Gedehydrateerde cellulose nanovezel: nieuwe methode om verdikkingsmiddelen klein te houden in transport en groots in toepassing

Veel commerciële producten zoals voedsel, cosmetica en inkten bevatten cellulose nanovezel (CNF) als verdikkingsmiddel. CNF’s hebben echter enkele beperkingen die een breder gebruik ervan verhinderen. Nu hebben onderzoekers van de universiteit van Osaka een methode gedemonstreerd om CNF’s te dehydrateren tot een dicht poeder zonder hun drie belangrijkste eigenschappen aan te tasten.

Het artikel “Verdampingsdroge poeders afgeleid van cellulose-nanovezel-organogels om de inherente hoge viscositeit en hoge transparantie van waterdispersie volledig te herstellen”, werd gepubliceerd in Macromoleculaire snelle communicatie.

CNF’s zijn een populair verdikkingsmiddel omdat kleine hoeveelheden in water een hoge transparantie en hoge viscositeit hebben en de viscositeit kan worden gecontroleerd. De hoeveelheid CNF die nodig is in water is echter erg klein, dus de meest efficiënte manier om CNF’s te transporteren is als een droog poeder.

Klinkt goed, maar hoe krijgen we CNF’s in poedervorm? Het water dat de CNF’s bevat, kan worden weggekookt, maar de resterende vezels blijven aan elkaar kleven en het opnieuw dispergeren van deze klonten leidt tot vloeistoffen die troebel zijn, tenzij er veel energie wordt gebruikt om de klonten te verbreken. Als water wordt verwijderd door vriesdrogen, is het resulterende CNF-poeder vrij luchtig en neemt het veel ruimte in beslag. Het wordt ook beïnvloed door statische elektriciteit, waardoor het moeilijk te hanteren is.

Dit zijn belangrijke nadelen in sectoren waar efficiëntie de winstgevendheid beïnvloedt. Daarom bedacht het onderzoeksteam van de Universiteit van Osaka een verbeterde methode om water te verwijderen, waarvan de eerste stap het vormen van een “organogel” is, een soort gel die gedeeltelijk uit organische moleculen bestaat.

“Ons proces omvat het nemen van een CNF-pasta in water en het dehydrateren door ethanol erdoor te roeren”, legt de overeenkomstige auteur Masaya Nogi uit. “De ethanol wordt vervolgens verwijderd bij 30 ° C, wat een lage en kosteneffectieve temperatuur is. Na enige verwerking kan het vervolgens opnieuw in water worden gedispergeerd door simpelweg te roeren.”

Het opnieuw gedispergeerde product bleek de drie belangrijkste eigenschappen van CNF-verdikkingsmiddelen te behouden. De instelbare viscositeit werd gedemonstreerd door het uit een pompspuitfles te spuiten. Het werd met succes uit het mondstuk gespoten, wat een lage viscositeit vereist, en de uitgeworpen druppels liepen niet van waar ze op een rechtopstaand oppervlak terechtkwamen, wat een hoog viscositeitsgedrag vereist. Bovendien genereert de spray geen nadruppelen, wat bij andere sprays wel een probleem kan zijn.

“De grote schaal van veel industriële processen betekent dat alle procesverbeteringen een grote impact kunnen hebben op het bedrijfsresultaat”, zegt senior auteur Masaya Nogi. “Onze methode voor het maken van poeder behoudt alle belangrijke eigenschappen van CNF’s en maakt tegelijkertijd een effectieve hantering en goedkoper transport en opslag mogelijk.”

Het gebruiksgemak van de van organogel afgeleide CNF-poeders zal ze naar verwachting een aantrekkelijk vooruitzicht maken voor toepassing in veel gebieden, waaronder in de voedingsmiddelen-, cosmetica- en sanitaire sector.