คุณสมบัติของโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสและการแนะนำผลิตภัณฑ์

โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเรียกว่าคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เป็นอีเทอร์ไฟเบอร์โพลีเมอร์สูงชนิดหนึ่งที่เตรียมโดยการดัดแปลงทางเคมีของเซลลูโลสธรรมชาติ โครงสร้างส่วนใหญ่เป็นหน่วย D-กลูโคสผ่าน β (1 → 4) ปุ่มต่างๆ เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน

CMC เป็นผงหรือเม็ดเส้นใยสีขาวหรือสีขาวนวล มีความหนาแน่น 0.5-0.7 g/cm3 แทบไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และดูดความชื้นได้ กระจายตัวในน้ำได้ง่ายจนเกิดเป็นสารละลายคอลลอยด์โปร่งใส ซึ่งไม่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น เอทานอล pH ของสารละลายน้ำ 1% คือ 6.5-8.5 เมื่อ pH>10 หรือ <5 ความหนืดของเมือกจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และประสิทธิภาพจะดีที่สุดเมื่อ pH=7 มีความเสถียรต่อความร้อน ความหนืดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำกว่า 20°C และเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ที่ 45°C การให้ความร้อนเป็นเวลานานกว่า 80°C อาจทำให้คอลลอยด์เสื่อมสภาพและลดความหนืดและประสิทธิภาพได้อย่างมาก ละลายได้ง่ายในน้ำและสารละลายมีความโปร่งใส มีความเสถียรมากในสารละลายอัลคาไลน์ แต่ไฮโดรไลซ์ได้ง่ายเมื่อเจอกรด และจะตกตะกอนเมื่อค่า pH อยู่ที่ 2-3 และจะทำปฏิกิริยากับเกลือของโลหะหลายวาเลนท์ด้วย

สูตรโครงสร้าง: C6H7(OH)2OCH2COONa สูตรโมเลกุล: C8H11O5Na

ปฏิกิริยาหลักคือ: เซลลูโลสธรรมชาติจะเกิดปฏิกิริยาอัลคาลิไนเซชันกับ NaOH ก่อน และด้วยการเติมกรดคลอโรอะซิติก ไฮโดรเจนบนกลุ่มไฮดรอกซิลในหน่วยกลูโคสจะเกิดปฏิกิริยาทดแทนกับกลุ่มคาร์บอกซีเมทิลในกรดคลอโรอะซิติก จากสูตรโครงสร้างจะเห็นได้ว่าแต่ละหน่วยกลูโคสมีกลุ่มไฮดรอกซิลอยู่ 3 กลุ่ม คือ หมู่ไฮดรอกซิล C2, C3 และ C6 ไฮโดรเจนบนหมู่ไฮดรอกซิลแต่ละหมู่จะถูกแทนที่ด้วยคาร์บอกซีเมทิล ซึ่งกำหนดเป็นระดับการทดแทนที่ 3 ระดับของการทดแทน CMC ส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการละลาย การทำให้เป็นอิมัลชัน การทำให้หนาขึ้น ความคงตัว ความต้านทานต่อกรด และความต้านทานต่อเกลือของซีเอ็มซี .

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าเมื่อระดับการทดแทนอยู่ที่ประมาณ 0.6-0.7 ประสิทธิภาพในการอิมัลชันจะดีกว่า และเมื่อระดับการทดแทนเพิ่มขึ้น คุณสมบัติอื่น ๆ จะได้รับการปรับปรุงตามไปด้วย เมื่อระดับการทดแทนมากกว่า 0.8 ความต้านทานต่อกรดและความต้านทานต่อเกลือจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ -

นอกจากนี้ มีการกล่าวไว้ข้างต้นว่าแต่ละหน่วยมีหมู่ไฮดรอกซิลสามกลุ่ม นั่นคือ หมู่ไฮดรอกซิลทุติยภูมิของ C2 และ C3 และหมู่ไฮดรอกซิลปฐมภูมิของ C6 ตามทฤษฎีแล้ว กิจกรรมของกลุ่มไฮดรอกซิลปฐมภูมินั้นมากกว่ากิจกรรมของกลุ่มไฮดรอกซิลทุติยภูมิ แต่ตามผลของไอโซโทปของ C กลุ่ม -OH บน C2 จะมีสภาพเป็นกรดมากกว่าโดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีด่างแก่กิจกรรมของมัน แข็งแกร่งกว่า C3 และ C6 ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาทดแทนมากกว่า ตามด้วย C6 และ C3 คือจุดอ่อนที่สุด

