Natri carboxymethyl cellulose (còn được gọi là: natri carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose,CMC, Carboxymethyl, Cellulose Natri, muối Natri của Caboxy Methyl Cellulose) là loại cellulose được sử dụng rộng rãi và nhiều nhất trên thế giới hiện nay.
Viết tắt của CMC-Na, là một dẫn xuất cellulose có mức độ trùng hợp glucose là 100-2000 và khối lượng phân tử tương đối là 242,16. Bột dạng sợi hoặc dạng hạt màu trắng. Không mùi, không vị, không vị, hút ẩm, không tan trong dung môi hữu cơ.
Thuộc tính cơ bản
1. Cấu trúc phân tử của natri carboxymethylcellulose (CMC)
Nó được Đức sản xuất lần đầu tiên vào năm 1918, được cấp bằng sáng chế vào năm 1921 và xuất hiện trên thế giới. Sản xuất thương mại đã đạt được ở châu Âu. Vào thời điểm đó, nó chỉ là sản phẩm thô, được sử dụng làm chất keo và chất kết dính. Từ năm 1936 đến năm 1941, nghiên cứu ứng dụng công nghiệp của natri carboxymethyl cellulose khá tích cực và một số bằng sáng chế đầy cảm hứng đã được phát minh. Trong Thế chiến thứ hai, Đức đã sử dụng natri carboxymethylcellulose trong chất tẩy rửa tổng hợp. Hercules đã sản xuất natri carboxymethylcellulose lần đầu tiên tại Hoa Kỳ vào năm 1943 và sản xuất natri carboxymethylcellulose tinh chế vào năm 1946, được công nhận là phụ gia thực phẩm an toàn. đất nước tôi bắt đầu áp dụng nó vào những năm 1970 và nó được sử dụng rộng rãi vào những năm 1990. Nó được sử dụng rộng rãi nhất và có lượng cellulose lớn nhất trên thế giới hiện nay.
Công thức cấu tạo: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Công thức phân tử: C8H11O7Na
Sản phẩm này là muối natri của cellulose carboxymethyl ether, một loại sợi anion
2. Sự xuất hiện của natri carboxymethyl cellulose (CMC)
Sản phẩm này là muối natri của cellulose carboxymethyl ether, ether cellulose anion, bột hoặc hạt dạng sợi màu trắng hoặc trắng sữa, mật độ 0,5-0,7 g/cm3, gần như không mùi, không vị, hút ẩm. Nó dễ dàng phân tán trong nước tạo thành dung dịch keo trong suốt và không hòa tan trong các dung môi hữu cơ như ethanol [1]. Độ pH của dung dịch nước 1% là 6,5-8,5, khi pH>10 hoặc <5, độ nhớt của chất nhầy giảm đáng kể và hiệu suất tốt nhất khi pH = 7. Ổn định với nhiệt, độ nhớt tăng nhanh dưới 20°C và thay đổi chậm ở 45°C. Việc gia nhiệt trong thời gian dài trên 80°C có thể làm biến tính chất keo và làm giảm đáng kể độ nhớt cũng như hiệu suất. Nó dễ hòa tan trong nước và dung dịch trong suốt; Nó rất ổn định trong dung dịch kiềm, nhưng nó dễ bị thủy phân khi gặp axit và sẽ kết tủa khi giá trị pH là 2-3, và nó cũng sẽ phản ứng với muối kim loại hóa trị nhiều.
Mục đích chính
Nó được sử dụng làm chất làm đặc trong ngành công nghiệp thực phẩm, làm chất vận chuyển thuốc trong ngành dược phẩm và làm chất kết dính và chống lắng đọng trong ngành hóa chất hàng ngày. Trong ngành in và nhuộm, nó được sử dụng làm chất keo bảo vệ cho chất hồ và bột nhão in. Trong ngành hóa dầu, nó có thể được sử dụng như một thành phần của chất lỏng bẻ gãy thu hồi dầu. [2]
Không tương thích
Natri carboxymethylcellulose không tương thích với dung dịch axit mạnh, muối sắt hòa tan và một số kim loại khác như nhôm, thủy ngân, kẽm. Khi độ pH nhỏ hơn 2 và khi trộn với 95% etanol, sẽ xảy ra kết tủa.
Natri carboxymethyl cellulose có thể tạo thành các chất kết tụ với gelatin và pectin, và cũng có thể tạo thành phức hợp với collagen, có thể kết tủa một số protein tích điện dương.
thủ công
CMC thường là một hợp chất polyme anion được điều chế bằng cách cho cellulose tự nhiên phản ứng với kiềm ăn da và axit monochloroacetic, có trọng lượng phân tử là 6400 (±1 000). Sản phẩm phụ chính là natri clorua và natri glycolate. CMC thuộc về biến đổi cellulose tự nhiên. Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã chính thức gọi nó là “cellulose biến đổi”.
