Natriumcarboxymethylcellulose (CMC Na) ist eine organische Substanz mit der chemischen Formel [C6H7O2 (OH) 2OCH2COONA] n. Es ist ein Carboxymethylderivat von Cellulose und dem wichtigsten ionischen Cellulosegummi.Natriumcarboxymethylcellulosepulverist eine Art von anionischer hoher molekularer Verbindung, die normalerweise durch Reaktion natürlicher Cellulose mit ätzender Soda und Monochloressigsäure hergestellt wird. Sein Molekulargewicht reicht von Tausenden bis Millionen. CMC NA ist ein weißes faseriges oder körniges Pulver, geruchlos, geschmacklos, hygroskopisch und leicht in Wasser zu dispergieren, um eine transparente kolloidale Lösung zu bilden.
Natriumcarboxymethylcellulose (kurz CMC -Na) ist ein weißes bis hellgelbes, körniges oder faseriges Substanz mit starker Hygroskopizität und leicht zu lösen in Wasser. Wenn es neutral oder alkalisch ist, ist die Lösung eine Flüssigkeit mit hoher Viskosität. Es ist stabil für Drogen, Licht und Hitze. Die Wärme ist jedoch auf 80 Grad begrenzt. Wenn die Viskosität über 80 Grad über 80 Grad erhitzt wird, nimmt die Viskosität ab und ist in Wasser unlöslich. Die relative Dichte beträgt 1,60 und die relative Dichte des Blattes 1,59. Der Brechungsindex beträgt 1,515. Es wird braun, wenn es auf 190-205 und karbonisiert wird, wenn er auf 235-248 erhitzt wird. Seine Löslichkeit im Wasser hängt vom Substitutionsgrad ab. Es ist in Säuren und Alkoholen unlöslich und fällt in Salz nicht aus. Es ist nicht einfach zu fermentieren, hat eine große emulgierende Kraft für Öl und Wachs und kann für lange Zeit gespeichert werden.
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Morphologisch |
Niedrige Sichtbarkeit |
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Farbe |
weiß bis hellgelb |
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Schmelzpunkt |
274 Grad C (Dez.) |
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FEMA 2239 |
Carboxymethylcellulose |
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Dichte |
1,6 g / cm3 |
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Speicherbedingungen |
Zimmertemperatur |
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Säurekoeffizient (PKA) |
4,30 (25 Grad) |
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PH -Wert |
PH (10g / l, 25 Grad) 6,0 ~ 8,0 |
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Löslichkeit H2O |
20 mg / ml, löslich |
Carboxymethyl cellulose sodium is widely used as a drilling mud treatment agent, synthetic detergent, organic cleaning aid, textile printing and dyeing sizing agent, water-soluble gel like thickening agent for daily chemical products, thickening agent and emulsifier for pharmaceutical industry, thickening agent for food industry, adhesive agent for ceramic industry, industrial paste, sizing agent for paper industry, etc. Used as a flocculant in Die Wasserbehandlung, hauptsächlich für Abwasser- und Schlammbehandlung, kann den festen Gehalt des Filterkuchens erhöhen.
1. Verdickung und Emulgierung von Stabilisierungseffekten
NatriumcarboxymethylcellulosepulverZum Verbrauch wird Getränke, die Öl und Protein enthalten, emulgieren und stabilisieren. Im Allgemeinen sind Öl- und Proteingetränke durch unterschiedliche Fettgrade und eine bestimmte Menge an Protein gekennzeichnet, die während der Lagerung leicht trennen und schweben können, wodurch ein unscharfes "Kragen" bildet, das das Erscheinungsbild des Produkts beeinflusst.
Darüber hinaus sind Proteine anfällig für Koagulation und Trennung, insbesondere in Produkten mit niedrigen pH -Werten, und Proteine sind verpflichtet zu koagulieren. CMC NA kann diese Probleme effektiv lösen, indem sie in Wasser als transparentes und stabiles Kolloid gelöst werden, das Proteine stabilisieren und die Oberflächenspannung zwischen Fett und Wasser verringern, wodurch das Fett vollständig emulgiert werden kann. Daher wird CMC NA häufig als Verdicker in der Lebensmittelindustrie verwendet.
