Hidroxietil zelulosa (HEC) zelulosatik eratorritako polimero ez-ionikoa eta uretan disolbagarria da, landareen zelulen hormetan aurkitzen den polimero naturala. Hainbat industriatan oso erabilia da, besteak beste, farmazia, kosmetika, margoak eta itsasgarriak, loditze, film-formazio eta propietate erreologiko bikainengatik. Hidroxietil zelulosa prestatzeak zelulosa etileno oxidoarekin eterifikazioa dakar baldintza alkalinoetan. Prozesu hau funtsezko hainbat urratsetan bana daiteke: zelulosa arazketa, alkalizazioa, eterifikazioa, neutralizazioa, garbiketa eta lehortzea.
1. Zelulosa Purifikazioa
Hidroxietil zelulosa prestatzeko lehen urratsa zelulosa araztea da, normalean egur-oretik edo kotoizko linteretatik ateratzen dena. Zelulosa gordinak lignina, hemizelulosa eta aldaketa kimikorako egokia den purutasun handiko zelulosa lortzeko kendu beharreko beste erauzkin batzuk ditu.
Parte hartzen duten urratsak:
Prozesamendu mekanikoa: zelulosa gordina mekanikoki prozesatzen da bere tamaina murrizteko eta azalera handitzeko, ondorengo tratamendu kimikoak erraztuz.
Tratamendu kimikoa: zelulosa sodio hidroxidoa (NaOH) eta sodio sulfitoa (Na2SO3) bezalako produktu kimikoekin tratatzen da lignina eta hemizelulosa apurtzeko, eta ondoren garbitu eta zuritu egiten da hondar ezpurutasunak kentzeko eta zelulosa zuri eta zuntz bat lortzeko.
2. Alkalizazioa
Araztutako zelulosa gero alkalizatu egiten da eterifikazio-erreakziorako aktibatzeko. Horrek zelulosa sodio hidroxidoaren ur-disoluzio batekin tratatzea dakar.
Erreakzioa:
Zelulosa+NaOH→Zelulosa alkalina
Prozedura:
Zelulosa uretan esekitzen da, eta sodio hidroxido disoluzioa gehitzen zaio. NaOH-ren kontzentrazioa normalean % 10-30 bitartekoa da, eta erreakzioa 20-40 °C arteko tenperaturan egiten da.
Nahasketa nahasten da alkaliaren xurgapen uniformea bermatzeko, eta zelulosa alkalinoa sortzen da. Tarteko hau etileno oxidoarekiko erreaktiboagoa da, eterifikazio-prozesua erraztuz.
3. Eterifikazioa
Hidroxietil zelulosa prestatzeko funtsezko urratsa zelulosa alkalinoa etileno oxidoarekin eterifikatzea da. Erreakzio honek hidroxietil taldeak (-CH2CH2OH) sartzen ditu zelulosa bizkarrezurrean, eta uretan disolbagarria da.
Erreakzioa:
Zelulosa alkalina+Etileno oxidoa→Hidroxietil zelulosa+NaOH
Prozedura:
Etileno oxidoa gehitzen zaio zelulosa alkalinoari, sorta batean edo prozesu jarraituan. Erreakzioa normalean autoklabe edo presio erreaktore batean egiten da.
Erreakzio-baldintzak, tenperatura (50-100 °C) eta presioa (1-5 atm) barne, arreta handiz kontrolatzen dira hidroxietil taldeen ordezkapen optimoa bermatzeko. Ordezkapen-maila (DS) eta ordezkapen molarra (MS) azken produktuaren propietateetan eragina duten parametro kritikoak dira.
4. Neutralizazioa
Eterifikazio erreakzioaren ondoren, nahasketak hidroxietil zelulosa eta sodio hidroxido hondar ditu. Hurrengo urratsa neutralizazioa da, non gehiegizko alkalia neutralizatzen den azido bat erabiliz, normalean azido azetikoa (CH3COOH) edo azido klorhidrikoa (HCl).
