Karboksymetyloceluloza sodowa (znana również jako: karboksymetyloceluloza sodowa, karboksymetyloceluloza,CMC, karboksymetyl, celuloza sodowa, sól sodowa kaboksymetylocelulozy) to najczęściej stosowany i w największej ilości stosowany obecnie na świecie rodzaj celulozy.
W skrócie CMC-Na jest pochodną celulozy o stopniu polimeryzacji glukozy 100-2000 i względnej masie cząsteczkowej 242,16. Biały włóknisty lub ziarnisty proszek. Bezwonny, bez smaku, bez smaku, higroskopijny, nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych.
Podstawowe właściwości
1. Struktura molekularna karboksymetylocelulozy sodowej (CMC)
Po raz pierwszy został wyprodukowany w Niemczech w 1918 roku, a opatentowany w 1921 roku i pojawił się na świecie. Od tego czasu w Europie osiągnięto produkcję komercyjną. Był to wówczas wyłącznie produkt surowy, stosowany jako koloid i spoiwo. W latach 1936-1941 badania nad zastosowaniem przemysłowym karboksymetylocelulozy sodowej były dość aktywne i wynaleziono kilka inspirujących patentów. Podczas II wojny światowej Niemcy stosowały karboksymetylocelulozę sodową w syntetycznych detergentach. Hercules po raz pierwszy wyprodukował karboksymetylocelulozę sodową w Stanach Zjednoczonych w 1943 r., a w 1946 r. wyprodukował rafinowaną karboksymetylocelulozę sodową, która została uznana za bezpieczny dodatek do żywności. w moim kraju zaczęto go stosować w latach 70. XX wieku, a w latach 90. był on szeroko stosowany. Jest to obecnie najczęściej stosowana i największa ilość celulozy na świecie.
Wzór strukturalny: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Wzór cząsteczkowy: C8H11O7Na
Produkt ten jest solą sodową eteru karboksymetylowego celulozy, włókna anionowego
2. Wygląd karboksymetylocelulozy sodowej (CMC)
Produkt ten to sól sodowa eteru karboksymetylowego celulozy, anionowy eter celulozy, biały lub mlecznobiały włóknisty proszek lub granulka, gęstość 0,5-0,7 g/cm3, prawie bezwonny, bez smaku, higroskopijny. Łatwo dysperguje w wodzie, tworząc przezroczysty roztwór koloidalny i jest nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak etanol [1]. pH 1% roztworu wodnego wynosi 6,5-8,5, gdy pH > 10 lub < 5, lepkość śluzu znacznie spada, a działanie jest najlepsze przy pH = 7. Odporny na ciepło, lepkość gwałtownie wzrasta poniżej 20°C i zmienia się powoli w temperaturze 45°C. Długotrwałe ogrzewanie powyżej 80°C może spowodować denaturację koloidu i znacząco zmniejszyć lepkość i wydajność. Jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, a roztwór jest przezroczysty; jest bardzo stabilny w roztworze zasadowym, ale łatwo ulega hydrolizie w kontakcie z kwasem i wytrąca się, gdy wartość pH wynosi 2-3, a także reaguje z solami metali wielowartościowych.
Główny cel
Stosowany jest jako zagęszczacz w przemyśle spożywczym, jako nośnik leków w przemyśle farmaceutycznym oraz jako środek wiążący i zapobiegający ponownemu osadzaniu się w codziennym przemyśle chemicznym. W przemyśle poligraficznym i farbiarskim stosowany jest jako koloid ochronny do środków klejących i past drukarskich. W przemyśle petrochemicznym może być stosowany jako składnik płynu szczelinującego do odzyskiwania ropy naftowej. [2]
Niezgodność
Karboksymetyloceluloza sodowa jest niekompatybilna z roztworami mocnych kwasów, rozpuszczalnymi solami żelaza i niektórymi innymi metalami, takimi jak aluminium, rtęć i cynk. Gdy pH będzie mniejsze niż 2 i po zmieszaniu z 95% etanolem nastąpi wytrącenie.
Karboksymetyloceluloza sodowa może tworzyć koaglomeraty z żelatyną i pektyną, a także może tworzyć kompleksy z kolagenem, co może wytrącać niektóre dodatnio naładowane białka.
rzemiosło
CMC to zazwyczaj anionowy związek polimerowy wytwarzany w reakcji naturalnej celulozy z żrącą zasadą i kwasem monochlorooctowym, o masie cząsteczkowej 6400 (±1 000). Głównymi produktami ubocznymi są chlorek sodu i glikolan sodu. CMC należy do naturalnej modyfikacji celulozy. Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) oraz Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) oficjalnie nazwały ją „modyfikowaną celulozą”.
