Карбоксиметилцеллюлоза натрия (КМЦ) в качестве пищевого загустителя.

Натрий-карбоксиметилцеллюлоза (также известная как: натрий-карбоксиметилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, КМЦ, карбоксиметил, натриевая целлюлоза, натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы) является наиболее широко используемым и самым большим количеством используемых сегодня в мире видов целлюлозы.

Для краткости CMC-Na представляет собой производное целлюлозы со степенью полимеризации глюкозы 100-2000 и относительной молекулярной массой 242,16. Белый волокнистый или гранулированный порошок. Без запаха, безвкусный, безвкусный, гигроскопичен, нерастворим в органических растворителях.

основные свойства

1. Молекулярная структура карбоксиметилцеллюлозы натрия (КМЦ).

         Впервые его выпустила Германия в 1918 году, а в 1921 году он был запатентован и появился в мире. С тех пор коммерческое производство было достигнуто в Европе. В то время это был всего лишь сырой продукт, используемый в качестве коллоида и связующего вещества. С 1936 по 1941 год исследования промышленного применения карбоксиметилцеллюлозы натрия были весьма активными, и было изобретено несколько вдохновляющих патентов. Во время Второй мировой войны Германия использовала карбоксиметилцеллюлозу натрия в синтетических моющих средствах. Компания Hercules впервые произвела карбоксиметилцеллюлозу натрия в США в 1943 году, а в 1946 году произвела рафинированную карбоксиметилцеллюлозу натрия, которая была признана безопасной пищевой добавкой. моя страна начала применять его в 1970-х годах, а в 1990-х годах он широко использовался. Сегодня это наиболее широко используемая и самая большая целлюлоза в мире.

Структурная формула: C6H7O2(OH)2OCH2COONa Молекулярная формула: C8H11O7Na

Этот продукт представляет собой натриевую соль карбоксиметилового эфира целлюлозы, анионное волокно.

2. Внешний вид карбоксиметилцеллюлозы натрия (КМЦ).

         Этот продукт представляет собой натриевую соль карбоксиметилового эфира целлюлозы, анионный эфир целлюлозы, белый или молочно-белый волокнистый порошок или гранулу, плотностью 0,5-0,7 г/см3, практически без запаха, безвкусного, гигроскопичного. Он легко диспергируется в воде с образованием прозрачного коллоидного раствора и нерастворим в органических растворителях, таких как этанол [1]. pH 1%-ного водного раствора составляет 6,5-8,5, при pH>10 или <5 вязкость клея значительно снижается, а наилучшие характеристики достигаются при pH=7. Устойчив к нагреванию, вязкость быстро возрастает при температуре ниже 20°C и медленно изменяется при температуре 45°C. Длительное нагревание выше 80°C может денатурировать коллоид и значительно снизить вязкость и производительность. Легко растворяется в воде, раствор прозрачный; он очень стабилен в щелочном растворе, но легко гидролизуется при взаимодействии с кислотой, выпадает в осадок при значении pH 2-3, а также реагирует с солями поливалентных металлов.

Главная цель

         Он используется в качестве загустителя в пищевой промышленности, в качестве носителя лекарств в фармацевтической промышленности, а также в качестве связующего вещества и средства, препятствующего повторному осаждению, в повседневной химической промышленности. В полиграфической и красильной промышленности он используется в качестве защитного коллоида для проклеивающих веществ и печатных паст. В нефтехимической промышленности его можно использовать в качестве компонента жидкости гидроразрыва для добычи нефти. [2]

Несовместимость

         Карбоксиметилцеллюлоза натрия несовместима с растворами сильных кислот, растворимыми солями железа и некоторыми другими металлами, такими как алюминий, ртуть и цинк. При pH менее 2 и при смешивании с 95% этанолом происходит осаждение.

Карбоксиметилцеллюлоза натрия может образовывать коагломераты с желатином и пектинами, а также образовывать комплексы с коллагеном, которые могут осаждать определенные положительно заряженные белки.

ремесло

         КМЦ обычно представляет собой анионное полимерное соединение, полученное путем взаимодействия природной целлюлозы с едкой щелочью и монохлоруксусной кислотой, с молекулярной массой 6400 (±1000). Основными побочными продуктами являются хлорид натрия и гликолат натрия. КМЦ относится к модификации натуральной целлюлозы. Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) официально назвали ее «модифицированной целлюлозой».

