Karboximetil zelulosa prestatzea

Karboximetil zelulosa (CMC)Zelulosatik eratorritako polimero polifazetikoa da, eta landare-zelulen hormetan aurkitzen den polisakarido naturala da. CMC-k aplikazio zabalak aurkitzen ditu hainbat industriatan, besteak beste, elikadura, farmazia, kosmetika, ehungintza, papera eta beste hainbatetan, loditzea, egonkortzea, lotzea, film-formatzea eta ura atxikitzea bezalako propietate bereziengatik. CMC prestatzeak hainbat urrats hartzen ditu, iturri naturaletatik zelulosa erauztetik hasita, eta, ondoren, karboximetil-taldeak sartzeko eraldatzen da.

1. Zelulosa erauztea:
CMC prestatzeko lehen urratsa zelulosa iturri naturaletatik ateratzea da, hala nola, egur-orea, kotoizko linters edo beste landare-zuntz batzuetatik. Zelulosa normalean prozesu batzuen bidez lortzen da orea, zuritzea eta arazketa barne. Esaterako, egur-orea lor daiteke orea mekaniko edo kimikoko prozesuen bidez eta ondoren kloroarekin edo hidrogeno peroxidoarekin zuritzeko, ezpurutasunak eta lignina kentzeko.

2. Zelulosaren aktibazioa:
Zelulosa atera ondoren, aktibatu egin behar da karboximetil taldeen sarrera errazteko. Aktibazioa normalean zelulosa alkaliarekin tratatuz lortzen da, hala nola sodio hidroxidoa (NaOH) edo sodio karbonatoa (Na2CO3), tenperatura eta presio baldintza kontrolatuetan. Tratamendu alkalinoak zelulosa zuntzak puzten ditu eta haien erreaktibotasuna areagotzen du hidrogeno-lotura molekularretan eta barneko loturak hautsiz.

3. Karboximetilazio erreakzioa:
Ondoren, zelulosa aktibatuari karboximetilazio-erreakzioari jasaten zaio, non karboximetil-taldeak (-CH2COOH) zelulosa-kateen hidroxilo taldeetan sartzen diren. Erreakzio hau normalean aktibatutako zelulosa sodio monokloroazetatoarekin (SMCA) erreakzionatuz egiten da katalizatzaile alkalino baten aurrean, esate baterako, sodio hidroxidoa (NaOH). Erreakzioa honela irudikatu daiteke:

Zelulosa + Azido kloroacetikoa → Karboximetil zelulosa + NaCl

Tenperatura, erreakzio-denbora, erreaktiboen kontzentrazioa eta pH barne erreakzio-baldintzak arreta handiz kontrolatzen dira etekin handia eta nahi den ordezkapen-maila (DS) ziurtatzeko, zelulosa kateko glukosa-unitate bakoitzeko sartutako karboximetil taldeen batez besteko kopuruari erreferentzia egiten diona.

4. Neutralizazioa eta garbiketa:
Karboximetilazio erreakzioaren ondoren, sortzen den karboximetil zelulosa neutralizatu egiten da gehiegizko alkalia eta erreakzionatu gabeko azido kloroacetikoa kentzeko. Hau normalean produktua urarekin edo disoluzio azido diluitu batekin garbituz lortzen da, ondoren iragazketaz CMC solidoa erreakzio-nahastetik bereizteko.

5. Purifikazioa:
Araztutako CMCa urarekin hainbat aldiz garbitzen da, hala nola gatzak, erreakzionatu gabeko erreaktiboak eta azpiproduktuak bezalako ezpurutasunak kentzeko. Iragazkia edo zentrifugazioa erabil daiteke CMC araztua garbiketa-uratik bereizteko.

6. Lehortzea:
Azkenik, araztutako karboximetil zelulosa lehortzen da hondar hezetasuna kentzeko eta nahi den produktua hauts edo pikor lehor moduan lortzeko. Lehortzea hainbat metodo erabiliz lor daiteke, hala nola, aire lehortzea, hutsean lehortzea edo spray lehortzea azken produktuaren nahi diren ezaugarrien arabera.

7. Karakterizazioa eta Kalitate Kontrola:
LehortuaCMCproduktuak hainbat karakterizazio-teknika jasaten ditu, hala nola, Fourier transformatu infragorrien espektroskopia (FTIR), erresonantzia magnetiko nuklearra (NMR) eta biskositate-neurketak bere egitura kimikoa, ordezkapen-maila, pisu molekularra eta purutasuna baieztatzeko. Kalitate-kontroleko probak ere egiten dira produktuak aurreikusitako aplikazioetarako eskatutako zehaztapenak betetzen dituela ziurtatzeko.

Karboximetil zelulosa prestatzeak hainbat urrats hartzen ditu, besteak beste, iturri naturaletatik zelulosa erauztea, aktibazioa, karboximetilazio erreakzioa, neutralizazioa, arazketa, lehortzea eta karakterizazioa. Urrats bakoitzak erreakzio-baldintzak eta parametroak arretaz kontrolatu behar ditu etekin handia, nahi den ordezkapen-maila eta azken produktuaren kalitatea lortzeko. CMC oso erabilia den polimeroa da, hainbat aplikazio dituena, bere propietate eta aldakortasun bereziengatik.