แนวทางที่ครอบคลุมสำหรับโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

1.CMC ความหมาย

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (ย่อว่า CMC) เป็นอีเทอร์เซลลูโลสที่ละลายน้ำได้และใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อาหาร ยา เคมีภัณฑ์ประจำวัน ปิโตรเลียม สิ่งทอ และการทำกระดาษ ในฐานะที่เป็นสารเติมแต่งที่มีประสิทธิภาพและมีฟังก์ชันหลากหลาย CMC มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น การเพิ่มความข้น การทำให้คงตัว การทำให้อิมัลชัน และการกักเก็บน้ำ คู่มือนี้จะให้การแนะนำโดยละเอียดเกี่ยวกับแหล่งวัตถุดิบ ขอบเขตการประยุกต์ใช้ กระบวนการผลิต และแนวโน้มตลาดของ CMC ช่วยให้ลูกค้ามีความเข้าใจที่ครอบคลุมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ที่สำคัญนี้

2. การพัฒนาทางประวัติศาสตร์ของ CMC

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19: นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเป็นครั้งแรกว่าเซลลูโลสสามารถดัดแปลงได้ด้วยวิธีการทางเคมี

ในปี 1918 นักเคมีชาวเยอรมันได้สังเคราะห์คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เป็นครั้งแรก

ในช่วงทศวรรษที่ 1930: การผลิตในอุตสาหกรรมเริ่มต้นขึ้น โดยใช้ในอุตสาหกรรมกาวและสิ่งทอในขั้นต้น

ในทศวรรษที่ 1950: CMC เกรดอาหารได้รับการอนุมัติให้ใช้และกลายเป็นวัตถุเจือปนอาหาร (E466)

ในศตวรรษที่ 21 ด้วยการเติบโตของความต้องการด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อม การประยุกต์ใช้ CMC ในสาขาต่างๆ เช่น การแพทย์และพลังงานใหม่ได้ขยายตัวอย่างรวดเร็ว

ปัจจุบัน CMC ได้กลายเป็นหนึ่งในอีเทอร์เซลลูโลสที่ละลายน้ำได้ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก โดยมีผลผลิตประจำปีเกินหนึ่งล้านตัน 2. แหล่งวัตถุดิบของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

3. แหล่งวัตถุดิบสำหรับ CMC

1ฝ้ายสั้น

ลินเตอร์ฝ้ายเป็นผลพลอยได้จากการแปรรูปฝ้าย มีปริมาณเซลลูโลสสูง (>90%) และมีความบริสุทธิ์สูง ทำให้เป็นวัตถุดิบที่ต้องการสำหรับการผลิต CMC คุณภาพสูง

สามารถใช้ในการผลิต CMC เกรดยาและอาหาร

2) เยื่อไม้

มันถูกสกัดจากไม้ผ่านกระบวนการทำเยื่อกระดาษทางเคมีหรือทางกล โดยมีปริมาณเซลลูโลสประมาณ 70% ถึง 85%

มีต้นทุนค่อนข้างต่ำและมักใช้ในการผลิต CMC เกรดอุตสาหกรรม เช่น ในการขุดเจาะน้ำมัน การพิมพ์และย้อมสีสิ่งทอ และสาขาอื่นๆ

(3) เส้นใยพืชอื่นๆ

วัสดุเช่นไม้ไผ่และกากอ้อยก็สามารถใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับ CMC ได้เช่นกัน แต่มีการใช้น้อยกว่าและมักใช้สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีข้อกำหนดเฉพาะ

4. ขอบเขตการประยุกต์ใช้โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

CMC ด้วยประสิทธิภาพที่โดดเด่น มีบทบาทสำคัญในหลายอุตสาหกรรม:

(1) อุตสาหกรรมอาหาร

• สารเพิ่มความข้น:ใช้ในไอศกรีม โยเกิร์ต เจลลี่ ฯลฯ เพื่อปรับปรุงรสชาติ
• สารทำให้คงตัว:ป้องกันการแยกชั้นของเครื่องดื่มและยืดอายุการเก็บรักษา
• สารกักเก็บน้ำ:กักเก็บความชื้นในขนมปังและเค้กเพื่อชะลอการเสื่อมสภาพ

(2) อุตสาหกรรมยา

• สารยึดเกาะเม็ด:เพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปและการละลายของเม็ด
• สารเพิ่มปริมาณยา:ใช้สำหรับเพิ่มความข้นและทำให้ครีมและเจลคงตัว
• น้ำตาเทียม:เป็นสารหล่อลื่นเพื่อบรรเทาอาการตาแห้ง

(3) ผลิตภัณฑ์เคมีประจำวัน

• ยาสีฟัน:ทำให้เนื้อครีมมีความหนืดและเงางามที่เหมาะสม
• แชมพูและครีมอาบน้ำ:เพิ่มความสม่ำเสมอและปรับปรุงประสบการณ์ของผู้ใช้
• เครื่องสำอาง:ใช้สำหรับทำให้โลชั่นและมาสก์หน้าคงตัวและข้นขึ้น

(4) อุตสาหกรรมปิโตรเลียม

• สารเติมแต่งของเหลวเจาะ:เพิ่มความหนืดของโคลนและทำให้บ่อเจาะคงตัว
• ของเหลวแตกร้าว:ใช้สำหรับการแตกร้าวไฮดรอลิกในการสกัดก๊าซจากชั้นหิน

