Natri carboxymethyl cellulose (còn được gọi là: natri carboxymethyl cellulose, carboxymethyl cellulose,CMCCarboxymethylcellulose natri (muối natri của carboxymethylcellulose) là loại cellulose được sử dụng rộng rãi nhất và với số lượng lớn nhất trên thế giới hiện nay.
CMC-Na, viết tắt của cellulose, là một dẫn xuất của cellulose với độ trùng hợp glucose từ 100-2000 và khối lượng phân tử tương đối là 242,16. Là bột màu trắng dạng sợi hoặc hạt. Không mùi, không vị, hút ẩm, không tan trong dung môi hữu cơ.
Các đặc tính cơ bản
1. Cấu trúc phân tử của natri carboxymethylcellulose (CMC)
Chất này được sản xuất lần đầu tiên tại Đức vào năm 1918, được cấp bằng sáng chế năm 1921 và xuất hiện trên thế giới. Từ đó, việc sản xuất thương mại đã được thực hiện 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 sôi nổi, và một số bằng sáng chế đầy cảm hứng đã được phát minh. Trong Thế chiến II, Đức đã sử dụng natri carboxymethyl cellulose trong chất tẩy rửa tổng hợp. Hercules đã sản xuất natri carboxymethyl cellulose lần đầu tiên tại Hoa Kỳ vào năm 1943, và sản xuất natri carboxymethyl cellulose tinh chế vào năm 1946, được công nhận là phụ gia thực phẩm an toàn. Nước ta bắt đầu sử dụng nó vào những năm 1970, và được sử dụng rộng rãi vào những năm 1990. Hiện nay, đây là loại cellulose được sử dụng rộng rãi nhất và với lượng lớn nhất trên thế giới.
Công thức cấu tạo: C6H7O2 (OH) 2OCH2COONa Công thức phân tử: C8H11O7Na
Sản phẩm này là muối natri của ete cacboxymetyl xenluloza, một loại sợi anion.
2. Hình dạng của natri carboxymethyl cellulose (CMC)
Sản phẩm này là muối natri của ete carboxymethyl xenluloza, một ete xenluloza anion, dạng bột hoặc hạt màu trắng hoặc trắng sữa, mật độ 0,5-0,7 g/cm3, hầu như không mùi, không vị, hút ẩm. Nó dễ dàng phân tán trong nước để tạo thành dung dịch keo trong suốt và không tan trong các dung môi hữu cơ như etanol [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. Chịu nhiệt tốt, độ nhớt tăng nhanh dưới 20°C và thay đổi chậm ở 45°C. Gia nhiệt lâu dài trên 80°C có thể làm biến tính chất keo và làm giảm đáng kể độ nhớt và hiệu suất. Nó dễ tan trong nước và dung dịch trong suốt; Nó rất bền trong dung dịch kiềm, nhưng dễ bị thủy phân khi gặp axit, và sẽ kết tủa khi độ pH từ 2-3, đồng thời cũng phản ứng với các muối kim loại đa hóa trị.
Mục đích chính
Nó được sử dụng làm chất làm đặc trong ngành công nghiệp thực phẩm, làm chất mang thuốc trong ngành dược phẩm và làm chất kết dính và chất chống lắng đọng lại trong ngành công nghiệp hóa chất hàng ngày. Trong ngành in ấn và nhuộm, nó được sử dụng làm chất keo bảo vệ cho chất hồ và bột in. Trong ngành công nghiệp hóa dầu, nó có thể được sử dụng làm thành phần của chất lỏng nứt vỡ 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 và kẽm. Khi độ pH nhỏ hơn 2 và khi trộn với etanol 95%, sẽ xảy ra kết tủa.
Natri carboxymethyl cellulose có thể tạo thành các cụm kết tụ với gelatin và pectin, và cũng có thể tạo phức hợp với collagen, từ đó có thể làm kết tủa một số protein mang điện tích dương.
thủ công
CMC thường là một hợp chất polymer anion được điều chế bằng cách cho cellulose tự nhiên phản ứng với kiềm ăn da và axit monocloroaxetic, có trọng lượng phân tử là 6400 (±1000). Sản phẩm phụ chính là natri clorua và natri glycolat. CMC thuộc loại cellulose tự nhiên được biến đổi. 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 tính”.
