كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم(SCMC) هو أحد مشتقات السليلوز القابلة للذوبان في الماء والذي يستخدم بشكل شائع في العديد من الصناعات، مثل الأغذية والأدوية ومستحضرات التجميل، كمكثف ومثبت ومستحلب. تتضمن عملية تصنيع SCMC عدة خطوات، بما في ذلك القلونة والأثير والتنقية والتجفيف.

1. القلوية

الخطوة الأولى في عملية تصنيع SCMC هي قلونة السليلوز. يُشتق السليلوز من لب الخشب أو ألياف القطن، والتي يتم تقسيمها إلى جزيئات أصغر من خلال سلسلة من المعالجات الميكانيكية والكيميائية. يتم بعد ذلك معالجة السليلوز الناتج بمادة قلوية، مثل هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) أو هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH)، لزيادة تفاعله وقابليته للذوبان.

تتضمن عملية القلوية عادةً خلط السليلوز بمحلول مركز من NaOH أو KOH عند درجات حرارة وضغوط مرتفعة. وينتج عن التفاعل بين السليلوز والقلويات تكوين سليلوز الصوديوم أو البوتاسيوم، وهو شديد التفاعل ويمكن تعديله بسهولة.

2. الأثير

الخطوة التالية في عملية تصنيع SCMC هي أثير سليلوز الصوديوم أو البوتاسيوم. تتضمن هذه العملية إدخال مجموعات كربوكسي ميثيل (-CH2-COOH) على العمود الفقري للسليلوز من خلال التفاعل مع حمض الكلوروسيتيك (ClCH2COOH) أو ملح الصوديوم أو البوتاسيوم.

يتم إجراء تفاعل الأثير عادة في خليط من الماء والإيثانول عند درجات حرارة وضغوط مرتفعة، مع إضافة محفز، مثل هيدروكسيد الصوديوم أو ميثيلات الصوديوم. يكون التفاعل طاردًا للحرارة بدرجة كبيرة ويتطلب تحكمًا دقيقًا في ظروف التفاعل لتجنب ارتفاع درجة الحرارة وتدهور المنتج.

يمكن التحكم في درجة الأثير، أو عدد مجموعات كربوكسي ميثيل لكل جزيء السليلوز، عن طريق ضبط ظروف التفاعل، مثل تركيز حمض الكلوروسيتيك وزمن التفاعل. تؤدي الدرجات الأعلى من الأثير إلى ارتفاع قابلية الذوبان في الماء ولزوجة أكثر سمكًا للـ SCMC الناتج.

3. طهارة

بعد تفاعل الأثير، عادةً ما يكون SCMC الناتج ملوثًا بالشوائب، مثل السليلوز غير المتفاعل، والقلويات، وحمض الكلوروسيتيك. تتضمن خطوة التنقية إزالة هذه الشوائب للحصول على منتج SCMC نقي وعالي الجودة.

تتضمن عملية التنقية عادةً عدة خطوات غسيل وترشيح باستخدام الماء أو المحاليل المائية للإيثانول أو الميثانول. يتم بعد ذلك تحييد SCMC الناتج باستخدام حمض، مثل حمض الهيدروكلوريك أو حمض الأسيتيك، لإزالة أي قلويات متبقية وضبط الرقم الهيدروجيني إلى النطاق المطلوب.

4. تجفيف

الخطوة الأخيرة في عملية تصنيع SCMC هي تجفيف المنتج المنقى. عادةً ما يكون SCMC المجفف على شكل مسحوق أبيض أو حبيبات ويمكن معالجته أيضًا في أشكال مختلفة، مثل المحاليل أو المواد الهلامية أو الأفلام.

يمكن تنفيذ عملية التجفيف باستخدام تقنيات مختلفة، مثل التجفيف بالرش، أو التجفيف بالطبل، أو التجفيف بالفراغ، اعتمادًا على خصائص المنتج المطلوبة وحجم الإنتاج. يجب التحكم في عملية التجفيف بعناية لتجنب الحرارة الزائدة، والتي يمكن أن تؤدي إلى تدهور المنتج أو تغير لونه.

تطبيقات كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم

يستخدم كربوكسي ميثيل السليلوز الصوديوم (SCMC) على نطاق واسع في العديد من الصناعات، مثل المواد الغذائية والأدوية ومستحضرات التجميل والعناية الشخصية، وذلك بسبب قابليته الممتازة للذوبان في الماء، وخصائصه السميكة والتثبيتية والاستحلابية.

صناعة المواد الغذائية

في صناعة المواد الغذائية، يتم استخدام SCMC بشكل شائع كمكثف ومثبت ومستحلب في مجموعة واسعة من المنتجات الغذائية، مثل السلع المخبوزة ومنتجات الألبان والصلصات والضمادات والمشروبات. يستخدم SCMC أيضًا كبديل للدهون في الأطعمة قليلة الدهون ومنخفضة السعرات الحرارية.