Что такое карбоксиметил целлюлоза натрия?

Карбоксиметил целлюлоза натрия (CMC) является универсальным и широко используемым соединением с многочисленными применениями в различных отраслях.

Введение в карбоксиметил целлюлозу натрия (CMC)
Карбоксиметил целлюлоза натрия, часто сокращенная как CMC, является производным целлюлозы, одного из наиболее распространенных природных полимеров на Земле. Целлюлоза, состоящая из повторных глюкозных единиц, связанных β (1 → 4) гликозидными связями, в первую очередь обнаруживается в клеточных стенках растений, обеспечивая структурную поддержку. Он является возобновляемым, биоразлагаемым и нетоксичным, что делает его привлекательным сырью для различных промышленных применений.

Структура и свойства
CMC синтезируется путем модификации целлюлозы посредством химической реакции, где гидроксильные группы на целлюлозе заменяются карбоксиметильными группами (-CH2-COOH). Эта замена придает растворимости воды и улучшает реологические свойства целлюлозе, что делает ее подходящей для широкого спектра применения.

Степень замещения (DS) относится к среднему количеству карбоксиметильных групп на единицу глюкозы в целлюлозной цепи и влияет на свойства CMC. Более высокие значения DS приводят к увеличению растворимости воды и вязкости.

CMC, как правило, доступен в качестве белого до не совсем белого порошка, с различными размерами частиц в зависимости от его применения. Это без запаха, безвкусно и нетоксично, что делает его безопасным для использования в продуктах и ​​фармацевтических продуктах. CMC стабилен в широком диапазоне условий pH и демонстрирует превосходные пленочные свойства.

Методы производства
Производство CMC включает в себя несколько шагов:
Приготовление целлюлозы: целлюлоза обычно получена из деревянной целлюлозы, хлопковых линтеров или других растений. Целлюлоза очищается и разбивается на меньшие волокна, чтобы повысить его реакционную способность.

Реакция этерификации: очищенные целлюлозные волокна обрабатывают гидроксидом натрия (NAOH) для активации гидроксильных групп. Впоследствии в реакционную смесь добавляют монохлоруксусную кислоту (или ее соль натрие), чтобы ввести карбоксиметильные группы на целлюлозу.

Нейтрализация и промывка: после реакции этерификации получающий результат нейтрализуется кислотой для преобразования в форму соли натрия. Затем CMC промывают для удаления примесей и побочных продуктов.

Высыхание и фрезерование: очищенный CMC высушивают, чтобы удалить избыточную влажность и фрезерное, чтобы достичь желаемого размера частиц.

Использование и приложения
Карбоксиметил целлюлоза натрия находит обширные применения в различных отраслях:
Пищевая промышленность: CMC широко используется в качестве загустителя, стабилизатора и агента по удержанию влаги в пищевых продуктах, таких как молочные продукты, выпечка, соусы и повязки. Это улучшает текстуру, предотвращает синерезис и улучшает ощущение рта в составах пищи.

Фармацевтические препараты: в фармацевтической промышленности CMC используется в качестве связующего в составах таблеток, модификатор вязкости в суспензиях и смазку в офтальмических растворах. Это обеспечивает равномерное распределение лекарств и контролируемое высвобождение.

Продукты личной гигиены: CMC включены в такие продукты личной гигиены, как зубная паста, шампунь и составы по уходу за кожей в качестве агента для утолщения, эмульгатора и пленки.

Бумажная промышленность: в сборе бумаги CMC добавляется в составы Pulp для улучшения прочности бумаги, свойства поверхности и удержания добавок, таких как наполнители и красители. Это также усиливает дренаж и уменьшает пыль во время производства бумаги.

Текстильная промышленность: CMC используется в процессах текстильной печати и окрашивания в качестве загустителя и связующего для пигментных пастов. Это облегчает равномерное осаждение цветов и улучшает резкость печатных узоров.

Нефтяная и газовая промышленность: CMC используется в буровых жидкостях в качестве снижения потери вискозификатора и потерь жидкости. Это помогает поддерживать стабильность скважины, подвешивать твердые тела и контролировать реологию жидкости во время буровых операций.

Строительная отрасль. В строительных материалах, таких как раствор, растворы и гипсовые продукты, CMC служит агентом по удержанию воды, улучшая работоспособность и адгезию.

Моющие средства и чистящие средства: CMC добавляются в моющие средства, чистящие средства и продукты для белья в качестве утолщающего и стабилизирующего агента. Это повышает вязкость жидких составов и улучшает их общую производительность.

Соображения безопасности
Карбоксиметил целлюлоза натрия, как правило, считается безопасной (GRAS) для использования в пищевых продуктах и ​​фармацевтических применениях регулирующими органами, такими как Управление по санитарному надзору за продуктами и лекарствами США (FDA) и Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA). Тем не менее, важно обеспечить соблюдение указанных стандартов чистоты и уровней использования, чтобы предотвратить любые побочные эффекты.

В то время как CMC считается нетоксичным, чрезмерное вдыхание или проглатывание частиц пыли может вызвать раздражение дыхательного и желудочно-кишечного тракта. Правильная обработка и индивидуальное защитное оборудование (СИЗ) должны использоваться во время процессов производства и обработки.

Воздействие на окружающую среду
CMC получен из возобновляемых ресурсов, в первую очередь растительной целлюлозы, что делает ее по своей сути биоразлагаемой. Он подвергается ферментативной деградации целлюлазами, в конечном итоге разбиваясь на углекислый газ, воду и биомассу.

Тем не менее, производственный процесс CMC включает химические реакции и энергетические этапы, которые могут способствовать воздействию на окружающую среду, такие как потребление энергии, выбросы парниковых газов и генерация сточных вод. Усилия по оптимизации производственных процессов, повышение энергоэффективности и минимизацию отходов могут смягчить эти экологические проблемы.

Карбоксиметил целлюлоза натрия (CMC) представляет собой универсальное соединение с разнообразными применениями в продуктах питания, фармацевтической, текстильной, бумажной и других отраслях. Его уникальные свойства в качестве водорастворимого полимера делают его незаменимым в различных составах, где он служит загустителем, стабилизатором, связующем и модификатором вязкости.