Các chỉ số chính để đo chất lượng của CMC là mức độ thay thế (DS) và độ tinh khiết. Nói chung, các thuộc tính của CMC sẽ khác nếu DS khác; mức độ thay thế càng cao thì độ hòa tan càng mạnh và độ trong suốt và ổn định của dung dịch càng tốt. Theo báo cáo, độ trong suốt của CMC sẽ tốt hơn khi mức độ thay thế là 0,7-1,2 và độ nhớt của dung dịch nước của nó là lớn nhất khi giá trị pH là 6-9. Để đảm bảo chất lượng của nó, ngoài việc lựa chọn tác nhân ete hóa, cũng phải xem xét một số yếu tố ảnh hưởng đến mức độ thay thế và độ tinh khiết, chẳng hạn như mối quan hệ giữa lượng kiềm và tác nhân ete hóa, thời gian ete hóa, hàm lượng nước trong hệ thống, nhiệt độ, giá trị pH, nồng độ dung dịch và muối, v.v.
hiện trạng
Để giải quyết tình trạng thiếu nguyên liệu (bông tinh chế từ xơ bông), những năm gần đây một số đơn vị nghiên cứu khoa học ở nước tôi đã hợp tác với các doanh nghiệp tận dụng toàn diện rơm rạ, bông xay (bông phế), bã đậu phụ. để sản xuất CMC thành công. Chi phí sản xuất giảm đáng kể, mở ra nguồn nguyên liệu thô mới cho sản xuất công nghiệp CMC và hiện thực hóa việc sử dụng toàn diện các nguồn tài nguyên. Một mặt, chi phí sản xuất giảm, mặt khác, CMC đang phát triển theo hướng có độ chính xác cao hơn. Hoạt động nghiên cứu và phát triển của CMC chủ yếu tập trung vào việc chuyển đổi công nghệ sản xuất hiện có và đổi mới quy trình sản xuất cũng như các sản phẩm CMC mới có đặc tính độc đáo, chẳng hạn như quy trình “phương pháp dung môi-dùn” [3] đã được phát triển thành công. nước ngoài và đã được sử dụng rộng rãi. Một loại CMC cải tiến mới có độ ổn định cao được sản xuất. Do mức độ thay thế cao hơn và sự phân bố đồng đều hơn của các nhóm thế, nó có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp và môi trường sử dụng phức tạp để đáp ứng các yêu cầu quy trình cao hơn. Trên bình diện quốc tế, loại CMC biến tính mới này còn được gọi là “cellulose đa anion (PAC, Poly anionic cellulose)”.
sự an toàn
Tính bảo mật cao, ADI không cần quy định, đã xây dựng tiêu chuẩn quốc gia [4] .
ứng dụng
Sản phẩm này có chức năng liên kết, làm dày, tăng cường, nhũ hóa, giữ nước và huyền phù.
Ứng dụng CMC trong thực phẩm
FAO và WHO đã phê duyệt việc sử dụng CMC nguyên chất trong thực phẩm. Nó đã được phê duyệt sau những nghiên cứu và thử nghiệm sinh học và độc tính rất nghiêm ngặt. Lượng tiêu thụ an toàn (ADI) theo tiêu chuẩn quốc tế là 25mg/(kg·d), tức là khoảng 1,5 g/ngày mỗi người. Có báo cáo cho rằng một số người không có bất kỳ phản ứng độc hại nào khi tiêu thụ tới 10 kg. CMC không chỉ là chất ổn định nhũ hóa và chất làm đặc tốt trong các ứng dụng thực phẩm mà còn có độ ổn định đóng băng và nóng chảy tuyệt vời, đồng thời có thể cải thiện hương vị của sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản. Lượng sử dụng trong sữa đậu nành, kem, kem, thạch, đồ uống và đồ hộp khoảng 1% đến 1,5%. CMC cũng có thể tạo thành một chất phân tán nhũ tương ổn định với giấm, nước tương, dầu thực vật, nước ép trái cây, nước thịt, nước ép rau, v.v., và liều lượng là 0,2% đến 0,5%. Đặc biệt, nó có hiệu suất nhũ hóa tuyệt vời đối với dầu động vật và thực vật, protein và dung dịch nước, cho phép nó tạo thành nhũ tương đồng nhất với hiệu suất ổn định. Vì tính an toàn và tin cậy nên liều lượng của nó không bị giới hạn bởi tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm quốc gia ADI. CMC liên tục được phát triển trong lĩnh vực thực phẩm và nghiên cứu ứng dụng natri carboxymethylcellulose trong sản xuất rượu vang cũng đã được thực hiện.
