Karboximetil zelulosaren prestaketa

Karboximetil zelulosa (CMC)Zelulosatik eratorritako polimero uretan disolbagarri eta polifazetikoa da, landare-zelulen paretetan aurkitzen dena. CMC-k aplikazio ugari ditu hainbat industriatan, besteak beste, elikagaietan, farmazian, kosmetikan, ehungintzan, papergintzan eta beste askotan, loditzeko, egonkortzeko, lotzeko, filmak sortzeko eta ura atxikitzeko propietate bereziei esker. CMC-ren prestaketak hainbat urrats ditu, zelulosa iturri naturaletatik ateratzen hasi eta karboximetil taldeak sartzeko aldatzen den arte.

1. Zelulosa erauztea:
CMC prestatzeko lehen urratsa zelulosa erauztea da iturri naturaletatik, hala nola egur-orea, kotoi-linterra edo beste landare-zuntz batzuk. Zelulosa normalean hainbat prozesuren bidez lortzen da, besteak beste, orea egitea, zuritzea eta araztea. Adibidez, egur-orea prozesu mekaniko edo kimikoen bidez lor daiteke, eta ondoren kloro edo hidrogeno peroxidoarekin zuritzea ezpurutasunak eta lignina kentzeko.

2. Zelulosa aktibatzea:
Zelulosa erauzi ondoren, aktibatu egin behar da karboximetil taldeen sarrera errazteko. Aktibazioa normalean zelulosa sodio hidroxidoarekin (NaOH) edo sodio karbonatoarekin (Na2CO3) tratatuz lortzen da, tenperatura eta presio baldintza kontrolatuetan. Alkali tratamenduak zelulosa zuntzak puztu egiten ditu eta haien erreaktibotasuna handitzen du molekula barruko eta molekula arteko hidrogeno loturak hautsiz.

3. Karboximetilazio erreakzioa:
Zelulosa aktibatua karboximetilazio erreakzioaren menpe jartzen da, non karboximetil taldeak (-CH2COOH) zelulosa kateen hidroxilo taldeetan sartzen diren. Erreakzio hau normalean zelulosa aktibatua sodio monokloroazetatoarekin (SMCA) erreakzionatuz egiten da, sodio hidroxidoa (NaOH) bezalako katalizatzaile alkalino baten aurrean. Erreakzioa honela irudika daiteke:

Zelulosa + Azido kloroazetikoa → Karboximetilzelulosa + NaCl

Erreakzio-baldintzak, tenperatura, erreakzio-denbora, erreaktiboen kontzentrazioa eta pHa barne, arretaz kontrolatzen dira etekin handia eta nahi den ordezkapen-maila (DS) bermatzeko, hau da, zelulosa-katearen glukosa-unitate bakoitzeko sartutako karboximetil taldeen batez besteko kopurua.

4. Neutralizazioa eta garbiketa:
Karboximetilazio erreakzioaren ondoren, sortzen den karboximetil zelulosa neutralizatu egiten da soberako alkalia eta erreakzionatu gabeko azido kloroazetikoa kentzeko. Horretarako, normalean produktua urarekin edo azido-soluzio diluitu batekin garbitu eta ondoren iragazi egiten da CMC solidoa erreakzio-nahastetik bereizteko.

5. Purifikazioa:
CMC purifikatua hainbat aldiz garbitzen da urarekin, gatz, erreakzionatu gabeko erreaktiboak eta azpiproduktuak bezalako ezpurutasunak kentzeko. Iragazketa edo zentrifugazioa erabil daiteke CMC purifikatua garbiketa-uretatik bereizteko.

6. Lehortzea:
Azkenik, karboximetil zelulosa purifikatua lehortzen da hondar-hezetasuna kentzeko eta nahi den produktua hauts lehor edo granulu moduan lortzeko. Lehortzea hainbat metodo erabiliz egin daiteke, hala nola airez lehortzea, hutsean lehortzea edo ihinztadura bidezko lehortzea, azken produktuaren ezaugarri nahien arabera.

7. Karakterizazioa eta Kalitate Kontrola:
Lehortua.CMCProduktua hainbat karakterizazio-teknikatan jartzen da, hala nola Fourier transformatuaren infragorri espektroskopia (FTIR), erresonantzia magnetiko nuklearra (NMR) eta biskositate-neurketetan, bere egitura kimikoa, ordezkapen-maila, pisu molekularra eta purutasuna berresteko. Kalitate-kontroleko probak ere egiten dira produktuak bere aplikazioetarako beharrezko zehaztapenak betetzen dituela ziurtatzeko.

Karboximetil zelulosaren prestaketak hainbat urrats ditu, besteak beste, zelulosa iturri naturaletatik erauztea, aktibazioa, karboximetilazio erreakzioa, neutralizazioa, purifikazioa, lehortzea eta karakterizazioa. Urrats bakoitzak erreakzio-baldintzen eta parametroen kontrol zorrotza eskatzen du etekin handia, nahi den ordezkapen-maila eta azken produktuaren kalitatea lortzeko. CMC oso erabilia den polimeroa da, aplikazio anitzak dituena, bere propietate bereziei eta moldakortasunari esker.