Các chỉ số chính để đánh giá chất lượng CMC là độ thế (DS) và độ tinh khiết. Nhìn chung, tính chất của CMC sẽ khác nhau nếu DS khác nhau; độ thế càng cao, độ hòa tan càng mạnh, và độ trong suốt cũng như độ ổn định của dung dịch càng tốt. Theo các báo cáo, độ trong suốt của CMC tốt hơn khi độ thế là 0,7-1,2, và độ nhớt của dung dịch nước của nó lớn nhất khi giá trị pH là 6-9. Để đảm bảo chất lượng, ngoài việc lựa chọn chất ete hóa, một số yếu tố ảnh hưởng đến độ thế và độ tinh khiết cũng cần được xem xét, chẳng hạn như tỷ lệ giữa lượng kiềm và chất 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 thô (bông tinh chế làm từ xơ bông), trong những năm gần đây, một số đơn vị nghiên cứu khoa học trong nước đã hợp tác với các doanh nghiệp để tận dụng toàn diện rơm rạ, bông nghiền (bông phế thải) và bã đậu phụ để sản xuất CMC thành công. Chi phí sản xuất giảm đáng kể, mở ra nguồn nguyên liệu mới cho sản xuất công nghiệp CMC và hiện thực hóa việc sử dụng tổng hợp 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. Nghiên cứu và phát triển 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 với các đặc tính độc đáo, chẳng hạn như quy trình “phương pháp dung môi-bùn” [3] đã được phát triển thành công ở nước ngoài và được sử dụng rộng rãi. Một loại CMC biến tính 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 chất thay thế, nó có thể được sử dụng trong phạm vi rộng hơn của các lĩnh vực sản xuất công nghiệp và môi trường sử dụng phức tạp để đáp ứng các yêu cầu quy trình cao hơn. Trên phạm vi quốc tế, loại CMC biến tính mới này còn được gọi là “cellulose polyanionic (PAC, Poly anionic cellulose)”.
sự an toàn
An ninh cao, ADI không cần quy định và các tiêu chuẩn quốc gia đã được xây dựng [4] .
ứng dụng
Sản phẩm này có các chức năng kết dính, làm đặc, tăng cường độ bền, nhũ hóa, giữ nước và tạo huyền phù.
Ứng dụng CMC trong thực phẩm
FAO và WHO đã phê duyệt việc sử dụng CMC tinh khiết trong thực phẩm. Việc phê duyệt được thực hiện sau các nghiên cứu và thử nghiệm sinh học và độc chất học rất nghiêm ngặt. Lượng tiêu thụ an toàn (ADI) theo tiêu chuẩn quốc tế là 25mg/(kg·ngày), tức khoảng 1,5 g/ngày/người. Đã có báo cáo rằng một số người không có bất kỳ phản ứng độc hại nào khi lượng tiêu thụ đạt đến 10 kg. CMC không chỉ là chất ổn định nhũ hóa và chất làm đặc tốt trong ứng dụng thực phẩm, mà còn có độ ổn định đông và tan chảy tuyệt vời, có thể cải thiện hương vị của sản phẩm và kéo dài thời gian bảo quản. Lượng sử dụng trong sữa đậu nành, kem, thạch, đồ uống và đồ hộp là khoảng 1% đến 1,5%. CMC cũng có thể tạo thành hỗn hợp nhũ hóa ổn định với giấm, nước tương, dầu thực vật, nước ép trái cây, nước thịt, nước ép rau củ, v.v., với liều lượng từ 0,2% đến 0,5%. Đặc biệt, nó có khả năng nhũ hóa tuyệt vời đối với dầu động vật và thực vật, protein và dung dịch nước, cho phép tạo thành nhũ tương đồng nhất với hiệu suất ổn định. Do tính an toàn và độ tin cậy cao, liều lượng sử dụng không bị giới hạn bởi tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm quốc gia ADI. CMC đã được phát triển liên tục trong lĩnh vực thực phẩm, và nghiên cứu về ứng dụng natri carboxymethylcellulose trong sản xuất rượu vang cũng đã được thực hiện.
