กระบวนการผลิตโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

กระบวนการผลิตโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) ประกอบด้วยหลายขั้นตอน ได้แก่ การเตรียมเซลลูโลส การอีเทอร์ริฟิเคชัน การทำให้บริสุทธิ์ และการอบแห้ง ต่อไปนี้เป็นภาพรวมของกระบวนการผลิตโดยทั่วไป:

1. การเตรียมเซลลูโลส: กระบวนการเริ่มต้นด้วยการเตรียมเซลลูโลส ซึ่งโดยทั่วไปได้มาจากเยื่อไม้หรือเส้นใยฝ้าย เซลลูโลสจะถูกทำให้บริสุทธิ์และกลั่นกรองก่อนเพื่อกำจัดสิ่งเจือปน เช่น ลิกนิน เฮมิเซลลูโลส และสารปนเปื้อนอื่นๆ เซลลูโลสที่บริสุทธิ์นี้จะใช้เป็นวัตถุดิบเริ่มต้นในการผลิต CMC
2. การทำให้เป็นด่าง: จากนั้นเซลลูโลสที่บริสุทธิ์แล้วจะถูกบำบัดด้วยสารละลายด่าง ซึ่งโดยทั่วไปคือโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อเพิ่มปฏิกิริยาและอำนวยความสะดวกในการเกิดปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันในขั้นตอนต่อไป การทำให้เป็นด่างยังช่วยให้เส้นใยเซลลูโลสพองตัวและเปิดออก ทำให้สามารถดัดแปลงทางเคมีได้ง่ายขึ้น
3. ปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชัน: เซลลูโลสที่ผ่านการทำให้เป็นด่างจะทำปฏิกิริยากับกรดโมโนคลอโรอะซิติก (MCA) หรือเกลือโซเดียมของมันคือโซเดียมโมโนคลอโรอะซิเตต (SMCA) ในที่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้สภาวะที่ควบคุมได้ ปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันนี้เกี่ยวข้องกับการแทนที่หมู่ไฮดรอกซิลบนสายโซ่เซลลูโลสด้วยหมู่คาร์บอกซีเมทิล (-CH2COONa) ระดับการแทนที่ (DS) ซึ่งแสดงถึงจำนวนเฉลี่ยของหมู่คาร์บอกซีเมทิลต่อหน่วยกลูโคสของสายโซ่เซลลูโลส สามารถควบคุมได้โดยการปรับพารามิเตอร์ของปฏิกิริยา เช่น อุณหภูมิ เวลาในการทำปฏิกิริยา และความเข้มข้นของสารตั้งต้น
4. การทำให้เป็นกลาง: หลังจากปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชัน ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกทำให้เป็นกลางเพื่อเปลี่ยนหมู่กรดที่เหลืออยู่ให้เป็นรูปเกลือโซเดียม (โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส) โดยทั่วไปจะทำได้โดยการเติมสารละลายด่าง เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ลงในส่วนผสมของปฏิกิริยา การทำให้เป็นกลางยังช่วยปรับค่า pH ของสารละลายและทำให้ผลิตภัณฑ์ CMC มีเสถียรภาพมากขึ้น
5. การทำให้บริสุทธิ์: จากนั้นจะนำโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ยังไม่บริสุทธิ์ไปทำให้บริสุทธิ์เพื่อกำจัดสิ่งเจือปน สารตั้งต้นที่ไม่ได้ทำปฏิกิริยา และผลิตภัณฑ์พลอยได้จากส่วนผสมของปฏิกิริยา วิธีการทำให้บริสุทธิ์อาจรวมถึงการล้าง การกรอง การเห centrifuging และการทำให้แห้ง โดยทั่วไปแล้ว CMC ที่บริสุทธิ์แล้วจะถูกล้างด้วยน้ำเพื่อกำจัดด่างและเกลือที่ตกค้าง จากนั้นจึงทำการกรองหรือเห centrifuging เพื่อแยกผลิตภัณฑ์ CMC ที่เป็นของแข็งออกจากส่วนที่เป็นของเหลว
6. การทำให้แห้ง: โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ผ่านการทำให้บริสุทธิ์แล้วจะถูกทำให้แห้งในขั้นตอนสุดท้ายเพื่อกำจัดความชื้นส่วนเกินและให้ได้ระดับความชื้นที่ต้องการสำหรับการจัดเก็บและการแปรรูปต่อไป วิธีการทำให้แห้งอาจรวมถึงการอบแห้งด้วยลม การอบแห้งแบบพ่น หรือการอบแห้งแบบดรัม ขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการและขนาดการผลิต

ผลิตภัณฑ์โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่ได้นั้นมีลักษณะเป็นผงหรือเม็ดสีขาวถึงขาวนวล ละลายน้ำได้ดีเยี่ยม และมีคุณสมบัติทางรีโอโลยีที่ดี จึงนิยมใช้เป็นสารเพิ่มความหนืด สารคงตัว สารยึดเกาะ และสารปรับปรุงรีโอโลยีในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อาหาร ยา เครื่องสำอาง สิ่งทอ และงานอุตสาหกรรมทั่วไป