Nātrija karboksimetilceluloze (CMC) ir daudzpusīgs un plaši izmantots savienojums ar daudzām lietojumiem dažādās nozarēs.
Ievads nātrija karboksimetilcelulozes (CMC)
Nātrija karboksimetileluloze, kas bieži saīsināta kā CMC, ir celulozes atvasinājums, viens no visbagātākajiem dabiskajiem polimēriem uz Zemes. Celuloze, kas sastāv no atkārtotām glikozes vienībām, kas saistītas ar β (1 → 4) glikozīdisko saites, galvenokārt ir atrodama augu šūnu sienās, nodrošinot strukturālu atbalstu. Tas ir atjaunojams, bioloģiski noārdāms un netoksisks, padarot to par pievilcīgu izejvielu dažādiem rūpnieciskiem lietojumiem.
Struktūra un īpašības
CMC tiek sintezēts, modificējot celulozi, izmantojot ķīmisku reakciju, kur celulozes mugurkaula hidroksilgrupas aizstāj ar karboksimetilgrupām (-ch2-cooh). Šī aizvietošana piešķir šķīdību ūdenī un uzlabotas reoloģiskās īpašības celulozei, padarot to piemērotu plašam lietojumam.
Aizvietošanas pakāpe (DS) norāda uz vidējo karboksimetilgrupu skaitu vienā glikozes vienībā celulozes ķēdē un ietekmē CMC īpašības. Augstākas DS vērtības palielina ūdens šķīdību un viskozitāti.
CMC parasti ir pieejams kā balts vai balts pulveris ar atšķirīgu daļiņu izmēru atkarībā no tā pielietojuma. Tas ir bez smaržas, bez garšas un netoksisks, padarot to drošu lietošanai pārtikā un farmācijas produktos. CMC ir stabils plašā pH apstākļu diapazonā un tām ir lieliskas plēvju veidojošās īpašības.
Ražošanas metodes
CMC ražošana ietver vairākus soļus:
Celulozes sagatavošana: Celulozi parasti iegūst no koka mīkstuma, kokvilnas oderēm vai citām augu šķiedrām. Celuloze tiek attīrīta un sadalīta mazākās šķiedrās, lai palielinātu tās reaktivitāti.
Eterifikācijas reakcija: attīrītās celulozes šķiedras ārstē ar nātrija hidroksīdu (NaOH), lai aktivizētu hidroksilgrupas. Pēc tam reakcijas maisījumam pievieno monohloretiķskābi (vai tā nātrija sāli), lai celulozes mugurkaulā ieviestu karboksimetilgrupas.
Neitralizācija un mazgāšana: Pēc ēterifikācijas reakcijas iegūtais produkts tiek neitralizēts ar skābi, lai to pārveidotu nātrija sāls formā. Pēc tam CMC mazgā, lai noņemtu piemaisījumus un blakusproduktus.
Žāvēšana un frēzēšana: attīrīto CMC žāvē, lai noņemtu lieko mitrumu, un slīpēts, lai sasniegtu vēlamo daļiņu izmēru.
Lietojumi un lietojumprogrammas
Nātrija karboksimetilceluloze atrod plašu pielietojumu dažādās nozarēs:
Pārtikas rūpniecība: CMC tiek plaši izmantots kā biezinātājs, stabilizators un mitruma aiztures līdzeklis tādos pārtikas produktos kā piena produkti, cepti preces, mērces un mērces. Tas uzlabo tekstūru, novērš sinerēzi un uzlabo mutes zveju pārtikas preparātos.
Farmaceitiskās vielas: farmaceitiskajā nozarē CMC izmanto kā saistvielu tablešu formulējumos, viskozitātes modifikatoru suspensijās un smērvielu oftalmiskos risinājumos. Tas nodrošina vienotu zāļu izplatīšanu un kontrolētu izdalīšanos.
