Karboksymetyloceluloza (CMC) i karboksymetyloceluloza sodowa (CMC-Na) są związkami powszechnie stosowanymi w przemyśle chemicznym i spożywczym. Mają pewne różnice i powiązania w strukturze, wydajności i zastosowaniu. W tym artykule szczegółowo przeanalizujemy właściwości, metody przygotowania, zastosowania i znaczenie tych dwóch w różnych dziedzinach.
(1) Karboksymetyloceluloza (CMC)
1. Podstawowe właściwości
Karboksymetyloceluloza (CMC) jest karboksymetylowaną pochodną celulozy i jest anionowym liniowym polisacharydem. Jego podstawowa struktura polega na tym, że niektóre grupy hydroksylowe (-OH) w cząsteczce celulozy zostają zastąpione grupami karboksymetylowymi (-CH₂-COOH), zmieniając w ten sposób rozpuszczalność i właściwości funkcjonalne celulozy. CMC to zazwyczaj proszek o barwie białej do lekko żółtej, bezwonny i bez smaku, nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych, ale może wchłaniać wodę, tworząc żel.
2. Metoda przygotowania
Przygotowanie CMC zwykle obejmuje następujące etapy:
Reakcja alkalizacji: Zmieszać celulozę z wodorotlenkiem sodu (NaOH) w celu przekształcenia grup hydroksylowych celulozy w sole alkaliczne.
Reakcja eteryfikacji: Alkalizowana celuloza reaguje z kwasem chlorooctowym (ClCH₂COOH), tworząc karboksymetylocelulozę i chlorek sodu (NaCl).
Proces ten zwykle prowadzi się w roztworze wody lub etanolu, a temperatura reakcji jest kontrolowana w zakresie 60 ℃ - 80 ℃. Po zakończeniu reakcji końcowy produkt CMC otrzymuje się poprzez przemywanie, filtrowanie, suszenie i inne etapy.
3. Pola aplikacji
CMC znajduje zastosowanie głównie w przemyśle spożywczym, medycynie, tekstyliach, papiernictwie i innych dziedzinach. Spełnia wiele funkcji, takich jak zagęszczanie, stabilizacja, zatrzymywanie wody i tworzenie filmu. Przykładowo w przemyśle spożywczym CMC można stosować jako zagęstnik, stabilizator i emulgator do lodów, dżemów, jogurtów i innych produktów; w farmacji CMC stosuje się jako spoiwo, zagęszczacz i stabilizator leków; w przemyśle tekstylnym i papierniczym CMC stosuje się jako dodatek do zawiesiny i środek zaklejający powierzchnię w celu poprawy jakości i stabilności produktu.
(2) Karboksymetyloceluloza sodowa (CMC-Na)
1. Podstawowe właściwości
Karboksymetyloceluloza sodowa (CMC-Na) to sól sodowa karboksymetylocelulozy. W porównaniu z CMC, CMC-Na ma lepszą rozpuszczalność w wodzie. Jego podstawowa struktura polega na tym, że grupy karboksymetylowe w CMC są częściowo lub całkowicie przekształcane w sole sodowe, to znaczy atomy wodoru w grupach karboksymetylowych są zastępowane jonami sodu (Na⁺). CMC-Na to zazwyczaj biały lub lekko żółty proszek lub granulki, łatwo rozpuszczalny w wodzie i tworzący lepki, przezroczysty roztwór.
2. Metoda przygotowania
Metoda przygotowania CMC-Na jest podobna do metody CMC, a główne etapy obejmują:
Reakcja alkalizacji: celulozę alkalizuje się za pomocą wodorotlenku sodu (NaOH).
Reakcja eteryfikacji: Alkalizowaną celulozę poddaje się reakcji z kwasem chlorooctowym (ClCH₂COOH) w celu wytworzenia CMC.
Reakcja sodowania: CMC przekształca się w sól sodową w reakcji zobojętniania w roztworze wodnym.
W procesie tym należy zwrócić uwagę na kontrolowanie warunków reakcji, takich jak pH i temperatura, aby otrzymać produkty CMC-Na o optymalnych parametrach.
3. Pola aplikacji
Obszary zastosowań CMC-Na są bardzo szerokie i obejmują wiele gałęzi przemysłu, takich jak żywność, medycyna, chemia codziennego użytku i ropa naftowa. W przemyśle spożywczym CMC-Na jest ważnym zagęszczaczem, stabilizatorem i emulgatorem i jest szeroko stosowana w produktach mlecznych, sokach, przyprawach itp. W branży farmaceutycznej CMC-Na jest stosowana jako klej, żel i smar do tabletek . W codziennym przemyśle chemicznym CMC-Na jest stosowany w produktach takich jak pasta do zębów, szampon i odżywka i ma dobre działanie zagęszczające i stabilizujące. Ponadto podczas wierceń naftowych CMC-Na stosuje się jako zagęszczacz i regulator reologii płuczki wiertniczej, co może poprawić płynność i stabilność płuczki.
(3) Różnica i powiązanie pomiędzy CMC i CMC-Na
1. Struktura i właściwości
Główna różnica między CMC i CMC-Na w strukturze molekularnej polega na tym, że grupa karboksylometylowa CMC-Na występuje częściowo lub całkowicie w postaci soli sodowej. Ta różnica strukturalna sprawia, że CMC-Na wykazuje wyższą rozpuszczalność i lepszą stabilność w wodzie. CMC to zazwyczaj częściowo lub całkowicie karboksymetyloceluloza, podczas gdy CMC-Na to postać soli sodowej tej karboksymetylocelulozy.
2. Rozpuszczalność i zastosowania
CMC ma pewną rozpuszczalność w wodzie, ale CMC-Na ma lepszą rozpuszczalność i może tworzyć stabilny lepki roztwór w wodzie. Ze względu na lepszą rozpuszczalność w wodzie i właściwości jonizacyjne, CMC-Na wykazuje w wielu zastosowaniach lepszą wydajność niż CMC. Na przykład w przemyśle spożywczym CMC-Na jest szeroko stosowany jako zagęstnik i stabilizator ze względu na dobrą rozpuszczalność w wodzie i wysoką lepkość, natomiast CMC jest częściej stosowany w zastosowaniach, które nie wymagają dużej rozpuszczalności w wodzie.
3. Proces przygotowawczy
Chociaż procesy ich przygotowania są z grubsza podobne, końcowym produktem produkcji CMC jest karboksymetyloceluloza, podczas gdy CMC-Na dalej przekształca karboksymetylocelulozę w postać soli sodowej poprzez reakcję zobojętniania podczas procesu produkcyjnego. Ta konwersja zapewnia CMC-Na lepszą wydajność w niektórych specjalnych zastosowaniach, np. lepszą wydajność w zastosowaniach wymagających rozpuszczalności w wodzie i stabilności elektrolitu.
Karboksymetyloceluloza (CMC) i karboksymetyloceluloza sodowa (CMC-Na) to dwie pochodne celulozy o istotnym znaczeniu przemysłowym. Chociaż mają podobną strukturę, CMC-Na wykazuje wyższą rozpuszczalność w wodzie i stabilność ze względu na konwersję niektórych lub wszystkich grup karboksylowych w CMC-Na w sól sodową. Ta różnica sprawia, że CMC i CMC-Na mają swoje unikalne zalety i funkcje w różnych zastosowaniach przemysłowych. Zrozumienie i prawidłowe zastosowanie tych dwóch substancji może pomóc zoptymalizować działanie produktu i poprawić wydajność produkcji w wielu dziedzinach, takich jak przemysł spożywczy, medyczny i chemiczny.
Czas publikacji: 17 czerwca 2024 r