Natriumcarboxymethylcellulose(SCMC) is een in water oplosbaar cellulosederivaat dat vaak wordt gebruikt in verschillende industrieën, zoals de voeding, de farmaceutische industrie en de cosmetica, als verdikkingsmiddel, stabilisator en emulgator. Het productieproces van SCMC omvat verschillende stappen, waaronder alkalisatie, verethering, zuivering en drogen.

1. Alkalisatie

De eerste stap in het productieproces van SCMC is de alkalisatie van cellulose. Cellulose wordt gewonnen uit houtpulp of katoenvezels, die door een reeks mechanische en chemische behandelingen in kleinere deeltjes worden afgebroken. De resulterende cellulose wordt vervolgens behandeld met een alkali, zoals natriumhydroxide (NaOH) of kaliumhydroxide (KOH), om de reactiviteit en oplosbaarheid ervan te vergroten.

Het alkalisatieproces omvat doorgaans het mengen van de cellulose met een geconcentreerde oplossing van NaOH of KOH bij verhoogde temperaturen en drukken. De reactie tussen de cellulose en de alkali resulteert in de vorming van natrium- of kaliumcellulose, dat zeer reactief is en gemakkelijk kan worden gemodificeerd.

2. Etherificatie

De volgende stap in het productieproces van SCMC is de verethering van natrium- of kaliumcellulose. Dit proces omvat de introductie van carboxymethylgroepen (-CH2-COOH) op de celluloseruggengraat door een reactie met chloorazijnzuur (ClCH2COOH) of het natrium- of kaliumzout ervan.

De veretheringsreactie wordt doorgaans uitgevoerd in een water-ethanolmengsel bij verhoogde temperaturen en drukken, met toevoeging van een katalysator, zoals natriumhydroxide of natriummethylaat. De reactie is zeer exotherm en vereist zorgvuldige controle van de reactieomstandigheden om oververhitting en productdegradatie te voorkomen.

De mate van verethering, oftewel het aantal carboxymethylgroepen per cellulosemolecuul, kan worden geregeld door aanpassing van de reactieomstandigheden, zoals de concentratie chloorazijnzuur en de reactietijd. Hogere veretheringsgraden resulteren in een hogere oplosbaarheid in water en een dikkere viscositeit van de resulterende SCMC.

3. Zuivering

Na de veretheringsreactie is de resulterende SCMC gewoonlijk verontreinigd met onzuiverheden, zoals niet-gereageerde cellulose, alkali en chloorazijnzuur. De zuiveringsstap omvat het verwijderen van deze onzuiverheden om een ​​puur en kwalitatief hoogstaand SCMC-product te verkrijgen.

Het zuiveringsproces omvat doorgaans verschillende was- en filtratiestappen met behulp van water of waterige oplossingen van ethanol of methanol. De resulterende SCMC wordt vervolgens geneutraliseerd met een zuur, zoals zoutzuur of azijnzuur, om eventueel achtergebleven alkali te verwijderen en de pH op het gewenste bereik in te stellen.

4. Drogen

De laatste stap in het productieproces van SCMC is het drogen van het gezuiverde product. Het gedroogde SCMC heeft doorgaans de vorm van een wit poeder of korrel en kan verder worden verwerkt tot verschillende vormen, zoals oplossingen, gels of films.

Het droogproces kan worden uitgevoerd met behulp van verschillende technieken, zoals sproeidrogen, trommeldrogen of vacuümdrogen, afhankelijk van de gewenste producteigenschappen en de productieschaal. Het droogproces moet zorgvuldig worden gecontroleerd om overmatige hitte te voorkomen, wat kan resulteren in productdegradatie of verkleuring.

Toepassingen van natriumcarboxymethylcellulose

Natriumcarboxymethylcellulose (SCMC) wordt veel gebruikt in verschillende industrieën, zoals de voeding, de farmaceutische industrie, de cosmetica en de persoonlijke verzorging, vanwege de uitstekende wateroplosbaarheid, verdikkende, stabiliserende en emulgerende eigenschappen.

Voedingsindustrie

In de voedingsindustrie wordt SCMC vaak gebruikt als verdikkingsmiddel, stabilisator en emulgator in een breed scala aan voedingsproducten, zoals gebak, zuivelproducten, sauzen, dressings en dranken. SCMC wordt ook gebruikt als vetvervanger in vetarme en caloriearme voedingsmiddelen.