ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பு

ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸ் (HEC) என்பது தாவரங்களின் செல் சுவர்களில் காணப்படும் ஒரு இயற்கை பாலிமரான செல்லுலோஸிலிருந்து பெறப்படும், அயனி அல்லாத, நீரில் கரையக்கூடிய ஒரு பாலிமர் ஆகும். அதன் சிறந்த தடிப்பாக்கும், படலம் உருவாக்கும் மற்றும் பாய்மவியல் பண்புகளின் காரணமாக, இது மருந்துகள், அழகுசாதனப் பொருட்கள், வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பசைகள் உள்ளிட்ட பல்வேறு தொழில்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸைத் தயாரிப்பது என்பது காரச் சூழலில் செல்லுலோஸை எத்திலீன் ஆக்சைடுடன் ஈத்தரீகரணம் செய்வதை உள்ளடக்கியது. இந்த செயல்முறையை செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு, காரமாக்குதல், ஈத்தரீகரணம், நடுநிலையாக்குதல், கழுவுதல் மற்றும் உலர்த்துதல் என பல முக்கிய படிகளாகப் பிரிக்கலாம்.

1. செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு
ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பதில் முதல் படி, பொதுவாக மரக்கூழ் அல்லது பருத்திப் பஞ்சுகளிலிருந்து பெறப்படும் செல்லுலோஸைத் தூய்மைப்படுத்துவதாகும். வேதியியல் மாற்றியமைப்பிற்கு ஏற்ற உயர் தூய்மையான செல்லுலோஸைப் பெறுவதற்காக, பதப்படுத்தப்படாத செல்லுலோஸில் லிக்னின், ஹெமிசெல்லுலோஸ் மற்றும் பிற பிரித்தெடுக்கக்கூடிய பொருட்கள் போன்ற அசுத்தங்கள் உள்ளன, அவற்றை அகற்ற வேண்டும்.

இதில் உள்ள படிகள்:

இயந்திரமுறைச் செயலாக்கம்: மூல செல்லுலோஸின் அளவைக் குறைக்கவும், அதன் பரப்பளவை அதிகரிக்கவும் அது இயந்திரமுறையில் பதப்படுத்தப்படுகிறது. இது, அடுத்தடுத்த வேதியியல் சிகிச்சைகளை எளிதாக்குகிறது.
இரசாயனப் பதப்படுத்துதல்: லிக்னின் மற்றும் ஹெமிசெல்லுலோஸைச் சிதைப்பதற்காக, செல்லுலோஸ் சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு (NaOH) மற்றும் சோடியம் சல்பைட் (Na2SO3) போன்ற இரசாயனங்களைக் கொண்டு பதப்படுத்தப்படுகிறது. அதனைத் தொடர்ந்து, எஞ்சிய அசுத்தங்களை அகற்றி, வெண்மையான, நார் போன்ற செல்லுலோஸைப் பெறுவதற்காகக் கழுவுதல் மற்றும் வெளுத்தல் செயல்முறைகள் செய்யப்படுகின்றன.

2. காரமயமாக்கல்
சுத்திகரிக்கப்பட்ட செல்லுலோஸ், ஈத்தரீகரண வினைக்காக காரத்தன்மை ஆக்கப்படுகிறது. இதில், செல்லுலோஸை சோடியம் ஹைட்ராக்சைடின் நீர்க்கரைசலுடன் வினைபுரியச் செய்வது அடங்கும்.

எதிர்வினை:
செல்லுலோஸ்+NaOH→கார செல்லுலோஸ்

செயல்முறை:

செல்லுலோஸ் நீரில் கரைக்கப்பட்டு, சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு கரைசல் சேர்க்கப்படுகிறது. NaOH-இன் செறிவு பொதுவாக 10-30% வரை இருக்கும், மேலும் இந்த வினை 20-40°C வரையிலான வெப்பநிலையில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது.
காரம் சீராக உறிஞ்சப்படுவதை உறுதி செய்வதற்காகக் கலவை கிளறப்படுகிறது, இது கார செல்லுலோஸ் உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த இடைநிலைப்பொருள் எத்திலீன் ஆக்சைடுடன் அதிக வினைத்திறன் கொண்டிருப்பதால், ஈத்தரீகரணச் செயல்முறையை எளிதாக்குகிறது.