Việc sử dụng CMC trong y học
Trong ngành công nghiệp dược phẩm, nó có thể được sử dụng làm chất ổn định nhũ tương cho thuốc tiêm, chất kết dính và chất tạo màng cho máy tính bảng. Một số người đã chứng minh rằng CMC là chất vận chuyển thuốc chống ung thư an toàn và đáng tin cậy thông qua các thí nghiệm cơ bản và trên động vật. Sử dụng CMC làm vật liệu màng, dạng bào chế đã được sửa đổi của bột Yangyin Shengji y học cổ truyền Trung Quốc, Màng Yangyin Shengji, có thể được sử dụng cho các vết thương do phẫu thuật mài mòn da và vết thương do chấn thương. Các nghiên cứu trên mô hình động vật đã chỉ ra rằng màng ngăn ngừa nhiễm trùng vết thương và không có sự khác biệt đáng kể so với băng gạc. Về mặt kiểm soát sự tiết dịch của mô vết thương và chữa lành vết thương nhanh chóng, màng này tốt hơn đáng kể so với băng gạc và có tác dụng giảm phù nề và kích ứng vết thương sau phẫu thuật. Việc chuẩn bị màng làm từ rượu polyvinyl: natri carboxymethyl cellulose: polycarboxyethylene theo tỷ lệ 3:6:1 là đơn thuốc tốt nhất, đồng thời cả tốc độ bám dính và giải phóng đều tăng lên. Độ bám dính của chế phẩm, thời gian lưu trú của chế phẩm trong khoang miệng và hiệu quả của thuốc trong chế phẩm đều được cải thiện đáng kể. Bupivacain là thuốc gây tê cục bộ mạnh, nhưng đôi khi nó có thể gây ra tác dụng phụ nghiêm trọng về tim mạch khi bị nhiễm độc. Vì vậy, trong khi bupivacain được sử dụng rộng rãi trên lâm sàng thì nghiên cứu về phòng ngừa và điều trị các phản ứng độc hại của nó luôn được quan tâm nhiều hơn. Các nghiên cứu dược lý đã chỉ ra rằng CIVIC là chất giải phóng kéo dài được pha chế với dung dịch bupivacain có thể làm giảm đáng kể tác dụng phụ của thuốc. Trong phẫu thuật PRK, việc sử dụng thuốc chống viêm tetracaine nồng độ thấp và không steroid kết hợp với CMC có thể làm giảm đáng kể cơn đau sau phẫu thuật. Phòng ngừa dính phúc mạc sau mổ và giảm tắc ruột là một trong những vấn đề được quan tâm nhất trong phẫu thuật lâm sàng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng CMC tốt hơn đáng kể so với natri hyaluronate trong việc giảm mức độ dính phúc mạc sau phẫu thuật và có thể được sử dụng như một phương pháp hiệu quả để ngăn chặn sự xuất hiện của dính phúc mạc. CMC được sử dụng trong ống thông truyền thuốc chống ung thư vào động mạch gan để điều trị ung thư gan, có thể kéo dài đáng kể thời gian lưu trú của thuốc chống ung thư trong khối u, tăng cường sức mạnh chống khối u và cải thiện hiệu quả điều trị. Trong y học động vật, CMC cũng có nhiều ứng dụng. Đã có báo cáo [5] rằng việc nhỏ giọt dung dịch CMC 1% vào phúc mạc cho cừu cái có tác dụng đáng kể trong việc ngăn ngừa đẻ khó và dính bụng sau phẫu thuật đường sinh sản ở vật nuôi.
CMC trong các ứng dụng công nghiệp khác
Trong chất tẩy rửa, CMC có thể được sử dụng làm chất chống tái lắng đọng đất, đặc biệt đối với vải sợi tổng hợp kỵ nước, tốt hơn đáng kể so với sợi carboxymethyl.
CMC có thể được sử dụng để bảo vệ giếng dầu như chất ổn định bùn và chất giữ nước trong khoan dầu. Liều lượng cho mỗi giếng dầu là 2,3 tấn đối với giếng nông và 5,6 tấn đối với giếng sâu;
Trong ngành dệt may, nó được sử dụng làm chất hồ, chất làm đặc để in và nhuộm bột, in dệt và hoàn thiện độ cứng. Khi được sử dụng làm chất hồ, nó có thể cải thiện độ hòa tan và độ nhớt, và dễ dàng rũ hồ; như một chất làm cứng, liều lượng của nó là trên 95%; khi được sử dụng làm chất định cỡ, độ bền và tính linh hoạt của màng kích thước được cải thiện đáng kể; với sợi tơ tái sinh Màng tổng hợp bao gồm carboxymethyl cellulose được sử dụng làm ma trận để cố định glucose oxyase, glucose oxyase và ferrocene carboxylate được cố định, đồng thời cảm biến sinh học glucose được tạo ra có độ nhạy và độ ổn định cao hơn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng khi chất đồng nhất silica gel được điều chế bằng dung dịch CMC có nồng độ khoảng 1% (w/v), hiệu suất sắc ký của tấm lớp mỏng đã chuẩn bị là tốt nhất. Đồng thời, tấm mỏng được phủ trong điều kiện tối ưu có độ bền lớp phù hợp, phù hợp với nhiều kỹ thuật lấy mẫu khác nhau, dễ vận hành. CMC có độ bám dính với hầu hết các sợi và có thể cải thiện liên kết giữa các sợi. Độ nhớt ổn định của nó có thể đảm bảo tính đồng nhất của kích thước, từ đó nâng cao hiệu quả dệt. Nó cũng có thể được sử dụng làm chất hoàn thiện cho hàng dệt, đặc biệt là để hoàn thiện chống nhăn vĩnh viễn, mang lại những thay đổi bền vững cho vải.
