ในขอบเขตของสารเคมีอุตสาหกรรม มีสารประกอบเพียงไม่กี่ชนิดที่ได้รับชื่อเสียงในด้านความสามารถรอบด้านที่โซเดียมกลูโคเนตมี ผงสีขาวที่ละลายน้ำได้นี้เป็นเกลือโซเดียมของกรดกลูโคนิก นำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย ตั้งแต่การก่อสร้างและการแปรรูปอาหาร ไปจนถึงยาและผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด คุณสมบัติทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ รวมถึงความสามารถในการคีเลต ความเป็นพิษต่ำ และความคงตัว ทำให้เป็นส่วนผสมที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการผลิตจำนวนนับไม่ถ้วน ในขณะที่อุตสาหกรรมต่างๆ แสวงหาสารเติมแต่งที่มีประสิทธิภาพ ปลอดภัย และยั่งยืนมากขึ้น การทำความเข้าใจว่าอะไรที่ทำให้โซเดียมกลูโคเนตแตกต่าง และเหตุใดจึงกลายเป็นวัตถุดิบหลักในหลายภาคส่วนจึงเป็นสิ่งสำคัญ คู่มือนี้จะเจาะลึกถึงบทบาทที่หลากหลายของโซเดียมกลูโคเนต,กระบวนการผลิต ข้อมูลจำเพาะโดยละเอียดของผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงของเรา และคำตอบสำหรับคำถามทั่วไป ซึ่งเน้นถึงคุณค่าของมันในฐานะโซลูชันทางอุตสาหกรรมที่หลากหลาย
คุณสมบัติคีเลตอันทรงพลัง
ลักษณะที่มีค่าที่สุดประการหนึ่งของโซเดียมกลูโคเนตคือความสามารถในการทำหน้าที่เป็นสารคีเลต ซึ่งหมายความว่ามันจะจับกับไอออนของโลหะ (เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม และเหล็ก) และเกิดเป็นสารเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้และมีความเสถียร วิธีนี้จะป้องกันไม่ให้ไอออนของโลหะรบกวนปฏิกิริยาเคมีหรือก่อให้เกิดผลที่ไม่พึงประสงค์ในสูตร ตัวอย่างเช่น ในผลิตภัณฑ์ทำความสะอาด มันจะแยกแร่ธาตุจากน้ำกระด้าง ช่วยให้สารลดแรงตึงผิวทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และป้องกันการก่อตัวของคราบสบู่ ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม เช่น การย้อมผ้า มันจะจับกับไอออนของโลหะซึ่งอาจเปลี่ยนสีหรือคุณภาพของสีย้อมได้ เพื่อให้มั่นใจถึงผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ ในการก่อสร้าง มันจะคีเลตแคลเซียมไอออนในคอนกรีต ทำให้เวลาในการแข็งตัวช้าลง และปรับปรุงความสามารถในการทำงานโดยไม่กระทบต่อความแข็งแกร่ง ซึ่งเป็นผลประโยชน์ที่สำคัญสำหรับโครงการขนาดใหญ่ที่ต้องใช้เวลาในการประมวลผลนานขึ้น
ความเป็นพิษและความปลอดภัยต่ำ
แตกต่างจากสารเคมีอุตสาหกรรมหลายชนิดที่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพหรือสิ่งแวดล้อม โซเดียมกลูโคเนตค่อนข้างไม่เป็นพิษ จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่ความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุด ได้รับการอนุมัติให้ใช้ในการแปรรูปอาหารโดยหน่วยงานกำกับดูแล เช่น FDA และ EFSA ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารแยกส่วน สารเพิ่มความคงตัว หรือสารปรับ pH ในทางเภสัชกรรม ความเป็นพิษต่ำทำให้สามารถใช้เป็นสารเพิ่มปริมาณได้ ซึ่งเป็นสารที่ช่วยรักษาเสถียรภาพของส่วนผสมออกฤทธิ์ในยา รูปแบบความปลอดภัยนี้ยังทำให้เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดในครัวเรือน ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงที่จะเป็นอันตรายต่อผู้ใช้หรือสิ่งแวดล้อม สำหรับอุตสาหกรรมที่อยู่ภายใต้แรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในการนำสารเคมีที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น โซเดียมกลูโคเนตเสนอทางเลือกที่เป็นไปได้แทนสารคีเลตที่เป็นอันตรายมากกว่า เช่น EDTA ในการใช้งานบางประเภท
