Carboximetil cel·lulosa sòdica (CMC) com a espessidor d'aliments

Carboximetil cel·lulosa sòdica (també coneguda com: carboximetil cel·lulosa sòdica, carboximetil cel·lulosa,CMC, Carboximetil, Cel·lulosa Sodi, Sal de sodi de Caboxy Metilcel·lulosa) és el tipus de cel·lulosa més utilitzat i la més gran quantitat d'avui al món.

CMC-Na per abreujar, és un derivat de la cel·lulosa amb un grau de polimerització de glucosa de 100-2000 i una massa molecular relativa de 242,16. Pols blanca fibrosa o granular. Inodor, insípid, insípid, higroscòpic, insoluble en dissolvents orgànics.

Propietats bàsiques

1. Estructura molecular de la carboximetilcel·lulosa sòdica (CMC)

Va ser produït per primera vegada per Alemanya el 1918, i va ser patentat el 1921 i va aparèixer al món. Des de llavors, la producció comercial s'ha aconseguit a Europa. En aquella època, només era producte brut, utilitzat com a col·loide i aglutinant. De 1936 a 1941, la recerca d'aplicacions industrials de la carboximetil cel·lulosa sòdica va ser força activa i es van inventar diverses patents inspiradores. Durant la Segona Guerra Mundial, Alemanya va utilitzar carboximetilcel·lulosa sòdica en detergents sintètics. Hèrcules va fabricar carboximetilcel·lulosa sòdica per primera vegada als Estats Units el 1943 i va produir carboximetilcel·lulosa sòdica refinada el 1946, que va ser reconeguda com un additiu alimentari segur. el meu país va començar a adoptar-lo als anys setanta, i va ser molt utilitzat als anys noranta. És la més utilitzada i la major quantitat de cel·lulosa del món actual.

Fórmula estructural: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Fórmula molecular: C8H11O7Na

Aquest producte és la sal sòdica de l'èter carboximetil de cel·lulosa, una fibra aniònica

2. Aspecte de la carboximetil cel·lulosa sòdica (CMC)

Aquest producte és la sal de sodi de l'èter carboximetil de cel·lulosa, un èter de cel·lulosa aniònic, pols o grànuls fibrosos blancs o lletosos, densitat 0,5-0,7 g/cm3, gairebé inodor, insípid, higroscòpic. És fàcil de dispersar en aigua per formar una solució col·loïdal transparent, i és insoluble en dissolvents orgànics com l'etanol [1]. El pH de la solució aquosa a l'1% és de 6,5-8,5, quan el pH>10 o <5, la viscositat del mucílag disminueix significativament i el rendiment és el millor quan el pH=7. Estable a la calor, la viscositat augmenta ràpidament per sota dels 20 °C i canvia lentament a 45 °C. L'escalfament a llarg termini per sobre dels 80 °C pot desnaturalitzar el col·loide i reduir significativament la viscositat i el rendiment. És fàcilment soluble en aigua i la solució és transparent; és molt estable en solució alcalina, però s'hidrolitza fàcilment quan troba àcid, i precipitarà quan el valor de pH sigui 2-3, i també reaccionarà amb sals metàl·liques polivalents.

La finalitat principal

S'utilitza com a espessidor a la indústria alimentària, com a portador de fàrmacs a la indústria farmacèutica i com a agent aglutinant i anti-redeposició en la indústria química diària. A la indústria d'impressió i tintura, s'utilitza com a col·loide protector per a agents d'encolat i pastes d'impressió. A la indústria petroquímica, es pot utilitzar com a component del fluid de fractura de recuperació d'oli. [2]

Incompatibilitat

La carboximetilcel·lulosa sòdica és incompatible amb solucions àcides fortes, sals de ferro solubles i alguns altres metalls com l'alumini, el mercuri i el zinc. Quan el pH és inferior a 2, i quan es barreja amb etanol al 95%, es produirà la precipitació.

La carboximetil cel·lulosa sòdica pot formar co-aglomerats amb gelatina i pectina, i també pot formar complexos amb col·lagen, que poden precipitar determinades proteïnes carregades positivament.

artesania

El CMC sol ser un compost de polímer aniònic preparat fent reaccionar cel·lulosa natural amb àlcali càustic i àcid monocloroacètic, amb un pes molecular de 6400 (±1.000). Els principals subproductes són el clorur de sodi i el glicolat de sodi. CMC pertany a la modificació natural de la cel·lulosa. L'Organització de les Nacions Unides per a l'Agricultura i l'Alimentació (FAO) i l'Organització Mundial de la Salut (OMS) l'han anomenat oficialment "cel·lulosa modificada".