(5) สิ่งทอและการทำกระดาษ

• การพิมพ์และย้อมสีสิ่งทอ: ในฐานะสารขนาด มันเพิ่มการยึดเกาะของเส้นใย
• สารขนาดการทำกระดาษ: เพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานต่อน้ำของกระดาษ

(6) การประยุกต์ใช้อื่นๆ

CMC ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เช่น เซรามิกส์ การเคลือบ และวัสดุก่อสร้างในฐานะสารยึดเกาะหรือสารปรับเปลี่ยนการไหล

5. กระบวนการผลิตโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส

การผลิต CMC ส่วนใหญ่ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ เช่น การทำให้เป็นด่าง การเอทเทอริฟิเคชัน การทำให้เป็นกลาง การทำให้บริสุทธิ์ และการทำให้แห้ง

(1) ปฏิกิริยาการทำให้เป็นด่าง

เซลลูโลสทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อสร้างเซลลูโลสอัลคาไลน์

Cell-OH + NaOH → Cell-ONa + H2OCell-OH + NaOH → Cell-ONa + H2O

(2) ปฏิกิริยาเอทเทอริฟิเคชัน

ปฏิกิริยาของเซลลูโลสอัลคาไลน์กับโซเดียมคลอโรอะซิเตท (ClCHCOONa) แนะนำกลุ่มคาร์บอกซีเมทิล:

Cell-ONa + ClCH2COONa → Cell-O-CH2COONa + NaClCell-ONa + ClCH2COONa → Cell-O-CH2COONa + NaCl

(3) การทำให้เป็นกลางและการทำให้บริสุทธิ์

ปรับค่า pH ให้เป็นกลาง (6-8) ด้วยกรด (เช่น กรดไฮโดรคลอริก)

ผลพลอยได้ (เช่น NaCl และโซเดียมไกลโคเลต) ถูกกำจัดโดยการล้างด้วยน้ำและการล้างด้วยแอลกอฮอล์

(4) การทำแห้งและการบด

CMC แบบผงได้มาจากการทำแห้งด้วยสเปรย์หรือการทำแห้งด้วยเตียงฟลูอิไดซ์

ปรับความละเอียด (80 เมช -200 เมช) ตามที่ต้องการ

(5) การควบคุมคุณภาพ

• ระดับการแทนที่ (DS) : มันวัดระดับของการคาร์บอกซีเมทิลเลชัน โดยปกติจะอยู่ในช่วง 0.4 ถึง 1.5 และสำหรับ DS เกรดอาหารจะเป็น ≥0.7
• ความบริสุทธิ์: ตรวจหาปริมาณสิ่งเจือปน เช่น คลอไรด์และโลหะหนัก
• ความหนืด: การประยุกต์ใช้ที่แตกต่างกันมีความต้องการความหนืดที่แตกต่างกัน (เช่น ความหนืดของสารละลาย 1% อยู่ระหว่าง 10 ถึง 10,000 mPa·s)

6. แนวโน้มตลาดของ CMC

ด้วยการเพิ่มขึ้นของการปกป้องสิ่งแวดล้อมและการตระหนักถึงสุขภาพ ความต้องการตลาดสำหรับ CMC ยังคงเติบโต:

• อาหารและยา: CMC ที่เป็นธรรมชาติและปลอดภัยเป็นทางเลือกแทนสารเติมแต่งสังเคราะห์
• พลังงานใหม่และการปกป้องสิ่งแวดล้อม: ใช้ในสาขาเกิดใหม่ เช่น ตัวแยกแบตเตอรี่ลิเธียมและการบำบัดน้ำเสีย
• ตลาดโลก: คาดว่าขนาดตลาด CMC จะเกิน 2 พันล้านเหรียญสหรัฐภายในปี 2025

7. วิธีการเลือกผลิตภัณฑ์ CMC ที่เหมาะสม?

ลูกค้าจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้เมื่อเลือก CMC:

สาขาการประยุกต์ใช้: เกรดอาหาร เกรดยา หรือเกรดอุตสาหกรรม

• ระดับการแทนที่ (DS) : DS สูง (>0.8) เหมาะสำหรับความต้องการความหนืดสูง
• ช่วงความหนืด: ความหนืดต่ำ (<100 mPa·s) ใช้สำหรับเครื่องดื่ม และความหนืดสูง (>1000 mPa·s) ใช้สำหรับของเหลวเจาะ
• การละลาย: ผลิตภัณฑ์บางชนิดจำเป็นต้องละลายในน้ำเย็นทันที ในขณะที่บางชนิดจำเป็นต้องละลายโดยการให้ความร้อน

8บทสรุป

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) ในฐานะวัสดุพอลิเมอร์ที่มีฟังก์ชันหลากหลายและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม มีบทบาทที่ไม่สามารถทดแทนได้ในหลายอุตสาหกรรม ไม่ว่าจะเป็นการทำให้อาหารข้น สารเพิ่มปริมาณยา การสกัดน้ำมัน หรืออุตสาหกรรมเคมีประจำวัน CMC สามารถให้โซลูชันที่มีประสิทธิภาพ ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ขอบเขตการประยุกต์ใช้ CMC จะขยายตัวต่อไปและแนวโน้มตลาดกว้างขวาง