Гидроксиэтил целлюлоза (ГЭК) - өсімдіктердің жасуша қабырғаларында кездесетін табиғи полимер, целлюлозадан алынған иондық емес, суда еритін полимер. Ол керемет қалыңдататын, қабық түзетін және реологиялық қасиеттеріне байланысты әр түрлі салаларда, соның ішінде фармацевтика, косметика, бояу және желімдерде кеңінен қолданылады. Гидроксиэтилцеллюлозаны дайындау сілтілі жағдайда целлюлозаны этилен оксидімен эфирлеуден тұрады. Бұл процесті бірнеше негізгі кезеңдерге бөлуге болады: целлюлозаны тазарту, сілтілеу, эфирлеу, бейтараптандыру, жуу және кептіру.
1. Целлюлозаны тазарту
Гидроксиэтил целлюлозасын дайындаудағы бірінші қадам әдетте ағаш целлюлозасынан немесе мақта линтерлерінен алынған целлюлозаны тазарту болып табылады. Шикі целлюлоза құрамында лигнин, гемицеллюлоза және басқа да экстрактивті заттар сияқты қоспалар бар, олар химиялық модификацияға жарамды жоғары таза целлюлозаны алу үшін жойылуы керек.
Қатысты қадамдар:
Механикалық өңдеу: Шикі целлюлоза оның мөлшерін азайту және оның бетінің ауданын ұлғайту үшін келесі химиялық өңдеулерді жеңілдету үшін механикалық түрде өңделеді.
Химиялық өңдеу: Целлюлоза лигнин мен гемицеллюлозаны ыдырату үшін натрий гидроксиді (NaOH) және натрий сульфиті (Na2SO3) сияқты химиялық заттармен өңделеді, содан кейін қалдық қоспаларды кетіру және ақ, талшықты целлюлозаны алу үшін жуу және ағарту жүргізіледі.
2. Алкализация
Содан кейін тазартылған целлюлоза оны эфирлеу реакциясы үшін белсендіру үшін сілтіленеді. Бұл целлюлозаны натрий гидроксидінің сулы ерітіндісімен өңдеуді қамтиды.
Реакция:
Целлюлоза+NaOH→Сілтілік целлюлоза
Процедура:
Целлюлоза суда суспензияланып, натрий гидроксиді ерітіндісін қосады. NaOH концентрациясы әдетте 10-30% аралығында болады және реакция 20-40°С температурада жүзеге асады.
Сілтілі целлюлозаның түзілуіне әкелетін сілтінің біркелкі сіңуін қамтамасыз ету үшін қоспаны араластырады. Бұл аралық зат этилен оксидіне көбірек реактивті болып, эфирлену процесін жеңілдетеді.
3. Эфирификация
Гидроксиэтилцеллюлозаны дайындаудың негізгі кезеңі сілтілі целлюлозаны этилен оксидімен эфирлеу болып табылады. Бұл реакция гидроксиэтил топтарын (-CH2CH2OH) целлюлоза магистраліне енгізіп, оны суда еритін етеді.
Реакция:
Сілтілік целлюлоза+Этилен оксиді→Гидроксиэтилцеллюлоза+NaOH
Процедура:
Сілтілік целлюлозаға этилен оксиді партиямен немесе үздіксіз процесте қосылады. Реакция әдетте автоклавта немесе қысымды реакторда жүргізіледі.
Температураны (50-100°C) және қысымды (1-5 атм) қоса алғанда, реакция шарттары гидроксиэтил топтарының оңтайлы алмастырылуын қамтамасыз ету үшін мұқият бақыланады. Ауыстыру дәрежесі (DS) және молярлық алмастыру (MS) соңғы өнімнің қасиеттеріне әсер ететін маңызды параметрлер болып табылады.
4. Бейтараптандыру
Этерификация реакциясынан кейін қоспаның құрамында гидроксиэтил целлюлоза және қалдық натрий гидроксиді бар. Келесі қадам бейтараптандыру болып табылады, мұнда артық сілті қышқылдың, әдетте сірке қышқылының (CH3COOH) немесе тұз қышқылының (HCl) көмегімен бейтараптандырылады.
