Hidroxietil zelulosa (HEC) zelulosatik eratorritako polimero ez-ioniko eta uretan disolbagarria da, landareen zelula-hormetan aurkitzen den polimero natural bat. Hainbat industriatan erabiltzen da, besteak beste, farmazian, kosmetikan, pinturan eta itsasgarrietan, loditzeko, filma sortzeko eta propietate erreologiko bikainak dituelako. Hidroxietil zelulosa prestatzeko, zelulosa etileno oxidoarekin eterifikatzen da baldintza alkalinoetan. Prozesu hau hainbat urrats nagusitan bana daiteke: zelulosa araztea, alkalizazioa, eterifikazioa, neutralizazioa, garbiketa eta lehortzea.
1. Zelulosa Purifikatzea
Hidroxietil zelulosa prestatzeko lehen urratsa zelulosa araztea da, normalean egur-orea edo kotoi-linterretatik lortua. Zelulosa gordinak lignina, hemizelulosa eta beste erauzkin batzuk bezalako ezpurutasunak ditu, eta horiek kendu egin behar dira aldaketa kimikoetarako egokia den purutasun handiko zelulosa lortzeko.
Urratsak:
Prozesamendu mekanikoa: Zelulosa gordina mekanikoki prozesatzen da tamaina murrizteko eta azalera handitzeko, ondorengo tratamendu kimikoak erraztuz.
Tratamendu kimikoa: Zelulosa sodio hidroxidoa (NaOH) eta sodio sulfitoa (Na2SO3) bezalako produktu kimikoekin tratatzen da lignina eta hemizelulosa desegiteko, eta ondoren garbitu eta zuritu egiten da hondar ezpurutasunak kentzeko eta zelulosa zuri eta zuntzduna lortzeko.
2. Alkalizazioa
Zelulosa purifikatua alkalinizatu egiten da eterifikazio erreakziorako aktibatzeko. Horrek zelulosa sodio hidroxidoaren ur-disoluzio batekin tratatzea dakar.
Erreakzioa:
Zelulosa+NaOH→Zelulosa alkalinoa
Prozedura:
Zelulosa uretan esekitzen da, eta sodio hidroxido disoluzioa gehitzen zaio. NaOH-ren kontzentrazioa normalean % 10-30 bitartekoa da, eta erreakzioa 20-40 °C arteko tenperaturetan egiten da.
Nahastea irabiatzen da alkaliaren xurgapen uniformea bermatzeko, eta horrek zelulosa alkalinoa eratzen du. Tarteko produktu hau erreaktiboagoa da etileno oxidoarekiko, eterifikazio prozesua erraztuz.
3. Eterifikazioa
Hidroxietil zelulosa prestatzeko urrats nagusia zelulosa alkalinoaren etilen oxidoarekin eterifikazioa da. Erreakzio honek hidroxietil taldeak (-CH2CH2OH) sartzen ditu zelulosa bizkarrezurrean, uretan disolbagarri bihurtuz.
Erreakzioa:
Zelulosa alkalinoa + etileno oxidoa → hidroxietil zelulosa + NaOH
Prozedura:
Etileno oxidoa zelulosa alkalinoari gehitzen zaio, prozesu jarraitu edo multzokatuan. Erreakzioa normalean autoklabe edo presio-erreaktore batean egiten da.
Erreakzio-baldintzak, tenperatura (50-100 °C) eta presioa (1-5 atm) barne, arretaz kontrolatzen dira hidroxietil taldeen ordezkapen optimoa bermatzeko. Ordezkapen-maila (DS) eta ordezkapen molarra (MS) azken produktuaren propietateetan eragina duten parametro kritikoak dira.
4. Neutralizazioa
Eterifikazio erreakzioaren ondoren, nahasteak hidroxietil zelulosa eta sodio hidroxido hondarrak ditu. Hurrengo urratsa neutralizazioa da, non soberako alkalia azido bat erabiliz neutralizatzen den, normalean azido azetikoa (CH3COOH) edo azido klorhidrikoa (HCl).