Personīgās aprūpes produkti: CMC ir iekļauts tādos personīgās higiēnas līdzekļos kā zobu pasta, šampūns un ādas kopšanas formulējumi kā sabiezēšanas aģents, emulgators un filmu veidojošais līdzeklis.
Papīra rūpniecība: Papulārpakāpju veidošanā CMC tiek pievienots celulozes formulējumiem, lai uzlabotu papīra izturību, virsmas īpašības un piedevu, piemēram, pildvielu un krāsvielu, saglabāšanu. Tas arī uzlabo kanalizāciju un papīra ražošanas laikā samazina putekļus.
Tekstilizstrādājumu nozare: CMC tiek izmantots tekstilizstrādājumu drukāšanas un krāsošanas procesos kā biezinātājs un saistviela pigmenta pastām. Tas atvieglo vienmērīgu krāsu nogulsnēšanos un uzlabo iespiesto rakstu asumu.
Naftas un gāzes rūpniecība: CMC tiek izmantots urbšanas šķidrumos kā viskozifikators un šķidruma zudumu reduktors. Tas palīdz uzturēt urbuma stabilitāti, suspendēt cietās vielas un kontrolēt šķidruma reoloģiju urbšanas operāciju laikā.
Būvniecības nozare: tādos būvniecības materiālos kā java, javas un ģipša produkti CMC kalpo kā ūdens aiztures līdzeklis, uzlabojot darbojamību un saķeri.
Mazgāšanas līdzekļi un tīrīšanas līdzekļi: CMC tiek pievienots mazgāšanas līdzekļiem, tīrīšanas līdzekļiem un veļas mazgāšanas līdzekļiem kā sabiezējošam un stabilizējošam aģentam. Tas uzlabo šķidruma preparātu viskozitāti un uzlabo to kopējo veiktspēju.
Drošības apsvērumi
Nātrija karboksimetilcelulozi parasti uzskata par drošu (GRAS) lietošanai pārtikā un farmācijas lietojumos tādās regulatīvās aģentūrās kā ASV Pārtikas un zāļu pārvalde (FDA) un Eiropas Pārtikas nekaitīguma pārvalde (EFSA). Tomēr ir svarīgi nodrošināt atbilstību noteiktajiem tīrības standartiem un lietošanas līmeņiem, lai novērstu nelabvēlīgu iedarbību.
Kaut arī CMC tiek uzskatīts par netoksisku, pārmērīga putekļu daļiņu ieelpošana vai norīšana var izraisīt elpošanas un kuņģa-zarnu trakta kairinājumu. Ražošanas un apstrādes procesu laikā jāizmanto pareiza apstrāde un personīgais aizsardzības aprīkojums (IAL).
Ietekme uz vidi
CMC ir iegūts no atjaunojamiem resursiem, galvenokārt uz augu balstītu celulozi, padarot to pēc būtības bioloģiski noārdāmu. Celulāzēs tas notiek fermentatīvā noārdīšanā, galu galā sadaloties oglekļa dioksīdā, ūdenī un biomasā.
Tomēr CMC ražošanas process ietver ķīmiskas reakcijas un energoietilpīgus posmus, kas var veicināt tādas ietekmes uz vidi kā enerģijas patēriņš, siltumnīcefekta gāzu emisijas un notekūdeņu ģenerēšana. Centieni optimizēt ražošanas procesus, palielināt energoefektivitāti un samazināt atkritumus var mazināt šīs vides problēmas.
Nātrija karboksimetilceluloze (CMC) ir daudzpusīgs savienojums ar daudzveidīgu pielietojumu starp pārtiku, farmaceitisko, tekstilizstrādājumu, papīra un citām nozarēm. Tās unikālās īpašības kā ūdenī šķīstošs polimērs padara to neaizstājamu dažādos formulējumos, kur tas kalpo kā biezinātājs, stabilizators, saistviela un viskozitātes modifikators.
Pasta laiks: 18.-1825. Februāris