2. Wasserretentionsfunktion
Natriumcarboxymethylcellulose hat einen Hydratationseffekt. Es kann die Rolle der Gewebeverbesserung bei Fleischprodukten, Brot, Mantou und anderen Lebensmitteln spielen und Wasser nicht flüchtig machen, die Produktleistung verbessern und den Geschmack erhöhen.
3. Gel
Natriumcarboxymethylcellulose mit Thixotropie bezieht sich auf die Wechselwirkung einer bestimmten Anzahl großer molekularer Ketten, die tendenziell eine dreidimensionale Struktur bilden. Nach der Bildung einer dreidimensionalen Struktur nimmt die scheinbare Viskosität der Lösung zu; Nach dem Brechen der dreidimensionalen Struktur nimmt die scheinbare Viskosität ab. Das Phänomen der Thixotropie bezieht sich auf die zeitabhängige Veränderung der scheinbaren Viskosität. Die thixotrope Carboxymethylcellulose spielt eine wichtige Rolle im Gelsystem und kann zur Herstellung von Gelee und Marmelade verwendet werden.
4. Filmbildende Eigenschaft
Natriumcarboxymethylcellulose kann einen Film auf der Lebensmitteloberfläche bilden, der einen gewissen Schutz für Obst und Gemüse bieten kann. Aufgrund des Vorhandenseins des Films wird zwischen dem Film und dem Obst und Gemüse ein niedriger Sauerstoff und eine hohe Kohlendioxidgasumgebung gebildet, wodurch der Gaswechselrate und die Substanzwechselkurs verringert werden und die Haltbarkeit von Obst und Gemüse verlängert werden.
Natriumcarboxymethylcellulose hat auch andere Eigenschaften wie Suspension und chemische Stabilität, die die Grundlage für seine weit verbreitete Anwendung in der Lebensmittelindustrie bilden.
5. Anwendung in Milchprodukten
(1) Anwendungsforschung in sauren Getränken
Saure Molkereigetränke haben einen einzigartigen sauren und süßen Geschmack und einen breiten Markt. Während des Produktionsprozesses neigt Casein jedoch unter sauren Bedingungen zu aggregieren und wird instabil. Daher werden Polysaccharide im Allgemeinen hinzugefügt, um Kasein zu schützen, das System zu stabilisieren und einen guten Geschmack zu gewährleisten. Der Mechanismus, durch den Carboxymethylcellulose -Natrium als Polysaccharid saure Milchgetränke stabilisieren kann, kann wie folgt beschrieben werden: Während des Säureanpassungsprozesses, wenn der pH -Wert 5,2 5,2 ist, beginnt CMC NA unter neutralen Bedingungen an der Oberfläche von Kaseinmizellen zu adsorbieren.
Die elektrostatische Abstoßung und das sterische Hindernis der Adsorptionsschicht halten die stabile Existenz von Kaseinmizellen aufrecht, und CMC Na hat einen Verdickungseffekt, der die Absetzrate von Proteinpartikeln verringern kann. Die Ergebnisse zeigen, dass bei niedrigen pH -Werten eine bestimmte Konzentration von Natriumcarboxymethylcellulose erforderlich ist; Unter dieser Konzentration verliert das System die Stabilität. Bei pH -Werten von 3,6 ~ 4,6 erfordern niedrigere pH -Systeme mehr Natriumcarboxymethylcellulose zur Stabilität. Fermentierte saure Milchgetränke haben im Vergleich zu sauren Getränken höhere Anforderungen an Stabilisatoren. Akidische Milchgetränke, die Obstkörnchen enthalten, erfordern die Zugabe einer bestimmten Menge an Obstkörnern, um das System zu stabilisieren. Das Experiment zeigte, dass CMC NA der Hauptstabilisator für saure Milchgetränke ist. Wenn CMC NA 0,4% und Pektin im Verbundstabilisator 0,14% ausmachen, hat das System eine bessere Stabilität.
Wissenschaftler haben auch die Verwendung von Carboxymethylcellulose -Natrium untersucht, um das System in Lycopin -aktiven Getränken zu stabilisieren. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Produkt eine gute Stabilität aufweist, wenn die Menge an CMC -NA -zusätzlichen Zulieferer mehr als 0,4%beträgt, aber die Viskosität zu diesem Zeitpunkt erheblich zunimmt, sodass es in Kombination mit anderen Kolloiden verwendet werden kann.