Els principals indicadors per mesurar la qualitat de CMC són el grau de substitució (DS) i la puresa. En general, les propietats de CMC són diferents si el DS és diferent; com més gran sigui el grau de substitució, més forta serà la solubilitat i millor serà la transparència i l'estabilitat de la solució. Segons els informes, la transparència de CMC és millor quan el grau de substitució és de 0,7-1,2 i la viscositat de la seva solució aquosa és la més gran quan el valor de pH és de 6-9. Per garantir la seva qualitat, a més de l'elecció de l'agent d'eterificació, també s'han de tenir en compte alguns factors que afecten el grau de substitució i puresa, com ara la relació entre la quantitat d'àlcali i l'agent d'eterificació, el temps d'eterificació, el contingut d'aigua en el sistema, la temperatura, el valor del pH, la concentració de la solució i la sal, etc.

status quo

Per tal de resoldre l'escassetat de matèries primeres (cotó refinat fet de linters de cotó), en els darrers anys, algunes unitats d'investigació científica del meu país han cooperat amb empreses per utilitzar de manera integral la palla d'arròs, el cotó mòlt (residus de cotó) i les restes de mató de mongetes. per produir CMC amb èxit. El cost de producció es redueix molt, la qual cosa obre una nova font de matèries primeres per a la producció industrial de CMC i s'aconsegueix la utilització integral dels recursos. D'una banda, es redueix el cost de producció i, d'altra banda, CMC s'està desenvolupant cap a una major precisió. La investigació i el desenvolupament de CMC se centra principalment en la transformació de la tecnologia de producció existent i la innovació del procés de fabricació, així com nous productes CMC amb propietats úniques, com ara el procés de "métode de purins solvents" [3] que s'ha desenvolupat amb èxit. a l'estranger i ha estat molt utilitzat. Es produeix un nou tipus de CMC modificat amb alta estabilitat. A causa del major grau de substitució i la distribució més uniforme dels substituents, es pot utilitzar en una gamma més àmplia de camps de producció industrial i entorns d'ús complexos per satisfer els requisits més elevats del procés. A nivell internacional, aquest nou tipus de CMC modificat també s'anomena "cel·lulosa polianiònica (PAC, cel·lulosa polianionica)".

seguretat

Alta seguretat, ADI no necessita regulacions, i s'han formulat estàndards nacionals [4] .

aplicació

Aquest producte té les funcions d'unió, espessiment, enfortiment, emulsió, retenció d'aigua i suspensió.

Aplicació de CMC en aliments

La FAO i l'OMS han aprovat l'ús de CMC pur en els aliments. Va ser aprovat després d'investigacions i proves biològiques i toxicològiques molt estrictes. La ingesta segura (ADI) de l'estàndard internacional és de 25 mg/(kg·d), és a dir, uns 1,5 g/d per persona. S'ha informat que algunes persones no van tenir cap reacció tòxica quan la ingesta arribava als 10 kg. CMC no només és un bon estabilitzador i espessidor d'emulsió en aplicacions alimentàries, sinó que també té una excel·lent estabilitat de congelació i fusió, i pot millorar el sabor del producte i allargar el temps d'emmagatzematge. La quantitat utilitzada en llet de soja, gelats, gelats, gelees, begudes i llaunes és d'entre l'1% i l'1,5%. CMC també pot formar una dispersió emulsionada estable amb vinagre, salsa de soja, oli vegetal, suc de fruita, salsa, suc de verdures, etc., i la dosi és del 0,2% al 0,5%. Especialment, té un excel·lent rendiment emulsionant per a olis animals i vegetals, proteïnes i solucions aquoses, cosa que li permet formar una emulsió homogènia amb un rendiment estable. A causa de la seva seguretat i fiabilitat, la seva dosi no està limitada per l'estàndard nacional d'higiene alimentària ADI. CMC s'ha desenvolupat contínuament en l'àmbit de l'alimentació, i també s'ha dut a terme investigacions sobre l'aplicació de la carboximetilcel·lulosa sòdica en la producció de vi.

