Karboksymetyloceluloza sodowa, zwana karboksymetylocelulozą (CMC), to rodzaj wysokopolimerowego eteru włókiennego otrzymywanego w drodze chemicznej modyfikacji naturalnej celulozy. Jego struktura składa się głównie z jednostek D-glukozy poprzez β (1 → 4). Klucze są ze sobą powiązane.
CMC to biały lub mlecznobiały włóknisty proszek lub granulki o gęstości 0,5-0,7 g/cm3, prawie bezwonny, bez smaku i higroskopijny. Łatwo dysperguje w wodzie, tworząc przezroczysty roztwór koloidalny, nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak etanol. pH 1% roztworu wodnego wynosi 6,5-8,5, gdy pH > 10 lub < 5, lepkość śluzu znacznie spada, a działanie jest najlepsze przy pH = 7. Odporny na ciepło, lepkość gwałtownie wzrasta poniżej 20°C i zmienia się powoli w temperaturze 45°C. Długotrwałe ogrzewanie powyżej 80°C może spowodować denaturację koloidu i znacząco zmniejszyć lepkość i wydajność. Jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, roztwór jest przezroczysty; jest bardzo stabilny w roztworze zasadowym, ale łatwo ulega hydrolizie w kontakcie z kwasem i wytrąca się przy wartości pH 2-3, a także reaguje z solami metali wielowartościowych.
Wzór strukturalny: C6H7(OH)2OCH2COONa Wzór cząsteczkowy: C8H11O5Na
Główna reakcja jest następująca: naturalna celuloza ulega najpierw reakcji alkalizacji za pomocą NaOH, a po dodaniu kwasu chlorooctowego wodór na grupie hydroksylowej jednostki glukozy ulega reakcji podstawienia grupą karboksymetylową w kwasie chlorooctowym. Ze wzoru strukturalnego wynika, że na każdej jednostce glukozy znajdują się trzy grupy hydroksylowe, to znaczy grupy hydroksylowe C2, C3 i C6. Wodór w każdej grupie hydroksylowej jest podstawiony karboksymetylem, co definiuje się jako stopień podstawienia wynoszący 3. Stopień podstawienia CMC bezpośrednio wpływa na rozpuszczalność, emulgowanie, zagęszczanie, stabilność, odporność na kwasy i odporność na sólCMC .
Powszechnie uważa się, że gdy stopień podstawienia wynosi około 0,6-0,7, działanie emulgujące jest lepsze, a wraz ze wzrostem stopnia podstawienia odpowiednio poprawiają się inne właściwości. Gdy stopień podstawienia jest większy niż 0,8, jego odporność na kwasy i sól znacznie wzrasta. .
Ponadto wspomniano również powyżej, że w każdej jednostce znajdują się trzy grupy hydroksylowe, to znaczy drugorzędowe grupy hydroksylowe C2 i C3 oraz pierwszorzędowa grupa hydroksylowa C6. Teoretycznie aktywność pierwszorzędowej grupy hydroksylowej jest większa niż drugorzędowej grupy hydroksylowej, ale zgodnie z działaniem izotopowym C, grupa -OH na C2 Jest bardziej kwaśna, szczególnie w środowisku silnych zasad, jej aktywność jest silniejszy niż C3 i C6, więc jest bardziej podatny na reakcje podstawienia, następnie C6, a C3 jest najsłabszy.
W rzeczywistości działanie CMC jest związane nie tylko ze stopniem podstawienia, ale także z równomiernością rozmieszczenia grup karboksymetylowych w całej cząsteczce celulozy i podstawieniem grup hydroksymetylowych w każdej jednostce C2, C3 i C6 w każdą cząsteczkę. związane z jednolitością. Ponieważ CMC jest wysoce spolimeryzowanym związkiem liniowym, a jego grupa karboksymetylowa ma niejednorodne podstawienie w cząsteczce, cząsteczki mają różną orientację, gdy roztwór pozostaje, a długość cząsteczki liniowej jest inna, gdy w roztworze występuje siła ścinająca . Oś ma tendencję do skręcania się w kierunku przepływu i tendencja ta staje się silniejsza wraz ze wzrostem szybkości ścinania, aż do całkowitego ustalenia ostatecznej orientacji. Ta cecha CMC nazywana jest pseudoplastycznością. Pseudoplastyczność CMC sprzyja homogenizacji i transportowi rurociągowemu, a w płynnym mleku nie będzie miała zbyt tłustego smaku, co sprzyja wydzielaniu się aromatu mleka. .
Aby korzystać z produktów CMC, musimy dobrze rozumieć główne parametry, takie jak stabilność, lepkość, odporność na kwasy i lepkość. Dowiedz się, jak wybieramy odpowiedni produkt.
Produkty CMC o niskiej lepkości mają orzeźwiający smak, niską lepkość i prawie nie powodują uczucia gęstości. Stosowane są głównie w specjalnych sosach i napojach. Dobrym wyborem są także zdrowotne płyny doustne.
Produkty CMC o średniej lepkości stosowane są głównie w napojach stałych, zwykłych napojach białkowych i sokach owocowych. Wybór zależy od osobistych przyzwyczajeń inżynierów. CMC wniosło duży wkład w stabilność napojów mlecznych.
Produkty CMC o dużej lepkości mają stosunkowo dużą przestrzeń zastosowań. W porównaniu ze skrobią, gumą guar, gumą ksantanową i innymi produktami, stabilność CMC jest nadal stosunkowo oczywista, szczególnie w produktach mięsnych, przewaga CMC w zakresie zatrzymywania wody jest bardziej oczywista! Wśród stabilizatorów takich jak lody, dobrym wyborem jest również CMC.
Głównymi wskaźnikami mierzącymi jakość CMC są stopień podstawienia (DS) i czystość. Ogólnie rzecz biorąc, właściwości CMC są różne, jeśli DS jest inny; im wyższy stopień podstawienia, tym silniejsza rozpuszczalność oraz lepsza przezroczystość i stabilność roztworu. Według doniesień przezroczystość CMC jest lepsza, gdy stopień podstawienia wynosi 0,7-1,2, a lepkość jej wodnego roztworu jest największa, gdy wartość pH wynosi 6-9.
Aby zapewnić jego jakość, oprócz wyboru środka eteryfikującego, należy wziąć pod uwagę również pewne czynniki wpływające na stopień podstawienia i czystość, takie jak związek pomiędzy ilością zasady i środka eteryfikującego, czas eteryfikacji, zawartość wody w system, temperatura, wartość DH, stężenie roztworu i sól itp.
Jakość gotowych produktów CMC zależy głównie od rozwiązania produktu. Jeżeli roztwór produktu jest klarowny, zawiera niewiele cząstek żelu, wolnych włókien i czarnych plam zanieczyszczeń, zasadniczo potwierdza się, że jakość CMC jest dobra. Jeśli roztwór pozostawi się na kilka dni, rozwiązanie nie pojawi się. Biały lub mętny, ale nadal bardzo przejrzysty, to lepszy produkt!
Czas publikacji: 14 grudnia 2022 r