Processo di produzione della carbossimetilcellulosa sodica

Il processo di produzione della carbossimetilcellulosa sodica (CMC) prevede diverse fasi, tra cui la preparazione della cellulosa, l'eterificazione, la purificazione e l'essiccazione. Ecco una panoramica del tipico processo di produzione:

1. Preparazione della cellulosa: il processo inizia con la preparazione della cellulosa, che in genere proviene da polpa di legno o scarti di cotone. La cellulosa viene prima purificata e raffinata per rimuovere impurità come lignina, emicellulosa e altri contaminanti. Questa cellulosa purificata funge da materiale di partenza per la produzione di CMC.
2. Alcalinizzazione: la cellulosa purificata viene quindi trattata con una soluzione alcalina, solitamente idrossido di sodio (NaOH), per aumentarne la reattività e facilitare la successiva reazione di eterificazione. L'alcalinizzazione contribuisce anche a far gonfiare e ad aprire le fibre di cellulosa, rendendole più accessibili alla modifica chimica.
3. Reazione di eterificazione: la cellulosa alcalinizzata viene fatta reagire con acido monocloroacetico (MCA) o con il suo sale sodico, il monocloroacetato di sodio (SMCA), in presenza di un catalizzatore in condizioni controllate. Questa reazione di eterificazione prevede la sostituzione dei gruppi ossidrilici sulle catene di cellulosa con gruppi carbossimetilici (-CH₂COONa). Il grado di sostituzione (DS), che rappresenta il numero medio di gruppi carbossimetilici per unità di glucosio nella catena di cellulosa, può essere controllato regolando i parametri di reazione come temperatura, tempo di reazione e concentrazioni dei reagenti.
4. Neutralizzazione: dopo la reazione di eterificazione, il prodotto risultante viene neutralizzato per convertire eventuali gruppi acidi rimanenti nella loro forma di sale sodico (carbossimetilcellulosa sodica). Questo si ottiene in genere aggiungendo una soluzione alcalina, come l'idrossido di sodio (NaOH), alla miscela di reazione. La neutralizzazione contribuisce anche a regolare il pH della soluzione e a stabilizzare il prodotto CMC.
5. Purificazione: la carbossimetilcellulosa sodica grezza viene quindi purificata per rimuovere impurità, reagenti non reagiti e sottoprodotti dalla miscela di reazione. I metodi di purificazione possono includere lavaggio, filtrazione, centrifugazione ed essiccazione. La CMC purificata viene in genere lavata con acqua per rimuovere alcali e sali residui, seguita da filtrazione o centrifugazione per separare la CMC solida dalla fase liquida.
6. Essiccazione: la carbossimetilcellulosa sodica purificata viene infine essiccata per rimuovere l'umidità in eccesso e ottenere il contenuto di umidità desiderato per lo stoccaggio e la successiva lavorazione. I metodi di essiccazione possono includere l'essiccazione ad aria, l'essiccazione a spruzzo o l'essiccazione a tamburo, a seconda delle caratteristiche desiderate del prodotto e della scala di produzione.

Il prodotto di carbossimetilcellulosa sodica risultante è una polvere o un materiale granulare di colore da bianco a biancastro con eccellenti proprietà reologiche e un'eccellente solubilità in acqua. È ampiamente utilizzato come agente addensante, stabilizzante, legante e modificatore di reologia in vari settori, tra cui alimentare, farmaceutico, cosmetico, tessile e applicazioni industriali.