A carboximetil celulosa (CMC) é un polímero soluble en auga derivado da celulosa, que é o polímero orgánico máis abundante na Terra. O CMC prodúcese pola modificación química da celulosa, normalmente a partir de pasta de madeira ou linters de algodón. Utilízase amplamente nunha ampla gama de aplicacións debido ás súas propiedades únicas, incluíndo a súa capacidade para formar solucións viscosas e xeles, a súa capacidade de unión á auga e a súa biodegradabilidade.
Estrutura e Produción Química
A estrutura química do CMC consiste en columnas de celulosa con grupos carboximetilo (-CH2-COOH) unidos a algúns dos grupos hidroxilo (-OH) dos monómeros de glicosa. Este proceso de substitución consiste en tratar a celulosa con ácido cloroacético nun medio alcalino, o que leva á formación de carboximetil celulosa sódica. O grao de substitución (DS) refírese ao número medio de grupos hidroxilo por unidade de glicosa que foron substituídos por grupos carboximetilo, sendo un DS de 0,4 a 1,4 común para a maioría das aplicacións.
O proceso de produción de CMC implica varios pasos:
Alcalinización: a celulosa trátase cunha base forte, normalmente hidróxido de sodio, para formar celulosa alcalina.
Eterificación: a celulosa alcalina reacciona despois co ácido cloroacético, dando lugar á substitución dos grupos hidroxilo por grupos carboximetilo.
Purificación: o CMC bruto lávase e purifícase para eliminar os subprodutos e os reactivos en exceso.
Secado e molienda: o CMC purificado sécase e mórase para obter o tamaño de partícula desexado.
Propiedades
CMC é coñecida polas súas propiedades excepcionais, que o fan útil en varias industrias:
Solubilidade en auga: CMC disólvese facilmente en auga, formando solucións claras e viscosas.
Modulación da viscosidade: a viscosidade das solucións CMC pódese axustar cambiando a concentración e o peso molecular, polo que é útil para espesar e estabilizar.
Formación de película: pode formar películas fortes e flexibles cando se seca da solución.
Propiedades adhesivas: CMC presenta boas características adhesivas, que son beneficiosas en aplicacións como adhesivos e revestimentos.
Biodegradabilidade: ao ser derivado da celulosa natural, o CMC é biodegradable, polo que é respectuoso co medio ambiente.
Industria alimentaria
O CMC úsase amplamente como aditivo alimentario (E466) debido á súa capacidade para modificar a viscosidade e estabilizar as emulsións en varios produtos alimenticios. Actúa como espesante, estabilizador e emulsionante en produtos como xeados, produtos lácteos, produtos de panadería e aderezos para ensaladas. Por exemplo, no xeado, a CMC axuda a previr a formación de cristais de xeo, o que resulta nunha textura máis suave.
Farmacéutica e Cosmética
Na industria farmacéutica, o CMC úsase como aglutinante en comprimidos, un desintegrante e un potenciador da viscosidade en suspensións e emulsións. Tamén actúa como estabilizador en loções, cremas e xeles na industria cosmética. A súa natureza non tóxica e non irritante faino apto para o seu uso nestes produtos.
Papel e Téxtil
CMC emprégase na industria do papel como axente de encolado para mellorar a resistencia e a imprimibilidade do papel. En téxtiles, emprégase como espesante nos procesos de tinguidura e como compoñente en pastas de estampación téxtil, mellorando a uniformidade e calidade das impresións.
Deterxentes e axentes de limpeza
Nos deterxentes, o CMC serve como axente de suspensión do chan, evitando que a sucidade se repita nos tecidos durante o lavado. Tamén mellora o rendemento dos deterxentes líquidos mellorando a súa viscosidade e estabilidade.
Perforación e minería petrolífera
CMC utilízase en fluídos de perforación petrolífera para controlar a viscosidade e como modificador de reoloxía para manter a estabilidade do lodo de perforación, evitando o colapso dos pozos de sondaxe e facilitando a eliminación de cortes. Na minería, úsase como axente de flotación e floculante.
Construción e Cerámica
Na industria da construción, o CMC úsase en formulacións de cemento e morteiro para mellorar a retención de auga e a traballabilidade. En cerámica, actúa como aglutinante e plastificante en pastas cerámicas, mellorando as súas propiedades de moldeo e secado.
Consideracións ambientais e de seguridade
CMC é xeralmente considerado como seguro (GRAS) polas autoridades reguladoras como a FDA. Non é tóxico, non alérxico e biodegradable, polo que é respectuoso co medio ambiente. Non obstante, o proceso de produción implica produtos químicos que deben ser manipulados con coidado para evitar a contaminación ambiental. A eliminación e o tratamento adecuados dos residuos son esenciais para minimizar o impacto ambiental.
Innovacións e direccións de futuro
Os avances recentes no campo do CMC implican o desenvolvemento de CMC modificados con propiedades melloradas para aplicacións específicas. Por exemplo, CMC con peso molecular e grao de substitución adaptados poden ofrecer un rendemento mellorado nos sistemas de administración de medicamentos ou como materiais de envasado de base biolóxica. Ademais, a investigación en curso está a explorar o uso de CMC en novas áreas como a enxeñaría de tecidos e a bioimpresión, onde a súa biocompatibilidade e as súas capacidades de formación de xel poderían ser moi beneficiosas.
A carboximetil celulosa é un material versátil e valioso cunha ampla gama de aplicacións en varias industrias. As súas propiedades únicas, incluíndo a solubilidade en auga, a modulación da viscosidade e a biodegradabilidade, fan que sexa un ingrediente esencial en moitos produtos. Cos continuos avances na súa produción e modificación, CMC está a punto de desempeñar un papel cada vez máis importante nos campos tradicionais e emerxentes, contribuíndo ao progreso tecnolóxico e aos esforzos de sustentabilidade.
Hora de publicación: 06-06-2024