Głównymi wskaźnikami mierzącymi jakość CMC są stopień podstawienia (DS) i czystość. Ogólnie rzecz biorąc, właściwości CMC są różne, jeśli DS jest inny; im wyższy stopień podstawienia, tym silniejsza rozpuszczalność oraz lepsza przezroczystość i stabilność roztworu. Według doniesień przezroczystość CMC jest lepsza, gdy stopień podstawienia wynosi 0,7-1,2, a lepkość jej wodnego roztworu jest największa, gdy wartość pH wynosi 6-9. Aby zapewnić jego jakość, oprócz wyboru środka eteryfikującego, należy wziąć pod uwagę również pewne czynniki wpływające na stopień podstawienia i czystość, takie jak związek pomiędzy ilością zasady i środka eteryfikującego, czas eteryfikacji, zawartość wody w system, temperatura, wartość pH, stężenie roztworu i sól itp.
status quo
Aby zaradzić niedoborom surowców (rafinowana bawełna z lintersu bawełnianego) w ostatnich latach niektóre jednostki naukowo-badawcze w moim kraju nawiązały współpracę z przedsiębiorstwami w celu kompleksowego wykorzystania słomy ryżowej, mielonej bawełny (odpadów bawełny) i resztek twarogu fasoli aby pomyślnie wyprodukować CMC. Koszt produkcji zostaje znacznie obniżony, co otwiera nowe źródło surowców do produkcji przemysłowej CMC i zapewnia kompleksowe wykorzystanie zasobów. Z jednej strony koszty produkcji są obniżone, a z drugiej strony CMC rozwija się w kierunku wyższej precyzji. Działalność badawczo-rozwojowa CMC koncentruje się głównie na transformacji istniejącej technologii produkcji i innowacjach procesu produkcyjnego, a także na nowych produktach CMC o unikalnych właściwościach, takich jak opracowany z sukcesem proces „rozpuszczalnik-zawiesina” [3] za granicą i jest szeroko stosowany. Produkowany jest nowy typ modyfikowanego CMC o wysokiej stabilności. Ze względu na wyższy stopień podstawienia i bardziej równomierny rozkład podstawników, może być stosowany w szerszym zakresie dziedzin produkcji przemysłowej i złożonych środowiskach zastosowań, aby spełnić wyższe wymagania procesowe. Na arenie międzynarodowej ten nowy typ modyfikowanej CMC nazywany jest także „celulozą polianionową (PAC, celuloza polianionowa)”.
bezpieczeństwo
Wysokie bezpieczeństwo, ADI nie potrzebuje przepisów, a normy krajowe zostały sformułowane [4] .
aplikacja
Produkt ten posiada funkcje wiązania, zagęszczania, wzmacniania, emulgowania, zatrzymywania wody i zawieszania.
Zastosowanie CMC w żywności
FAO i WHO zatwierdziły stosowanie czystej CMC w żywności. Został zatwierdzony po bardzo rygorystycznych badaniach i testach biologicznych i toksykologicznych. Bezpieczne spożycie (ADI) według międzynarodowego standardu wynosi 25 mg/(kg·d), czyli około 1,5 g/dzień na osobę. Donoszono, że u niektórych osób nie wystąpiła żadna reakcja toksyczna, gdy spożycie osiągnęło 10 kg. CMC jest nie tylko dobrym stabilizatorem emulgacji i zagęszczaczem w zastosowaniach spożywczych, ale ma także doskonałą stabilność zamrażania i topnienia oraz może poprawić smak produktu i wydłużyć czas przechowywania. Ilość stosowana w mleku sojowym, lodach, lodach, galaretkach, napojach i puszkach wynosi około 1% do 1,5%. CMC może również tworzyć stabilną emulgowaną dyspersję z octem, sosem sojowym, olejem roślinnym, sokiem owocowym, sosem, sokiem warzywnym itp., a dawka wynosi 0,2% do 0,5%. W szczególności ma doskonałe właściwości emulgujące w przypadku olejów zwierzęcych i roślinnych, białek i roztworów wodnych, umożliwiając utworzenie jednorodnej emulsji o stabilnym działaniu. Ze względu na bezpieczeństwo i niezawodność jego dawkowanie nie jest ograniczone przez krajową normę higieny żywności ADI. CMC jest stale rozwijane w obszarze spożywczym, prowadzone są także badania nad zastosowaniem karboksymetylocelulozy sodowej w produkcji wina.
