กระบวนการผลิตโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

กระบวนการผลิตโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) มีหลายขั้นตอน ได้แก่ การเตรียมเซลลูโลส การทำอีเทอร์ การทำให้บริสุทธิ์ และการทำให้แห้ง ต่อไปนี้เป็นภาพรวมของกระบวนการผลิตทั่วไป:

1. การเตรียมเซลลูโลส: กระบวนการเริ่มต้นด้วยการเตรียมเซลลูโลส ซึ่งโดยทั่วไปจะมาจากเยื่อไม้หรือเศษผ้าฝ้าย เซลลูโลสจะถูกทำให้บริสุทธิ์และทำให้บริสุทธิ์ก่อนเพื่อกำจัดสิ่งเจือปน เช่น ลิกนิน เฮมิเซลลูโลส และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ เซลลูโลสที่บริสุทธิ์นี้ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบเริ่มต้นสำหรับการผลิต CMC
2. การทำให้เป็นด่าง: จากนั้นเซลลูโลสที่บริสุทธิ์จะได้รับการบำบัดด้วยสารละลายด่าง ซึ่งโดยปกติคือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อเพิ่มปฏิกิริยาและอำนวยความสะดวกต่อปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันที่ตามมา การทำให้เป็นด่างยังช่วยให้เส้นใยเซลลูโลสพองตัวและเปิดกว้างขึ้น ทำให้ปรับเปลี่ยนทางเคมีได้ง่ายขึ้น
3. ปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชัน: เซลลูโลสที่ถูกทำให้เป็นด่างจะทำปฏิกิริยากับกรดโมโนคลอโรอะซิติก (MCA) หรือเกลือโซเดียมของกรดนี้ ซึ่งก็คือโซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตท (SMCA) โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ในสภาวะที่ควบคุม ปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันนี้เกี่ยวข้องกับการแทนที่กลุ่มไฮดรอกซิลบนโซ่เซลลูโลสด้วยกลุ่มคาร์บอกซีเมทิล (-CH2COONa) ระดับของการแทนที่ (DS) ซึ่งแสดงถึงจำนวนเฉลี่ยของกลุ่มคาร์บอกซีเมทิลต่อหน่วยกลูโคสของโซ่เซลลูโลส สามารถควบคุมได้โดยการปรับพารามิเตอร์ของปฏิกิริยา เช่น อุณหภูมิ เวลาปฏิกิริยา และความเข้มข้นของสารตั้งต้น
4. การทำให้เป็นกลาง: หลังจากปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชัน ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกทำให้เป็นกลางเพื่อเปลี่ยนกลุ่มกรดที่เหลือให้เป็นรูปแบบเกลือโซเดียม (โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) โดยทั่วไปแล้วจะทำได้โดยเติมสารละลายด่าง เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ลงในส่วนผสมของปฏิกิริยา การทำให้เป็นกลางยังช่วยปรับค่า pH ของสารละลายและทำให้ผลิตภัณฑ์ CMC มีเสถียรภาพอีกด้วย
5. การทำให้บริสุทธิ์: จากนั้นโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสดิบจะถูกทำให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดสิ่งเจือปน สารรีเอเจนต์ที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยา และผลพลอยได้จากส่วนผสมของปฏิกิริยา วิธีการทำให้บริสุทธิ์อาจรวมถึงการซัก การกรอง การปั่นเหวี่ยง และการทำให้แห้ง โดยทั่วไป CMC ที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์จะถูกล้างด้วยน้ำเพื่อกำจัดด่างและเกลือที่เหลือ จากนั้นจึงกรองหรือปั่นเหวี่ยงเพื่อแยกผลิตภัณฑ์ CMC ที่เป็นของแข็งออกจากเฟสของเหลว
6. การอบแห้ง: โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์จะถูกทำให้แห้งในที่สุดเพื่อขจัดความชื้นส่วนเกินและให้ได้ปริมาณความชื้นที่ต้องการสำหรับการจัดเก็บและการแปรรูปเพิ่มเติม วิธีการอบแห้งอาจรวมถึงการทำให้แห้งด้วยลม การพ่นละออง หรือการทำให้แห้งด้วยถัง ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการและขนาดการผลิต

ผลิตภัณฑ์โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ได้เป็นผงสีขาวถึงออกขาวหรือวัสดุเม็ดที่มีความสามารถในการละลายน้ำและคุณสมบัติการไหลที่ดีเยี่ยม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารเพิ่มความข้น สารคงตัว สารยึดเกาะ และสารปรับเปลี่ยนการไหลในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึงอาหาร ยา เครื่องสำอาง สิ่งทอ และการใช้งานในอุตสาหกรรม