โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส(SCMC) เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ซึ่งมักใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อาหาร ยา และเครื่องสำอาง โดยเป็นสารเพิ่มความข้น สารเพิ่มความคงตัว และอิมัลซิไฟเออร์ กระบวนการผลิตของ SCMC เกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน รวมถึงการทำให้เป็นด่าง การทำให้เป็นกรด การทำให้บริสุทธิ์ และการทำให้แห้ง

1. การทำให้เป็นด่าง

ขั้นตอนแรกในกระบวนการผลิตของ SCMC คือการทำให้เซลลูโลสเป็นด่าง เซลลูโลสได้มาจากเยื่อไม้หรือเส้นใยฝ้าย ซึ่งถูกย่อยให้เป็นอนุภาคขนาดเล็กโดยผ่านกระบวนการบำบัดทางกลและทางเคมี จากนั้นเซลลูโลสที่ได้จะถูกบำบัดด้วยอัลคาไล เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) เพื่อเพิ่มปฏิกิริยาและการละลาย

โดยทั่วไป กระบวนการทำให้เป็นด่างเกี่ยวข้องกับการผสมเซลลูโลสกับสารละลายเข้มข้นของ NaOH หรือ KOH ที่อุณหภูมิและความดันสูงขึ้น ปฏิกิริยาระหว่างเซลลูโลสและอัลคาไลทำให้เกิดโซเดียมหรือโพแทสเซียมเซลลูโลส ซึ่งมีปฏิกิริยาสูงและสามารถปรับเปลี่ยนได้ง่าย

2. อีเทอร์ริฟิเคชั่น

ขั้นตอนต่อไปในกระบวนการผลิตของ SCMC คือการทำให้โซเดียมหรือโพแทสเซียมเซลลูโลสเป็นอีเทอร์ฟิเคชัน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการแนะนำกลุ่มคาร์บอกซีเมทิล (-CH2-COOH) ลงบนแกนหลักของเซลลูโลสโดยการทำปฏิกิริยากับกรดคลอโรอะซิติก (ClCH2COOH) หรือเกลือโซเดียมหรือโพแทสเซียม

โดยทั่วไปปฏิกิริยาอีริฟิเคชันจะดำเนินการในส่วนผสมของน้ำ-เอทานอลที่อุณหภูมิและความดันสูงขึ้น โดยเติมตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโซเดียมเมทิลเลต ปฏิกิริยานี้มีคายความร้อนสูงและต้องมีการควบคุมสภาวะของปฏิกิริยาอย่างระมัดระวัง เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไปและการเสื่อมสภาพของผลิตภัณฑ์

ระดับของอีเทอร์ริฟิเคชัน หรือจำนวนหมู่คาร์บอกซีเมทิลต่อโมเลกุลเซลลูโลส สามารถควบคุมได้โดยการปรับสภาวะของปฏิกิริยา เช่น ความเข้มข้นของกรดคลอโรอะซิติกและเวลาในการทำปฏิกิริยา ระดับอีเทอร์ริฟิเคชั่นที่สูงขึ้นส่งผลให้ความสามารถในการละลายน้ำสูงขึ้นและมีความหนืดหนาขึ้นของ SCMC ที่เกิดขึ้น

3. การทำให้บริสุทธิ์

หลังจากปฏิกิริยาเอเธอริฟิเคชัน ผลลัพธ์ที่ได้ SCMC มักจะปนเปื้อนด้วยสิ่งเจือปน เช่น เซลลูโลสที่ไม่ทำปฏิกิริยา อัลคาไล และกรดคลอโรอะซิติก ขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เกี่ยวข้องกับการกำจัดสิ่งเจือปนเหล่านี้เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ SCMC ที่บริสุทธิ์และมีคุณภาพสูง

โดยทั่วไปกระบวนการทำให้บริสุทธิ์เกี่ยวข้องกับขั้นตอนการล้างและการกรองหลายขั้นตอนโดยใช้น้ำหรือสารละลายที่เป็นน้ำของเอทานอลหรือเมทานอล จากนั้น SCMC ที่ได้จะถูกทำให้เป็นกลางด้วยกรด เช่น กรดไฮโดรคลอริกหรือกรดอะซิติก เพื่อกำจัดอัลคาไลที่ตกค้างและปรับ pH ให้อยู่ในช่วงที่ต้องการ

4. การอบแห้ง

ขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการผลิตของ SCMC คือการทำให้ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์แห้ง โดยทั่วไป SCMC แบบแห้งจะอยู่ในรูปของผงหรือเม็ดสีขาว และสามารถแปรรูปเพิ่มเติมเป็นรูปแบบต่างๆ ได้ เช่น สารละลาย เจล หรือฟิล์ม

กระบวนการอบแห้งสามารถทำได้โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การทำแห้งแบบพ่นฝอย การทำแห้งแบบดรัม หรือการอบแห้งแบบสุญญากาศ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ที่ต้องการและขนาดการผลิต กระบวนการทำให้แห้งควรได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนที่มากเกินไป ซึ่งอาจส่งผลให้ผลิตภัณฑ์เสื่อมสภาพหรือเปลี่ยนสีได้

การใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (SCMC) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อาหาร ยา เครื่องสำอาง และการดูแลส่วนบุคคล เนื่องจากมีความสามารถในการละลายน้ำได้ดีเยี่ยม ทำให้มีความหนาขึ้น คงตัว และมีคุณสมบัติเป็นอิมัลชัน

อุตสาหกรรมอาหาร

ในอุตสาหกรรมอาหาร โดยทั่วไปจะใช้ SCMC เป็นสารเพิ่มความข้น ความคงตัว และอิมัลซิไฟเออร์ในผลิตภัณฑ์อาหารหลากหลายประเภท เช่น ขนมอบ ผลิตภัณฑ์นม ซอส น้ำสลัด และเครื่องดื่ม SCMC ยังใช้ทดแทนไขมันในอาหารไขมันต่ำและแคลอรีต่ำ