Apakah selulosa natrium carboxymethyl?

Sodium carboxymethyl selulosa (CMC) adalah sebatian serba boleh dan digunakan secara meluas dengan pelbagai aplikasi di pelbagai industri.

Pengenalan kepada natrium carboxymethyl selulosa (CMC)
Sodium carboxymethyl selulosa, sering disingkat sebagai CMC, adalah derivatif selulosa, salah satu polimer semulajadi yang paling banyak di Bumi. Selulosa, yang terdiri daripada unit glukosa berulang yang dikaitkan dengan ikatan glikosid β (1 → 4), terutamanya terdapat di dinding sel tumbuhan, memberikan sokongan struktur. Ia boleh diperbaharui, biodegradable, dan tidak toksik, menjadikannya bahan mentah yang menarik untuk pelbagai aplikasi perindustrian.

Struktur dan sifat
CMC disintesis dengan mengubah selulosa melalui tindak balas kimia, di mana kumpulan hidroksil pada tulang belakang selulosa digantikan dengan kumpulan karboksimetil (-CH2-COOH). Penggantian ini memberikan kelarutan air dan sifat rheologi yang lebih baik kepada selulosa, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi.

Tahap penggantian (DS) merujuk kepada purata bilangan kumpulan karboksimetil setiap unit glukosa dalam rantai selulosa dan mempengaruhi sifat CMC. Nilai DS yang lebih tinggi mengakibatkan peningkatan kelarutan air dan kelikatan.

CMC biasanya tersedia sebagai serbuk putih ke luar putih, dengan saiz zarah yang berbeza-beza bergantung kepada permohonannya. Ia tidak berbau, tidak enak, dan tidak toksik, menjadikannya selamat untuk digunakan dalam produk makanan dan farmaseutikal. CMC stabil di bawah pelbagai keadaan pH dan mempamerkan sifat pembentukan filem yang sangat baik.

Kaedah pengeluaran
Pengeluaran CMC melibatkan beberapa langkah:
Penyediaan selulosa: Selulosa biasanya diperoleh daripada pulpa kayu, linter kapas, atau serat tumbuhan lain. Selulosa disucikan dan dipecah menjadi serat yang lebih kecil untuk meningkatkan kereaktifannya.

Reaksi Eherification: Serat selulosa yang disucikan dirawat dengan natrium hidroksida (NaOH) untuk mengaktifkan kumpulan hidroksil. Seterusnya, asid monochloroacetic (atau garam natriumnya) ditambah kepada campuran tindak balas untuk memperkenalkan kumpulan karboksimetil ke tulang belakang selulosa.

Neutralisasi dan mencuci: Selepas tindak balas pengetua, produk yang dihasilkan dinetralkan dengan asid untuk mengubahnya menjadi bentuk garam natrium. CMC kemudian dibasuh untuk menghilangkan kekotoran dan produk sampingan.

Pengeringan dan Pengilangan: CMC yang disucikan dikeringkan untuk menghilangkan kelembapan yang berlebihan dan giling untuk mencapai saiz zarah yang dikehendaki.

Penggunaan dan aplikasi
Sodium carboxymethyl selulosa mendapati aplikasi yang luas di pelbagai industri:
Industri Makanan: CMC digunakan secara meluas sebagai penebalan, penstabil, dan ejen pengekalan kelembapan dalam produk makanan seperti tenusu, barang bakar, sos, dan pakaian. Ia meningkatkan tekstur, menghalang sineresis, dan meningkatkan mulut dalam formulasi makanan.

Farmaseutikal: Dalam industri farmaseutikal, CMC digunakan sebagai pengikat dalam formulasi tablet, pengubah kelikatan dalam penggantungan, dan pelincir dalam penyelesaian ophthalmic. Ia memastikan pengagihan dadah seragam dan pelepasan terkawal.

Produk Penjagaan Peribadi: CMC dimasukkan ke dalam produk penjagaan diri seperti ubat gigi, syampu, dan formulasi penjagaan kulit sebagai ejen penebalan, pengemulsi, dan ejen pembentukan filem.

Industri Kertas: Dalam pembuatan kertas, CMC ditambah kepada formulasi pulpa untuk meningkatkan kekuatan kertas, sifat permukaan, dan pengekalan bahan tambahan seperti pengisi dan pewarna. Ia juga meningkatkan saliran dan mengurangkan debu semasa pengeluaran kertas.

Industri tekstil: CMC digunakan dalam proses percetakan tekstil dan pencelupan sebagai pemekat dan pengikat untuk pasta pigmen. Ia memudahkan pemendapan warna seragam dan meningkatkan ketajaman corak bercetak.

Industri Minyak dan Gas: CMC digunakan dalam cecair penggerudian sebagai pengurangan kehilangan dan kehilangan bendalir. Ia membantu mengekalkan kestabilan lubang, menggantung pepejal, dan mengawal rheologi cecair semasa operasi penggerudian.

Industri pembinaan: Dalam bahan binaan seperti mortar, grouts, dan produk gypsum, CMC berfungsi sebagai ejen pengekalan air, meningkatkan kebolehkerjaan dan lekatan.

Detergen dan Produk Pembersihan: CMC ditambah kepada detergen, pembersih, dan produk dobi sebagai ejen penebalan dan penstabilan. Ia meningkatkan kelikatan formulasi cecair dan meningkatkan prestasi keseluruhan mereka.

Pertimbangan Keselamatan
Sodium carboxymethyl selulosa umumnya dianggap sebagai selamat (GRAS) untuk digunakan dalam aplikasi makanan dan farmaseutikal oleh agensi pengawalseliaan seperti Pentadbiran Makanan dan Dadah AS (FDA) dan Pihak Berkuasa Keselamatan Makanan Eropah (EFSA). Walau bagaimanapun, adalah penting untuk memastikan pematuhan piawaian dan tahap penggunaan yang ditentukan untuk mengelakkan sebarang kesan buruk.

Walaupun CMC dianggap tidak toksik, penyedutan berlebihan atau pengambilan zarah debu boleh menyebabkan kerengsaan ke saluran pernafasan dan gastrousus. Pengendalian dan Peralatan Perlindungan Peribadi (PPE) yang betul harus digunakan semasa proses pembuatan dan pengendalian.

Kesan alam sekitar
CMC berasal dari sumber yang boleh diperbaharui, terutamanya selulosa berasaskan tumbuhan, menjadikannya secara biodegradable. Ia mengalami kemerosotan enzimatik oleh selulase, akhirnya memecah masuk ke dalam karbon dioksida, air, dan biomas.

Walau bagaimanapun, proses pengeluaran CMC melibatkan tindak balas kimia dan langkah-langkah intensif tenaga, yang mungkin menyumbang kepada kesan alam sekitar seperti penggunaan tenaga, pelepasan gas rumah hijau, dan penjanaan air sisa. Usaha untuk mengoptimumkan proses pengeluaran, meningkatkan kecekapan tenaga, dan meminimumkan sisa dapat mengurangkan kebimbangan alam sekitar ini.

Sodium carboxymethyl selulosa (CMC) adalah sebatian serba boleh dengan pelbagai aplikasi di seluruh makanan, farmaseutikal, tekstil, kertas, dan industri lain. Ciri-ciri uniknya sebagai polimer larut air menjadikannya sangat diperlukan dalam pelbagai formulasi, di mana ia berfungsi sebagai pemekat, penstabil, pengikat, dan pengubahsuaian kelikatan.