Ứng dụng CMC trong y học
Trong ngành dược phẩm, CMC có thể được sử dụng làm chất ổn định nhũ tương cho thuốc tiêm, chất kết dính và chất tạo màng cho viên nén. Một số người đã chứng minh rằng CMC là chất mang 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 cải tiến của thuốc Đông y truyền thống Yangyin Shengji Powder, Yangyin Shengji Membrane, có thể được sử dụng cho vết thương sau phẫu thuật mài da và vết thương do chấn thương. Các nghiên cứu trên mô hình động vật đã chỉ ra rằng màng này ngăn ngừa nhiễm trùng vết thương và không có sự khác biệt đáng kể so với băng gạc. Về khả năng kiểm soát sự tiết dịch mô vết thương và làm lành vết thương nhanh chóng, màng này tốt hơn đáng kể so với băng gạc, và có tác dụng giảm phù nề sau phẫu thuật và kích ứng vết thương. Công thức bào chế màng từ polyvinyl alcohol: sodium carboxymethyl cellulose: polycarboxyethylene với tỷ lệ 3:6:1 là công thức tối ưu, giúp tăng cả độ bám dính và tốc độ giải phóng thuốc. Độ bám dính của chế phẩm, thời gian lưu giữ của chế phẩm trong khoang miệng và hiệu quả của thuốc trong chế phẩm đều được cải thiện đáng kể. Bupivacaine là một thuốc gây tê tại chỗ mạnh, nhưng đôi khi có thể gây ra các tác dụng phụ nghiêm trọng về tim mạch khi bị ngộ độc. Do đó, mặc dù bupivacaine được sử dụng rộng rãi trong lâm sàng, nhưng nghiên cứu về phòng ngừa và điều trị các phản ứng độc hại của nó luôn được chú trọng hơn. Các nghiên cứu dược lý đã chỉ ra rằng CIVIC, một chất giải phóng chậm được bào chế cùng với dung dịch bupivacaine, có thể làm giảm đáng kể các tác dụng phụ của thuốc. Trong phẫu thuật PRK, việc sử dụng tetracaine nồng độ thấp và thuốc chống viêm không steroid kết hợp với CMC có thể làm giảm đáng kể đau sau phẫu thuật. Phòng ngừa dính phúc mạc sau phẫu thuật 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 ngừa sự xuất hiện của dính phúc mạc. CMC được sử dụng trong truyền thuốc chống ung thư qua động mạch gan bằng catheter 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 khả năng chống khối u và cải thiện hiệu quả điều trị. Trong y học động vật, CMC cũng có nhiều công dụng. Người ta đã báo cáo [5] rằng việc nhỏ dung dịch CMC 1% vào phúc mạc của cừu cái có tác dụng đáng kể trong việc ngăn ngừa khó sinh và dính bụng sau phẫu thuật đường sinh sản ở gia súc.
CMC trong các ứng dụng công nghiệp khác
Trong chất tẩy rửa, CMC có thể được sử dụng như một chất chống bám bẩn trở lại, đặc biệt là đối với các loại vải sợi tổng hợp kỵ nước, hiệu quả hơn đáng kể so với sợi carboxymethyl.
CMC có thể được sử dụng để bảo vệ giếng dầu như một chất ổn định bùn và chất giữ nước trong quá trình 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 công nghiệp dệt may, nó được sử dụng làm chất hồ, chất làm đặc cho hồ in và nhuộm, hoàn thiện làm cứng và in dệt. Khi được sử dụng làm chất hồ, nó có thể cải thiện độ hòa tan và độ nhớt, và dễ dàng loại bỏ hồ; khi được sử dụng làm chất làm cứng, liều lượng của nó trên 95%; khi được sử dụng làm chất hồ, độ bền và độ dẻo của màng hồ được cải thiện đáng kể; với fibroin tơ tằm tái sinh, màng composite được cấu tạo từ carboxymethyl cellulose được sử dụng làm chất nền để cố định glucose oxidase, và glucose oxidase và ferrocene carboxylate được cố định, và 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 chuẩn bị dịch đồng nhất silica gel với dung dịch CMC có nồng độ khoảng 1% (w/v), hiệu suất sắc ký của tấm mỏng được chuẩn bị là tốt nhất. Đồng thời, tấm mỏng được phủ trong điều kiện tối ưu có độ bền lớp thích 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 đảm bảo tính đồng nhất của quá trình hồ vải, từ đó nâng cao hiệu quả dệt. Nó cũng có thể được sử dụng như một chất hoàn thiện cho hàng dệt, đặc biệt là để hoàn thiện chống nhăn vĩnh viễn, mang lại những thay đổi bền lâu cho vải.