         Основными показателями качества КМЦ являются степень замещения (DS) и чистота. Как правило, свойства КМЦ различаются, если DS отличается; чем выше степень замещения, тем сильнее растворимость и тем лучше прозрачность и стабильность раствора. По имеющимся данным, прозрачность КМЦ лучше при степени замещения 0,7-1,2, а вязкость ее водного раствора наибольшая при значении рН 6-9. Для обеспечения его качества, помимо выбора этерифицирующего агента, необходимо также учитывать некоторые факторы, влияющие на степень замещения и чистоту, такие как соотношение между количеством щелочи и этерифицирующего агента, время этерификации, содержание воды в система, температура, значение pH, концентрация раствора, соль и т. д.

статус-кво

         Чтобы решить проблему нехватки сырья (рафинированный хлопок, изготовленный из хлопкового линта), в последние годы некоторые научно-исследовательские подразделения в моей стране сотрудничали с предприятиями для комплексного использования рисовой соломы, молотого хлопка (хлопковых отходов) и остатков творога. успешно производить КМЦ. Себестоимость производства значительно снижается, что открывает новый источник сырья для промышленного производства КМЦ и обеспечивает комплексное использование ресурсов. С одной стороны, себестоимость производства снижается, а с другой стороны, CMC развивается в сторону более высокой точности. Исследования и разработки КМЦ в основном сосредоточены на трансформации существующих технологий производства и инновациях производственного процесса, а также на новых продуктах КМЦ с уникальными свойствами, таких как успешно разработанный процесс «метод растворителя-суспензии» [3]. за рубежом и широко используется. Выпущен новый тип модифицированной КМЦ с высокой стабильностью. Благодаря более высокой степени замещения и более равномерному распределению заместителей его можно использовать в более широком спектре областей промышленного производства и сложных средах использования для удовлетворения более высоких технологических требований. На международном уровне этот новый тип модифицированной КМЦ также называют «полианионной целлюлозой (ПАЦ, полианионная целлюлоза)».

безопасность

Высокий уровень безопасности, ADI не нуждается в регулировании, разработаны национальные стандарты [4].

приложение

Этот продукт обладает функциями связывания, утолщения, укрепления, эмульгирования, удержания воды и суспензии.

Применение КМЦ в пищевых продуктах

         ФАО и ВОЗ одобрили использование чистой КМЦ в пищевых продуктах. Он был одобрен после очень строгих биологических и токсикологических исследований и испытаний. Безопасное потребление (ADI) по международному стандарту составляет 25 мг/(кг·сут), то есть около 1,5 г/сут на человека. Сообщалось, что у некоторых людей не было никаких токсических реакций, когда прием достигал 10 кг. КМЦ является не только хорошим стабилизатором эмульгирования и загустителем в пищевых продуктах, но также обладает превосходной стабильностью при замораживании и плавлении, а также может улучшить вкус продукта и продлить время хранения. Количество соевого молока, мороженого, мороженого, желе, напитков и банок составляет от 1% до 1,5%. КМЦ также может образовывать стабильную эмульгированную дисперсию с уксусом, соевым соусом, растительным маслом, фруктовым соком, подливкой, овощным соком и т. д., дозировка составляет от 0,2% до 0,5%. В частности, он обладает отличными эмульгирующими свойствами для животных и растительных масел, белков и водных растворов, что позволяет ему образовывать гомогенную эмульсию со стабильными характеристиками. Благодаря безопасности и надежности его дозировка не ограничивается национальным стандартом пищевой гигиены ADI. КМЦ постоянно развивается в пищевой сфере, а также проводятся исследования по применению карбоксиметилцеллюлозы натрия в производстве вина.

КМЦ в других промышленных применениях

         В моющих средствах КМЦ можно использовать в качестве средства, препятствующего повторному осаждению загрязнений, особенно для гидрофобных тканей из синтетических волокон, что значительно лучше, чем карбоксиметиловое волокно.