3. ஈத்தரீகரணம்
ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸைத் தயாரிப்பதில் உள்ள முக்கியப் படிநிலை, கார செல்லுலோஸை எத்திலீன் ஆக்சைடுடன் ஈத்தரீகரணம் செய்வதாகும். இந்த வினை, செல்லுலோஸின் மூலக்கூறு அமைப்பில் ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் தொகுதிகளை (-CH2CH2OH) அறிமுகப்படுத்தி, அதனை நீரில் கரையக்கூடியதாக மாற்றுகிறது.

எதிர்வினை:
கார செல்லுலோஸ்+எத்திலீன் ஆக்சைடு→ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸ்+NaOH

செயல்முறை:

கார செல்லுலோஸுடன் எத்திலீன் ஆக்சைடு, தொகுதி முறையிலோ அல்லது தொடர் செயல்முறையிலோ சேர்க்கப்படுகிறது. இந்த வினை பொதுவாக ஒரு ஆட்டோகிளேவ் அல்லது அழுத்த வினைக்கலனில் நடத்தப்படுகிறது.
ஹைட்ராக்ஸிஈதைல் தொகுதிகளின் உகந்த பதிலீட்டை உறுதி செய்வதற்காக, வெப்பநிலை (50-100°C) மற்றும் அழுத்தம் (1-5 atm) உள்ளிட்ட வினை நிலைமைகள் கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகின்றன. பதிலீட்டு அளவு (DS) மற்றும் மோலார் பதிலீடு (MS) ஆகியவை இறுதிப் பொருளின் பண்புகளைப் பாதிக்கும் முக்கியமான அளவுருக்கள் ஆகும்.

4. நடுநிலையாக்கல்
ஈத்தரீகரண வினைக்குப் பிறகு, அந்தக் கலவையில் ஹைட்ராக்ஸிஈதைல் செல்லுலோஸ் மற்றும் எஞ்சிய சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு ஆகியவை உள்ளன. அடுத்த கட்டம் நடுநிலையாக்கல் ஆகும், இதில் அதிகப்படியான காரம், பொதுவாக அசிட்டிக் அமிலம் (CH3COOH) அல்லது ஹைட்ரோகுளோரிக் அமிலம் (HCl) போன்ற ஒரு அமிலத்தைப் பயன்படுத்தி நடுநிலையாக்கப்படுகிறது.

வினை: NaOH+HCl→NaCl+H2O

செயல்முறை:

அதிகப்படியான வெப்பத்தைத் தவிர்ப்பதற்கும், ஹைட்ராக்ஸிஈதைல் செல்லுலோஸ் சிதைவடைவதைத் தடுப்பதற்கும், அமிலம் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழ்நிலைகளில் வினைக்கலவையில் மெதுவாகச் சேர்க்கப்படுகிறது.
நடுநிலையாக்கப்பட்ட கலவையானது, அதன் pH மதிப்பு விரும்பிய வரம்பிற்குள், பொதுவாக நடுநிலை pH (6-8) அளவில் இருப்பதை உறுதி செய்வதற்காக, pH சரிசெய்தலுக்கு உட்படுத்தப்படுகிறது.
5. கழுவுதல்
நடுநிலையாக்கத்திற்குப் பிறகு, உப்புகள் மற்றும் பிற துணைப் பொருட்களை அகற்ற, அந்தப் பொருளைக் கழுவ வேண்டும். தூய ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸைப் பெறுவதற்கு இந்தப் படிநிலை மிகவும் முக்கியமானது.

செயல்முறை:

வினைக்கலவை தண்ணீருடன் நீர்த்தப்பட்டு, ஹைட்ராக்ஸிஈதைல் செல்லுலோஸ் வடிகட்டுதல் அல்லது மையவிலக்கு முறை மூலம் பிரிக்கப்படுகிறது.
பிரித்தெடுக்கப்பட்ட ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸில் உள்ள எஞ்சிய உப்புகள் மற்றும் அசுத்தங்களை அகற்ற, அது அயனியகற்றப்பட்ட நீரால் மீண்டும் மீண்டும் கழுவப்படுகிறது. கழுவும் நீர் ஒரு குறிப்பிட்ட கடத்துத்திறனை அடையும் வரை இந்தக் கழுவும் செயல்முறை தொடர்கிறது; இது கரையக்கூடிய அசுத்தங்கள் அகற்றப்பட்டதைக் குறிக்கிறது.
6. உலர்த்துதல்
ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸ் தயாரிப்பின் இறுதிப் படி உலர்த்துதல் ஆகும். இந்தப் படி அதிகப்படியான நீரை அகற்றி, பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்ற உலர்ந்த, தூள் வடிவப் பொருளை அளிக்கிறது.