ความเสถียรและความเข้ากันได้
โซเดียมกลูโคเนตมีความคงตัวดีเยี่ยมในช่วงอุณหภูมิและระดับ pH ที่หลากหลาย ทำให้เข้ากันได้กับสูตรและสภาวะการประมวลผลที่หลากหลาย ยังคงมีประสิทธิภาพทั้งในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและด่าง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรม เช่น การแปรรูปโลหะ ซึ่งสารละลายมักมีค่า pH สูงมาก ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง เช่น การบ่มคอนกรีตหรือการทำความสะอาดทางอุตสาหกรรม จะยังคงคุณสมบัติการคีเลตเอาไว้ ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอแม้ภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย ความคงตัวนี้ยังขยายไปถึงการจัดเก็บด้วย เนื่องจากโซเดียมกลูโคเนตมีอายุการเก็บรักษานานเมื่อเก็บไว้ในที่แห้งและเย็น ลดของเสียและสร้างความมั่นใจให้กับผู้ผลิต
ความยั่งยืนและการย่อยสลายทางชีวภาพ
เนื่องจากความยั่งยืนกลายเป็นจุดสนใจหลักของอุตสาหกรรมทั่วโลก ลักษณะการย่อยสลายทางชีวภาพของโซเดียมกลูโคเนตจึงกลายเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญ ซึ่งแตกต่างจากสารคีเลตสังเคราะห์ที่คงอยู่ในสิ่งแวดล้อม โซเดียมกลูโคเนตจะแตกตัวเป็นผลพลอยได้ที่ไม่เป็นอันตราย ช่วยลดรอยเท้าทางนิเวศน์ กรดกลูโคนิกมักได้มาจากทรัพยากรหมุนเวียน กรดกลูโคนิกซึ่งเป็นสารประกอบหลักของกรดมักผลิตผ่านการหมักกลูโคสจากข้าวโพดหรือแหล่งจากพืชอื่นๆ ซึ่งช่วยเพิ่มการรับรองสีเขียว ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ตั้งแต่ผงซักฟอกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพไปจนถึงวัสดุก่อสร้างที่ยั่งยืน ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายความยั่งยืนขององค์กรและความต้องการของผู้บริโภคสำหรับสินค้าที่รับผิดชอบต่อสิ่งแวดล้อม
ความคุ้มทุน
การเตรียมวัตถุดิบ
วัตถุดิบหลักสำหรับโซเดียมกลูโคเนตคือกลูโคส ซึ่งโดยทั่วไปได้มาจากแป้งข้าวโพด ซึ่งถูกไฮโดรไลซ์เพื่อผลิตน้ำเชื่อมกลูโคสที่มีความบริสุทธิ์สูง กลูโคสนี้ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับการหมัก วัสดุสำคัญอื่นๆ ได้แก่ โซเดียมไฮดรอกไซด์ (ใช้ในการทำให้กรดกลูโคนิกเป็นกลาง) และน้ำ ซึ่งต้องเป็นไปตามมาตรฐานความบริสุทธิ์ที่เข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อน ก่อนเริ่มการผลิต น้ำเชื่อมกลูโคสจะถูกทดสอบเพื่อหาสิ่งเจือปน เช่น โลหะหนักหรือน้ำตาลที่ตกค้าง เพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญ เนื่องจากสิ่งเจือปนอาจส่งผลต่อกระบวนการหมักและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
การหมัก