         КМЦ можно использовать для защиты нефтяных скважин в качестве стабилизатора бурового раствора и водоудерживающего агента при бурении нефтяных скважин. Дозировка на каждую нефтяную скважину составляет 2,3 т для неглубоких скважин и 5,6 т для глубоких;

         В текстильной промышленности его используют в качестве проклеивающего вещества, загустителя для печатной и красильной пасты, текстильной печати и отделки для придания жесткости. При использовании в качестве проклеивающего вещества он может улучшить растворимость и вязкость, а также его легко расклеить; в качестве придания жесткости его дозировка превышает 95%; при использовании в качестве проклеивающего вещества прочность и гибкость проклеивающей пленки значительно улучшаются; с регенерированным фиброином шелка. В качестве матрицы для иммобилизации глюкозооксидазы используется композитная мембрана, состоящая из карбоксиметилцеллюлозы, а глюкозооксидаза и ферроценкарбоксилат иммобилизованы, изготовленный биосенсор глюкозы обладает более высокой чувствительностью и стабильностью. Исследования показали, что когда гомогенат силикагеля приготовлен с раствором КМЦ с концентрацией около 1% (мас./об.), хроматографические характеристики приготовленной тонкослойной пластинки являются наилучшими. В то же время тонкослойная пластина с покрытием в оптимизированных условиях имеет соответствующую прочность слоя, подходит для различных методов отбора проб и проста в эксплуатации. КМЦ обладает адгезией к большинству волокон и может улучшить соединение между волокнами. Стабильность вязкости может обеспечить однородность калибровки, тем самым повышая эффективность плетения. Его также можно использовать в качестве отделочного средства для текстиля, особенно для постоянной отделки против морщин, которая привносит долговечные изменения в ткани.

       КМЦ можно использовать в качестве противоседиментационного агента, эмульгатора, диспергатора, выравнивающего агента и клея для покрытий. Благодаря этому твердое вещество покрытия равномерно распределяется в растворителе, благодаря чему покрытие не расслаивается в течение длительного времени. Он также широко используется в красках. .

Когда КМЦ используется в качестве флокулянта, он более эффективно удаляет ионы кальция, чем глюконат натрия. При использовании в качестве катионообменника его обменная емкость может достигать 1,6 мл/г.

         КМЦ используется в качестве проклеивающего вещества в бумажной промышленности, что может значительно улучшить прочность бумаги в сухом и влажном состоянии, а также маслостойкость, впитываемость чернил и водостойкость.

         КМЦ используется как гидрозоль в косметике и как загуститель в зубной пасте, ее дозировка составляет около 5%.

КМЦ может использоваться в качестве флокулянта, хелатирующего агента, эмульгатора, загустителя, водоудерживающего агента, проклеивающего агента, пленкообразующего материала и т. д., а также широко используется в электронике, пестицидах, коже, пластмассах, печати, керамике, зубной пасте, ежедневном производстве. химикатов и других областях, а благодаря своим превосходным характеристикам и широкому спектру применения он постоянно открывает новые области применения, а перспективы рынка чрезвычайно широки.

Меры предосторожности

(1) Совместимость этого продукта с сильной кислотой, сильной щелочью и ионами тяжелых металлов (таких как алюминий, цинк, ртуть, серебро, железо и т. д.) противопоказана.

(2) Допустимое потребление этого продукта составляет 0–25 мг/кг·сут.

инструкции

         Смешайте CMC непосредственно с водой, чтобы получить пастообразный клей для дальнейшего использования. При настройке клея CMC сначала добавьте определенное количество чистой воды в дозатор с помощью мешалки, а когда перемешивающее устройство включено, медленно и равномерно посыпьте CMC в дозатор, постоянно помешивая, чтобы CMC был полностью интегрирован. в воде КМЦ может полностью раствориться. При растворении КМЦ причина, по которой его следует равномерно посыпать и постоянно перемешивать, заключается в том, чтобы «предотвратить проблемы агломерации, агломерации и уменьшить количество растворенного КМЦ, когда КМЦ встречается с водой», а также увеличить скорость растворения КМЦ. Время перемешивания не совпадает со временем полного растворения КМЦ. Это два понятия. Вообще говоря, время перемешивания намного короче, чем время полного растворения КМЦ. Время, необходимое для обоих, зависит от конкретной ситуации.

         Основой для определения времени перемешивания является следующее: когда КМЦ равномерно диспергирована в воде и нет явных крупных комков, перемешивание можно прекратить, позволяя КМЦ и воде проникнуть и сплавиться друг с другом в стоячем состоянии.

Основанием для определения времени, необходимого для полного растворения КМЦ, является следующее:

(1) КМЦ и вода полностью связаны, и между ними нет разделения твердой и жидкой фаз;

(2) Смешанная паста находится в однородном состоянии, а поверхность плоская и гладкая;

(3) Цвет смешанной пасты близок к бесцветному и прозрачному, в пасте нет зернистых предметов. С момента помещения КМЦ в дозатор и смешивания с водой до момента полного растворения КМЦ необходимое время составляет от 10 до 20 часов.