Carboximetilceluloză de sodiu (cunoscută și sub denumirea de: carboximetilceluloză de sodiu, carboximetilceluloză,CMC, Carboximetilceluloză sodică, sarea de sodiu a caboximetilcelulozei) este cel mai utilizat și cel mai utilizat în cantitate în lume astăzi.
CMC-Na, pe scurt, este un derivat de celuloză cu un grad de polimerizare a glucozei de 100-2000 și o masă moleculară relativă de 242,16. Pulbere albă, fibroasă sau granulară. Inodoră, fără gust, higroscopică, insolubilă în solvenți organici.
Proprietăți de bază
1. Structura moleculară a carboximetilcelulozei sodice (CMC)
A fost produsă pentru prima dată în Germania în 1918, brevetată în 1921 și a apărut în lume. De atunci, producția comercială a fost realizată în Europa. La acea vreme, era doar un produs brut, folosit ca coloid și liant. Din 1936 până în 1941, cercetarea aplicațiilor industriale ale carboximetilcelulozei de sodiu a fost destul de activă, fiind inventate mai multe brevete inspiratoare. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, Germania a folosit carboximetilceluloza de sodiu în detergenți sintetici. Hercules a produs carboximetilceluloză de sodiu pentru prima dată în Statele Unite în 1943 și a produs carboximetilceluloză de sodiu rafinată în 1946, care a fost recunoscută ca un aditiv alimentar sigur. Țara mea a început să o adopte în anii 1970 și a fost utilizată pe scară largă în anii 1990. Este cea mai utilizată și cea mai mare cantitate de celuloză din lume astăzi.
Formulă structurală: C6H7O2 (OH)2OCH2COONa Formulă moleculară: C8H11O7Na
Acest produs este sarea de sodiu a carboximetileterului de celuloză, o fibră anionică
2. Aspectul carboximetilcelulozei sodice (CMC)
Acest produs este sarea de sodiu a carboximetil eterului de celuloză, un eter anionic de celuloză, pulbere fibroasă sau granulă albă sau alb-lăptos, cu densitatea de 0,5-0,7 g/cm3, aproape inodor, fără gust, higroscopic. Se dispersează ușor în apă pentru a forma o soluție coloidală transparentă și este insolubil în solvenți organici precum etanolul [1]. PH-ul soluției apoase 1% este de 6,5-8,5, când pH-ul > 10 sau < 5, vâscozitatea mucilagiului scade semnificativ, iar performanța este cea mai bună când pH-ul = 7. Stabil la căldură, vâscozitatea crește rapid sub 20°C și se modifică lent la 45°C. Încălzirea pe termen lung peste 80°C poate denatura coloidul și poate reduce semnificativ vâscozitatea și performanța. Este ușor solubil în apă, iar soluția este transparentă; Este foarte stabil în soluție alcalină, dar este ușor hidrolizat atunci când întâlnește acid și va precipita când valoarea pH-ului este 2-3 și va reacționa, de asemenea, cu săruri metalice polivalente.
Scopul principal
Este utilizat ca agent de îngroșare în industria alimentară, ca purtător de medicamente în industria farmaceutică și ca liant și agent anti-redepunere în industria chimică de uz zilnic. În industria tipografică și de vopsire, este utilizat ca și coloid protector pentru agenți de încleiere și paste de imprimare. În industria petrochimică, poate fi utilizat ca și componentă a fluidului de fracturare pentru recuperarea petrolului. [2]
Incompatibilitate
Carboximetilceluloza de sodiu este incompatibilă cu soluțiile acide puternice, sărurile de fier solubile și alte metale precum aluminiul, mercurul și zincul. Când pH-ul este mai mic de 2 și când este amestecată cu etanol 95%, va apărea precipitații.
Carboximetilceluloza de sodiu poate forma coaglomerate cu gelatina și pectina și poate forma, de asemenea, complexe cu colagenul, care pot precipita anumite proteine încărcate pozitiv.
meșteșug
CMC este de obicei un compus polimeric anionic preparat prin reacția celulozei naturale cu alcali caustici și acid monocloroacetic, cu o greutate moleculară de 6400 (±1 000). Principalele produse secundare sunt clorura de sodiu și glicolatul de sodiu. CMC aparține modificărilor naturale ale celulozei. Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură (FAO) și Organizația Mondială a Sănătății (OMS) au denumit-o oficial „celuloză modificată”.
