেশন, নিরপেক্ষকরণ, ধোয়া এবং শুকানো।

১. সেলুলোজ পরিশোধন
হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ তৈরির প্রথম ধাপ হল সেলুলোজ পরিশোধন করা, যা সাধারণত কাঠের সজ্জা বা তুলার লিন্টার থেকে পাওয়া যায়। কাঁচা সেলুলোজে লিগনিন, হেমিসেলুলোজ এবং অন্যান্য নিষ্কাশনের মতো অমেধ্য থাকে যা রাসায়নিক পরিবর্তনের জন্য উপযুক্ত উচ্চ-বিশুদ্ধতা সেলুলোজ পেতে অপসারণ করতে হবে।

জড়িত পদক্ষেপ:

যান্ত্রিক প্রক্রিয়াকরণ: কাঁচা সেলুলোজ যান্ত্রিকভাবে প্রক্রিয়াজাত করা হয় যাতে এর আকার হ্রাস পায় এবং এর পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায়, যা পরবর্তী রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণকে সহজতর করে।
রাসায়নিক চিকিৎসা: লিগনিন এবং হেমিসেলুলোজ ভেঙে ফেলার জন্য সেলুলোজকে সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH) এবং সোডিয়াম সালফাইট (Na2SO3) এর মতো রাসায়নিক দিয়ে শোধন করা হয়, তারপরে ধোয়া এবং ব্লিচিং করে অবশিষ্ট অমেধ্য অপসারণ করা হয় এবং একটি সাদা, তন্তুযুক্ত সেলুলোজ পাওয়া যায়।

2. ক্ষারীকরণ
এরপর পরিশোধিত সেলুলোজকে ক্ষারযুক্ত করে ইথারিফিকেশন বিক্রিয়ার জন্য সক্রিয় করা হয়। এর মধ্যে রয়েছে সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইডের জলীয় দ্রবণ দিয়ে সেলুলোজকে প্রক্রিয়াজাত করা।

প্রতিক্রিয়া:
সেলুলোজ+NaOH→ক্ষার সেলুলোজ

পদ্ধতি:

সেলুলোজ পানিতে ঝুলিয়ে রাখা হয় এবং সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড দ্রবণ যোগ করা হয়। NaOH এর ঘনত্ব সাধারণত 10-30% এর মধ্যে থাকে এবং বিক্রিয়াটি 20-40°C তাপমাত্রায় সম্পন্ন হয়।
ক্ষারটির সুষম শোষণ নিশ্চিত করার জন্য মিশ্রণটি নাড়াচাড়া করা হয়, যার ফলে ক্ষারীয় সেলুলোজ তৈরি হয়। এই মধ্যবর্তী পদার্থটি ইথিলিন অক্সাইডের প্রতি আরও প্রতিক্রিয়াশীল, যা ইথারিফিকেশন প্রক্রিয়াকে সহজতর করে।

৩. ইথারিফিকেশন
হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ তৈরির মূল ধাপ হল ইথিলিন অক্সাইডের সাথে ক্ষারীয় সেলুলোজের ইথারিফিকেশন। এই বিক্রিয়া সেলুলোজ ব্যাকবোনটিতে হাইড্রোক্সিইথাইল গ্রুপ (-CH2CH2OH) প্রবেশ করায়, যা এটিকে জলে দ্রবণীয় করে তোলে।

প্রতিক্রিয়া:
ক্ষার সেলুলোজ+ইথিলিন অক্সাইড→হাইড্রক্সিইথাইল সেলুলোজ+NaOH

পদ্ধতি:

ইথিলিন অক্সাইড ক্ষারীয় সেলুলোজে যোগ করা হয়, হয় ব্যাচ বা ক্রমাগত প্রক্রিয়ায়। বিক্রিয়াটি সাধারণত একটি অটোক্লেভ বা চাপ চুল্লিতে পরিচালিত হয়।
হাইড্রোক্সিইথাইল গ্রুপের সর্বোত্তম প্রতিস্থাপন নিশ্চিত করার জন্য তাপমাত্রা (৫০-১০০°C) এবং চাপ (১-৫ atm) সহ বিক্রিয়ার অবস্থাগুলি সাবধানতার সাথে নিয়ন্ত্রণ করা হয়। প্রতিস্থাপনের ডিগ্রি (DS) এবং মোলার প্রতিস্থাপন (MS) হল চূড়ান্ত পণ্যের বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে এমন গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি।

৪. নিরপেক্ষকরণ
ইথারিফিকেশন বিক্রিয়ার পর, মিশ্রণটিতে হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ এবং অবশিষ্ট সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড থাকে। পরবর্তী ধাপ হল নিরপেক্ষকরণ, যেখানে অতিরিক্ত ক্ষারকে একটি অ্যাসিড, সাধারণত অ্যাসিটিক অ্যাসিড (CH3COOH) বা হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (HCl) ব্যবহার করে নিরপেক্ষ করা হয়।

বিক্রিয়া: NaOH+HCl→NaCl+H2O

পদ্ধতি:

