കാർബോക്സിമീതൈൽ സെല്ലുലോസ് തയ്യാറാക്കൽ

കാർബോക്സിമീഥൈൽ സെല്ലുലോസ് (CMC)സസ്യകോശഭിത്തികളിൽ കാണപ്പെടുന്ന പ്രകൃതിദത്ത പോളിസാക്കറൈഡായ സെല്ലുലോസിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ ഒരു വൈവിധ്യമാർന്ന വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കുന്ന പോളിമറാണ് ഇത്. കട്ടിയാക്കൽ, സ്ഥിരത, ബൈൻഡിംഗ്, ഫിലിം രൂപീകരണം, വെള്ളം നിലനിർത്തൽ തുടങ്ങിയ സവിശേഷ ഗുണങ്ങൾ കാരണം ഭക്ഷണം, ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽസ്, സൗന്ദര്യവർദ്ധക വസ്തുക്കൾ, തുണിത്തരങ്ങൾ, പേപ്പർ തുടങ്ങി നിരവധി വ്യവസായങ്ങളിൽ സിഎംസി വിപുലമായ പ്രയോഗങ്ങൾ കണ്ടെത്തുന്നു. പ്രകൃതിദത്ത സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്ന് സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നതിൽ നിന്ന് ആരംഭിച്ച് കാർബോക്സിമീതൈൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പരിഷ്കരണത്തിലൂടെ സിഎംസി തയ്യാറാക്കൽ നിരവധി ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.

1. സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ:
സിഎംസി തയ്യാറാക്കുന്നതിലെ ആദ്യപടി മരപ്പൾപ്പ്, കോട്ടൺ ലിന്ററുകൾ അല്ലെങ്കിൽ മറ്റ് സസ്യ നാരുകൾ പോലുള്ള പ്രകൃതിദത്ത സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്ന് സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുക്കുക എന്നതാണ്. പൾപ്പിംഗ്, ബ്ലീച്ചിംഗ്, ശുദ്ധീകരണം എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള നിരവധി പ്രക്രിയകളിലൂടെയാണ് സെല്ലുലോസ് സാധാരണയായി ലഭിക്കുന്നത്. ഉദാഹരണത്തിന്, മരപ്പൾപ്പ് മെക്കാനിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ പൾപ്പിംഗ് പ്രക്രിയകളിലൂടെ ലഭിക്കും, തുടർന്ന് മാലിന്യങ്ങളും ലിഗ്നിനും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി ക്ലോറിൻ അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ് ഉപയോഗിച്ച് ബ്ലീച്ചിംഗ് നടത്തുന്നു.

2. സെല്ലുലോസിന്റെ സജീവമാക്കൽ:
സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുത്ത ശേഷം, കാർബോക്സിമീഥൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ആമുഖം സുഗമമാക്കുന്നതിന് അത് സജീവമാക്കേണ്ടതുണ്ട്. താപനിലയും മർദ്ദവും നിയന്ത്രിത സാഹചര്യങ്ങളിൽ സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് (NaOH) അല്ലെങ്കിൽ സോഡിയം കാർബണേറ്റ് (Na2CO3) പോലുള്ള ആൽക്കലികളുമായി സെല്ലുലോസ് സംസ്കരിച്ചാണ് സാധാരണയായി സജീവമാക്കൽ കൈവരിക്കുന്നത്. ക്ഷാര ചികിത്സ സെല്ലുലോസ് നാരുകളെ വീർപ്പിക്കുകയും ഇൻട്രാ, ഇന്റർമോളിക്യുലാർ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ തകർക്കുന്നതിലൂടെ അവയുടെ പ്രതിപ്രവർത്തനം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

3. കാർബോക്സിമീഥൈലേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനം:
സജീവമാക്കിയ സെല്ലുലോസിനെ പിന്നീട് കാർബോക്സിമീഥൈലേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിന് വിധേയമാക്കുന്നു, അവിടെ കാർബോക്സിമീഥൈൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ (-CH2COOH) സെല്ലുലോസ് ശൃംഖലകളുടെ ഹൈഡ്രോക്സൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളിലേക്ക് അവതരിപ്പിക്കുന്നു. സോഡിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ് (NaOH) പോലുള്ള ആൽക്കലൈൻ ഉൽപ്രേരകത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ സജീവമാക്കിയ സെല്ലുലോസിനെ സോഡിയം മോണോക്ലോറോഅസെറ്റേറ്റ് (SMCA) ഉപയോഗിച്ച് പ്രതിപ്രവർത്തിപ്പിച്ചാണ് ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനം സാധാരണയായി നടത്തുന്നത്. പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ പ്രതിനിധീകരിക്കാം:

സെല്ലുലോസ് + ക്ലോറോഅസെറ്റിക് ആസിഡ് → കാർബോക്സിമീഥൈൽ സെല്ലുലോസ് + NaCl

ഉയർന്ന വിളവും ആവശ്യമുള്ള ഡിഗ്രി സബ്സ്റ്റിറ്റ്യൂഷനും (DS) ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് താപനില, പ്രതിപ്രവർത്തന സമയം, റിയാക്ടറുകളുടെ സാന്ദ്രത, pH എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങൾ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം നിയന്ത്രിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് സെല്ലുലോസ് ശൃംഖലയുടെ ഗ്ലൂക്കോസ് യൂണിറ്റിൽ അവതരിപ്പിക്കുന്ന കാർബോക്സിമീഥൈൽ ഗ്രൂപ്പുകളുടെ ശരാശരി എണ്ണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