Principalii indicatori pentru măsurarea calității CMC sunt gradul de substituție (DS) și puritatea. În general, proprietățile CMC sunt diferite dacă DS este diferit; cu cât gradul de substituție este mai mare, cu atât solubilitatea este mai puternică și cu atât transparența și stabilitatea soluției sunt mai bune. Conform rapoartelor, transparența CMC este mai bună atunci când gradul de substituție este 0,7-1,2, iar vâscozitatea soluției sale apoase este cea mai mare atunci când valoarea pH-ului este 6-9. Pentru a asigura calitatea sa, pe lângă alegerea agentului de eterificare, trebuie luați în considerare și anumiți factori care afectează gradul de substituție și puritatea, cum ar fi relația dintre cantitatea de alcali și agentul de eterificare, timpul de eterificare, conținutul de apă din sistem, temperatura, valoarea pH-ului, concentrația soluției și sarea etc.
status-quo
Pentru a rezolva deficitul de materii prime (bumbac rafinat obținut din linters de bumbac), în ultimii ani, unele unități de cercetare științifică din țara mea au cooperat cu întreprinderi pentru a utiliza în mod comprehensiv paie de orez, bumbac măcinat (bumbac rezidual) și drojdie de tofu pentru a produce cu succes CMC. Costul de producție este redus considerabil, ceea ce deschide o nouă sursă de materii prime pentru producția industrială de CMC și realizează utilizarea completă a resurselor. Pe de o parte, costul de producție este redus, iar pe de altă parte, CMC se dezvoltă către o precizie mai mare. Cercetarea și dezvoltarea CMC se concentrează în principal pe transformarea tehnologiei de producție existente și inovarea procesului de fabricație, precum și pe noi produse CMC cu proprietăți unice, cum ar fi procesul „metoda solvent-slawry” [3], care a fost dezvoltat cu succes în străinătate și a fost utilizat pe scară largă. Se produce un nou tip de CMC modificat cu stabilitate ridicată. Datorită gradului mai mare de substituție și a distribuției mai uniforme a substituenților, acesta poate fi utilizat într-o gamă mai largă de domenii de producție industrială și medii de utilizare complexe pentru a satisface cerințe de proces mai ridicate. La nivel internațional, acest nou tip de CMC modificată este denumită și „celuloză polianionică (PAC, celuloză polianionică)”.
siguranţă
Securitate ridicată, ADI nu necesită reglementări, fiind formulate standarde naționale [4].
aplicație
Acest produs are funcții de legare, îngroșare, întărire, emulsionare, retenție de apă și suspendare.
Aplicarea CMC în alimente
FAO și OMS au aprobat utilizarea CMC pură în alimente. Aceasta a fost aprobată după cercetări și teste biologice și toxicologice foarte stricte. Doza zilnică recomandată (DZA) conform standardului internațional este de 25 mg/(kg·zi), adică aproximativ 1,5 g/zi de persoană. S-a raportat că unele persoane nu au avut nicio reacție toxică atunci când aportul a atins 10 kg. CMC nu este doar un bun stabilizator și agent de îngroșare al emulsificării în aplicațiile alimentare, ci are și o stabilitate excelentă la congelare și topire și poate îmbunătăți aroma produsului și prelungi timpul de depozitare. Cantitatea utilizată în laptele de soia, înghețată, jeleuri, băuturi și conserve este de aproximativ 1% până la 1,5%. CMC poate forma, de asemenea, o dispersie emulsionată stabilă cu oțet, sos de soia, ulei vegetal, suc de fructe, sos gravy, suc de legume etc., iar doza este de 0,2% până la 0,5%. În special, are performanțe excelente de emulsionare pentru uleiurile animale și vegetale, proteinele și soluțiile apoase, permițându-i să formeze o emulsie omogenă cu performanță stabilă. Datorită siguranței și fiabilității sale, dozajul său nu este limitat de standardul național de igienă alimentară ADI. CMC a fost dezvoltat continuu în domeniul alimentar și s-au efectuat, de asemenea, cercetări privind aplicarea carboximetilcelulozei sodice în producția de vin.