ในความเป็นจริง ประสิทธิภาพของ CMC ไม่เพียงแต่เกี่ยวข้องกับระดับของการทดแทนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสม่ำเสมอของการกระจายตัวของหมู่คาร์บอกซีเมทิลในโมเลกุลเซลลูโลสทั้งหมดและการแทนที่หมู่ไฮดรอกซีเมทิลในแต่ละหน่วยด้วย C2, C3 และ C6 ใน แต่ละโมเลกุล เกี่ยวข้องกับความสม่ำเสมอ เนื่องจาก CMC เป็นสารประกอบเชิงเส้นที่มีโพลีเมอร์สูง และหมู่คาร์บอกซีเมทิลของมันมีการแทนที่แบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันในโมเลกุล โมเลกุลจึงมีทิศทางที่แตกต่างกันเมื่อสารละลายยังคงอยู่ และความยาวของโมเลกุลเชิงเส้นจะแตกต่างกันเมื่อมีแรงเฉือนในสารละลาย . แกนมีแนวโน้มที่จะหันไปในทิศทางการไหล และแนวโน้มนี้จะแข็งแกร่งขึ้นเมื่ออัตราเฉือนเพิ่มขึ้นจนกระทั่งการวางแนวสุดท้ายถูกจัดเรียงอย่างสมบูรณ์ คุณลักษณะของ CMC นี้เรียกว่า pseudoplasticity ความเป็นพลาสติกปลอมของ CMC เอื้อต่อการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการขนส่งทางท่อ และจะไม่มีรสชาติมันเยิ้มเกินไปในนมเหลว ซึ่งเอื้อต่อการปล่อยกลิ่นของนม -

หากต้องการใช้ผลิตภัณฑ์ CMC เราจำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับพารามิเตอร์หลัก เช่น ความคงตัว ความหนืด ความต้านทานต่อกรด และความหนืด รู้ว่าเราเลือกผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมอย่างไร

ผลิตภัณฑ์ CMC ความหนืดต่ำมีรสชาติสดชื่น ความหนืดต่ำ และแทบไม่มีความรู้สึกหนา ส่วนใหญ่จะใช้ในซอสและเครื่องดื่มพิเศษ ของเหลวในช่องปากเพื่อสุขภาพก็เป็นทางเลือกที่ดีเช่นกัน

ผลิตภัณฑ์ CMC ที่มีความหนืดปานกลางส่วนใหญ่จะใช้ในเครื่องดื่มที่เป็นของแข็ง เครื่องดื่มโปรตีนธรรมดา และน้ำผลไม้ วิธีการเลือกขึ้นอยู่กับนิสัยส่วนตัวของวิศวกร ในด้านความมั่นคงของเครื่องดื่มประเภทนม CMC มีส่วนช่วยอย่างมาก

ผลิตภัณฑ์ CMC ที่มีความหนืดสูงมีพื้นที่การใช้งานค่อนข้างมาก เมื่อเทียบกับแป้ง กัวกัม แซนแทนกัม และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ความเสถียรของ CMC ยังคงค่อนข้างชัดเจน โดยเฉพาะในผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์ ข้อดีของการกักเก็บน้ำของ CMC นั้นชัดเจนกว่า! ในบรรดาสารเพิ่มความคงตัว เช่น ไอศกรีม CMC ก็เป็นตัวเลือกที่ดีเช่นกัน

ตัวชี้วัดหลักในการวัดคุณภาพของ CMC คือระดับการทดแทน (DS) และความบริสุทธิ์ โดยทั่วไปคุณสมบัติของ CMC จะแตกต่างกันหาก DS แตกต่างกัน ยิ่งระดับการทดแทนสูงเท่าไร ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น และความโปร่งใสและความเสถียรของสารละลายก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ตามรายงาน ความโปร่งใสของ CMC จะดีกว่าเมื่อระดับการทดแทนอยู่ที่ 0.7-1.2 และความหนืดของสารละลายที่เป็นน้ำจะใหญ่ที่สุดเมื่อค่า pH อยู่ที่ 6-9

เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพ นอกเหนือจากการเลือกใช้สารอีเทอร์ริฟิเคชั่นแล้ว ยังต้องพิจารณาปัจจัยบางประการที่ส่งผลต่อระดับการทดแทนและความบริสุทธิ์ด้วย เช่น ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณของอัลคาไลและสารอีเทอร์ริฟิเคชั่น เวลาในการทำอีเทอร์ริฟิเคชั่น ปริมาณน้ำใน ระบบ อุณหภูมิ ค่า DH ความเข้มข้นของสารละลาย และเกลือ เป็นต้น

คุณภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป CMC ขึ้นอยู่กับการแก้ปัญหาของผลิตภัณฑ์เป็นหลัก หากสารละลายของผลิตภัณฑ์ชัดเจน มีอนุภาคเจล เส้นใยอิสระ และจุดดำของสิ่งสกปรกอยู่เล็กน้อย ก็ได้รับการยืนยันโดยทั่วไปว่าคุณภาพของ CMC นั้นดี หากปล่อยสารละลายไว้สองสามวัน วิธีแก้ปัญหาจะไม่ปรากฏขึ้น ขาวหรือขุ่นแต่ยังใสมาก นั่นคือผลิตภัณฑ์ที่ดีกว่า!