செயல்முறை:

கழுவப்பட்ட ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸ், உலர்த்தும் தட்டுகளில் பரப்பப்படுகிறது அல்லது உலர்த்தும் சுரங்கப்பாதை வழியாகக் கொண்டு செல்லப்படுகிறது. வெப்பச் சிதைவைத் தவிர்ப்பதற்காக, உலர்த்தும் வெப்பநிலை கவனமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது; இது பொதுவாக 50-80°C வரை இருக்கும்.
மாற்றாக, விரைவான மற்றும் திறமையான உலர்த்தலுக்குத் தெளிப்பு உலர்த்தல் முறையைப் பயன்படுத்தலாம். தெளிப்பு உலர்த்தல் முறையில், ஹைட்ராக்ஸிஈதைல் செல்லுலோஸ் நீர்க்கரைசல் நுண்ணிய துளிகளாக அணுவாக்கப்பட்டு, சூடான காற்று ஓட்டத்தில் உலர்த்தப்படுகிறது, இதன் விளைவாக ஒரு நுண்ணிய தூள் உருவாகிறது.
பின்னர், உலர்த்தப்பட்ட அந்தப் பொருள் விரும்பிய துகள் அளவிற்கு அரைக்கப்பட்டு, சேமிப்பு மற்றும் விநியோகத்திற்காகப் பொட்டலமிடப்படுகிறது.
தரக் கட்டுப்பாடு மற்றும் பயன்பாடுகள்
தயாரிப்பு செயல்முறை முழுவதும், ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸின் நிலைத்தன்மை மற்றும் தரத்தை உறுதி செய்வதற்காகக் கடுமையான தரக் கட்டுப்பாட்டு நடவடிக்கைகள் செயல்படுத்தப்படுகின்றன. பாகுத்தன்மை, பதிலீட்டு அளவு, ஈரப்பதம் மற்றும் துகள் அளவு போன்ற முக்கிய அளவுருக்கள் தொடர்ந்து கண்காணிக்கப்படுகின்றன.

விண்ணப்பங்கள்:

மருந்துத் தயாரிப்புகள்: மாத்திரைகள், திரவக் கலவைகள் மற்றும் களிம்புகள் போன்ற மருந்துக் கலவைகளில் கெட்டிப்படுத்தும் காரணியாகவும், பிணைப்பானாகவும், நிலைப்படுத்தியாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
அழகுசாதனப் பொருட்கள்: கிரீம்கள், லோஷன்கள் மற்றும் ஷாம்புகள் போன்ற தயாரிப்புகளுக்குப் பாகுத்தன்மையையும் மென்மையையும் வழங்குகிறது.
வண்ணப்பூச்சுகள் மற்றும் பூச்சுகள்: இது ஒரு தடிப்பாக்கியாகவும் பாய்வுப் பண்பு சீராக்கியாகவும் செயல்பட்டு, வண்ணப்பூச்சுகளின் பயன்பாட்டுப் பண்புகளையும் நிலைத்தன்மையையும் மேம்படுத்துகிறது.
உணவுத் தொழில்: பல்வேறு உணவுப் பொருட்களில் அடர்த்தியூட்டி, நிலைப்படுத்தி மற்றும் குழம்பாக்கியாகச் செயல்படுகிறது.

ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸின் தயாரிப்பானது, ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் குழுக்களை அறிமுகப்படுத்தும் நோக்கில் செல்லுலோஸை மாற்றுவதை நோக்கமாகக் கொண்ட, நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட தொடர்ச்சியான வேதியியல் மற்றும் இயந்திர செயல்முறைகளை உள்ளடக்கியது. செல்லுலோஸ் சுத்திகரிப்பு முதல் உலர்த்துதல் வரையிலான ஒவ்வொரு படியும், இறுதிப் பொருளின் தரம் மற்றும் செயல்பாட்டைத் தீர்மானிப்பதில் முக்கியமானது. ஹைட்ராக்ஸிஎத்தில் செல்லுலோஸின் பன்முகப் பண்புகள், அதை எண்ணற்ற தொழில்களில் ஒரு விலைமதிப்பற்ற மூலப்பொருளாக ஆக்குகின்றன; மேலும், பல்வேறு பயன்பாடுகளின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய, துல்லியமான உற்பத்தி நடைமுறைகளின் முக்கியத்துவத்தையும் இது எடுத்துக்காட்டுகிறது.