کربوکسی متیل سلولز یا CMC، یک غلظت دهنده است که محلول در آب بوده و از آن به عنوان یکی از شناخته شده ترین افزودنی های غذایی و صنعتی یاد می شود.
از جمه مهمترین خواص کربوکسی متیل سلولز می توان به بهبود ویسکوزیته (رئولوژی)، پایداری و چسبندگی اشاره کرد.
کربوکسی متیل سلولز برای اولین بار در آلمان تولید شده و امروزه در دو گرید صنعتی و غذایی تولید و به فروش می رسد. فاکتورهای دیگری نیز در تعیین نوع کربوکسی متیل سلولز موثر هستند که از جمله آنها می توان به این موارد اشاره کرد: درجه خلوص، درجه استخلاف، طول زنجیره پلیمری و خواص فیزیکی (مانند دانه بندی، رنگ و دانسیته).
فرمول شیمیایی: n[C6H7O2(OH)x (OCH2COONa)y]n (x+y=3).
انواع C.M.C
-
- کربوکسی متیل سلولز خوراکی ( غذایی )
-
- صنعتی ( با خلوص بالا ، متوسط و پایین )
-
- کربوکسی متیل سلولز شوینده
کاربردها
-
- صنایع شیرینی و شکلات
-
- نان و بیکری
-
- لبنیات و دسرهای لبنی
-
- آبمیوه و نوشیدنی های میوه ای
-
- بستنی
-
- انواع سس
-
- انواع چسب ( کاغذ دیواری، کاشی و …)
-
- رنگ و رزین
-
- حفاری ( در چاه های نفتی )
-
- پتروشیمی
-
- کاشی و سرامیک
نحوه استفاده کربوکسی متیل سلولز
برای تسهیل در انحلال سی ام سی، پیشنهاد می شود که از یک همزن مکانیکی با دور متغیر استفاده شود. با توجه به نوع صمغ انتخاب شده، محلول ۱% یا ۲% در آب مبنای سنجش ویسکوزیته می باشد. معمولا برای گریدهای با خلوص و ویسکوزیته بالا (بطور مثال METAGEL-F400 و METAGEL-253 ) محلول ۱% مناسب تر بوده و برای گریدهای با گرانروی پایین محلول ۲% برای نمونه گیری مناسب تر می باشد.
برای یک محلول ۱% , ابتدا ۲٫۴ گرم از CMC به ظرف مناسب منتقل شده و حجم مشخصی از آب را اضافه نموده تا کل حجم معادل ۲۴۰ میلی لیتر گردد. موقعیت همزن باید به نحوی باشد که کمترین فاصله بین همزن و کف ظرف باشد.دمای استاندارد برای محلول سازی ۲۵ درجه سانتی گراد و زمان هم زدن حدودا ۲ ساعت است.
این صمغ در آب قابل انحلال است و برای انجام فرآیند انحلال رعایت چند نکته ضروری می باشد:
-
- درصد محلول
-
- قدرت و شدت همزن
-
- اضافه شدن تدریجی CMC به آب
-
- در نظر گرفتن زمان مورد نیاز برای هیدراته شدن
راهنمای انحلال CMC
برای انحلال راحت تر انواع CMC دو روش پیشنهاد می گردد:
روش اول و متداولتر، اضافه کردن اترسلولزی به آب همزمان با بهم زدن و تشکیل گرداب می باشد. سرعت اضافه کردن صمغ به آب باید تا حدی کنترل شود که ذرات فرصت برای جذب آب و حل شدن در آن را پیدا کنند. از طرف دیگر، اگر سرعت اضافه شدن بیش از حد کم شود، با تشکیل گرانروی اولیه، باقیمانده مواد بصورت حل نشده باقی می مانند.
روش دوم , بیشتر در مواقعی استفاده می شود که C M C در فرمولاسیون محصول نهایی همراه با مواد پودری خشک دیگری می باشد ( بصورت مثال همراه با شکر) . در این موارد بهتر است ابتدا مواد پودری بصورت خشک ترکیب شده (Dry Mix) و سپس طبق روش اول در بالا در آب حل شوند. با استفاده از این روش , سرعت و میزان حلالیت این ماده در آب بالا می رود.
فرمول شیمیایی کربوکسی متیل سلولز
Cellulose-OH + NaOH Cellulose-ONa + H2O
Cl-CH2-COOH + NaOH Cl-CH2-COONa + H2O
Cellulose-ONa + Cl-CH2-COONa Cellulose-O-CH2-COONa + NaCl
Cellulose-OH + 2NaOH + MCA NaCMC + NaCl + 2H2O
کربوکسی متیل سلولز مرک ایندکس Carboxymethylcellulose Sodium
چند سوال رایج
بهترین ویسکوزیته کربوکسی متیل سلولز چیست؟
در انتخاب گرید مناسب در این ماده باید به این نکته توجه داشت که صرفا ویسکوزیته پایین یا بالا نشان از با کیفیت یا بی کیفیت بودن محصول نخواهد بود، بلکه بسته به نوع کاربردی که برای این ماده مد نظر است ویسکوزیته انتخاب خواهد شد.
تفاوت گرید خوراکی و صنعتی در چیست؟
مهمترین تفاوت گریدهای صنعتی و غذایی در خلوص این محصول است. در واقع در مورد کربوکسی متیل سلولز خوراکی، یک مرحله در انتهای مراحل تولید اضافه شده که در آن نمک NaCl را از آن می زدایند. این نمک در مراحل سنتز به صورت ماده جانبی در واکنش تولید شده است.
گرچه برای تولید گریدهای غذایی رعایت تمام استانداردها و پیش شرط های تولید یک ماده غذایی الزامی است که از آن جمله می توان به کیفیت و خلوص مواد اولیه، کیفیت و تکنولوژی استفاده شده در فرآیند تولید و همچنین کنترل و پایش های مورد نیاز اشاره کرد.