অতিরিক্ত তাপ এড়াতে এবং হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের ক্ষয় রোধ করতে নিয়ন্ত্রিত পরিস্থিতিতে বিক্রিয়ার মিশ্রণে ধীরে ধীরে অ্যাসিড যোগ করা হয়।
তারপর নিরপেক্ষ মিশ্রণটিকে pH সমন্বয় করা হয় যাতে এটি কাঙ্ক্ষিত সীমার মধ্যে থাকে, সাধারণত নিরপেক্ষ pH (6-8) এর আশেপাশে।
৫. ধোয়া
নিরপেক্ষকরণের পর, লবণ এবং অন্যান্য উপজাত অপসারণের জন্য পণ্যটি ধুয়ে ফেলতে হবে। বিশুদ্ধ হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ পাওয়ার জন্য এই পদক্ষেপটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

পদ্ধতি:

বিক্রিয়ার মিশ্রণটি জল দিয়ে মিশ্রিত করা হয় এবং হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ পরিস্রাবণ বা সেন্ট্রিফিউগেশনের মাধ্যমে পৃথক করা হয়।
আলাদা করা হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ বারবার ডিআয়নাইজড জল দিয়ে ধৌত করা হয় যাতে অবশিষ্ট লবণ এবং অমেধ্য অপসারণ করা যায়। ধৌতকরণ প্রক্রিয়াটি ততক্ষণ পর্যন্ত চলতে থাকে যতক্ষণ না ধৌতকরণের জল একটি নির্দিষ্ট পরিবাহিতায় পৌঁছায়, যা দ্রবণীয় অমেধ্য অপসারণের ইঙ্গিত দেয়।
৬. শুকানো
হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ তৈরির শেষ ধাপ হল শুকানো। এই ধাপে অতিরিক্ত জল অপসারণ করা হয়, যার ফলে বিভিন্ন ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত একটি শুকনো, গুঁড়ো পণ্য তৈরি হয়।

পদ্ধতি:

ধোয়া হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ শুকানোর ট্রেতে ছড়িয়ে দেওয়া হয় অথবা শুকানোর টানেলের মাধ্যমে পরিবহন করা হয়। তাপীয় অবক্ষয় এড়াতে শুকানোর তাপমাত্রা সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করা হয়, সাধারণত 50-80°C এর মধ্যে।
বিকল্পভাবে, দ্রুত এবং দক্ষ শুকানোর জন্য স্প্রে শুকানোর পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে। স্প্রে শুকানোর ক্ষেত্রে, জলীয় হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ দ্রবণকে সূক্ষ্ম ফোঁটায় পরমাণুতে রূপান্তরিত করা হয় এবং গরম বাতাসের প্রবাহে শুকানো হয়, যার ফলে একটি সূক্ষ্ম গুঁড়ো তৈরি হয়।
শুকনো পণ্যটি তারপর পছন্দসই কণা আকারে মিশ্রিত করা হয় এবং সংরক্ষণ এবং বিতরণের জন্য প্যাক করা হয়।
মান নিয়ন্ত্রণ এবং অ্যাপ্লিকেশন
প্রস্তুতি প্রক্রিয়া জুড়ে, হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের ধারাবাহিকতা এবং গুণমান নিশ্চিত করার জন্য কঠোর মান নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা বাস্তবায়ন করা হয়। সান্দ্রতা, প্রতিস্থাপনের মাত্রা, আর্দ্রতার পরিমাণ এবং কণার আকারের মতো গুরুত্বপূর্ণ পরামিতিগুলি নিয়মিত পর্যবেক্ষণ করা হয়।

অ্যাপ্লিকেশন:

ওষুধ: ট্যাবলেট, সাসপেনশন এবং মলমের মতো ফর্মুলেশনে ঘন করার এজেন্ট, বাইন্ডার এবং স্টেবিলাইজার হিসেবে ব্যবহৃত হয়।
প্রসাধনী: ক্রিম, লোশন এবং শ্যাম্পুর মতো পণ্যগুলিতে সান্দ্রতা এবং গঠন প্রদান করে।
রঙ এবং আবরণ: ঘনকারী এবং রিওলজি সংশোধক হিসেবে কাজ করে, রঙের প্রয়োগের বৈশিষ্ট্য এবং স্থায়িত্ব উন্নত করে।
খাদ্য শিল্প: বিভিন্ন খাদ্য পণ্যে ঘনকারী, স্থিতিশীলকারী এবং ইমালসিফায়ার হিসেবে কাজ করে।

হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজ তৈরিতে সুনির্দিষ্ট রাসায়নিক এবং যান্ত্রিক প্রক্রিয়ার একটি সিরিজ জড়িত থাকে যার লক্ষ্য সেলুলোজকে পরিবর্তন করে হাইড্রোক্সিইথাইল গ্রুপ প্রবর্তন করা। সেলুলোজ পরিশোধন থেকে শুকানো পর্যন্ত প্রতিটি ধাপ চূড়ান্ত পণ্যের গুণমান এবং কার্যকারিতা নির্ধারণে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। হাইড্রোক্সিইথাইল সেলুলোজের বহুমুখী বৈশিষ্ট্য এটিকে অসংখ্য শিল্পে একটি অমূল্য উপাদান করে তোলে, যা বিভিন্ন প্রয়োগের নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য সুনির্দিষ্ট উৎপাদন পদ্ধতির গুরুত্ব তুলে ধরে।