การหมักเป็นขั้นตอนหลักในการเปลี่ยนกลูโคสให้เป็นกรดกลูโคนิก จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นโซเดียมกลูโคเนต กระบวนการนี้ใช้สายพันธุ์แบคทีเรีย—โดยทั่วไปแอสเปอร์จิลลัสไนเจอร์หรือกลูโคโนแบคเตอร์ ออกซิแดนส์—ซึ่งออกซิไดซ์กลูโคสภายใต้สภาวะแอโรบิก (เมื่อมีออกซิเจน) สารละลายกลูโคสผสมกับสารอาหาร (เช่น แหล่งไนโตรเจนและแร่ธาตุ) เพื่อรองรับการเจริญเติบโตของแบคทีเรียและป้อนลงในถังหมัก ถังจะถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิที่ควบคุม (โดยทั่วไปคือ 30-35°C) และระดับ pH (ประมาณ 6.0-6.5) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของแบคทีเรีย ออกซิเจนจะถูกส่งอย่างต่อเนื่องผ่านการเติมอากาศ และส่วนผสมจะถูกกวนเพื่อให้แน่ใจว่ามีสภาวะสม่ำเสมอ ในช่วงเวลา 24-48 ชั่วโมง แบคทีเรียจะเปลี่ยนกลูโคสไปเป็นกรดกลูโคนิก โดยมีการติดตามปฏิกิริยาอย่างใกล้ชิดเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างสมบูรณ์
การวางตัวเป็นกลาง
เมื่อการหมักเสร็จสมบูรณ์ สารละลายกรดกลูโคนิกที่ได้จะถูกทำให้เป็นกลางด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) เพื่อสร้างโซเดียมกลูโคเนต ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการเติมโซเดียมไฮดรอกไซด์อย่างช้าๆ ลงในสารละลายกรดขณะกวน ซึ่งจะทำให้ pH สูงขึ้นประมาณ 7.0-8.0 ปฏิกิริยาเป็นแบบคายความร้อน (ปล่อยความร้อน) ดังนั้นส่วนผสมจึงถูกทำให้เย็นลงเพื่อรักษาอุณหภูมิไว้ที่ 40-50°C เพื่อป้องกันการสลายตัวของผลิตภัณฑ์ กระบวนการทำให้เป็นกลางจะแปลงกรดกลูโคนิก (C₆H₁₂O₇) เป็นโซเดียมกลูโคเนต (C₆H₁₁NaO₇) และน้ำ โดยมีการควบคุมปฏิกิริยาอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าจะเปลี่ยนสภาพได้เต็มที่ และหลีกเลี่ยงโซเดียมไฮดรอกไซด์ส่วนเกิน ซึ่งอาจทำให้เกิดสิ่งเจือปนได้
การทำให้บริสุทธิ์
หลังจากการวางตัวเป็นกลาง สารละลายโซเดียมกลูโคเนตจะผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์เพื่อขจัดสิ่งเจือปนที่ตกค้าง เช่น กลูโคสที่ไม่ทำปฏิกิริยา เซลล์แบคทีเรีย และเกลือแร่ ขั้นแรกสารละลายจะถูกกรองเพื่อกำจัดอนุภาคของแข็ง โดยใช้เทคนิค เช่น การกรองระดับไมโครหรือการหมุนเหวี่ยงเพื่อแยกของเหลวออกจากของแข็ง จากนั้น อาจผ่านโครมาโตกราฟีแบบแลกเปลี่ยนไอออน โดยที่ไอออน เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม หรือโลหะหนักจะถูกดูดซับลงบนเรซิน โดยปล่อยให้สารละลายโซเดียมกลูโคเนตบริสุทธิ์ไว้ สำหรับการใช้งานที่ต้องการความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ (เช่น ยาหรือการแปรรูปอาหาร) อาจใช้ขั้นตอนเพิ่มเติม เช่น การบำบัดด้วยถ่านกัมมันต์ เพื่อขจัดสิ่งเจือปนอินทรีย์และปรับปรุงความชัดเจนของสี
ความเข้มข้นและการตกผลึก
สารละลายโซเดียมกลูโคเนตบริสุทธิ์มีความเข้มข้นเพื่อเพิ่มปริมาณของแข็ง โดยทั่วไปผ่านการระเหย สารละลายได้รับความร้อนภายใต้แรงดันที่ลดลงเพื่อขจัดน้ำ ซึ่งจะทำให้จุดเดือดลดลงและป้องกันการเสื่อมสภาพจากความร้อน กระบวนการนี้ดำเนินต่อไปจนกว่าสารละลายจะมีความเข้มข้นของของแข็ง 60-70% จากนั้นสารละลายเข้มข้นจะถูกถ่ายโอนไปยังเครื่องตกผลึก จากนั้นค่อยๆ ทำให้เย็นลงเพื่อกระตุ้นการก่อตัวของผลึกโซเดียมกลูโคเนต อาจเพิ่มผลึกเมล็ดเพื่อส่งเสริมการเติบโตของผลึกที่สม่ำเสมอ ผลึกจะได้รับอนุญาตให้ตกตะกอน และเหล้าแม่ (ของเหลวที่เหลือ) จะถูกเอาออกและรีไซเคิลเพื่อเพิ่มผลผลิตสูงสุด
