روش تهیه و تولید کربوکسی متیل سلولز

در این نوشته با روش تولید کربوکسی متیل سلولز آشنا می‎شویم. در ابتدا ساختار ترکیب کربوکسی متیل سلولز و همین طور ویژگی‎های آن و بعد از آن کاربرد های کربوکسی متیل سلولز را مورد بررسی قرار خواهیم داد. البته شما می توانید اطلاعاتی مختصر را از این مقاله برداشت کنید ولی برای اطلاعات کامل و جامع بهتر است با کارشناسان پویا ویژن صحبت کنید.

کربوکسی متیل سلولز (Carboxymethyl cellulose) یا سلولز گام از مشتقات سلولز است که از استخلاف شدن گروه‌های کربوکسی متیل (-CH2-COOH) به‌جای برخی از گروه‌های هیدروکسیل (-OH) بدست می‌آید. این ماده به عنوان تغلیظ دهنده در صنایع غذایی و سایر صنایع مورد استفاده قرار می‎‌گیرد.

خرید کربوکسی متیل سلولز

جهت خرید کربوکسی متیل سلولز فقط کافیست با واحد خرید کربوکسی متیل سلولز پویا ویژن تماس بگیرید.

کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز  ابتدا در آلمان تولید شد و سپس در آمریکا و بعد در سایر کشورهای غربی گسترش یافت. این محصول در حال حاضر در دو گرید صنعتی و غذایی به صورت فراگیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. کربوکسی متیل سلولز یا CMC عبارت است از یک گرد سفید رنگ، بی بو، قابل تعلیق در آب و تحت شرایط نرمال قابلیت تخمیر ندارد. از نظر خواص شیمیایی و فیزیکی، معمولاً از آن به جای نشاسته و مواد طبیعی محلول در آب(که نسبتاً گران‌قیمت هستند) مانند آلژینات سدیم،حنزه ایرلندی، کتیرا و ژلاتین، استفاده می‌گردد. از بعد اقتصادی در سال‌های اخیر این ماده مورد توجه خاصی قرار گرفته است و پیشرفت‌های عمده‌ای در تکنولوژی، کیفیت و کاربری این محصول صورت گرفته است. این پیشرفت‌ها امکاناتی را فراهم آورده است تا بتوان از کربوکسی متیل سلولز درکاربردهای بسیاری نظیر خوراکی، دارویی، صنایع شوینده، رنگ و رزین، رونمای ساختمان، چسب‌ها، نساجی، چاپ و تکمیل پارچه، کاشی و سرامیک، سفال و چینی، کاغذ، الکترود جوشکاری، فرش و موکت، گل حفاری چاه‌های نفت، تخته‌های چند لایه، چرم مصنوعی و مواد‌آرایشی، سموم و آفت کش‌ها و غیره استفاده کرد.

ویژگی های کربوکسی متیل سلولز

این ماده در آب سرد و گرم حل می‌شود. در حالتی که  CMC در آب حل می‌شود، این ماده با یون کلسیم موجود در آب واکنش نمی‌دهد و در نتیجه ژل تشکیل نمی‌دهد. اساساً در مواردی که هدف، کنترل ویسکوزیته ‌باشد از این ماده استفاده می‌گردد اما این ماده به غیر از افزایش ویسکوزیته، نقش‌های دیگری را نیز در کاربرد نهایی ایفا می‌کند. کارکرد کربوکسی متیل سلولز علاوه بر غلظت بخشی، چسبندگی و ایجاد استحکام، عامل انتشار، عامل نگهدارنده آب، حفظ حالت کلوییدی، تثبیت کننده، عامل تعلیق‌ساز، امولسیون‌ساز و عامل تشکیل لایه است. به دلیل ویژگی‌های متنوع، CMC در طیف گسترده‌ای از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ویژگی های کاربردی کربوکسی متیل سلولز

علاوه بر غلظت بخشی، چسبندگی و ایجاد استحکام، عامل انتشار، عامل نگهدارنده آب ،حفظ حالت کلوییدی، تثبیت کننده، عامل تعلیق‌ساز، امولسیون ‌ساز و عامل تشکیل لایه است. به دلیل ویژگی های متنوع، CMC در طیف گسترده‌ ای استفاده می‌ شود.

این ماده به سرعت در آب سرد و گرم حل می‌ شود و اساساً در مواردی که کنترل ویسکوزیته هدف ‌باشد از این ماده استفاده می‌گردد زیرا CMC حتی در حضور یون کلسیم نیز ژل تشکیل نمی‌‌دهد. این که این ماده عامل کنترل ویسکوزیته است باعث شده تا بتوان از آن به عنوان غلظت‌ دهنده، تثبیت‌کننده، امولسیون ‌ساز (مانند پروتئین شیر) و عامل تعلیق ساز بهره جست.

