הכנת תאית קרבוקסימתיל

Carboxymethyl Cellulose (CMC)הוא פולימר מסיס מים מגוון שמקורו בתאי, שהוא פוליסכריד טבעי שנמצא בקירות תאי צמח. CMC מוצא יישומים נרחבים בענפים שונים כולל מזון, תרופות, קוסמטיקה, טקסטיל, נייר ורבים אחרים בגלל תכונותיו הייחודיות כמו עיבוי, ייצוב, כריכה, יצירת סרטים ושמירה על מים. הכנת CMC כוללת מספר שלבים החל מיצוי תאית ממקורות טבעיים ואחריהם שינויו כדי להציג קבוצות קרבוקסימתיל.

1. מיצוי תאית:
השלב הראשון בהכנת CMC הוא מיצוי התאית ממקורות טבעיים כמו עיסת עץ, מגעי כותנה או סיבי צמחים אחרים. בדרך כלל מתקבל התאית באמצעות סדרה של תהליכים הכוללים עיסת, הלבנה וטיהור. לדוגמה, ניתן להשיג עיסת עץ על ידי תהליכי עיסה מכניים או כימיים ואחריהם הלבנה עם כלור או מי חמצן כדי להסיר זיהומים וליגנין.

2. הפעלת תאית:
לאחר חילוץ התאית, יש להפעיל אותו כדי להקל על הצגת קבוצות קרבוקסימתיל. ההפעלה מושגת בדרך כלל על ידי טיפול בתאי עם אלקלי כמו נתרן הידרוקסיד (NAOH) או נתרן קרבונט (NA2CO3) בתנאים מבוקרים של טמפרטורה ולחץ. טיפול אלקאלי מתנפח את סיבי התאית ומגביר את התגובה שלהם על ידי שבירת קשר תוך -מולקולרי.

3. תגובת קרבוקסימתילציה:
לאחר מכן, התאית המופעלת נתונה לתגובת הקרבוקסימתילציה בה מוצגות קבוצות קרבוקסימתיל (-CH2COOH) על קבוצות ההידרוקסיל של שרשראות התאית. תגובה זו מתבצעת בדרך כלל על ידי תגובה של התאית המופעלת עם נתרן מונוכרורואצטט (SMCA) בנוכחות זרז אלקליין כמו נתרן הידרוקסיד (NAOH). ניתן לייצג את התגובה כדלקמן:

תאית + חומצה כלורו -אצטטית → Carboxymethyl Cellulose + NaCl

תנאי התגובה כולל טמפרטורה, זמן תגובה, ריכוז ריאגנטים ו- pH נשלטים בקפידה על מנת להבטיח תשואה גבוהה ודרגת החלפה רצויה (DS) המתייחס למספר הממוצע של קבוצות קרבוקסימתיל שהוצגו לכל יחידת גלוקוז של שרשרת התאית.

4. נטרול וכביסה:
לאחר תגובת הקרבוקסימתילציה, מנוטרל התא של קרבוקסימתיל מתקבל כדי להסיר עודף אלקלי וחומצה כלורואקטטית שלא הוגשה. בדרך כלל זה מושג על ידי שטיפת המוצר במים או תמיסת חומצה מדוללת ואחריו סינון כדי להפריד בין ה- CMC המוצק לתערובת התגובה.

5. טיהור:
לאחר מכן נשטף ה- CMC המטוהר במים מספר פעמים כדי להסיר זיהומים כמו מלחים, ריאגנטים לא מוגבים ותוצרי לוואי. ניתן להשתמש בסינון או צנטריפוגה כדי להפריד בין ה- CMC המטוהר למי שטיפה.

6. ייבוש:
לבסוף, תאית הקרבוקסימתיל המטוהרת מיובשת להסרת לחות שיורית ולקבל את המוצר הרצוי בצורה של אבקה יבשה או גרגירים. ניתן לבצע ייבוש בשיטות שונות כמו ייבוש אוויר, ייבוש ואקום או ייבוש ריסוס, תלוי במאפיינים הרצויים של המוצר הסופי.

7. אפיון ובקרת איכות:
המיובשCMCהמוצר נתון לטכניקות אפיון שונות כמו ספקטרוסקופיה אינפרא אדום של פורייה טרנספורמציה (FTIR), תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ומדידות צמיגות כדי לאשר את המבנה הכימי שלו, את דרגת ההחלפה, המשקל המולקולרי והטוהר. בדיקות בקרת איכות מבוצעות גם כדי להבטיח שהמוצר עומד במפרט הנדרש ליישומים המיועדים שלו.

הכנת קרבוקסימתיל תאית כוללת מספר שלבים כולל מיצוי תאית ממקורות טבעיים, הפעלה, תגובת קרבוקסימתילציה, נטרול, טיהור, ייבוש ואפיון. כל שלב דורש שליטה מדוקדקת על תנאי התגובה והפרמטרים להשגת תשואה גבוהה, דרגת החלפה רצויה ואיכות המוצר הסופי. CMC הוא פולימר בשימוש נרחב עם יישומים מגוונים בגלל תכונותיו הייחודיות והגמישות שלו.