ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତି

ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ (HEC) ହେଉଛି ଏକ ଅଣ-ଆୟୋନିକ୍, ଜଳ-ଦ୍ରବଣୀୟ ପଲିମର ଯାହା ଉଦ୍ଭିଦର କୋଷ କାନ୍ଥରେ ମିଳୁଥିବା ଏକ ପ୍ରାକୃତିକ ପଲିମର ସେଲୁଲୋଜ୍ ରୁ ପ୍ରାପ୍ତ। ଏହାର ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଘନତା, ଫିଲ୍ମ-ଗଠନ ଏବଂ ରିଓଲୋଜିକାଲ୍ ଗୁଣ ଯୋଗୁଁ ଏହା ଔଷଧ, ପ୍ରସାଧନ ସାମଗ୍ରୀ, ରଙ୍ଗ ଏବଂ ଆଡେସିଭ୍ ସମେତ ବିଭିନ୍ନ ଶିଳ୍ପରେ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତିରେ କ୍ଷାରୀୟ ପରିସ୍ଥିତିରେ ଇଥିଲିନ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସହିତ ସେଲୁଲୋଜ୍ ର ଇଥିରିଫିକେସନ୍ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ଅନେକ ମୁଖ୍ୟ ପଦକ୍ଷେପରେ ବିଭକ୍ତ କରାଯାଇପାରେ: ସେଲୁଲୋଜ୍ ବିଶୋଧନ, କ୍ଷାରୀକରଣ, ଇଥିରିଫିକେସନ୍, ନିରପେକ୍ଷୀକରଣ, ଧୋଇବା ଏବଂ ଶୁଖାଇବା।

୧. ସେଲୁଲୋଜ୍ ଶୁଦ୍ଧିକରଣ
ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲ୍ୟୁଲୋଜ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତିର ପ୍ରଥମ ପଦକ୍ଷେପ ହେଉଛି ସେଲ୍ୟୁଲୋଜ୍ ର ବିଶୋଧନ, ଯାହା ସାଧାରଣତଃ କାଠ ପଲ୍ପ କିମ୍ବା କପା ଲିଣ୍ଟରରୁ ଉତ୍ସିତ ହୋଇଥାଏ। କଞ୍ଚା ସେଲ୍ୟୁଲୋଜ୍ ରେ ଲିଗ୍ନିନ୍, ହେମିସେଲ୍ୟୁଲୋଜ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ନିଷ୍କାସନକାରୀ ପଦାର୍ଥ ଭଳି ଅପରିଷ୍କାର ପଦାର୍ଥ ଥାଏ ଯାହାକୁ ରାସାୟନିକ ପରିବର୍ତ୍ତନ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ ଉଚ୍ଚ-ଶୁଦ୍ଧତା ସେଲ୍ୟୁଲୋଜ୍ ପାଇବା ପାଇଁ ଅପସାରଣ କରିବାକୁ ପଡିବ।

ସମ୍ପୃକ୍ତ ପଦକ୍ଷେପଗୁଡ଼ିକ:

ଯାନ୍ତ୍ରିକ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ: କଞ୍ଚା ସେଲୁଲୋଜକୁ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଭାବରେ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ କରି ଏହାର ଆକାର ହ୍ରାସ କରାଯାଏ ଏବଂ ଏହାର ପୃଷ୍ଠ କ୍ଷେତ୍ରଫଳ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଏ, ଯାହା ପରବର୍ତ୍ତୀ ରାସାୟନିକ ଚିକିତ୍ସାକୁ ସହଜ କରିଥାଏ।
ରାସାୟନିକ ଚିକିତ୍ସା: ଲିଗ୍ନିନ୍ ଏବଂ ହେମିସେଲୁଲୋଜ୍ ଭାଙ୍ଗିବା ପାଇଁ ସେଲୁଲୋଜ୍‌କୁ ସୋଡିୟମ୍ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ (NaOH) ଏବଂ ସୋଡିୟମ୍ ସଲଫାଇଟ୍ (Na2SO3) ଭଳି ରାସାୟନିକ ଦ୍ରବ୍ୟ ସହିତ ଚିକିତ୍ସା କରାଯାଏ, ତା’ପରେ ଧୋଇବା ଏବଂ ବ୍ଲିଚିଂ କରି ଅବଶିଷ୍ଟ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଦୂର କରାଯାଏ ଏବଂ ଏକ ଧଳା, ତନ୍ତୁମୟ ସେଲୁଲୋଜ୍ ପ୍ରାପ୍ତ ହୁଏ।