Zastosowanie CMC w medycynie
W przemyśle farmaceutycznym może być stosowany jako stabilizator emulsji do wstrzykiwań, spoiwo i środek błonotwórczy do tabletek. Niektórzy ludzie udowodnili, że CMC jest bezpiecznym i niezawodnym nośnikiem leków przeciwnowotworowych, poprzez eksperymenty podstawowe i na zwierzętach. Wykorzystując CMC jako materiał membranowy, zmodyfikowaną postać dawkowania tradycyjnej medycyny chińskiej Yangyin Shengji Powder, Yangyin Shengji Membrane, można stosować w leczeniu ran pooperacyjnych i urazowych po dermabrazji. Badania na modelach zwierzęcych wykazały, że folia zapobiega infekcjom ran i nie różni się znacząco od opatrunków z gazy. Pod względem kontroli wysięku płynu z rany i szybkiego gojenia się rany, folia ta jest znacznie lepsza niż opatrunki z gazy, a także wpływa na zmniejszenie obrzęku pooperacyjnego i podrażnienia rany. Preparat filmowy wykonany z alkoholu poliwinylowego: karboksymetylocelulozy sodowej: polikarboksyetylenu w stosunku 3:6:1 jest najlepszą receptą, a zarówno przyczepność, jak i szybkość uwalniania są zwiększone. Przyczepność preparatu, czas przebywania preparatu w jamie ustnej oraz skuteczność leku zawartego w preparacie ulegają znacznej poprawie. Bupiwakaina jest silnym środkiem znieczulającym miejscowo, ale czasami w przypadku zatrucia może powodować poważne skutki uboczne ze strony układu sercowo-naczyniowego. Dlatego też, choć bupiwakaina jest szeroko stosowana klinicznie, coraz większą uwagę poświęca się badaniom nad zapobieganiem i leczeniem jej toksycznych reakcji. Badania farmakologiczne wykazały, że CIVIC jako substancja o przedłużonym uwalnianiu w połączeniu z roztworem bupiwakainy może znacząco redukować skutki uboczne leku. W chirurgii PRK zastosowanie tetrakainy o niskim stężeniu oraz niesteroidowych leków przeciwzapalnych w połączeniu z CMC może znacząco złagodzić ból pooperacyjny. Zapobieganie pooperacyjnym zrostom otrzewnej i zmniejszanie niedrożności jelit to jedne z najważniejszych zagadnień chirurgii klinicznej. Badania wykazały, że CMC znacznie lepiej niż hialuronian sodu zmniejsza stopień pooperacyjnych zrostów otrzewnej i może być stosowany jako skuteczna metoda zapobiegania występowaniu zrostów otrzewnej. CMC stosuje się do cewnikowego wlewu dotętniczego leków przeciwnowotworowych w leczeniu raka wątroby, co może znacznie wydłużyć czas przebywania leków przeciwnowotworowych w nowotworach, zwiększyć siłę przeciwnowotworową i poprawić efekt terapeutyczny. W medycynie zwierząt CMC ma również szerokie zastosowanie. Donoszono [5], że dootrzewnowe wkroplenie 1% roztworu CMC u owiec ma istotny wpływ na zapobieganie dystocji i zrostom jamy brzusznej po operacjach dróg rodnych u zwierząt gospodarskich.
CMC w innych zastosowaniach przemysłowych
W detergentach CMC można stosować jako środek zapobiegający ponownemu osadzaniu się zabrudzeń, szczególnie w przypadku hydrofobowych tkanin z włókien syntetycznych, które są znacznie lepsze niż włókno karboksymetylowe.
CMC można stosować do ochrony odwiertów naftowych jako stabilizator mułu i środek zatrzymujący wodę podczas wierceń naftowych. Dawka na każdy odwiert naftowy wynosi 2,3 tony dla odwiertów płytkich i 5,6 tony dla odwiertów głębokich;
W przemyśle tekstylnym stosowany jest jako środek zaklejający, zagęstnik do past drukarskich i barwiących, do drukowania tekstyliów oraz do wykańczania usztywniającego. Stosowany jako środek zaklejający może poprawić rozpuszczalność i lepkość oraz jest łatwy do usunięcia; jako środek usztywniający jego dawka przekracza 95%; gdy jest stosowany jako środek zaklejający, wytrzymałość i elastyczność folii zaklejającej ulegają znacznej poprawie; z regenerowaną fibroiną jedwabiu Kompozytowa membrana złożona z karboksymetylocelulozy służy jako matryca do unieruchamiania oksydazy glukozowej, a oksydaza glukozowa i karboksylan ferrocenu są unieruchomione, a wykonany biosensor glukozy ma wyższą czułość i stabilność. Badania wykazały, że gdy homogenat żelu krzemionkowego przygotowuje się z roztworem CMC o stężeniu około 1% (w/v), wydajność chromatograficzna przygotowanej płytki cienkowarstwowej jest najlepsza. Jednocześnie cienkowarstwowa płyta pokryta w zoptymalizowanych warunkach ma odpowiednią wytrzymałość warstwy, odpowiednią do różnych technik pobierania próbek i jest łatwa w obsłudze. CMC ma przyczepność do większości włókien i może poprawić wiązanie pomiędzy włóknami. Stabilność jego lepkości może zapewnić równomierność zaklejania, poprawiając w ten sposób efektywność tkania. Może być również stosowany jako środek wykańczający do tekstyliów, szczególnie do trwałego wykończenia przeciwzmarszczkowego, które powoduje trwałe zmiany w tkaninach.