L'ús de CMC en medicina

A la indústria farmacèutica, es pot utilitzar com a estabilitzador d'emulsió per a injeccions, aglutinant i agent pel·lícula per a pastilles. Algunes persones han demostrat que CMC és un portador de fàrmacs anticancerígens segur i fiable mitjançant experiments bàsics i animals. Utilitzant CMC com a material de membrana, la forma de dosificació modificada de la pols Yangyin Shengji de la medicina tradicional xinesa, la membrana Yangyin Shengji, es pot utilitzar per a ferides d'operació de dermoabrasió i ferides traumàtiques. Els estudis amb models animals han demostrat que la pel·lícula prevé la infecció de la ferida i no té cap diferència significativa amb els apòsits de gasa. Pel que fa al control de l'exsudació del líquid del teixit de la ferida i la cicatrització ràpida de la ferida, aquesta pel·lícula és significativament millor que els apòsits de gasa i té l'efecte de reduir l'edema postoperatori i la irritació de la ferida. La preparació de la pel·lícula feta d'alcohol polivinílic: carboximetil cel·lulosa sòdica: policarboxietilè en una proporció de 3:6:1 és la millor prescripció, i la velocitat d'adhesió i d'alliberament augmenta. L'adhesió de la preparació, el temps de residència de la preparació a la cavitat bucal i l'eficàcia del medicament en la preparació es milloren significativament. La bupivacaïna és un potent anestèsic local, però de vegades pot produir efectes secundaris cardiovasculars greus quan s'enverina. Per tant, mentre que la bupivacaïna s'utilitza àmpliament clínicament, sempre s'ha prestat més atenció a la investigació sobre la prevenció i el tractament de les seves reaccions tòxiques. Els estudis farmacològics han demostrat que CIVIC com a substància d'alliberament sostingut formulada amb solució de bupivacaïna pot reduir significativament els efectes secundaris del fàrmac. En la cirurgia PRK, l'ús de tetracaïna de baixa concentració i antiinflamatoris no esteroides combinats amb CMC pot alleujar significativament el dolor postoperatori. La prevenció de les adherències peritoneals postoperatòries i la reducció de l'obstrucció intestinal són un dels temes més preocupats de la cirurgia clínica. Els estudis han demostrat que la CMC és significativament millor que el hialuronat de sodi per reduir el grau d'adherències peritoneals postoperatòries i es pot utilitzar com a mètode eficaç per prevenir l'aparició d'adherències peritoneals. CMC s'utilitza en la infusió arterial hepàtica del catèter de fàrmacs anticancerígens per al tractament del càncer de fetge, que pot allargar significativament el temps de residència dels fàrmacs contra el càncer en tumors, millorar el poder antitumoral i millorar l'efecte terapèutic. En medicina animal, CMC també té una àmplia gamma d'usos. S'ha informat [5] que la instil·lació intraperitoneal de la solució de CMC a l'1% a les ovelles té un efecte significatiu en la prevenció de la distòcia i les adherències abdominals després de la cirurgia del tracte reproductor en el bestiar.

CMC en altres aplicacions industrials

En detergents, el CMC es pot utilitzar com a agent de reposició anti-sòl, especialment per a teixits de fibra sintètica hidròfoba, que és significativament millor que la fibra de carboximetil.

El CMC es pot utilitzar per protegir els pous de petroli com a estabilitzador de fang i agent de retenció d'aigua en la perforació de petroli. La dosi per a cada pou de petroli és de 2,3 t per a pous poc profunds i 5,6 t per a pous profunds;

A la indústria tèxtil, s'utilitza com a agent d'encolat, espessidor per a pasta d'impressió i tenyit, impressió tèxtil i acabat de rigidització. Quan s'utilitza com a agent de dimensionament, pot millorar la solubilitat i la viscositat, i és fàcil de desenganxar; com a agent enduridor, la seva dosi és superior al 95%; quan s'utilitza com a agent de mida, la força i la flexibilitat de la pel·lícula de mida es milloren significativament; amb fibroïna de seda regenerada La membrana composta composta per carboximetil cel·lulosa s'utilitza com a matriu per immobilitzar la glucosa oxidasa, i la glucosa oxidasa i el ferrocè carboxilat estan immobilitzats, i el biosensor de glucosa fabricat té una sensibilitat i estabilitat més alta. Els estudis han demostrat que quan l'homogeneïtat de gel de sílice es prepara amb una solució CMC amb una concentració d'aproximadament l'1% (p/v), el rendiment cromatogràfic de la placa de capa fina preparada és el millor. Al mateix temps, la placa de capa fina recoberta en condicions optimitzades té una resistència de capa adequada, adequada per a diverses tècniques de mostreig, fàcil d'utilitzar. CMC té adhesió a la majoria de fibres i pot millorar la unió entre fibres. L'estabilitat de la seva viscositat pot garantir la uniformitat de la mida, millorant així l'eficiència del teixit. També es pot utilitzar com a agent d'acabat per a tèxtils, especialment per a l'acabat permanent anti-arrugues, que aporta canvis duradors als teixits.

