Potravinárske prísady zaujali v modernom priemysle pevné miesto. Jednou z nich je karboxymetylcelulóza (CMC), používa ju farmaceutický a kozmetický priemysel, výroba domácich chemikálií a stavebných materiálov a používa sa pri výrobe potravinárskych výrobkov. Prísada CMC je rozšírená kvôli svojej nízkej cene a bezpečnosti pre ľudí.

Karboxymetylcelulóza

CMC ([C6H7O2(OH)3-x(OCH2COOH)x]n, kde x = 0,08-1,5) je derivát celulózy, kde je karboxymetylová skupina kombinovaná s hydroxylovými skupinami glukózových monomérov. Látka je kyselina, preto má iný názov - kyselina celulóza-glykolová. V praxi sa častejšie používa sodná soľ karboxymetylcelulózy (Na-CMC). Prvýkrát ho syntetizoval a patentoval nemecký chemik Jansen v roku 1918.

Vlastnosti

Karboxymetylcelulóza je medzinárodný názov pre karboxymetylcelulózu. Fyzikálno-chemické vlastnosti CMC sú opísané v tabuľke:

Ďalšie fyzikálne vlastnosti, ktoré umožňujú použitie CMC v priemysle:

• látka je vysoko rozpustná vo vode;
• s ním vodné roztoky dobre zahustia;
• viskozita látky sa po dlhú dobu nemení;
• zadržiava vodu;
• schopné vytvoriť priehľadný, odolný film;
• nerozpustný v oleji a tuku;
• neškodné pre ľudské telo;
• bez chuti, bez zápachu;
• vysokopolymérna látka odolná slnečnému žiareniu;
• má stabilizačný a väzbový účinok.

Výroba

Výrobný proces prebieha v niekoľkých fázach a trvá dlho. Suroviny používané pri výrobe sú lacné. V priemysle sa sodná soľ karboxymetylcelulózy získava spojením alkalickej celulózy a kyseliny monochlóroctovej. Existuje niekoľko schém výrobného procesu:

• klasické (periodické);
• mono-hardvér.

Výroba zahŕňa niekoľko dôležitých etáp. V prvej fáze sa drevo alebo bavlnená celulóza ošetrí žieravým roztokom v prítomnosti nižších alkoholov (pôsobia ako organické rozpúšťadlá). Potom sa alkalická celulóza spracuje s kyselinou monochlóroctovou pri veľmi vysokej teplote - až do 100 ° C, ak sa použilo rozpúšťadlo, až do 80 ° C - bez nej. Prijatý produkt:

1. sušené;
2. rozdrvený;
3. balenie.

Na výrobu karboxymetylcelulózy sa používa bavlnená celulóza dodávaná zo zahraničia a technická celulóza, ktorá sa vyrába v Rusku sulfátovou metódou. Bavlna je vhodnejšia na výrobu z dôvodu:

• vysoký obsah a-celulózy (98 %);
• dlhá dĺžka vlákna (10 mm alebo viac);
• vysoký stupeň polymerizácie.

Na vyrobenú ruskú technickú celulózu sú kladené vysoké požiadavky. Nemal by obsahovať žiadne nečistoty ťažkých kovov ani chlór, musí spĺňať normy kvality. Spolu so známymi druhmi možno na výrobu karboxymetylcelulózy použiť aj iné rastlinné suroviny. Sú známe prípady použitia kôry stromov, cukrovej trstiny a ryžových šupiek. Výber je určený cenovou dostupnosťou surovín.

V súčasnosti Ruská federácia používa drevnú buničinu na výrobu CMC, zatiaľ čo Kazachstan a Uzbekistan používajú bavlnenú buničinu. Hlavnými dodávateľmi karboxymetylcelulózy na ruský trh s drevnou celulózou sú Ilim Group OJSC Bratsk a Ust-Ilimsk, Syassky PPM OJSC, Politsell CJSC Petrohrad. Dodávky za rok 2016 predstavovali približne 5,5 tisíc ton.

Výhoda oproti iným prísadám spočíva vo viskóznejších vlastnostiach výsledných roztokov. Neprítomnosť chuti a vône ovplyvňuje po pridaní látky sa získa číry roztok. Karboxymetylcelulóza zlepšuje kvalitu konečného produktu ovplyvňovaním procesov kryštalizácie, zadržiavania vlhkosti a absorpcie tuku. Priemerná cena na trhu za 100 gramov hotového potravinového doplnku sa pohybuje od 100 do 150 rubľov.