4. ന്യൂട്രലൈസേഷനും കഴുകലും:
കാർബോക്സിമീഥൈലേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിനുശേഷം, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന കാർബോക്സിമീഥൈൽ സെല്ലുലോസ് നിർവീര്യമാക്കി അധിക ക്ഷാരവും പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാത്ത ക്ലോറോഅസെറ്റിക് ആസിഡും നീക്കം ചെയ്യുന്നു. ഇത് സാധാരണയായി ഉൽപ്പന്നം വെള്ളമോ നേർപ്പിച്ച ആസിഡ് ലായനിയോ ഉപയോഗിച്ച് കഴുകിയതിനുശേഷം പ്രതിപ്രവർത്തന മിശ്രിതത്തിൽ നിന്ന് ഖര സിഎംസിയെ വേർതിരിക്കുന്നതിന് ഫിൽട്ടർ ചെയ്യുന്നതിലൂടെയാണ് നേടുന്നത്.

5. ശുദ്ധീകരണം:
ശുദ്ധീകരിച്ച സിഎംസി പലതവണ വെള്ളത്തിൽ കഴുകി, ലവണങ്ങൾ, പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാത്ത റിയാജന്റുകൾ, ഉപോൽപ്പന്നങ്ങൾ തുടങ്ങിയ മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നു. ശുദ്ധീകരിച്ച സിഎംസിയെ കഴുകുന്ന വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്നതിന് ഫിൽട്ടറേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ സെൻട്രിഫ്യൂഗേഷൻ ഉപയോഗിക്കാം.

6. ഉണക്കൽ:
ഒടുവിൽ, ശുദ്ധീകരിച്ച കാർബോക്സിമീതൈൽ സെല്ലുലോസ് ഉണക്കി, അവശിഷ്ടമായ ഈർപ്പം നീക്കം ചെയ്ത് ആവശ്യമുള്ള ഉൽപ്പന്നം ഉണങ്ങിയ പൊടിയുടെയോ തരികളുടെയോ രൂപത്തിൽ ലഭിക്കും. അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ ആവശ്യമുള്ള സ്വഭാവസവിശേഷതകളെ ആശ്രയിച്ച് എയർ ഡ്രൈയിംഗ്, വാക്വം ഡ്രൈയിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ സ്പ്രേ ഡ്രൈയിംഗ് പോലുള്ള വിവിധ രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉണക്കൽ പൂർത്തിയാക്കാം.

7. സ്വഭാവരൂപീകരണവും ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണവും:
ഉണങ്ങിയത്സിഎംസിഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ രാസഘടന, പകരക്കാരന്റെ അളവ്, തന്മാത്രാ ഭാരം, പരിശുദ്ധി എന്നിവ സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന്, ഫ്യൂറിയർ ട്രാൻസ്ഫോം ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (FTIR), ന്യൂക്ലിയർ മാഗ്നറ്റിക് റെസൊണൻസ് (NMR), വിസ്കോസിറ്റി അളവുകൾ തുടങ്ങിയ വിവിധ സ്വഭാവ നിർണ്ണയ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾക്ക് വിധേയമാക്കുന്നു. ഉൽപ്പന്നം അതിന്റെ ഉദ്ദേശിച്ച ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ആവശ്യമായ സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ പാലിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണ പരിശോധനകളും നടത്തുന്നു.

കാർബോക്സിമീഥൈൽ സെല്ലുലോസ് തയ്യാറാക്കുന്നതിൽ പ്രകൃതിദത്ത സ്രോതസ്സുകളിൽ നിന്ന് സെല്ലുലോസ് വേർതിരിച്ചെടുക്കൽ, സജീവമാക്കൽ, കാർബോക്സിമീഥൈലേഷൻ പ്രതിപ്രവർത്തനം, നിർവീര്യമാക്കൽ, ശുദ്ധീകരണം, ഉണക്കൽ, സ്വഭാവരൂപീകരണം എന്നിവ ഉൾപ്പെടെ നിരവധി ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഉയർന്ന വിളവ്, ആവശ്യമുള്ള അളവിലുള്ള പകരക്കാരന്റെ അളവ്, അന്തിമ ഉൽപ്പന്നത്തിന്റെ ഗുണനിലവാരം എന്നിവ കൈവരിക്കുന്നതിന് ഓരോ ഘട്ടത്തിലും പ്രതിപ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങളുടെയും പാരാമീറ്ററുകളുടെയും ശ്രദ്ധാപൂർവ്വമായ നിയന്ത്രണം ആവശ്യമാണ്. സിഎംസി അതിന്റെ സവിശേഷ ഗുണങ്ങളും വൈവിധ്യവും കാരണം വൈവിധ്യമാർന്ന ആപ്ലിക്കേഷനുകളുള്ള വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന പോളിമറാണ്.