CMC es pot utilitzar com a agent anti-sedimentació, emulsionant, dispersant, agent d'anivellament i adhesiu per a recobriments. Pot fer que el contingut sòlid del recobriment es distribueixi uniformement en el dissolvent, de manera que el recobriment no es deslamini durant molt de temps. També s'utilitza àmpliament en pintures. .

Quan s'utilitza CMC com a floculant, és més eficaç que el gluconat de sodi per eliminar els ions de calci. Quan s'utilitza com a intercanvi catiònic, la seva capacitat d'intercanvi pot arribar als 1,6 ml/g.

CMC s'utilitza com a agent de dimensionament del paper a la indústria del paper, que pot millorar significativament la resistència en sec i la resistència humida del paper, així com la resistència a l'oli, l'absorció de tinta i la resistència a l'aigua.

El CMC s'utilitza com a hidrosol en cosmètics i com a espessidor en pasta de dents, i la seva dosi és d'aproximadament el 5%.

CMC es pot utilitzar com a floculant, agent quelant, emulsionant, espessidor, agent de retenció d'aigua, agent de col·locació, material pel·lícula, etc., i també s'utilitza àmpliament en electrònica, pesticides, cuir, plàstics, impressió, ceràmica, pasta de dents, diàriament. productes químics i altres camps, i pel seu excel·lent rendiment i la seva àmplia gamma d'usos, està obrint constantment nous camps d'aplicació i la perspectiva del mercat és extremadament ample.

Precaucions

(1) La compatibilitat d'aquest producte amb àcids forts, àlcalis forts i ions de metalls pesants (com ara alumini, zinc, mercuri, plata, ferro, etc.) està contraindicada.

(2) La ingesta permesa d'aquest producte és de 0-25 mg/kg·d.

Instruccions

Barregeu CMC directament amb aigua per fer una cola pastosa per al seu ús posterior. Quan configureu la cola CMC, primer afegiu una certa quantitat d'aigua neta al dipòsit de dosificació amb un dispositiu d'agitació i, quan el dispositiu d'agitació estigui engegat, ruixeu CMC lentament i uniformement al dipòsit de dosificació, remenant contínuament, de manera que el CMC estigui totalment integrat. amb aigua, el CMC es pot dissoldre completament. Quan es dissol CMC, la raó per la qual s'ha de ruixar i remenar de manera uniforme és per "evitar els problemes d'aglomeració, aglomeració i reduir la quantitat de CMC dissolta quan CMC es troba amb l'aigua" i augmentar la velocitat de dissolució de CMC. El temps d'agitació no és el mateix que el temps per a que el CMC es dissolgui completament. Són dos conceptes. En termes generals, el temps d'agitació és molt més curt que el temps perquè el CMC es dissolgui completament. El temps necessari per a tots dos depèn de la situació concreta.

La base per determinar el temps d'agitació és: quan elCMCes dispersa uniformement a l'aigua i no hi ha grumolls grans evidents, es pot aturar l'agitació, permetent que el CMC i l'aigua penetrin i es fusionin entre si en estat de peu.

La base per determinar el temps necessari perquè CMC es dissolgui completament és la següent:

(1) CMC i aigua estan completament units i no hi ha separació sòlid-líquid entre els dos;

(2) La pasta barrejada està en un estat uniforme i la superfície és plana i llisa;

(3) El color de la pasta barrejada és proper a incolor i transparent, i no hi ha objectes granulars a la pasta. Des del moment en què el CMC es posa al dipòsit de dosificació i es barreja amb aigua fins que el CMC es dissol completament, el temps necessari és d'entre 10 i 20 hores.