Реакция:NaOH+HCl→NaCl+H2O
Процедура:
Қышқыл реакциялық қоспаға бақыланатын жағдайларда шамадан тыс қызуды болдырмау және гидроксиэтил целлюлозаның ыдырауын болдырмау үшін баяу қосылады.
Содан кейін бейтараптандырылған қоспаның қалаған диапазонда, әдетте бейтарап рН (6-8) шамасында болуын қамтамасыз ету үшін рН реттеуге ұшырайды.
5. Жуу
Бейтараптандырудан кейін өнімді тұздарды және басқа жанама өнімдерді кетіру үшін жуу керек. Бұл қадам таза гидроксиэтилцеллюлозаны алу үшін өте маңызды.
Процедура:
Реакция қоспасы сумен сұйылтылады, ал гидроксиэтил целлюлозасы сүзу немесе центрифугалау арқылы бөлінеді.
Бөлінген гидроксиэтил целлюлоза қалдық тұздар мен қоспаларды кетіру үшін ионсыздандырылған сумен бірнеше рет жуылады. Жуу процесі жуу суы еритін қоспалардың жойылғанын көрсететін белгіленген өткізгіштікке жеткенше жалғасады.
6. Кептіру
Гидроксиэтилцеллюлозаны дайындаудың соңғы кезеңі кептіру болып табылады. Бұл қадам артық суды кетіреді, әртүрлі қолданбаларға жарамды құрғақ, ұнтақталған өнімді береді.
Процедура:
Жуылған гидроксиэтил целлюлоза кептіру науасына жайылады немесе кептіру туннелі арқылы тасымалданады. Кептіру температурасы әдетте 50-80°C аралығындағы термиялық деградацияны болдырмау үшін мұқият бақыланады.
Немесе тез және тиімді кептіру үшін шашыратқыш кептіруді қолдануға болады. Бүріккіш кептіру кезінде сулы гидроксиэтил целлюлоза ерітіндісі майда тамшыларға атомизацияланады және ыстық ауа ағынында кептіріледі, нәтижесінде майда ұнтақ пайда болады.
Содан кейін кептірілген өнім қажетті бөлшектер мөлшеріне дейін ұнтақталып, сақтауға және таратуға арналған.
Сапаны бақылау және қолданбалар
Дайындау процесінде гидроксиэтил целлюлозаның консистенциясы мен сапасын қамтамасыз ету үшін қатаң сапаны бақылау шаралары жүзеге асырылады. Тұтқырлық, алмастыру дәрежесі, ылғалдылық және бөлшектердің өлшемі сияқты негізгі параметрлер жүйелі түрде бақыланады.
Қолданбалар:
Фармацевтикалық препараттар: таблеткалар, суспензиялар және жақпа сияқты формаларда қоюландырғыш, байланыстырғыш және тұрақтандырғыш ретінде қолданылады.
Косметика: кремдер, лосьондар және сусабындар сияқты өнімдерге тұтқырлық пен құрылымды береді.
Бояулар мен жабындар: бояулардың қолдану қасиеттері мен тұрақтылығын жақсартатын қоюландырғыш және реология модификаторы ретінде әрекет етеді.
Тамақ өнеркәсібі: әртүрлі тағам өнімдерінде қоюлатқыш, тұрақтандырғыш және эмульгатор ретінде қызмет етеді.
Гидроксиэтил целлюлозасын дайындау гидроксиэтилді топтарды енгізу үшін целлюлозаны өзгертуге бағытталған нақты анықталған химиялық және механикалық процестердің сериясын қамтиды. Целлюлозаны тазартудан бастап кептіруге дейінгі әрбір қадам соңғы өнімнің сапасы мен функционалдығын анықтауда шешуші мәнге ие. Гидроксиэтил целлюлозаның жан-жақты қасиеттері оны көптеген салаларда баға жетпес ингредиент етеді, бұл әртүрлі қолданбалардың нақты талаптарын қанағаттандыру үшін нақты өндірістік тәжірибелердің маңыздылығын көрсетеді.
Хабарлама уақыты: 28 мамыр 2024 ж