Utilizarea CMC în medicină
În industria farmaceutică, poate fi utilizat ca stabilizator de emulsie pentru injecții, liant și agent peliculogen pentru tablete. Unii oameni au dovedit că CMC este un purtător de medicamente anticancerigene sigur și fiabil prin experimente de bază și pe animale. Folosind CMC ca material de membrană, forma farmaceutică modificată a pudrei Yangyin Shengji din medicina tradițională chineză, membrana Yangyin Shengji, poate fi utilizată pentru răni postoperatorii de dermabraziune și răni traumatice. Studiile pe modele animale au arătat că pelicula previne infecția rănilor și nu prezintă diferențe semnificative față de pansamentele de tifon. În ceea ce privește controlul exudării fluidului din țesutul rănii și vindecarea rapidă a rănilor, această peliculă este semnificativ mai bună decât pansamentele de tifon și are efectul de reducere a edemului postoperatoriu și a iritației rănilor. Preparatul de peliculă realizat din alcool polivinilic: carboximetilceluloză sodică: policarboxietilenă într-un raport de 3:6:1 este cea mai bună prescripție, iar atât aderența, cât și rata de eliberare sunt crescute. Aderența preparatului, timpul de rezidență al preparatului în cavitatea bucală și eficacitatea medicamentului în preparat sunt toate îmbunătățite semnificativ. Bupivacaina este un anestezic local puternic, dar uneori poate produce efecte secundare cardiovasculare grave în caz de intoxicație. Prin urmare, deși bupivacaina este utilizată pe scară largă în clinică, cercetărilor privind prevenirea și tratamentul reacțiilor sale toxice li s-a acordat întotdeauna mai multă atenție. Studiile farmacologice au arătat că CIVIC, ca substanță cu eliberare prelungită formulată cu soluție de bupivacaină, poate reduce semnificativ efectele secundare ale medicamentului. În chirurgia PRK, utilizarea tetracainei cu concentrație scăzută și a medicamentelor antiinflamatoare nesteroidiene combinate cu CMC poate ameliora semnificativ durerea postoperatorie. Prevenirea aderențelor peritoneale postoperatorii și reducerea obstrucției intestinale sunt una dintre cele mai importante probleme din chirurgia clinică. Studiile au arătat că CMC este semnificativ mai bun decât hialuronatul de sodiu în reducerea gradului de aderențe peritoneale postoperatorii și poate fi utilizat ca o metodă eficientă pentru a preveni apariția aderențelor peritoneale. CMC este utilizat în perfuzia arterială hepatică prin cateter cu medicamente anticancerigene pentru tratamentul cancerului hepatic, ceea ce poate prelungi semnificativ timpul de rezidență al medicamentelor anticancerigene în tumori, poate spori puterea antitumorală și poate îmbunătăți efectul terapeutic. În medicina veterinară, CMC are, de asemenea, o gamă largă de utilizări. S-a raportat [5] că instilarea intraperitoneală a soluției de CMC 1% la oi are un efect semnificativ asupra prevenirii distociei și a aderențelor abdominale după intervențiile chirurgicale la nivelul tractului reproducător la animale.
CMC în alte aplicații industriale
În detergenți, CMC poate fi utilizat ca agent anti-redepunere a murdăriei, în special pentru țesăturile din fibre sintetice hidrofobe, ceea ce este semnificativ mai bun decât fibra carboximetil.
CMC poate fi utilizat pentru a proteja puțurile de petrol ca stabilizator de nămol și agent de retenție a apei în forajul petrolier. Dozajul pentru fiecare puț de petrol este de 2,3 t pentru puțurile puțin adânci și de 5,6 t pentru puțurile adânci;
În industria textilă, este utilizat ca agent de încleiere, agent de îngroșare pentru paste de imprimare și vopsire, imprimare textilă și finisare pentru rigidizare. Atunci când este utilizat ca agent de încleiere, poate îmbunătăți solubilitatea și vâscozitatea și este ușor de descleiat; ca agent de rigidizare, dozajul său este peste 95%; atunci când este utilizat ca agent de încleiere, rezistența și flexibilitatea peliculei de încleiere sunt îmbunătățite semnificativ; cu fibroină de mătase regenerată, membrana compozită compusă din carboximetilceluloză este utilizată ca matrice pentru imobilizarea glucozoxidazei, iar glucozoxidaza și carboxilatul de ferocen sunt imobilizate, iar biosenzorul de glucoză realizat are o sensibilitate și o stabilitate mai mari. Studiile au arătat că atunci când omogenatul de silicagel este preparat cu o soluție CMC cu o concentrație de aproximativ 1% (g/v), performanța cromatografică a plăcii în strat subțire preparată este cea mai bună. În același timp, placa în strat subțire acoperită în condiții optimizate are o rezistență adecvată a stratului, potrivită pentru diverse tehnici de eșantionare, ușor de utilizat. CMC are aderență la majoritatea fibrelor și poate îmbunătăți legătura dintre fibre. Stabilitatea vâscozității sale poate asigura uniformitatea apretului, îmbunătățind astfel eficiența țeserii. Poate fi utilizat și ca agent de finisare pentru textile, în special pentru finisarea permanentă anti-șifonare, care aduce modificări durabile țesăturilor.