CMC có thể được sử dụng như chất chống lắng đọng, chất nhũ hóa, chất phân tán, chất làm phẳng và chất kết dính cho lớp phủ. Nó giúp phân bố đều hàm lượng chất rắn trong lớp phủ trong dung môi, nhờ đó lớp phủ không bị bong tróc trong thời gian dài. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong sơn.
Khi CMC được sử dụng làm chất keo tụ, nó hiệu quả hơn natri gluconat trong việc loại bỏ 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 hồ giấy trong ngành công nghiệp giấy, có thể cải thiện đáng kể độ bền khô và độ bền ướt của giấy, cũng như khả năng chống dầu, khả năng thấm mực và khả năng chống nước.
CMC được sử dụng làm hydrosol trong mỹ phẩm và chất làm đặc trong kem đánh răng, với liều lượng khoảng 5%.
CMC có thể được sử dụng làm chất keo tụ, chất tạo phức, chất nhũ hóa, chất làm đặc, chất giữ nước, chất định cỡ, 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, hóa chất tiêu dùng hàng ngày và các lĩnh vực khác. Nhờ 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 vô cùng rộng lớn.
Các biện pháp phòng ngừa
(1) Sản phẩm này không tương thích với axit mạnh, kiềm mạnh và các ion kim loại nặng (như nhôm, kẽm, thủy ngân, bạc, sắt, v.v.).
(2) Lượng tiêu thụ cho phép của sản phẩm này là 0-25mg/kg·d.
Hướng dẫn
Trộn trực tiếp CMC với nước để tạo thành hỗn hợp keo sệt dùng sau này. Khi pha chế keo CMC, trước tiên cho một lượng nước sạch nhất định vào thùng trộn có thiết bị khuấy, sau đó bật thiết bị khuấy và từ từ rắc đều CMC vào thùng, khuấy liên tục để CMC hòa tan hoàn toàn trong nước. Lý do cần rắc đều và khuấy liên tục khi hòa tan CMC là để “ngăn ngừa hiện tượng vón cục, kết tụ và giảm lượng CMC hòa tan khi gặp nước”, đồng thời tăng tốc độ hòa tan của CMC. Thời gian khuấy không giống với thời gian để CMC hòa tan hoàn toàn. Đó là hai khái niệm khác nhau. Nói chung, thời gian khuấy ngắn hơn nhiều so với thời gian để CMC hòa tan hoàn toàn. Thời gian cần thiết cho cả hai phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Cơ sở để xác định thời gian khuấy là: khiCMCCMC được phân tán đều trong nước và không có cục lớn nào rõ rệt, có thể ngừng khuấy, cho phép CMC và nước thấm vào và hòa quyện với nhau ở trạng thái tĩnh.
Cơ sở để xác định thời gian cần thiết để CMC hòa tan hoàn toàn như sau:
(1) CMC và nước liên kết hoàn toàn với nhau và không có sự phân tách rắn-lỏng giữa hai chất này;
(2) Hỗn hợp hồ ở trạng thái đồng nhất, bề mặt phẳng và nhẵn;
(3) Màu của hỗn hợp gần như không màu và trong suốt, và không có vật thể dạng hạt trong hỗn hợp. Từ thời điểm CMC được cho vào bể trộn và trộn với nước cho đến khi CMC tan hoàn toàn, thời gian cần thiết là từ 10 đến 20 giờ.
Thời gian đăng bài: 26/04/2024