Natriumcarboxymethylcellulose(SCMC) ist ein wasserlösliches Cellulosederivat, das häufig in verschiedenen Branchen wie der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie als Verdickungsmittel, Stabilisator und Emulgator verwendet wird. Der Herstellungsprozess von SCMC umfasst mehrere Schritte, einschließlich Alkalisierung, Veretherung, Reinigung und Trocknung.

1. Alkalisierung

Der erste Schritt im Herstellungsprozess von SCMC ist die Alkalisierung von Cellulose. Zellulose wird aus Zellstoff oder Baumwollfasern gewonnen, die durch eine Reihe mechanischer und chemischer Behandlungen in kleinere Partikel zerlegt werden. Die resultierende Cellulose wird dann mit einem Alkali wie Natriumhydroxid (NaOH) oder Kaliumhydroxid (KOH) behandelt, um ihre Reaktivität und Löslichkeit zu erhöhen.

Der Alkalisierungsprozess umfasst typischerweise das Mischen der Cellulose mit einer konzentrierten Lösung von NaOH oder KOH bei erhöhten Temperaturen und Drücken. Die Reaktion zwischen Cellulose und Alkali führt zur Bildung von Natrium- oder Kaliumcellulose, die hochreaktiv ist und leicht modifiziert werden kann.

2. Veretherung

Der nächste Schritt im Herstellungsprozess von SCMC ist die Veretherung von Natrium- oder Kaliumcellulose. Bei diesem Verfahren werden Carboxymethylgruppen (-CH2-COOH) durch eine Reaktion mit Chloressigsäure (ClCH2COOH) oder ihrem Natrium- oder Kaliumsalz in das Celluloserückgrat eingeführt.

Die Veretherungsreaktion wird typischerweise in einem Wasser-Ethanol-Gemisch bei erhöhten Temperaturen und Drücken unter Zugabe eines Katalysators wie Natriumhydroxid oder Natriummethylat durchgeführt. Die Reaktion ist stark exotherm und erfordert eine sorgfältige Kontrolle der Reaktionsbedingungen, um Überhitzung und Produktzersetzung zu vermeiden.

Der Veretherungsgrad oder die Anzahl der Carboxymethylgruppen pro Cellulosemolekül kann durch Anpassung der Reaktionsbedingungen, wie der Konzentration der Chloressigsäure und der Reaktionszeit, gesteuert werden. Höhere Veretherungsgrade führen zu einer höheren Wasserlöslichkeit und einer dickeren Viskosität des resultierenden SCMC.

3. Reinigung

Nach der Veretherungsreaktion ist das resultierende SCMC normalerweise mit Verunreinigungen wie nicht umgesetzter Cellulose, Alkali und Chloressigsäure verunreinigt. Der Reinigungsschritt umfasst die Entfernung dieser Verunreinigungen, um ein reines und hochwertiges SCMC-Produkt zu erhalten.

Der Reinigungsprozess umfasst typischerweise mehrere Wasch- und Filtrationsschritte mit Wasser oder wässrigen Lösungen von Ethanol oder Methanol. Das resultierende SCMC wird dann mit einer Säure wie Salzsäure oder Essigsäure neutralisiert, um jegliches restliches Alkali zu entfernen und den pH-Wert auf den gewünschten Bereich einzustellen.

4. Trocknen

Der letzte Schritt im Herstellungsprozess von SCMC ist die Trocknung des gereinigten Produkts. Das getrocknete SCMC liegt typischerweise in Form eines weißen Pulvers oder Granulats vor und kann zu verschiedenen Formen weiterverarbeitet werden, beispielsweise zu Lösungen, Gelen oder Filmen.

Der Trocknungsprozess kann je nach gewünschten Produkteigenschaften und Produktionsmaßstab mit verschiedenen Techniken wie Sprühtrocknung, Trommeltrocknung oder Vakuumtrocknung durchgeführt werden. Der Trocknungsprozess sollte sorgfältig kontrolliert werden, um übermäßige Hitze zu vermeiden, die zu einer Verschlechterung oder Verfärbung des Produkts führen kann.

Anwendungen von Natriumcarboxymethylcellulose

Natriumcarboxymethylcellulose (SCMC) wird aufgrund seiner hervorragenden Wasserlöslichkeit sowie seiner verdickenden, stabilisierenden und emulgierenden Eigenschaften häufig in verschiedenen Branchen wie der Lebensmittel-, Pharma-, Kosmetik- und Körperpflegeindustrie eingesetzt.

Lebensmittelindustrie

In der Lebensmittelindustrie wird SCMC häufig als Verdickungsmittel, Stabilisator und Emulgator in einer Vielzahl von Lebensmittelprodukten wie Backwaren, Milchprodukten, Saucen, Dressings und Getränken verwendet. SCMC wird auch als Fettersatz in fettarmen und kalorienreduzierten Lebensmitteln verwendet.