بهينه سازي متغيرهاي فرايندي توليد كربوكسي متيل سلولز از آلفاسلولز حاصل از لينتر پنبه با استفاده از روش پاسخ سطح

Optimization of process variables of carboxymethyl cellulose production from alpha-cellulose obtained from cotton Linter using response surface methodology

كربوكسي متيل سلولز (CMC) يكي از مهم ترين مشتقات سلولزي است كه به طور گسترده در صنعت به عنوان امولسيون كننده، تثبيت كننده، عامل پراكنده ساز، تغليض كننده و عامل ژل ساز استفاده مي شود. ماده خام اصلي براي توليد مشتقات سلولزي، از سلولز موجود در چوب و لينتر پنبه حاصل مي گردد. در اين تحقيق، آلفاسلولز حاصله از لينتر پنبه براي توليد CMC استفاده گرديده است. فرآيند قليايي كردن با هيدروكسيد سديم براي استخراج سلولز از آلفاسلولز لينتر پنبه بكار گرفته شد و در ادامه CMC از سلولز توليد گرديد. بهينه سازي شرايط واكنش با استفاده از روش پاسخ سطح (RSM) مورد مطالعه قرار گرفت. طرح آزمايش روش باكس بنكن بود كه شامل 3 فاكتور (زمان واكنش، غلظت هيدروكسيد سديم و نسبت جرمي مونوكلرواستيك اسيد (MCA) به سلولز در فرآيند اتري كردن) با سه سطح مي باشد. بر اساس اين طراحي، مقادير بهينه ي متغيرهاي مستقل شامل زمان واكنش، غلظت هيدروكسيد سديم و نسبت جرمي MCA به سلولز به ترتيب 54/23 دقيقه، 41/25 % و 1/44 بدست آمد كه در اين حالت مقادير DS و ويسكوزيته نيز بترتيب برابر 0/656 و cP 6634/76 بود. براي تعيين مشخصات آلفاسلولز لينتر پنبه و محصولات توليدي، تبديل فوريه زير قرمز (FTIR) نمونه هاي منتخب CMC به كار گرفته شد.

Carboxymethyl cellulose (CMC) is one of the important cellulose derivatives in industries, which is widely used as anti-caking agent, emulsifier, stabilizer, dispersing agent, thickener, and gelling agent. The main raw material of cellulose derivative is cellulose from wood and cotton linter. In this study, the cotton linter alpha-cellulose was used for producing CMC. Acidified sodium hydroxide process was applied to extract the cellulose from linter alpha-cellulose. Carboxymethyl cellulose was then prepared from cellulose. The optimization of reaction conditions was studied by using response surface methodology (RSM). The design experiment is Box-Behnken design consists of 3 factors (reaction time, % NaOH in mercerization process and mass ratio of monochloroacetic acid to cellulose in etherification process) with 3 levels. Based on it, the optimum values of independent variables are the reaction time of 54.23 min, NaOH concentration of 41.25% and mass ratio of MCA to cellulose of 1.44 which the CMC had the DS of 0.656, the viscosity of 6634.76 cP. Fourier Transform Infrared spectra (FTIR) were used to characterize the product and starting Cotton Linter Alpha-cellulose.