Карбоксиметил целулоза (CMC) и натриева карбоксиметил целулоза (CMC-Na) са често срещани съединения в химическата и хранително-вкусовата промишленост. Те имат определени различия и връзки в структурата, производителността и употребата. Тази статия ще анализира подробно свойствата, методите на приготвяне, приложенията и значението на двете в различни области.
(1) Карбоксиметил целулоза (CMC)
1. Основни свойства
Карбоксиметилцелулозата (CMC) е карбоксиметилирано производно на целулозата и е анионен линеен полизахарид. Неговата основна структура е, че някои хидроксилни групи (-OH) в целулозната молекула са заменени с карбоксиметилови групи (-CH₂-COOH), като по този начин се променят разтворимостта и функционалните свойства на целулозата. CMC обикновено е бял до леко жълт прах, без мирис и вкус, неразтворим в органични разтворители, но може да абсорбира вода, за да образува гел.
2. Начин на приготвяне
Подготовката на CMC обикновено включва следните стъпки:
Реакция на алкализиране: Смесете целулоза с натриев хидроксид (NaOH), за да превърнете хидроксилните групи в целулозата в алкални соли.
Реакция на етерификация: Алкализираната целулоза реагира с хлороцетна киселина (ClCH₂COOH), за да генерира карбоксиметил целулоза и натриев хлорид (NaCl).
Този процес обикновено се извършва във вода или разтвор на етанол и реакционната температура се контролира между 60℃-80℃. След като реакцията приключи, крайният CMC продукт се получава чрез промиване, филтриране, сушене и други етапи.
3. Полета за приложение
CMC се използва главно в хранително-вкусовата промишленост, медицината, текстила, производството на хартия и други области. Има множество функции като сгъстяване, стабилизиране, задържане на вода и образуване на филм. Например в хранително-вкусовата промишленост CMC може да се използва като сгъстител, стабилизатор и емулгатор за сладолед, конфитюр, кисело мляко и други продукти; във фармацевтичната област CMC се използва като свързващо вещество, сгъстител и стабилизатор за лекарства; в текстилната и хартиената промишленост CMC се използва като добавка за суспензия и агент за оразмеряване на повърхността за подобряване на качеството и стабилността на продукта.
(2) Натриева карбоксиметил целулоза (CMC-Na)
1. Основни свойства
Натриевата карбоксиметил целулоза (CMC-Na) е формата на натриева сол на карбоксиметил целулозата. В сравнение с CMC, CMC-Na има по-добра разтворимост във вода. Неговата основна структура е, че карбоксилметиловите групи в CMC са частично или напълно превърнати в техните натриеви соли, т.е. водородните атоми на карбоксилметиловите групи са заменени с натриеви йони (Na⁺). CMC-Na обикновено е бял или леко жълт прах или гранули, лесно разтворими във вода и образува вискозен прозрачен разтвор.
2. Начин на приготвяне
Методът на приготвяне на CMC-Na е подобен на този на CMC и основните стъпки включват:
Реакция на алкализиране: целулозата се алкализира с помощта на натриев хидроксид (NaOH).
Реакция на етерификация: Алкализираната целулоза реагира с хлороцетна киселина (ClCH₂COOH), за да се получи CMC.
Реакция на натрийизация: CMC се превръща във формата на натриева сол чрез реакция на неутрализация във воден разтвор.
В този процес е необходимо да се обърне внимание на контролирането на реакционните условия, като pH и температура, за да се получат CMC-Na продукти с оптимална производителност.
3. Полета за приложение
Областите на приложение на CMC-Na са много широки, обхващащи много индустрии като храна, медицина, ежедневни химикали и петрол. В хранително-вкусовата промишленост CMC-Na е важен сгъстител, стабилизатор и емулгатор и се използва широко в млечни продукти, сокове, подправки и др. Във фармацевтичната област CMC-Na се използва като лепило, гел и лубрикант за таблетки . В ежедневната химическа индустрия CMC-Na се използва в продукти като паста за зъби, шампоан и балсам и има добри сгъстяващи и стабилизиращи ефекти. В допълнение, при нефтени сондажи, CMC-Na се използва като сгъстител и реологичен регулатор за сондажна кал, което може да подобри течливостта и стабилността на калта.
(3) Разликата и връзката между CMC и CMC-Na
1. Структура и свойства
Основната разлика между CMC и CMC-Na в молекулярната структура е, че карбоксилметиловата група на CMC-Na съществува частично или изцяло под формата на натриева сол. Тази структурна разлика кара CMC-Na да показва по-висока разтворимост и по-добра стабилност във вода. CMC обикновено е частично или напълно карбоксиметилирана целулоза, докато CMC-Na е формата на натриева сол на тази карбоксиметил целулоза.
2. Разтворимост и употреби
CMC има определена разтворимост във вода, но CMC-Na има по-добра разтворимост и може да образува стабилен вискозен разтвор във вода. Благодарение на по-добрата си разтворимост във вода и характеристики на йонизация, CMC-Na показва по-добра производителност от CMC в много приложения. Например в хранително-вкусовата промишленост CMC-Na се използва широко като сгъстител и стабилизатор поради добрата си разтворимост във вода и висок вискозитет, докато CMC се използва по-често в приложения, които не изискват висока разтворимост във вода.
3. Процес на подготовка
Въпреки че процесите на приготвяне на двете са приблизително сходни, крайният продукт от производството на CMC е карбоксиметил целулоза, докато CMC-Na допълнително превръща карбоксиметил целулозата в нейната форма на натриева сол чрез реакция на неутрализация по време на производствения процес. Това преобразуване дава на CMC-Na по-добра производителност в някои специални приложения, като например по-добра производителност в приложения, изискващи разтворимост във вода и стабилност на електролита.
Карбоксиметил целулоза (CMC) и натриева карбоксиметил целулоза (CMC-Na) са две целулозни производни с важна индустриална стойност. Въпреки че са сходни по структура, CMC-Na показва по-висока водоразтворимост и стабилност поради превръщането на някои или всички карбоксилни групи в CMC-Na в натриева сол. Тази разлика кара CMC и CMC-Na да имат свои собствени уникални предимства и функции в различни индустриални приложения. Разбирането и правилното прилагане на тези две вещества може да помогне за оптимизиране на производителността на продуктите и подобряване на ефективността на производството в много области като хранително-вкусовата, медицинската и химическата промишленост.
Време на публикуване: 17 юни 2024 г