Natrijeva karboksimetil celuloza, imenovana karboksimetil celuloza (CMC), je nekakšen eter z visoko polimernimi vlakni, pripravljen s kemično modifikacijo naravne celuloze. Njegova struktura je v glavnem enota D-glukoze skozi β (1→4). Ključa sta povezana skupaj.
CMC je bel ali mlečno bel vlaknat prah ali zrnca, z gostoto 0,5-0,7 g/cm3, skoraj brez vonja, okusa in higroskopičen. Zlahka se dispergira v vodi, da nastane prozorna koloidna raztopina, netopna v organskih topilih, kot je etanol. pH 1% vodne raztopine je 6,5-8,5, ko je pH>10 ali <5, se viskoznost sluzi znatno zmanjša, učinkovitost pa je najboljša, ko je pH=7. Odporen na vročino, viskoznost hitro naraste pod 20 °C in se počasi spremeni pri 45 °C. Dolgotrajno segrevanje nad 80 °C lahko denaturira koloid in znatno zmanjša viskoznost in učinkovitost. Je lahko topen v vodi in raztopina je prozorna; je zelo stabilen v alkalni raztopini, vendar se zlahka hidrolizira, ko naleti na kislino, in se bo oboril, ko bo vrednost pH 2-3, in bo reagiral tudi z večvalentnimi kovinskimi solmi.
Strukturna formula: C6H7(OH)2OCH2COONa Molekulska formula: C8H11O5Na
Glavna reakcija je: naravna celuloza je najprej podvržena reakciji alkalizacije z NaOH, z dodatkom kloroocetne kisline pa je vodik na hidroksilni skupini na enoti glukoze podvržen substitucijski reakciji s karboksimetilno skupino v kloroocetni kislini. Iz strukturne formule je razvidno, da so na vsaki enoti glukoze tri hidroksilne skupine, to so C2, C3 in C6 hidroksilne skupine. Vodik na vsaki hidroksilni skupini je substituiran s karboksimetilom, ki je definiran kot stopnja substitucije 3. Stopnja substitucije CMC neposredno vpliva na topnost, emulgiranje, zgoščevanje, stabilnost, kislinsko odpornost in odpornost na solCMC .
Na splošno velja, da ko je stopnja substitucije okoli 0,6-0,7, je učinkovitost emulgiranja boljša, s povečanjem stopnje substitucije pa se ustrezno izboljšajo tudi druge lastnosti. Ko je stopnja substitucije večja od 0,8, se njegova kislinska odpornost in odpornost na sol znatno povečata. .
Poleg tega je zgoraj omenjeno tudi, da so na vsaki enoti tri hidroksilne skupine, to je sekundarni hidroksilni skupini C2 in C3 ter primarna hidroksilna skupina C6. Teoretično je aktivnost primarne hidroksilne skupine večja od aktivnosti sekundarne hidroksilne skupine, toda glede na izotopski učinek C je skupina -OH na C2 bolj kisla, zlasti v okolju močne alkalije, njegova aktivnost je močnejši od C3 in C6, zato je bolj nagnjen k substitucijskim reakcijam, sledi mu C6, C3 pa je najšibkejši.
Pravzaprav učinkovitost CMC ni povezana le s stopnjo substitucije, ampak tudi z enakomernostjo porazdelitve karboksimetilnih skupin v celotni celulozni molekuli in substitucijo hidroksimetilnih skupin v vsaki enoti s C2, C3 in C6 v vsaka molekula. povezane z enotnostjo. Ker je CMC visoko polimerizirana linearna spojina in ima njena karboksimetilna skupina nehomogeno substitucijo v molekuli, imajo molekule različno orientacijo, ko raztopino pustimo stati, in dolžina linearne molekule je drugačna, ko je v raztopini strižna sila. . Os ima težnjo, da se obrne v smeri toka, ta težnja pa se s povečevanjem strižne hitrosti krepi, dokler ni končna orientacija popolnoma urejena. Ta lastnost CMC se imenuje psevdoplastičnost. Psevdoplastičnost CMC je ugodna za homogenizacijo in transport po cevovodih, v tekočem mleku pa ne bo preveč mastnega okusa, kar je ugodno za sproščanje mlečne arome. .
Za uporabo izdelkov CMC moramo dobro razumeti glavne parametre, kot so stabilnost, viskoznost, kislinska odpornost in viskoznost. Vedeti, kako izberemo pravi izdelek.
Izdelki CMC z nizko viskoznostjo imajo osvežujoč okus, nizko viskoznost in skoraj nič gostega občutka. Uporabljajo se predvsem v posebnih omakah in pijačah. Dobra izbira so tudi ustne tekočine za zdravje.
Izdelki CMC srednje viskoznosti se uporabljajo predvsem v trdnih pijačah, navadnih beljakovinskih pijačah in sadnih sokovih. Kako izbrati, je odvisno od osebnih navad inženirjev. K stabilnosti mlečnih pijač je CMC veliko prispeval.
Izdelki CMC z visoko viskoznostjo imajo razmeroma velik prostor uporabe. V primerjavi s škrobom, guar gumijem, ksantan gumijem in drugimi izdelki je stabilnost CMC še vedno relativno očitna, zlasti pri mesnih izdelkih je prednost CMC pri zadrževanju vode bolj očitna! Med stabilizatorji, kot je sladoled, je dobra izbira tudi CMC.
Glavna kazalnika za merjenje kakovosti CMC sta stopnja substitucije (DS) in čistost. Na splošno so lastnosti CMC drugačne, če je DS drugačen; višja kot je stopnja substitucije, močnejša je topnost ter boljša je preglednost in stabilnost raztopine. Glede na poročila je preglednost CMC boljša, če je stopnja substitucije 0,7-1,2, viskoznost njegove vodne raztopine pa je največja, ko je pH vrednost 6-9.
Da bi zagotovili njegovo kakovost, je treba poleg izbire sredstva za eteriranje upoštevati tudi nekatere dejavnike, ki vplivajo na stopnjo substitucije in čistost, kot so razmerje med količino alkalije in sredstva za eteriranje, čas eteriranja, vsebnost vode v sistem, temperatura, vrednost DH, koncentracija raztopine in sol itd.
Kakovost končnih izdelkov CMC je v glavnem odvisna od rešitve izdelka. Če je raztopina izdelka bistra, je malo delcev gela, prostih vlaken in črnih madežev nečistoč, je v bistvu potrjeno, da je kakovost CMC dobra. Če raztopino pustimo nekaj dni, se raztopina ne pojavi. Bela ali motna, vendar še vedno zelo prozorna, to je boljši izdelek!
Čas objave: 14. december 2022