נתרן קרבוקסימתילצלולוזה(SCMC) היא נגזרת תאית מסיסה במים הנפוץ בשימוש בתעשיות שונות, כגון מזון, תרופות וקוסמטיקה, כחומר מעבה, מייצב ומתחלב. תהליך הייצור של SCMC כולל מספר שלבים, כולל אלקליזציה, etherification, טיהור וייבוש.

1. אלקליזציה

השלב הראשון בתהליך הייצור של SCMC הוא אלקליזציה של תאית. תאית מופקת מסיבי עץ או סיבי כותנה, אשר מתפרקים לחלקיקים קטנים יותר באמצעות סדרה של טיפולים מכניים וכימיים. התאית המתקבלת מטופלת לאחר מכן עם אלקלי, כגון סודיום הידרוקסיד (NaOH) או אשלגן הידרוקסיד (KOH), כדי להגביר את התגובתיות והמסיסות שלה.

תהליך האלקליזציה כולל בדרך כלל ערבוב של התאית עם תמיסה מרוכזת של NaOH או KOH בטמפרטורות ולחצים גבוהים. התגובה בין התאית לאלקלי גורמת ליצירת תאית נתרן או אשלגן, שהיא מאוד תגובתית וניתנת לשינוי בקלות.

2. אתריפיקציה

השלב הבא בתהליך הייצור של SCMC הוא האתריפיקציה של תאית נתרן או אשלגן. תהליך זה כרוך בהחדרת קבוצות קרבוקסימטיל (-CH2-COOH) על עמוד השדרה של התאית באמצעות תגובה עם חומצה כלורואצטית (ClCH2COOH) או מלח הנתרן או האשלגן שלה.

תגובת האתריפיקציה מתבצעת בדרך כלל בתערובת מים-אתנול בטמפרטורות ולחצים גבוהים, עם תוספת של זרז, כגון נתרן הידרוקסיד או נתרן מתילאט. התגובה היא אקסותרמית מאוד ודורשת שליטה קפדנית על תנאי התגובה כדי למנוע התחממות יתר ופירוק המוצר.

ניתן לשלוט על מידת האתריפיקציה, או מספר קבוצות הקרבוקסימטיל לכל מולקולת תאית, על ידי התאמת תנאי התגובה, כגון ריכוז החומצה הכלורואצטית וזמן התגובה. דרגות גבוהות יותר של אתריפיקציה גורמות למסיסות מים גבוהה יותר ולצמיגות עבה יותר של ה-SCMC המתקבל.

3. טָהֳרָה

לאחר תגובת האתריפיקציה, ה-SCMC המתקבל מזוהם בדרך כלל בזיהומים, כגון תאית שלא הגיבה, אלקלי וחומצה כלורואצטית. שלב הטיהור כולל הסרת זיהומים אלו לקבלת מוצר SCMC טהור ואיכותי.

תהליך הטיהור כולל בדרך כלל מספר שלבי שטיפה וסינון באמצעות מים או תמיסות מימיות של אתנול או מתנול. לאחר מכן מנוטרל ה-SCMC המתקבל עם חומצה, כגון חומצה הידרוכלורית או חומצה אצטית, כדי להסיר כל שאריות אלקליות ולהתאים את ה-pH לטווח הרצוי.

4. יִבּוּשׁ

השלב האחרון בתהליך הייצור של SCMC הוא ייבוש המוצר המטוהר. ה-SCMC המיובש הוא בדרך כלל בצורה של אבקה או גרגיר לבן וניתן לעבד אותו לצורות שונות, כגון תמיסות, ג'לים או סרטים.

תהליך הייבוש יכול להתבצע בטכניקות שונות כמו ייבוש בהתזה, ייבוש תוף או ייבוש בוואקום, בהתאם לתכונות המוצר הרצויות וסולם הייצור. יש לשלוט בקפידה על תהליך הייבוש כדי למנוע חום מוגזם, שעלול לגרום להתדרדרות או שינוי צבע המוצר.

יישומים של נתרן קרבוקסיתילצלולוזה

נתרן קרבוקסי-מתילצלולוזה (SCMC) נמצא בשימוש נרחב בתעשיות שונות, כגון מזון, תרופות, קוסמטיקה וטיפוח אישי, בשל תכונות מסיסות המים המעולה, העיבוי, הייצוב והמתחלב שלה.

תעשיית המזון

בתעשיית המזון, SCMC משמש בדרך כלל כחומר מעבה, מייצב ומתחלב במגוון רחב של מוצרי מזון, כגון מאפים, מוצרי חלב, רטבים, רטבים ומשקאות. SCMC משמש גם כתחליף שומן במזונות דלי שומן ומופחת קלוריות.