Fattori che influenzano le caratteristiche della CMC

La temperatura del processo di eterificazione

La temperatura del processo di eterificazione gioca un ruolo importante nel DS, nel grado di polimerizzazione (DP) e in altre proprietà fisico-chimiche come viscosità, comportamento di rigonfiamento, tissotropia, ecc., del prodotto finale. Il miglior valore di DS del prodotto si ottiene solo a una temperatura specifica. Ad esempio, Pushpamalakar et al. (2006) hanno ottenuto il DS più alto dei loro prodotti (0,821) a una temperatura di reazione di 45 °C. Sopra e sotto questa temperatura, il valore di DS è diminuito significativamente. Golbaghi et al. (2017) hanno ottenuto il miglior valore di DS del loro prodotto CMC derivato dalla bagassa di canna da zucchero a 57,85 °C dopo aver condotto dozzine di reazioni a diverse temperature da 30 °C a 70 °C.

Allo stesso modo, Singh et al. (2012) hanno riportato il valore di DS più alto dei loro prodotti CMC derivati dalla pannocchia di mais solo a una temperatura di 60 °C. Silva et al. (2004) hanno studiato l'effetto della temperatura di reazione sulla carbossimetilazione della cellulosa derivata dalla gomma di anacardio. Il valore di DS del loro prodotto carbossimetilato è diminuito considerevolmente (cioè, da 0,75 a 0,16) all'aumentare della temperatura di reazione da 30 °C a 70 °C. Tuttavia, la resa di reazione è aumentata (cioè, dal 32% al 57%) nelle stesse condizioni ambientali. Pertanto, la temperatura ottimale non è la stessa per ogni precursore cellulosico terrestre o altro. Tuttavia, hanno introdotto la loro tendenza all'ottimizzazione della reazione all'interno di un intervallo specifico di temperature. I risultati di vari studi hanno rivelato che la maggior parte delle temperature di reazione di carbossimetilazione sono state ottimizzate a 50 °C–60 °C per precursori terrestri della cellulosa. Tuttavia, sono state segnalate anche alcune eccezioni in altri studi.

D'altra parte, la temperatura ottimale ha superato i 70 °C per la carbossimetilazione quando si utilizzano vari materiali di scarto non biologici come precursori di CMC. Questo fenomeno può essere spiegato facilitando la cinetica della reazione diretta di carbossimetilazione all'aumentare della temperatura fino al punto di ottimizzazione. Una volta che la temperatura viene presentata a un'estremità, l'ulteriore aumento delle condizioni ambientali aumenta la cinetica di reazione. Tuttavia, induce la degradazione della struttura della cellulosa in presenza di ossigeno atmosferico, il che diminuisce automaticamente la produzione di CMC. Pertanto, la temperatura ottimale per la carbossimetilazione dipende in gran parte dal precursore della cellulosa per ottenere la migliore resa di produzione, ed è fondamentale mantenere correttamente la temperatura di reazione.