به طور کلی برای تولید گرید غذایی جدای از الزامات فنی در فرآیند و مواد اولیه، یک مرحله پایانی (خالص سازی) نیز به سایر مراحل تولید اضافه شده است.
کربوکسی متیل سلولز مواد شوینده چه مشخصاتی دارد؟
از این ماده در انواع مختلف مواد شوینده استفاده می شود. در شوینده های پودری بیش از هر چیز بار یونی و عدد استخلاف مورد توجه است و در شوینده های مایع ویسکوزیته یک عامل کلیدی محسوب می شود.
شیوه تولید
این صمغ با فرمول شیمیایی خاص خود در آب حل می شود که مهمترین خصوصیت آن به حساب می آید.
در تولید کربوکسی متیل سلولز، مراحل ذیل طی می شود:
- استحصال سلولز ( از چوب ، پنبه ، لینتر پنبه و …)
- خالص سازی و سفیدگری
- واکنش استریفیکیشن : در این مرحله، سلولز که یک پلیمر طبیعی غیرقابل انحلال در آب است ، به وسیله سدیم هیدروکساید (NaOH) آماده واکنش می شود. بعبارت بهتر، در طی مرحله استریفیکیشن شاخک های این پلیمر، برای مرحله بعدی واکنش و استخلاف دار شدن آماده (فعال) می شوند.
- واکنش اتریفیکیشن : در این مرحله استخلاف ها (شاخک ها) به وجود می آیند. سلولزی که در مرحله استریفیکیشن آماده واکنش شده است، بوسیله مونو کلرو استیک اسید (MCA) تحت واکنش قرار گرفته و استخلاف ها کامل شکل می گیرند. بعد از این واکنش و تشکیل استخلاف ها، می توان گفت سنتز کامل شده است. نکته قابل توجه اینکه محصول جانبی این واکنش، نمک NaCl می باشد.
- خالص سازی سدیم کربوکسی متیل سلولز : در صورتیکه نیاز به تولید CMC خالص باشد ( غذایی و یا صنعتی با خلوص و کیفیت بالا) مرحله خالص سازی نیز باید انجام شده و نمک NaCl از محصول اصلی جدا شود. این خالص سازی می تواند در درجات خلوص مختلف ادامه پیدا کند. بطور مثال بعضی از انواع CMC صنعتی خلوص 90 درصد داشته و برخی 95 درصد. گرید خوراکی هم بر اساس استانداردهای مختلف حداقل 98/5 و یا 99/5 درصد خلوص را باید داشته باشند.بعد از انجام مراحل مذکور، در صورت نیاز به ماده ای با درصد خلوص بالا وارد مرحله خالص سازی می شود. در این مرحله نمک NaCl که بصورت ماده جانبی در واکنش تولید شده است، از محصول اصلی جدا می شود.
نکات مهم در خرید کربوکسی متیل سلولز
در هنگام خرید کربوکسی متیل سلولز به چه نکاتی توجه کنیم؟
جواب به این سوال نه چندان سخت، و نه چندان سهل است. CMC هم ماننده هر ماده دیگری، پارامترهای فنی ای دارد که با توجه به آنها می توان تا حدودی در انتخاب یک گرید و برند مناسب دقت به خرج داد. در ادامه به این نکات اشاره خواهیم کرد:
عوامل موثر بر قیمت کربوکسی متیل سلولز
- درجه خلوص
- ویسکوزیته
- طول زنجیر پلیمری
- دانه بندی
- درجه استخلاف DS
- منبع اولیه سلولز
- میزان اختصاصی بودن تولید در آن کد به خصوص
انواع دیگر سلولز اتر
امروزه از سلولزها مشتقات زیادی تولید می شود که در مقالات دیگر به آنها پرداخته ایم. این مشتقات در دو نوع کلی فیبر (نامحلول در آب) و اتر (محلول در آب) تولید شده و به فروش می رسند.
نام برخی از این مشتقات سلولزی:
- هیدروکسی پروپیل متیل سلولز HPMC
- هیدروکسی اتیل سلولز HEC
- متیل سلولز MC
- میکروکریستال سلولز ژل MCC
- …
جمع بندی
سدیم کربوکسی متیل سلولز یک ماده جاذب رطوبت بوده که در صنایع مختلفی به عنوان غلظت دهنده، پایدار کننده و جاذب رطوبت استفاده می شود. این ماده اولین بار در آلمان تولید شده است و در حال حاضی یکی از پرکاربردترین هیدروکلوئیدها محسوب می شود.
از این ماده در صنایع غذایی، پلیمری، بهداشتی، شیمیایی و دارویی استفاده می شود.
در مورد این ماده هم مانند دیگر مواد شیمیایی و سنتزی، محدودیت مصرف وجود دارد و استفاده از آن با مقادیر زیاد می تواند برای سلامتی مضراتی داشته باشد. از طرفی دیگر، از سدیم کربوکسی متیل سلولز در داروها، مواد غذایی و بهداشتی و خوراکی استفاده می شود و برای استفاده در اندازه ههای محدود مضرات قابل توجهی متصور نیستند.
شرکت هنزک شیمی، تنها تولید کننده سلولز ژل غذایی در ایران است. این شرکت همچنین، انواع گریدهای صنعتی CMC را نیز تولید و به فروش می رساند.
جهت دریافت مشاوره فنی، می توانید با کارشناسان هنزک شیمی تماس حاصل فرمایید.
شاید مطالب زیر برای شما جالب باشد:
گلیسرول مونو استئارات و کاربردهای آن در صنایع
تولید کننده پلی آنیونیک سلولز حفاری