Aplikácia CMC

V medicíne, kozmeteológii a chemickom priemysle sa sodná soľ karboxymetylcelulózy používa ako soľ. Vodné roztoky na jeho báze sa vyznačujú viskozitou a pseudoplasticitou (zmesi sa stávajú tekutejšími so zvyšujúcim sa šmykovým napätím a potom sa môžu vrátiť do pôvodnej konzistencie). Niekedy sú vodné roztoky CMC tixotropné (zmes je skvapalnená mechanickým pôsobením a v pokoji získava svoju pôvodnú viskozitu).

Sodná soľ sa používa ako resorbent, plastifikátor a zahusťovadlo pri výrobe chemikálií pre domácnosť, ošetrovacích prostriedkov a stavebných materiálov. CMC môže byť súčasťou:

• zubné pasty;
• chemické výrobky pre domácnosť;
• suché stavebné zmesi;
• farby;
• lepidlo.

Potravinárske aditívum E466 sa používa pri výrobe potravín ako koloidné zahusťovadlo a regulátor konzistencie. Ak si pozorne preštudujete etikety produktov, nájdete ich v potravinách, ako sú:

• majonéza;
• rajčinová pasta;
• cukrárske krémy;
• zmrzlina;
• mliečne výrobky;
• glazovaný tvaroh;
• gélové dietetické doplnky;
• mäsové a rybie konzervy.

Vo farmaceutickej výrobe je látka zahrnutá do produktov na zapuzdrenie a tabletovanie. CMC hrá dôležitú úlohu pri výrobe rôznych mastí, dáva požadovanú konzistenciu a dlho si zachováva svoj tvar. Karboxymetylcelulózu možno nájsť v rôznych liekoch. toto:

• laxatíva;
• liečivé masti;
• kapsuly;
• tabletky.

Látka sa používa ako zahusťovadlo na výrobu očných kvapiek. Tým sa predlžuje čas uvoľňovania účinnej látky, čím sa zvyšuje jej účinnosť. Vízia nie je ovplyvnená. Ochranné škrupiny na prípravkoch vyrobených z CMC sú vysoko odolné voči žalúdočnej kyseline chlorovodíkovej, film sa rozpúšťa len v zásaditom prostredí čriev. Takto sa rôzne zložky drogy zachovávajú v nezmenenej podobe a neničí sa kyslým prostredím.

Ropný priemysel používa látku ako stabilizátor pre suspenzie mineralizovaných ílov pri vŕtaní studní, na reguláciu filtračných a reologických vlastností vrtných kvapalín na báze vody. Prísada je použiteľná aj v textilnej výrobe:

• ako emulgátor pri glejení osnovných nití;
• zahusťovadlo do tlačiarenských pást;
• náhrada škrobu na konečnú úpravu tkanín.

Potravinová prísada E466

E-466 (CMC) je derivát celulózy zo skupiny dextrózových (glukózových) monomérov, získava sa reakciou kyseliny 1-chlóroctovej s alkylcelulózou; Je to bezfarebný prášok pozostávajúci z malých kryštálov. Vlastnosti:

• rozpadá sa vodou;
• bez zápachu;
• nebojí sa vystavenia priamemu slnečnému žiareniu;
• netoxický;
• nerozpustný v olejoch.

Pri výrobe potravín sa používa sodná soľ, ktorej zmes je viskózna a pseudoplastická. CMC je stabilizátor na prírodnej báze, ktorý zachováva a zlepšuje viskozitu produktov počas dlhej skladovateľnosti. Zároveň produkt nestráca svoje vlastnosti a zachováva si svoj vzhľad. Prísada CMC sa často pridáva pri výrobe:

1. majonéza, kečup;
2. tvaroh a cukrárske výrobky;
3. želé.

Účinok na telo

V súčasnosti neexistujú žiadne klinické štúdie o účinkoch karboxymetylcelulózy na organizmus. Nadmerná konzumácia doplnku E466 s jedlom vedie k črevným poruchám rôznej závažnosti. Jednorazová dávka vyššia ako 5 gramov má laxatívny účinok. Akonáhle sa dostane do žalúdka, nie je trávený ani zničený a vylučuje sa nezmenený. Niektorí odborníci sa domnievajú, že CMC ovplyvňuje vznik rakoviny a zvyšuje hladinu cholesterolu.