୨. କ୍ଷାରୀକରଣ
ଇଥରିଫିକେସନ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ପାଇଁ ଏହାକୁ ସକ୍ରିୟ କରିବା ପାଇଁ ବିଶୋଧିତ ସେଲୁଲୋଜକୁ କ୍ଷାରୀକରଣ କରାଯାଏ। ଏଥିରେ ସେଲୁଲୋଜକୁ ସୋଡିୟମ୍ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ର ଜଳୀୟ ଦ୍ରବଣ ସହିତ ଚିକିତ୍ସା କରାଯାଏ।

ପ୍ରତିକ୍ରିୟା:
ସେଲୁଲୋଜ୍+NaOH→କ୍ଷାର ସେଲୁଲୋଜ୍

ପ୍ରକ୍ରିୟା:

ସେଲୁଲୋଜକୁ ପାଣିରେ ଝୁଲାଇ ଦିଆଯାଏ ଏବଂ ସୋଡିୟମ୍ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଦ୍ରବଣ ମିଶାଯାଏ। NaOH ର ସାନ୍ଦ୍ରତା ସାଧାରଣତଃ 10-30% ମଧ୍ୟରେ ଥାଏ, ଏବଂ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା 20-40°C ମଧ୍ୟରେ ତାପମାତ୍ରାରେ କରାଯାଏ।
କ୍ଷାରର ସମାନ ଶୋଷଣ ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ମିଶ୍ରଣକୁ ଘାଣ୍ଟାଯାଏ, ଯାହା ଫଳରେ କ୍ଷାର ସେଲୁଲୋଜ ଗଠନ ହୁଏ। ଏହି ମଧ୍ୟବର୍ତ୍ତୀ ଇଥିଲିନ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ପ୍ରତି ଅଧିକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟାଶୀଳ, ଇଥରିଫିକେସନ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ସହଜ କରିଥାଏ।

3. ଇଥେରିଫିକେସନ୍
ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତିର ପ୍ରମୁଖ ପଦକ୍ଷେପ ହେଉଛି ଇଥିଲିନ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ସହିତ କ୍ଷାରୀୟ ସେଲୁଲୋଜ୍‌ର ଇଥରିଫିକେସନ୍। ଏହି ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସେଲୁଲୋଜ୍‌ ମେରୁଦଣ୍ଡରେ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ଗୋଷ୍ଠୀ (-CH2CH2OH) ପ୍ରବେଶ କରାଏ, ଯାହା ଏହାକୁ ଜଳରେ ଦ୍ରବଣୀୟ କରିଥାଏ।

ପ୍ରତିକ୍ରିୟା:
କ୍ଷାର ସେଲୁଲୋଜ୍ + ଇଥିଲିନ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ → ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ + NaOH

ପ୍ରକ୍ରିୟା:

ଏଥିଲିନ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ କ୍ଷାର ସେଲୁଲୋଜରେ ଏକ ବ୍ୟାଚ୍ କିମ୍ବା ନିରନ୍ତର ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ଯୋଡାଯାଏ। ଏହି ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ସାଧାରଣତଃ ଏକ ଅଟୋକ୍ଲେଭ୍ କିମ୍ବା ଚାପ ରିଆକ୍ଟରରେ ପରିଚାଳିତ ହୁଏ।
ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ଗୋଷ୍ଠୀଗୁଡ଼ିକର ସର୍ବୋତ୍ତମ ପ୍ରତିସ୍ଥାପନ ନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ ତାପମାତ୍ରା (50-100°C) ଏବଂ ଚାପ (1-5 atm) ସମେତ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଅବସ୍ଥାଗୁଡ଼ିକୁ ସତର୍କତାର ସହିତ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ କରାଯାଏ। ପ୍ରତିସ୍ଥାପନର ଡିଗ୍ରୀ (DS) ଏବଂ ମୋଲାର ପ୍ରତିସ୍ଥାପନ (MS) ହେଉଛି ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପାରାମିଟର ଯାହା ଚୂଡ଼ାନ୍ତ ଉତ୍ପାଦର ଗୁଣଧର୍ମକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ।

୪. ନିରପେକ୍ଷୀକରଣ
ଇଥରିଫିକେସନ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ପରେ, ମିଶ୍ରଣରେ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ ଏବଂ ଅବଶିଷ୍ଟ ସୋଡିୟମ୍ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ଥାଏ। ପରବର୍ତ୍ତୀ ପଦକ୍ଷେପ ହେଉଛି ନିରପେକ୍ଷତା, ଯେଉଁଠାରେ ଅତିରିକ୍ତ କ୍ଷାରକୁ ଏକ ଏସିଡ୍, ସାଧାରଣତଃ ଆସେଟିକ୍ ଏସିଡ୍ (CH3COOH) କିମ୍ବା ହାଇଡ୍ରୋକ୍ଲୋରିକ୍ ​​ଏସିଡ୍ (HCl) ବ୍ୟବହାର କରି ନିରପେକ୍ଷ କରାଯାଏ।