Nach der Optimierung des CMC NA -Kühlprozesses ist die Viskosität traditioneller Säure -Regulierung von Milchgetränken immer höher als die von beheizten Produkten während der Haltbarkeit und bietet eine bessere Stabilität. Dies bietet auch eine theoretische Grundlage für die bessere Anwendung von Carboxymethylcellulose -Natrium bei der Herstellung von sauren Milchgetränken.
(2) Anwendung im gemischten Joghurt
Die Denaturierung und Ausfällung von Milchprotein unter sauren Bedingungen war schon immer ein Schlüsselproblem, das die Entwicklung von Joghurt beeinflusst. Aufgrund seiner multifunktionalen Eigenschaften, der reichlichen Quellen und des erschwinglichen Preises wird CMC NA häufig als Stabilisator verwendet.
Die Ergebnisse zeigten, dass CMC NA von Temperatur und pH -Wert stark beeinflusst wurde. Wenn die Menge an CMC NA gering war, konnte der Joghurtzustand nicht stabilisiert werden. Wenn sein Inhalt größer als 0,4%betrug, verbesserte sich der Joghurtzustand und das System tendenziell stabil; Und der Verdickungseffekt von CMC Na auf Joghurt ist bei 0,05%~ 0,1%relativ klein, während der Verdickungseffekt im Bereich des hohen Gehalts signifikant ist (0,4%~ 0,5%).
(3) Anwendung der Kaseinlotion
Lotion ist ein Dispersionssystem, das aus einer Flüssigkeit besteht, die in Form von winzigen Tröpfchen in einer anderen nicht mischbaren Flüssigkeit verteilt ist, was ein instabiles System ist. Unter zahlreichen Lebensmittelgummis,Natriumcarboxymethylcellulosepulverund Xanthan Gum wurde aufgrund ihrer einzigartigen funktionellen Eigenschaften ausführlich untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kombination von CMC Na und XG (Xanthan Gum) das System stabiler machen kann. Bei einem bestimmten Mischverhältnis (CMC NA: XG beträgt 1 ∶ 1, 3 ∶ 1), beträgt die Gesamtabzügungsmenge 0,4% der Gesamtmasse der Lotion, und die Schichtstabilität der Lotion erhöht sich. Das Schichtphänomen ist nicht offensichtlich, wenn die Emulsion 2 Wochen bei Raumtemperatur gelagert wird.
Natriumcarboxymethylcellulose hat eine gewisse Hydrophilie- und Rehydratationseigenschaften, daher wird sie bei der Herstellung von Mehlprodukten verwendet.
(1) Anwendung in Brot
Aufgrund des Vorhandenseins hydrophiler Gruppen in Carboxymethylcellulose -Natrium kann es mit Wasser zu hydrophilen Kolloiden bilden und Wasser zum Ausdehnen absorbieren. Der erweiterte CMC NA kann die Wasserhaltekapazität von Gluten erhöhen, was für den Fermentations- und Backprozess von Brot und die Aufbewahrung von Kohlendioxid vorteilhaft ist, wodurch das Brotvolumen erhöht wird. Die Menge an Carboxymethylcellulose -Natrium sollte 6%nicht überschreiten. Aufgrund seiner starken Wasserretention kann die angemessene Menge an Addition die Brothärte verringern. Das Experiment zeigte, dass das Hinzufügen einer geeigneten Menge (2%~ 8%) des Carbboxymethylcellulose -Natriums die Qualität von gebackenem Brot signifikant verbesserte, wobei der beste Effekt beim Zugabe von 6%beobachtet wurde, gefolgt von 4%. Es kann das Brotvolumen erhöhen, die Struktur und den Geschmack von Brot verbessern und die Haltbarkeit von Brot verlängern. Dies bietet die Möglichkeit, Natriumcarboxymethylcellulose zu Brot hinzuzufügen, um seine Qualität zu verbessern.
(2) Anwendung in der Herstellung von Mantou
Die Additionsmenge an Natriumcarboxymethylcellulose hat nur geringe Auswirkungen auf den pH -Wert des Weizenmantou -Teigs. Untersuchungen zeigen, dass Natriumcarboxymethylcellulose die Textur von Weizenmantou effektiv verbessern und die Härte, Adhäsion und Kauen von Mantou effektiv verringern kann. Wenn die Additionsmenge an Natriumcarboxymethylcellulose 0,06%~ 0,08%beträgt, funktioniert jeder Texturindex am besten. Die Anwendung von Natriumcarboxymethylcellulose in Mantou ist jedoch immer noch geringer, was auch eine Möglichkeit für seine Anwendung in neuen Feldern bietet und den Anwendungsbereich erhöhen kann.