การอบแห้งและการสี
ผลึกโซเดียมกลูโคเนตจะถูกแยกออกจากของเหลวที่เหลืออยู่โดยใช้การหมุนเหวี่ยง จากนั้นทำให้แห้งเพื่อขจัดความชื้นที่ตกค้าง โดยทั่วไปการอบแห้งจะทำในเครื่องอบแห้งแบบสุญญากาศหรือเครื่องอบแห้งแบบฟลูอิไดซ์เบดที่อุณหภูมิต่ำกว่า 60°C เพื่อรักษาความเสถียรของผลิตภัณฑ์ จากนั้นคริสตัลแห้งจะถูกบดเพื่อให้ได้ขนาดอนุภาคที่สม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการละลายและการจัดการที่สม่ำเสมอในการใช้งานทางอุตสาหกรรม ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะถูกร่อนเพื่อขจัดอนุภาคขนาดใหญ่ เพื่อให้แน่ใจว่าจะตรงตามการกระจายขนาดอนุภาคที่ต้องการ
การควบคุมคุณภาพ
|
พารามิเตอร์
|
โซเดียมกลูโคเนตเกรดอุตสาหกรรม
|
|
สูตรเคมี
|
C₆H₁₁NaO₇
|
|
รูปร่าง
|
ผงผลึกสีขาวไม่มีกลิ่น
|
|
ความบริสุทธิ์
|
≥99.0% (โดยน้ำหนักแห้ง)
|
|
ปริมาณความชื้น
|
≤0.5%
|
|
ค่า pH (สารละลายน้ำ 10%)
|
6.5-8.5
|
|
เนื้อหาเถ้า
|
≤0.1%
|
|
โลหะหนัก (เป็น Pb)
|
≤10 ppm
|
|
เหล็ก (เฟ)
|
≤5 ppm
|
|
คลอไรด์ (Cl⁻)
|
≤0.02%
|
|
ซัลเฟต (SO₄²⁻)
|
≤0.02%
|
|
ลดสาร (เป็นกลูโคส)
|
≤0.5%
|
|
ขนาดอนุภาค
|
80-120 ตาข่าย (มาตรฐาน); ปรับแต่งได้ตามคำขอ
|
|
ความสามารถในการละลาย
|
≥100กรัม/ลิตรในน้ำที่ 20°C
|
|
จุดหลอมเหลว
|
สลายตัวที่อุณหภูมิ ~215°C
|
|
ความหนาแน่นเป็นกลุ่ม
|
0.6-0.8 ก./ซม.3
|
|
อายุการเก็บรักษา
|
24 เดือนเมื่อเก็บในบรรจุภัณฑ์เดิมที่ปิดสนิทในที่เย็นและแห้ง
|
|
บรรจุภัณฑ์
|
ถุงผ้าขนาด 25 กก. พร้อมซับโพลีเอทิลีน มีถุงจัมโบ้ขนาด 1,000 กก
|
ตอบ: โซเดียมกลูโคเนตทำหน้าที่เป็นสารหน่วงในคอนกรีต โดยชะลอความชุ่มชื้นของซีเมนต์เพื่อยืดเวลาการแข็งตัว ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงานและช่วยให้วางได้ง่ายขึ้น โดยเฉพาะในสภาพอากาศร้อนหรือโครงการขนาดใหญ่ มันทำงานโดยการคีเลตแคลเซียมไอออนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการให้ความชุ่มชื้นของซีเมนต์ ซึ่งช่วยชะลอการก่อตัวของเจลแคลเซียมซิลิเกตไฮเดรต (C-S-H) ซึ่งมีหน้าที่ในการก่อตัว ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับปริมาณ: โดยทั่วไปแล้ว การเติมโซเดียมกลูโคเนต 0.1-0.3% โดยน้ำหนักของซีเมนต์สามารถยืดเวลาการตั้งค่าเริ่มต้นได้ 2-6 ชั่วโมง ในขณะที่ปริมาณที่สูงขึ้น (0.5-1.0%) อาจขยายออกไป 12 ชั่วโมงหรือมากกว่านั้น อย่างไรก็ตาม ปริมาณที่มากเกินไป (มากกว่า 1.0%) อาจส่งผลให้การพัฒนาความแข็งแรงลดลง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องทดสอบปริมาณตามองค์ประกอบของซีเมนต์เฉพาะและข้อกำหนดของโครงการ สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ปริมาณที่เหมาะสมคือ 0.2-0.3% ซึ่งช่วยรักษาสมดุลระหว่างความสามารถในการใช้งานและความแข็งแกร่ง นอกจากนี้ยังเข้ากันได้กับสารผสมอื่นๆ เช่น พลาสติไซเซอร์ ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดสูตรคอนกรีตแบบกำหนดเองได้