CMC można stosować jako środek przeciw sedymentacji, emulgator, dyspergator, środek wyrównujący i klej do powłok. Może równomiernie rozprowadzić stałą zawartość powłoki w rozpuszczalniku, dzięki czemu powłoka nie rozwarstwia się przez długi czas. Jest również szeroko stosowany w farbach. .
Gdy CMC stosuje się jako flokulant, jest on bardziej skuteczny niż glukonian sodu w usuwaniu jonów wapnia. W przypadku stosowania jako wymieniacz kationowy jego zdolność wymiany może osiągnąć 1,6 ml/g.
CMC jest stosowany jako środek zaklejający papier w przemyśle papierniczym, który może znacznie poprawić wytrzymałość papieru na sucho i na mokro, a także odporność na olej, absorpcję atramentu i wodoodporność.
CMC stosuje się jako hydrolat w kosmetykach oraz jako zagęstnik w pastach do zębów, a jego dawka wynosi około 5%.
CMC może być stosowany jako flokulant, środek chelatujący, emulgator, zagęszczacz, środek zatrzymujący wodę, środek zaklejający, materiał błonotwórczy itp., a także jest szeroko stosowany w elektronice, pestycydach, skórze, tworzywach sztucznych, poligrafii, ceramice, pastach do zębów, na co dzień chemikaliów i innych dziedzinach, a ze względu na doskonałą wydajność i szeroki zakres zastosowań stale otwiera nowe pola zastosowań, a perspektywy rynkowe są niezwykle szerokie.
Środki ostrożności
(1) Kompatybilność tego produktu z mocnymi kwasami, mocnymi zasadami i jonami metali ciężkich (takich jak aluminium, cynk, rtęć, srebro, żelazo itp.) jest przeciwwskazana.
(2) Dopuszczalne spożycie tego produktu wynosi 0-25mg/kg·d.
Instrukcje
Zmieszaj CMC bezpośrednio z wodą, aby uzyskać pastowaty klej do późniejszego użycia. Konfigurując klej CMC, należy najpierw dodać do zbiornika dozującego pewną ilość czystej wody za pomocą urządzenia mieszającego, a gdy urządzenie mieszające zostanie włączone, powoli i równomiernie wsypywać CMC do zbiornika dozującego, ciągle mieszając, tak aby CMC został w pełni zintegrowany z wodą CMC może się całkowicie rozpuścić. Podczas rozpuszczania CMC należy go równomiernie posypywać i ciągle mieszać, aby „zapobiec problemom związanym z aglomeracją, aglomeracją i zmniejszyć ilość CMC rozpuszczonego, gdy CMC spotyka się z wodą” oraz zwiększyć szybkość rozpuszczania CMC. Czas mieszania nie jest taki sam, jak czas całkowitego rozpuszczenia CMC. Są to dwie koncepcje. Ogólnie rzecz biorąc, czas mieszania jest znacznie krótszy niż czas całkowitego rozpuszczenia CMC. Czas wymagany w obu przypadkach zależy od konkretnej sytuacji.
Podstawą określenia czasu mieszania jest: kiedyCMCjest równomiernie rozproszony w wodzie i nie ma widocznych dużych grudek, mieszanie można przerwać, umożliwiając penetrację CMC i wody i stopienie się ze sobą w stanie spoczynku.
Podstawą do określenia czasu potrzebnego do całkowitego rozpuszczenia CMC jest następująca:
(1) CMC i woda są całkowicie związane i nie ma między nimi separacji ciało stałe od cieczy;
(2) Wymieszana pasta jest w jednolitym stanie, a powierzchnia jest płaska i gładka;
(3) Kolor wymieszanej pasty jest prawie bezbarwny i przezroczysty, w paście nie ma żadnych ziarnistych obiektów. Od chwili wsypania CMC do zbiornika dozującego i wymieszania z wodą do czasu całkowitego rozpuszczenia CMC wymagany czas wynosi od 10 do 20 godzin.
Czas publikacji: 26 kwietnia 2024 r