ପ୍ରତିକ୍ରିୟା: NaOH+HCl→NaCl+H2O

ପ୍ରକ୍ରିୟା:

ଅତ୍ୟଧିକ ଉତ୍ତାପକୁ ଏଡାଇବା ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲ୍ୟୁଲୋଜର ଅବକ୍ଷୟକୁ ରୋକିବା ପାଇଁ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ ଅବସ୍ଥାରେ ଏସିଡ୍ ଧୀରେ ଧୀରେ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ମିଶ୍ରଣରେ ଯୋଡାଯାଏ।
ନିରପେକ୍ଷ ମିଶ୍ରଣକୁ ତା’ପରେ pH ସମାୟୋଜନ କରାଯାଏ ଯାହା ଦ୍ୱାରା ଏହା ନିଶ୍ଚିତ ହୁଏ ଯେ ଏହା ଇଚ୍ଛିତ ପରିସର ମଧ୍ୟରେ ଅଛି, ସାଧାରଣତଃ ନିରପେକ୍ଷ pH (6-8) ପାଖାପାଖି।
୫. ଧୋଇବା
ନିରପେକ୍ଷକରଣ ପରେ, ଲୁଣ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଉପ-ଜାତ ପଦାର୍ଥଗୁଡ଼ିକୁ ବାହାର କରିବା ପାଇଁ ଉତ୍ପାଦକୁ ଧୋଇବାକୁ ପଡିବ। ଶୁଦ୍ଧ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲ୍ୟୁଲୋଜ୍ ପାଇବା ପାଇଁ ଏହି ପଦକ୍ଷେପ ଅତ୍ୟନ୍ତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ।

ପ୍ରକ୍ରିୟା:

ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ମିଶ୍ରଣକୁ ପାଣିରେ ମିଳାଇ ଦିଆଯାଏ, ଏବଂ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲ୍ୟୁଲୋଜ୍ ଫିଲ୍ଟେରେସନ୍ କିମ୍ବା ସେଣ୍ଟ୍ରିଫ୍ୟୁଗେସନ୍ ଦ୍ୱାରା ପୃଥକ କରାଯାଏ।
ପୃଥକ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜକୁ ଅବଶିଷ୍ଟ ଲୁଣ ଏବଂ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଦୂର କରିବା ପାଇଁ ଡିଆୟୋନାଇଜ୍ଡ ପାଣିରେ ବାରମ୍ବାର ଧୋଇ ଦିଆଯାଏ। ଧୋଇବା ପ୍ରକ୍ରିୟା ସେହି ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଜାରି ରହେ ଯେପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଧୋଇବା ପାଣି ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ବାହ୍ୟତାରେ ପହଞ୍ଚି ନଯାଏ, ଯାହା ଦ୍ରବଣୀୟ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଦୂର କରିବା ସୂଚିତ କରେ।
୬. ଶୁଖାଇବା
ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତିର ଶେଷ ପଦକ୍ଷେପ ହେଉଛି ଶୁଖିବା। ଏହି ପଦକ୍ଷେପ ଅତିରିକ୍ତ ପାଣିକୁ ବାହାର କରିଦିଏ, ଯାହା ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ ଏକ ଶୁଖିଲା, ପାଉଡର ଉତ୍ପାଦ ପ୍ରଦାନ କରେ।

ପ୍ରକ୍ରିୟା:

ଧୋଇ ହୋଇଥିବା ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ ଶୁଖାଇବା ଟ୍ରେରେ ବିସ୍ତାର କରାଯାଏ କିମ୍ବା ଶୁଖାଇବା ଟନେଲ୍ ମାଧ୍ୟମରେ ପଠାଯାଏ। ଶୁଖାଇବା ତାପମାତ୍ରାକୁ ତାପଜ ଅବନତିକୁ ଏଡାଇବା ପାଇଁ ସତର୍କତାର ସହିତ ନିୟନ୍ତ୍ରିତ କରାଯାଏ, ସାଧାରଣତଃ 50-80°C ମଧ୍ୟରେ।
ବିକଳ୍ପ ଭାବରେ, ସ୍ପ୍ରେ ଶୁଖାଇବା ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ଦ୍ରୁତ ଏବଂ ଦକ୍ଷତାର ସହିତ ଶୁଖାଇବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ। ସ୍ପ୍ରେ ଶୁଖାଇବା ସମୟରେ, ଜଳୀୟ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ ଦ୍ରବଣକୁ ସୂକ୍ଷ୍ମ ବୁନ୍ଦାରେ ପରମାଣୁ ଭାବରେ ପରିଣତ କରାଯାଏ ଏବଂ ଗରମ ବାୟୁ ପ୍ରବାହରେ ଶୁଖାଯାଏ, ଯାହା ଫଳରେ ଏକ ସୂକ୍ଷ୍ମ ପାଉଡର ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ।
ଶୁଖିଲା ଉତ୍ପାଦକୁ ତା’ପରେ ଇଚ୍ଛିତ କଣିକା ଆକାରରେ ଗୁଣ୍ଡ କରି ସଂରକ୍ଷଣ ଏବଂ ବଣ୍ଟନ ପାଇଁ ପ୍ୟାକ୍ କରାଯାଏ।
ଗୁଣବତ୍ତା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ଏବଂ ପ୍ରୟୋଗ
ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରକ୍ରିୟା ମଧ୍ୟରେ, ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜର ସ୍ଥିରତା ଏବଂ ଗୁଣବତ୍ତା ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ କଠୋର ଗୁଣବତ୍ତା ନିୟନ୍ତ୍ରଣ ପଦକ୍ଷେପ କାର୍ଯ୍ୟକାରୀ କରାଯାଏ। ସାନ୍ଦ୍ରତା, ପ୍ରତିସ୍ଥାପନର ଡିଗ୍ରୀ, ଆର୍ଦ୍ରତା ଏବଂ କଣିକା ଆକାର ଭଳି ପ୍ରମୁଖ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ନିୟମିତ ଭାବରେ ନିରୀକ୍ଷଣ କରାଯାଏ।

ପ୍ରୟୋଗ:

ଔଷଧ: ଟାବଲେଟ୍, ସସପେନସନ୍ ଏବଂ ମଲମ ଭଳି ଫର୍ମୁଲେସନରେ ଏକ ଘନ କରିବା ଏଜେଣ୍ଟ, ବାଇଣ୍ଡର ଏବଂ ସ୍ଥିରକାରୀ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।
ପ୍ରସାଧନ ସାମଗ୍ରୀ: କ୍ରିମ୍, ଲୋସନ୍ ଏବଂ ସାମ୍ପୁ ଭଳି ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକୁ ସ୍ନିଗ୍ଭସ ଏବଂ ଗଠନ ପ୍ରଦାନ କରେ।
ରଙ୍ଗ ଏବଂ ଆବରଣ: ଏହା ଏକ ଘନ ଏବଂ ରିଓଲୋଜି ସଂଶୋଧକ ଭାବରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ, ରଙ୍ଗର ପ୍ରୟୋଗ ଗୁଣ ଏବଂ ସ୍ଥିରତାକୁ ଉନ୍ନତ କରେ।
ଖାଦ୍ୟ ଶିଳ୍ପ: ବିଭିନ୍ନ ଖାଦ୍ୟ ଉତ୍ପାଦରେ ଘନ, ସ୍ଥିରକାରୀ ଏବଂ ଏମଲସିଫାୟର ଭାବରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରେ।

ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍ ପ୍ରସ୍ତୁତିରେ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ଗୋଷ୍ଠୀଗୁଡ଼ିକୁ ପ୍ରବର୍ତ୍ତନ କରିବା ପାଇଁ ସେଲୁଲୋଜ୍ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ଶୃଙ୍ଖଳା ସୁପରିଭାଷିତ ରାସାୟନିକ ଏବଂ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ସେଲୁଲୋଜ୍ ବିଶୋଧନଠାରୁ ଶୁଖିବା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପ୍ରତ୍ୟେକ ପଦକ୍ଷେପ, ଚୂଡ଼ାନ୍ତ ଉତ୍ପାଦର ଗୁଣବତ୍ତା ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟକାରିତା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବାରେ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସିଇଥାଇଲ୍ ସେଲୁଲୋଜ୍‌ର ବହୁମୁଖୀ ଗୁଣ ଏହାକୁ ଅନେକ ଶିଳ୍ପରେ ଏକ ଅମୂଲ୍ୟ ଉପାଦାନ କରିଥାଏ, ବିଭିନ୍ନ ପ୍ରୟୋଗର ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆବଶ୍ୟକତା ପୂରଣ କରିବା ପାଇଁ ସଠିକ୍ ଉତ୍ପାଦନ ଅଭ୍ୟାସର ଗୁରୁତ୍ୱକୁ ଉଜ୍ଜ୍ୱଳ କରିଥାଏ।