Harm

Užitočné a škodlivé vlastnosti látky sú nedostatočne študované. Karboxymetylcelulóza našla uplatnenie v rôznych priemyselných odvetviach ako emulgátor, stabilizátor a zahusťovadlo. CMC - čo to je - vedci chápu aj dnes. Ide o nerozpustný polysacharid, čo je potravinová vláknina, ktorá sa podieľa na stimulácii normálneho fungovania gastrointestinálneho traktu. Množstvo doplnku je také malé, že z toho nie je žiadny veľký úžitok.

Hlavnou výhodou CMC je jej neutralita a nezávadnosť. Existuje mylná predstava, že potravinárska prídavná látka je geneticky modifikovaný produkt. Pri výrobe sodnej soli sa zlepšil iba molekulárny vzorec, takže sa objavili fyzikálne vlastnosti látky potrebnej pre priemysel. Toto nemá nič spoločné s genetickým inžinierstvom.

Mnoho ľudí sa bojí, že prídavná látka v potravinách je zaradená do skupiny E. Médiá hovoria o nebezpečenstve takýchto látok a škodlivosti pre ľudské zdravie. Informácie nie sú vždy spoľahlivé. Dokonca aj kyslík, ktorý dýchame, je uvedený pod kódom E948. Všetky látky používané v priemyselnej výrobe potravín sú potravinárske prídavné látky. CMC patrí medzi balastné látky, nespôsobuje ľuďom žiadnu škodu ani úžitok.

Prísada E466 v kozmeteológii

Karboxymetylcelulóza sa používa v kozmetickom priemysle. Používa sa pri výrobe kozmetiky namiesto povrchovo aktívnych látok, ktoré majú zlý vplyv na bunky ľudského tela. Doplnok je úplne bezpečný pre ľudí a nespôsobuje alergické reakcie na koži. E466 nájdete v rôznych typoch produktov, sú to:

• šampóny;
• laky, peny na úpravu vlasov;
• peny, kondicionéry;
• pena, gél na holenie;
• rôzne krémy na tvár a telo;
• deodoranty.

Video

Karboxymetylcelulóza (CMC).

CMC je ester celulózy a kyseliny monochlóroctovej.

Fyzikálne vlastnosti. CMC je biely alebo mierne žltkastý amorfný prášok alebo vláknitý produkt, bez zápachu a chuti. Vo vode napučí.

Dobrá kvalita CMC je určená nasledujúcimi ukazovateľmi: veľkosť častíc vláknitého produktu (schopnosť prejsť cez sito s otvormi s rozmermi 8x8 mm, nie menej ako 90%) a prášok (schopnosť prejsť cez sito s otvormi s rozmermi 2x2 mm, nie menej ako 90 %). Obsah vlhkosti vo vláknitom produkte by nemal byť vyšší ako 15 % a v prášku by nemal byť vyšší ako 10 %. Obsah hlavnej látky vo vláknitom produkte je najmenej 40%, v prášku - najmenej 40-45%. Rozpustnosť - najmenej 98%, stupeň substitúcie - 80-90%, stupeň polymerizácie, viskozita 0,5% vodného roztoku atď.

Roztoky CMC, ako aj roztoky metylcelulózy, sú fyziologicky indiferentné a pri nakvapkaní do očí nespôsobujú slzenie. Majú hydrofilné vlastnosti a sú úplne zmiešané so slznými a spojivkovými sekrétmi. Neexistujú žiadne kontraindikácie pre použitie roztokov. CMC má dezintegračné vlastnosti a používa sa pri výrobe tabletových dávkových foriem ako pomocná látka, ktorá zlepšuje dezintegráciu tabliet počas používania. Vo farmaceutickej praxi sa používa aj ako zahusťovadlo, emulgátor, filmový poťah atď. CMC je netoxická a je široko používaná v parfumérskom a cukrárenskom priemysle.

Sodná soľ karboxymetylcelulózy (Na-CMC).

Na-CMC je sodná soľ éteru kyseliny glykolovej celulózy získaná reakciou alkalickej celulózy s kyselinou monochlóroctovou alebo kyselinou monochlóroctovou sodnou. Stupeň substitúcie Na-CMC závisí od pomeru činidiel.