CMC poate fi utilizat ca agent antisedimentant, emulgator, dispersant, agent de nivelare și adeziv pentru acoperiri. Poate face ca conținutul solid al acoperirii să fie distribuit uniform în solvent, astfel încât acoperirea să nu se delamineze pentru o perioadă lungă de timp. De asemenea, este utilizat pe scară largă în vopsele.
Când CMC este utilizat ca floculant, este mai eficient decât gluconatul de sodiu în îndepărtarea ionilor de calciu. Când este utilizat ca schimbător de cationi, capacitatea sa de schimb poate ajunge la 1,6 ml/g.
CMC este utilizat ca agent de încleiere a hârtiei în industria hârtiei, putând îmbunătăți semnificativ rezistența la uscare și rezistența la umiditate a hârtiei, precum și rezistența la ulei, absorbția cernelii și rezistența la apă.
CMC este utilizat ca hidrosol în cosmetice și ca agent de îngroșare în pasta de dinți, iar doza sa este de aproximativ 5%.
CMC poate fi utilizat ca floculant, agent de chelare, emulgator, agent de îngroșare, agent de reținere a apei, agent de dimensionare, material peliculogen etc. și este, de asemenea, utilizat pe scară largă în electronică, pesticide, piele, materiale plastice, imprimare, ceramică, pastă de dinți, substanțe chimice de uz zilnic și alte domenii, iar datorită performanțelor sale excelente și gamei largi de utilizări, deschide constant noi domenii de aplicare, iar perspectivele de piață sunt extrem de largi.
Precauții
(1) Compatibilitatea acestui produs cu acizi tari, alcali tari și ioni de metale grele (cum ar fi aluminiu, zinc, mercur, argint, fier etc.) este contraindicată.
(2) Doza admisă pentru acest produs este de 0-25 mg/kg·zi.
Instrucţiuni
Amestecați CMC direct cu apă pentru a obține un adeziv pastos pentru utilizare ulterioară. La configurarea adezivului CMC, adăugați mai întâi o anumită cantitate de apă curată în rezervorul de dozare cu un dispozitiv de amestecare, iar când dispozitivul de amestecare este pornit, presărați încet și uniform CMC în rezervorul de dozare, amestecând continuu, astfel încât CMC-ul, complet integrat cu apa, să se poată dizolva complet. La dizolvarea CMC, motivul pentru care acesta trebuie presărat uniform și amestecat continuu este „pentru a preveni problemele de aglomerare și a reduce cantitatea de CMC dizolvată atunci când CMC întâlnește apa” și pentru a crește rata de dizolvare a CMC. Timpul de amestecare nu este același cu timpul necesar dizolvării complete a CMC-ului. Sunt două concepte. În general, timpul de amestecare este mult mai scurt decât timpul necesar dizolvării complete a CMC-ului. Timpul necesar pentru cele două depinde de situația specifică.
Baza pentru determinarea timpului de amestecare este: cândCMCeste dispersat uniform în apă și nu există bulgări mari vizibili, agitarea poate fi oprită, permițând CMC-ului și apei să pătrundă și să se contopească între ele în stare stagnantă.
Baza pentru determinarea timpului necesar dizolvării complete a CMC este următoarea:
(1) CMC și apa sunt complet legate și nu există nicio separare solid-lichid între cele două;
(2) Pasta amestecată este într-o stare uniformă, iar suprafața este plană și netedă;
(3) Culoarea pastei amestecate este aproape incoloră și transparentă, și nu există obiecte granulare în pastă. Din momentul în care CMC este introdus în rezervorul de dozare și amestecat cu apă până la momentul în care CMC este complet dizolvat, timpul necesar este între 10 și 20 de ore.
Data publicării: 26 aprilie 2024