Come si produce la polvere di HPMC?

L'HPMC è un etere di cellulosa molto popolare che svolge un ruolo importante nei settori dell'edilizia, della farmaceutica, dei prodotti chimici di uso quotidiano, degli alimenti, ecc. Come si produce la polvere di HPMC? Le fasi fondamentali sono: preparazione delle materie prime, trattamento con alcali, eterificazione, metilazione, idrossipropilazione, purificazione ed essiccazione.

Preparazione delle materie prime

La produzione di polvere di idrossipropilmetilcellulosa (HPMC) inizia con la cellulosa come materiale di base. Le fonti più comuni sono la pasta di legno e i linters di cotone. La pasta di legno, essendo conveniente, viene prima lavorata per rimuovere la lignina e altri componenti non cellulosici. I linters di cotone, avendo un alto contenuto di cellulosa, sono più viscosi se si utilizza il cotone raffinato come materia prima per produrre HPMC.

Trattamento alcalino

La cellulosa selezionata viene trattata con un alcali, solitamente idrossido di sodio (NaOH). Questo trattamento ha due scopi principali. In primo luogo, provoca il rigonfiamento delle fibre di cellulosa. Quando la cellulosa assorbe la soluzione alcalina, i legami idrogeno interni alla struttura della cellulosa vengono interrotti. Questo rigonfiamento fisico consente una migliore penetrazione dei reagenti successivi. In secondo luogo, attiva la cellulosa dal punto di vista chimico. I gruppi idrossilici (-OH) della cellulosa diventano più reattivi, il che è fondamentale per la fase successiva del processo.

Eterificazione

L'eterificazione è la fase centrale della produzione di HPMC. Vengono utilizzati due reagenti chiave: cloruro di metile (CH₃Cl) e ossido di propilene (C₃H₆O).

Metilazione

Il cloruro di metile reagisce con la cellulosa attivata in una reazione di sostituzione nucleofila. L'atomo di cloro del cloruro di metile viene sostituito da un gruppo metile (-CH₃) sui gruppi ossidrilici della cellulosa. Questa fase di metilazione influenza la solubilità e la natura idrofobica del prodotto finale.

Idrossipropilazione

L'ossido di propilene reagisce con i gruppi idrossilici rimanenti sulla cellulosa. L'anello epossidico dell'ossido di propilene si apre e un gruppo idrossipropilico (-CH₂CH(OH)CH₃) si attacca alla cellulosa. Questo conferisce all'HPMC solubilità in acqua e altre utili proprietà. La reazione avviene in un recipiente di reazione, con una temperatura tipicamente mantenuta tra 50 e 100°C e una pressione regolata in base ai requisiti della reazione. Il tempo di reazione è di diverse ore per garantire una corretta sostituzione.

Purificazione ed essiccazione

Dopo la reazione di eterificazione, la miscela contiene sostanze chimiche non reagite, prodotti secondari e sali insieme all'HPMC grezzo. Viene lavata con acqua o con un solvente adatto per rimuovere queste impurità e quindi neutralizzata. L'HPMC lavato viene separato dalla fase liquida, ad esempio per filtrazione o centrifugazione. Infine, viene essiccato, spesso mediante essiccazione a spruzzo. Nell'essiccazione a spruzzo, l'HPMC umido viene trasformato in piccole goccioline ed essiccato con aria calda, ottenendo una polvere fine con una dimensione uniforme delle particelle.

Sintesi

La produzione e la lavorazione dell'HPMC richiedono determinate condizioni. Anche i piccoli laboratori che dispongono di attrezzature adeguate possono produrlo, ma la qualità non può essere garantita. Per trovare polvere HPMC di alta qualità, è comunque necessario il supporto di produttori regolari di HPMC!