تولید و تهیه کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز از مهم ترین اتر های سلولز می باشد و از سلولز به دست می آید و در آب به صورت کلوئیدی در آمده و قابل حل می باشد و به عنوان غلیظ کننده و یا چسب و افزودنی مواد غذایی به کار برده می شود.

کربوکسی متیل سلولز از آلفا سلولز استخراج شده طبق روش ارائه شده سنتز شده و برای تایید انجام واکنش از طیف سنجی مادون قرمز و پراش اشعه ایکس استفاده می‏شود. هنگامی که واکنش انجام می‎شود، گروه کربوکسی متیل با گروه هیدورکسیل جایگزین شده و  گروه  کربونیلی  اسیدی  در  ساختار  سلولز  تشکیل  می‎شود،  لذا  در  طیف  سنجی  مادون  قرمز  انتظار  می‎رود شاهد  ایجاد  پیک کربونیل  باشیم.  از  سوی  دیگر اتصال  مونوکلرو استیک اسید  به  سلولز  باعث  تغییر  در  ساختار  بلور  می شود. لذا یکی  از  روش‎های بررسی انجام واکنش، طیف پراش اشعه ایکس می باشد. 

کربوکسی متیل سلولز (CMC)، یک پلی الکترولیت با ثابت اسیدی حدود ۴(نزدیک قدرت اسیدی استیک اسید) می‎باشد. این ماده معمولاً به صورت نمکی سنتز و تهیه می شود و حالت اسیدی آن حلالیت ناچیزی در آب خواهد داشت. تاکنون تلاش‎های زیادی  برای بهینه کردن شرایط آن صورت گرفته  است.  پس، تولید کربوکسی متیل سلولز دارای دو مرحله، تبدیل سلولز به سلولز قلیایی در محیط غلیظ سدیم هیدروکسید و واکنش سلولز قلیایی با کلرواستیک اسید در محیطهای الکلی نظیر ایزوپروپیل الکل، متانول، اتانول و … می باشد. 

تهیه کربوکسی متیل سلولز درجه غذایی از ضایعات پوسته ذرت 

امروزه روش‎های جدید دیگری برای تهیه و تولید کربوکسی متیل سلولز وجود دارد که یکی از آنها استفاده از ضایعات پوسته ذرت است. آلفا سلولز استخراج شده از پوسته ذرت به عنوان ماده خام برای تولید کربوکسی متیل سلولز درجه غذایی (CMC) استفاده می شود. تهیه CMC از سلولز پوسته با یک فرآیند اتریفیکاسیون، با استفاده از هیدروکسید سدیم و اسید مونوکلرواستیک (MCA)، با اتانول به عنوان محیط حمایتی انجام می‏شود. خصوصیات CMC با تجزیه و تحلیل طیف الگوهای FTIR، XRD و فتومیکروگراف های SEM انجام شد. درجه جانشینی (DS) با توجه به اندازه ذرات با استفاده از روش های شیمیایی تعیین شد. حلالیت، وزن مولکولی و DS CMC با کاهش اندازه ذرات سلولز افزایش یافت. 

 آزمایش میکروبیولوژیکی CMC تهیه شده به روش pour plate انجام شد. غلظت فلزات سنگین مانند آرسنیک، سرب، کادمیوم و جیوه در CMC خالص شده با روش طیف‌سنجی جذب اتمی اندازه‌گیری شد و مشخص شد که در مقدار توصیه شده WHO/FAO قرار دارند. یک مطالعه مقایسه ای با CMC موجود در بازار بین المللی انجام شد. خلوص CMC آماده شده، در ۹۹٫۹۹٪ بسیار بالاتر از خلوص ۹۹٫۵٪ برای CMC استاندارد بود. CMC با خلوص بالا بازده ۲٫۴ گرم با DS 2.41، ظرفیت نگهداری آب ۵٫۱۱ گرم و ظرفیت نگهداری روغن ۱٫۵۹ گرم را نشان داد. این محصول به دست آمده برای افزودنی های دارویی و غذایی مناسب است. همچنین می‏توان این ماده را از گیاهان دیگری مانند شاه بلوط آبی، نخل و نیشکر فرآوری و تهیه کرد. 

نتیجه

تولید کربوکسی متیل سلولز از نظر اقتصادی و تکنولوژی لازم است؛ مخصوصا از آن جهت که هر روزه دنیای ما در حال پیشرفت و ارائه محصولات جدید است. همین طور کربوکسی متیل سلولز ویژگی هایی دارد که به این دلایل تولید و تهیه آن را مورد توجه قرار می گیرد. کسانی که در این حوزه فعالیت دارند بهتر است؛ هر لحظه اطلاعات جدید را در ارتباط با ماهیت این ترکیب و همین طور روش تولید کربوکسی متیل سلولز کسب کنند. ارتباط با کارشناسان پویا بهترین گزینه درباره این مورد است.