6. Andere Anwendungen
Nahrungsmittelverdicker haben die Eigenschaften der Verdickung, Verdickung, Stabilität, Salz und Temperaturfestigkeit und werden in Lebensmittelgewürzen weit verbreitet. Einige Wissenschaftler haben die Auswahl des Verdickungsmittels und der Prozessoptimierung bei der Herstellung von natürlichen Fleischessenz untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass 5% Carboxymethylcellulose als kolloid der Fleischessenz ausgewählt, erhitzt und in einem Wasserbad mit 60 ~ 70 Grad gelöst, 30 min gerührt, das Kolloid aufgelöst, 24 ~ 48 Stunden gelegt, geschwollen und anschließend verwendet wurde, um Fleischgeschmack Monosodiumglutamat zuzubereiten. Das Produkt hat eine gute Verdickungseigenschaft, farblos und geschmacklos.
Aufgrund seiner Verdickungseffekt kann Natriumcarboxymethylcellulose verwendet werden, um Marmelade zuzubereiten. Nach dem Experimentieren wurde festgestellt, dass der optimale Prozess zur Herstellung von Wasserkastnuss -Tomatensauce 1,9% Natriumcarboxymethylcellulose, 0,8% Zitronensäure, 4% weißer Zucker und eine Wasserkastnusssauce zu Tomatensaucenverhältnis von 1: 1 beträgt. Die resultierende Marmelade hat einen guten Geschmack und eine gute Stabilität.
Natriumcarboxymethylcellulose kann auch zur Herstellung von Getränken verwendet werden. Maisgetränke sind anfällig für Schichten und Niederschläge während der Lagerung, während die Kombination von CMC und Natriumalginat die Stabilität verbessern kann. Wenn sowohl Carboxymethylcellulose -Natrium- als auch Natriumalginat bei einer Dosierung von 0,05%zugesetzt wurden, war die Niederschlagsrate des Maisgetränks die kleinste und die Schichtung nach Zentrifugation mit guter Stabilität nicht offensichtlich. Dies legte auch eine gewisse Grundlage für die Entwicklung des Mais -Getränkemarkts auf. Natriumcarboxymethylcellulose wird auch zur Herstellung von Eiscreme und zur Klärung von alkoholischen Getränken verwendet.
Vorbereitungsmethode vonNatriumcarboxymethylcellulosepulver:
CMC NA wurde nach zweistufiger Methode aus Cellulose hergestellt. Der erste ist der Alkalisierungsprozess von Cellulose. Cellulose reagiert mit Natriumhydroxid zur Bildung von Alkali -Cellulose und dann reagiert Alkali -Cellulose mit Chloressigsäure, um CMC -Na zu bilden, was als Ätherifizierungsreaktion bezeichnet wird.
Das Reaktionssystem muss grundlegend sein. Dieser Prozess gehört zur Williamson Ether -Synthesemethode. Der Reaktionsmechanismus ist die nukleophile Substitution. Das Reaktionssystem ist alkalisch. In Gegenwart von Wasser gibt es einige Seitenreaktionen, wie die Bildung von Natriumhydroxyacetat, Hydroxyessigsäure und anderen Nebenprodukten. Aufgrund der Existenz von Nebenreaktionen wird der Verbrauch von Alkali und Etherifizierungsmittel erhöht, wodurch die Etherifizierungseffizienz verringert wird. Gleichzeitig werden Natriumhydroxyacetat, Hydroxyessigsäure und mehr Salzverunreinigungen in der Seitenreaktion erzeugt, die die Reinheit und Leistung des Produkts verringert. Um Seitenreaktionen zu unterdrücken, ist es nicht nur erforderlich, Alkali vernünftigerweise zu verwenden, die Menge des Wassersystems, die Konzentration von Alkali und die rührende Methode zu kontrollieren, mit dem Ziel, vollständig alkalisierend zu sein, sondern auch die Anforderungen des Produkts für die Viskosität und den Substitutionsgrad und die Aufnahme des Aufzugs und die Aufnahme des Aufzugs der Seitungsreaktion und der Aufnahme des Aufzugs der Seitungsreaktion.