Erreakzioa: NaOH+HCl→NaCl+H2O
Prozedura:
Azidoa poliki-poliki gehitzen da erreakzio-nahasteari baldintza kontrolatuetan, gehiegizko beroa saihesteko eta hidroxietil zelulosaren degradazioa saihesteko.
Ondoren, neutralizatutako nahastea pH-a doitzen da nahi den tartean dagoela ziurtatzeko, normalean pH neutroaren inguruan (6-8).
5. Garbiketa
Neutralizazioaren ondoren, produktua garbitu behar da gatzak eta beste azpiproduktu batzuk kentzeko. Urrats hau ezinbestekoa da hidroxietilzelulosa purua lortzeko.
Prozedura:
Erreakzio-nahastea urarekin diluitu egiten da, eta hidroxietilzelulosa iragazketa edo zentrifugazio bidez bereizten da.
Hidroxietil zelulosa bereizita behin eta berriz garbitzen da desionizatutako urarekin, hondar-gatzak eta ezpurutasunak kentzeko. Garbiketa-prozesua jarraitzen du garbiketa-urak eroankortasun jakin batera iritsi arte, eta horrek adierazten du ezpurutasun disolbagarriak kentzen direla.
6. Lehortzea
Hidroxietil zelulosaren prestaketaren azken urratsa lehortzea da. Urrats honek gehiegizko ura kentzen du, hainbat aplikaziotarako egokia den produktu lehor eta hauts bat sortuz.
Prozedura:
Garbitutako hidroxietil zelulosa lehortzeko erretiluetan zabaltzen da edo lehortzeko tunel batetik eramaten da. Lehortzeko tenperatura arretaz kontrolatzen da degradazio termikoa saihesteko, normalean 50-80 °C-koa izanik.
Bestela, ihinztadura bidezko lehortzea erabil daiteke lehortze azkar eta eraginkorra lortzeko. Ihinztadura bidezko lehortzean, hidroxietil zelulosa urtsuaren disoluzioa tanta finetan atomizatzen da eta aire beroaren korronte batean lehortzen da, hauts fin bat lortuz.
Produktu lehortua nahi den partikula-tamainara ehotzen da eta biltegiratzeko eta banatzeko ontziratzen da.
Kalitate Kontrola eta Aplikazioak
Prestaketa-prozesu osoan zehar, kalitate-kontrol neurri zorrotzak ezartzen dira hidroxietil-zelulosa koherentea eta kalitatea bermatzeko. Biskositatea, ordezkapen-maila, hezetasun-edukia eta partikulen tamaina bezalako parametro gakoak aldizka kontrolatzen dira.
Aplikazioak:
Farmazeutikoak: loditzeko, aglutinatzaile eta egonkortzaile gisa erabiltzen da tabletetan, esekiduretan eta ukenduetan.
Kosmetikoak: Biskositatea eta ehundura ematen die kremei, ukenduei eta xanpuei bezalako produktuei.
Pinturak eta estaldurak: Loditzaile eta erreologia-aldatzaile gisa jokatzen du, aplikazio-propietateak eta pintzen egonkortasuna hobetuz.
Elikagaien industria: Loditzaile, egonkortzaile eta emultsionatzaile gisa funtzionatzen du hainbat elikagai-produktutan.
Hidroxietil zelulosaren prestaketak zelulosa aldatzera bideratutako prozesu kimiko eta mekaniko ondo definituen segida bat dakar, hidroxietil taldeak sartzeko. Zelulosa purifikatzetik lehortzeraino, urrats bakoitza funtsezkoa da azken produktuaren kalitatea eta funtzionaltasuna zehazteko. Hidroxietil zelulosaren propietate polifazetikoek osagai baliotsu bihurtzen dute industria askotan, eta horrek azpimarratzen du fabrikazio-jardunbide zehatzen garrantzia hainbat aplikazioren eskakizun espezifikoak betetzeko.
Argitaratze data: 2024ko maiatzaren 28a