Erreakzioa:NaOH+HCl→NaCl+H2O
Prozedura:
Azidoa poliki-poliki gehitzen da erreakzio-nahastura baldintza kontrolatuetan, gehiegizko beroa saihesteko eta hidroxietil zelulosa degradatzea saihesteko.
Neutralizatutako nahasketa pH-a doitzen da, nahi den tartean dagoela ziurtatzeko, normalean pH neutroaren inguruan (6-8).
5. Garbiketa
Neutralizatu ondoren, produktua garbitu behar da gatzak eta beste azpiproduktu batzuk kentzeko. Urrats hau funtsezkoa da hidroxietil zelulosa purua lortzeko.
Prozedura:
Erreakzio-nahasketa urarekin diluitzen da, eta hidroxietil zelulosa filtrazio edo zentrifugazio bidez bereizten da.
Banatutako hidroxietil zelulosa behin eta berriz garbitzen da ur deionizatuarekin hondar-gatzak eta ezpurutasunak kentzeko. Garbiketa prozesuak garbiketa-ura zehaztutako eroankortasuna lortu arte jarraitzen du, ezpurutasun disolbagarriak kentzen direla adieraziz.
6. Lehortzea
Hidroxietil zelulosa prestatzeko azken urratsa lehortzea da. Urrats honek gehiegizko ura kentzen du, hainbat aplikaziotarako egokia den produktu lehor eta hauts bat emanez.
Prozedura:
Garbitutako hidroxietil zelulosa lehortzeko erretiluetan zabaltzen da edo lehortzeko tunel batetik garraiatzen da. Lehortze-tenperatura arretaz kontrolatzen da degradazio termikoa saihesteko, normalean 50-80 °C artean.
Bestela, spray-lehorketa erabil daiteke lehortze azkar eta eraginkorra lortzeko. Ihinztadura lehortzean, hidroxietil zelulosa disoluzio urtsua tanta finetan atomizatu eta aire beroan lehortzen da, hauts fin bat lortuz.
Ondoren, produktu lehortua nahi den partikulen tamainara arte ehotzen da eta biltegiratu eta banatzeko ontziratzen da.
Kalitate Kontrola eta Aplikazioak
Prestaketa-prozesuan zehar, kalitate-kontroleko neurri zorrotzak ezartzen dira hidroxietil zelulosaren koherentzia eta kalitatea bermatzeko. Aldian-aldian kontrolatzen dira funtsezko parametroak, hala nola biskositatea, ordezkapen-maila, hezetasun-edukia eta partikulen tamaina.
Aplikazioak:
Farmazia: agente loditzaile, aglutinatzaile eta egonkortzaile gisa erabiltzen da pilulak, esekidurak eta ukenduak bezalako formulazioetan.
Kosmetikoak: likatasuna eta ehundura ematen die kremak, ukenduak eta xanpuak bezalako produktuei.
Pinturak eta Estaldurak: Loditzaile eta erreologia modifikatzaile gisa jarduten du, margoen aplikazio propietateak eta egonkortasuna hobetuz.
Elikagaien industria: loditzaile, egonkortzaile eta emultsionatzaile gisa funtzionatzen du hainbat elikagai produktutan.
Hidroxietil zelulosa prestatzeak ondo definitutako prozesu kimiko eta mekaniko batzuk dakar zelulosa aldatzera hidroxietil-taldeak sartzeko. Urrats bakoitza, zelulosa arazketatik lehortzeraino, funtsezkoa da azken produktuaren kalitatea eta funtzionaltasuna zehazteko. Hidroxietil zelulosaren propietate polifazetikoek osagai ezinbesteko bihurtzen dute industria askotan, eta hainbat aplikazioren eskakizun espezifikoei erantzuteko fabrikazio praktika zehatzen garrantzia nabarmentzen dute.
Argitalpenaren ordua: 2024-05-28