Gemäß den verschiedenen Etherifizierungsmedien kann die industrielle Produktion von CMC NA in zwei Kategorien unterteilt werden: wässrige und lösungsmittelübergreifende Methoden. Die Methode mit Wasser als Reaktionsmedium wird als Wassermedium -Methode bezeichnet, das zur Herstellung von alkalischem Medium und niedrigem CMC Na verwendet wird. Die Methode unter Verwendung des organischen Lösungsmittels als Reaktionsmedium wird als Lösungsmittelmethode bezeichnet, das für die Herstellung von mittel- und hochgradiger CMC NA geeignet ist. Diese beiden Reaktionen werden in einem Knieder durchgeführt, der zum Knetenprozess gehört und derzeit die Hauptmethode zur Herstellung von CMC NA ist.
Wassermedium Methode:
Die Methode auf Wasserbasis ist ein früherer industrieller Produktionsprozess, bei dem Alkali-Cellulose unter den Bedingungen von freiem Alkali und Wasser mit einem Etherifikationsmittel umgesetzt wird. Während der Alkalisierung und Ätherifizierung gibt es kein organisches Medium im System. Die Wassermedienmethode erfordert relativ einfache Geräte, weniger Investitionen und niedrige Kosten. Der Nachteil ist das Fehlen einer großen Menge an flüssigem Medium, die durch die Reaktion erzeugte Wärme erhöht die Temperatur, beschleunigt die Geschwindigkeit der Seitenreaktionen, führt zu einer geringen Etherifizierungseffizienz und einer schlechten Produktqualität. Diese Methode wird verwendet, um CMC -NA -Produkte mit mittlerer und niedriger Qualität zu erstellen, z. B. Reinigungsmittel und Textilgrößenmittel.
Lösungsmittelmethode:
Die Lösungsmittelmethode ist auch als organische Lösungsmittelmethode bekannt. Sein Hauptmerkmal ist, dass die Alkalisierungs- und Etherifizierungsreaktionen unter der Bedingung durchgeführt werden, dass das organische Lösungsmittel als Reaktionsmedium (verdünnt) verwendet wird. Gemäß der Menge an Reaktionsverdünnung kann es in Knetenmethoden und Aufschlämmungsmethode unterteilt werden. Der Reaktionsprozess der Lösungsmittelmethode entspricht dem der Wasserbasis-Methode, das auch aus zwei Stadien der Alkalisierung und Etherifizierung besteht, mit der Ausnahme, dass die Reaktionsmedien der beiden Stufen unterschiedlich sind. Die Lösungsmittelmethode beseitigt das inhärente Alkali-Auslaugen, Drücken, Zerkleinern, Altern und andere Prozesse der Wasserbasis-Methode, und die Alkalisierung und Etherifizierung werden in der Knetenmaschine durchgeführt. Die Nachteile sind relativ schlechte Temperaturkontrollierbarkeit, Platzanforderungen und hohe Kosten. Für die Herstellung verschiedener Ausrüstungslayouts sollte die Systemtemperatur und die Fütterungszeit natürlich streng gesteuert werden, um Produkte mit hervorragender Qualität und Leistung zu erstellen.
Natriumcarboxymethylcellulose ist ein vielseitiges Polymer mit einer Vielzahl von industriellen Anwendungen, von Lebensmitteln und Pharmazeutika bis hin zu Kosmetika und Umweltsanierung. Die einzigartige Kombination von Eigenschaften, einschließlich Wasserlöslichkeit, Verdickungsfähigkeit, filmbildender Kapazität und Biokompatibilität, macht es in zahlreichen Formulierungen zu einem unschätzbaren Additiv. Während CMC-NA im Allgemeinen als sicher für die Verwendung des Menschen angesehen wird und umweltfreundliche, sind ordnungsgemäße Handhabungs- und Entsorgungspraktiken von wesentlicher Bedeutung, um potenzielle Gesundheit und ökologische Risiken zu minimieren. Da die Forschung weiterhin neue Anwendungen und nachhaltige Produktionsmethoden aufdeckt, spielt Natriumcarboxymethylcellulose eine immer wichtigere Rolle bei der Gestaltung der Zukunft der Materialwissenschaft und der industriellen Herstellung.
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