CMC có thể được sử dụng làm chất chống lắng đọng, chất nhũ hóa, chất phân tán, chất làm phẳng và chất kết dính cho lớp phủ. Nó có thể làm cho hàm lượng chất rắn của lớp phủ phân bố đều trong dung môi, do đó lớp phủ không bị bong ra trong một thời gian dài. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong sơn. .
Khi CMC được sử dụng làm chất keo tụ, nó có hiệu quả hơn natri gluconate trong việc loại bỏ các ion canxi. Khi được sử dụng làm chất trao đổi cation, khả năng trao đổi của nó có thể đạt tới 1,6 ml/g.
CMC được sử dụng làm chất định cỡ giấy trong ngành giấy, có thể cải thiện đáng kể độ bền khô và độ bền ướt của giấy, cũng như khả năng chống dầu, hấp thụ mực và chống nước.
CMC được sử dụng làm hydrosol trong mỹ phẩm và làm chất làm đặc trong kem đánh răng với liều lượng khoảng 5%.
CMC có thể được sử dụng làm chất keo tụ, chất chelat, chất nhũ hóa, chất làm đặc, chất giữ nước, chất hồ, vật liệu tạo màng, v.v., và cũng được sử dụng rộng rãi trong điện tử, thuốc trừ sâu, da, nhựa, in ấn, gốm sứ, kem đánh răng, hàng ngày hóa chất và các lĩnh vực khác, và vì hiệu suất tuyệt vời và phạm vi sử dụng rộng rãi, nó liên tục mở ra các lĩnh vực ứng dụng mới và triển vọng thị trường là vô cùng rộng lớn.
Các biện pháp phòng ngừa
(1) Chống chỉ định khả năng tương thích của sản phẩm này với các ion axit mạnh, kiềm mạnh và kim loại nặng (như nhôm, kẽm, thủy ngân, bạc, sắt, v.v.).
(2) Lượng cho phép của sản phẩm này là 0-25mg/kg·d.
Hướng dẫn
Trộn CMC trực tiếp với nước để tạo thành keo nhão để sử dụng sau. Khi định cấu keo CMC, trước tiên hãy thêm một lượng nước sạch nhất định vào bể trộn bằng thiết bị khuấy, khi bật thiết bị khuấy thì rắc từ từ và đều CMC vào bể trộn, khuấy liên tục để CMC tích hợp hoàn toàn. với nước, CMC có thể hòa tan hoàn toàn. Khi hòa tan CMC, lý do cần rắc đều và khuấy liên tục là để “ngăn ngừa hiện tượng kết tụ, kết tụ, giảm lượng CMC hòa tan khi CMC gặp nước”, đồng thời tăng tốc độ hòa tan của CMC. Thời gian khuấy không bằng thời gian CMC hòa tan hoàn toàn. Chúng là hai khái niệm. Nói chung, thời gian khuấy ngắn hơn nhiều so với thời gian CMC hòa tan hoàn toàn. Thời gian cần thiết cho cả hai tùy thuộc vào tình hình cụ thể.
Cơ sở để xác định thời gian khuấy là: khiCMCđược phân tán đồng đều trong nước và không có vón cục lớn rõ ràng, có thể ngừng khuấy, cho phép CMC và nước thẩm thấu và kết hợp với nhau ở trạng thái đứng yên.
Cơ sở xác định thời gian cần thiết để CMC hòa tan hoàn toàn như sau:
(1) CMC và nước được liên kết hoàn toàn và không có sự phân tách chất lỏng rắn giữa hai chất;
(2) Hỗn hợp bột nhão ở trạng thái đồng nhất, bề mặt phẳng và mịn;
(3) Màu của hỗn hợp dán gần như không màu và trong suốt, và không có vật thể dạng hạt trong hỗn hợp. Từ lúc đưa CMC vào bể trộn và trộn với nước cho đến khi CMC hòa tan hoàn toàn, thời gian cần thiết là từ 10 đến 20 giờ.
Thời gian đăng: 26-04-2024