Carboxymethyl cellulose (CMC) ialah polimer larut air yang diperoleh daripada selulosa, yang merupakan polimer organik yang paling banyak di Bumi. CMC dihasilkan melalui pengubahsuaian kimia selulosa, biasanya daripada pulpa kayu atau serpihan kapas. Ia digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi kerana sifat uniknya, termasuk keupayaannya untuk membentuk larutan dan gel likat, kapasiti mengikat air dan kebolehbiodegradannya.
Struktur dan Pengeluaran Kimia
Struktur kimia CMC terdiri daripada tulang belakang selulosa dengan kumpulan karboksimetil (-CH2-COOH) yang melekat pada beberapa kumpulan hidroksil (-OH) pada monomer glukosa. Proses penggantian ini melibatkan merawat selulosa dengan asid kloroasettik dalam medium alkali, yang membawa kepada pembentukan selulosa natrium karboksimetil. Darjah penggantian (DS) merujuk kepada purata bilangan kumpulan hidroksil setiap unit glukosa yang telah digantikan oleh kumpulan karboksimetil, dengan DS 0.4 hingga 1.4 adalah biasa untuk kebanyakan aplikasi.
Proses pengeluaran CMC melibatkan beberapa langkah:
Pengalkalian: Selulosa dirawat dengan bes yang kuat, biasanya natrium hidroksida, untuk membentuk selulosa alkali.
Eterifikasi: Selulosa alkali kemudiannya bertindak balas dengan asid kloroasettik, menghasilkan penggantian kumpulan hidroksil oleh kumpulan karboksimetil.
Pemurnian: CMC mentah dicuci dan ditulenkan untuk membuang produk sampingan dan reagen berlebihan.
Pengeringan dan Pengilangan: CMC yang telah dimurnikan dikeringkan dan dikisar untuk mendapatkan saiz zarah yang dikehendaki.
Hartanah
CMC terkenal dengan sifatnya yang luar biasa, yang menjadikannya berguna dalam pelbagai industri:
Keterlarutan Air: CMC mudah larut dalam air, membentuk larutan jernih dan likat.
Modulasi Kelikatan: Kelikatan larutan CMC boleh dilaraskan dengan menukar kepekatan dan berat molekul, menjadikannya berguna untuk menebal dan menstabilkan.
Pembentukan Filem: Ia boleh membentuk filem yang kuat dan fleksibel apabila dikeringkan daripada larutan.
Sifat Pelekat: CMC mempamerkan ciri pelekat yang baik, yang bermanfaat dalam aplikasi seperti pelekat dan salutan.
Kebolehbiodegradan: Diperolehi daripada selulosa semula jadi, CMC boleh terbiodegradasi, menjadikannya mesra alam.
Industri Makanan
CMC digunakan secara meluas sebagai bahan tambah makanan (E466) kerana keupayaannya untuk mengubah suai kelikatan dan menstabilkan emulsi dalam pelbagai produk makanan. Ia bertindak sebagai pemekat, penstabil dan pengemulsi dalam produk seperti ais krim, produk tenusu, barangan roti dan pembalut salad. Sebagai contoh, dalam ais krim, CMC membantu menghalang pembentukan hablur ais, menghasilkan tekstur yang lebih licin.
Farmaseutikal dan Kosmetik
Dalam industri farmaseutikal, CMC digunakan sebagai pengikat dalam tablet, penghancur, dan penambah kelikatan dalam penggantungan dan emulsi. Ia juga bertindak sebagai penstabil dalam losyen, krim, dan gel dalam industri kosmetik. Sifatnya yang tidak toksik dan tidak merengsa menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam produk ini.
Kertas dan Tekstil
CMC digunakan dalam industri kertas sebagai ejen saiz untuk meningkatkan kekuatan dan kebolehcetakan kertas. Dalam tekstil, ia digunakan sebagai agen pemekat dalam proses pencelupan dan sebagai komponen dalam pes percetakan tekstil, meningkatkan keseragaman dan kualiti cetakan.
Detergen dan Agen Pencuci
Dalam detergen, CMC berfungsi sebagai agen penggantungan tanah, menghalang kotoran daripada mendap semula pada kain semasa mencuci. Ia juga meningkatkan prestasi detergen cecair dengan meningkatkan kelikatan dan kestabilannya.
Penggerudian dan Perlombongan Minyak
CMC digunakan dalam cecair penggerudian minyak untuk mengawal kelikatan dan sebagai pengubah reologi untuk mengekalkan kestabilan lumpur penggerudian, menghalang keruntuhan lubang gerudi dan memudahkan penyingkiran keratan. Dalam perlombongan, ia digunakan sebagai agen pengapungan dan flokulan.
Pembinaan dan Seramik
Dalam industri pembinaan, CMC digunakan dalam formulasi simen dan mortar untuk meningkatkan pengekalan air dan kebolehkerjaan. Dalam seramik, ia bertindak sebagai pengikat dan pemplastik dalam pes seramik, meningkatkan sifat pengacuan dan pengeringannya.
Pertimbangan Alam Sekitar dan Keselamatan
CMC secara amnya dianggap selamat (GRAS) oleh pihak berkuasa kawal selia seperti FDA. Ia tidak toksik, tidak alahan, dan boleh terbiodegradasi, menjadikannya mesra alam. Walau bagaimanapun, proses pengeluaran melibatkan bahan kimia yang mesti dikendalikan dengan berhati-hati untuk mengelakkan pencemaran alam sekitar. Pelupusan dan rawatan bahan buangan yang betul adalah penting untuk meminimumkan kesan alam sekitar.
Inovasi dan Hala Tuju Masa Depan
Kemajuan terkini dalam bidang CMC melibatkan pembangunan CMC yang diubah suai dengan sifat yang dipertingkatkan untuk aplikasi tertentu. Sebagai contoh, CMC dengan berat molekul yang disesuaikan dan tahap penggantian boleh menawarkan prestasi yang lebih baik dalam sistem penghantaran ubat atau sebagai bahan pembungkusan berasaskan bio. Selain itu, penyelidikan berterusan sedang meneroka penggunaan CMC dalam bidang baharu seperti kejuruteraan tisu dan pencetakan bio, di mana kebolehan biokompatibiliti dan pembentukan gelnya boleh memberi manfaat yang tinggi.
Carboxymethyl cellulose ialah bahan serba boleh dan berharga dengan pelbagai aplikasi merentasi pelbagai industri. Sifat uniknya, termasuk keterlarutan air, modulasi kelikatan, dan kebolehbiodegradasian, menjadikannya bahan penting dalam banyak produk. Dengan kemajuan berterusan dalam pengeluaran dan pengubahsuaiannya, CMC bersedia untuk memainkan peranan yang semakin penting dalam kedua-dua bidang tradisional dan baru muncul, menyumbang kepada kemajuan teknologi dan usaha kemampanan.
Masa siaran: Jun-06-2024