Fyzikálne vlastnosti. Biely alebo mierne žltkastý prášok alebo vláknitý produkt, bez zápachu a chuti, s hustotou 1,59 g/cm3, mierne hygroskopický a možno ho dlhodobo skladovať. Na-CMC je odolný voči rôznym chemickým činidlám, má biologickú stabilitu, je netoxický a fyziologicky inertný.

Dobrá kvalita Na-CMC je určená nasledujúcimi ukazovateľmi: strata hmotnosti pri sušení (nie viac ako 13%); pH 1% roztoku sa stanoví potenciometrickou metódou so sklenenou elektródou (pH=6,0-8,0); viskozita 2% roztoku; obsah sodíka v prípravku je 6,9-8,5%.

Na-CMC napučiava v studenej a horúcej vode s následným rozpustením a je tiež ľahko rozpustný v 50% vodnom roztoku etanolu. Vytvára vysoko viskózne vodné roztoky, v ktorých je polyelektrolytom a má vlastnosti chránených koloidov. Kompatibilný so želatínou, tragantom, vo vode rozpustnými étermi celulózy, škrobom, glycerínom, niektorými glykoly a ich derivátmi.

Keď sa do vodných roztokov Na-CMC pridajú minerálne kyseliny, vytvorí sa zrazenina. Pri pridávaní roztokov solí ťažkých kovov sa vyzrážajú zodpovedajúce ťažko rozpustné soli. Na-CMC ako koloidný elektrolyt je schopný iónových reakcií. Väčšina katiónových látok súvisiacich so soľami, ktorých katióny sú organické bázy, je schopná interakcie s Na-CMC za vzniku iónovej väzby.

Interakcia Na-CMC s rôznymi látkami do značnej miery závisí od stupňa jej substitúcie, ako aj od štruktúry a vlastností liečivých látok. Ak také katiónové zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou ako efedrín hydrochlorid a novokaín hydrochlorid neinteragujú s Na-CMC, potom zlúčeniny s veľkou molekulovou hmotnosťou (neomycín sulfát, chinín hydrochlorid, antihistaminiká atď.) vykazujú významnú schopnosť vytvárať komplexy.

Na-CMC tvorí zrazeniny s rezerpínom, chinín hydrochloridom, aminazínom, akridín hydrochloridom, neomycín sulfátom, hyoscyamín hydrochloridom atď. Okrem tvorby zrazenín môže byť interakcia medzi Na-CMC a liečivými látkami sprevádzaná zmenami viskozity roztoky polymérov, zvýšená rozpustnosť látky a pod.

Aniónové látky (soli so zvyškami organických kyselín) v dôsledku elektrolytického odpudzovania neinteragujú s Na-CMC alebo je interakcia nevýznamná.

Vysoko účinnými konzervačnými látkami pre roztoky Na-CMC sú (koncentrácia do 0,025 %): fenylnitrát ortuti, 8-hydroxychinolín, oktachlórcyklohexanón, tetradecylpyridíniumbromid, cetyltrimetylamóniumbromid atď.

Vo farmaceutickej praxi sa Na-CMC používa vo všetkých mastiach a emulziách ako emulgátor a stabilizátor. Používa sa ako spojivo a dezintegračné činidlo pri výrobe tabliet.

KMC. Vlastnosti CMC. Princíp fungovania.

Všeobecná charakteristika CMC

Karboxymetylcelulóza je vysoko polymérny iónový elektrolyt v neutrálnom alebo slabom alkalickom éteri celulózy. Čistým produktom sú biele alebo krémové vláknité granuly alebo prášok, ktorý je hygroskopický, bez zápachu, nejedovatý, stabilný, rozpustný vo vode a nerozpustný v kyseline, metylalkohole, etanole, benzéne, chloroforme a iných organických rozpúšťadlách. CMC nie je ovplyvnená živočíšnymi/rastlinnými olejmi ani vystavením jasnému svetlu.

Hlavnou vlastnosťou karboxymetylcelulózy je, že môže vytvárať veľmi viskózny koloidný roztok, ktorý dlhodobo nestráca viskozitu.

Výhody CMC oproti iným stabilizátorom sú jeho účinnosť pri nízkych koncentráciách, schopnosť výrazne zlepšiť konzistenciu a výrazne znížiť vplyv tepelných zmien.

Fyzikálno-chemické vlastnosti CMC.

Fyzikálno-chemické parametre CMC sú uvedené v tabuľke 5.1.

Tabuľka 5.1

Fyzikálno-chemické vlastnosti CMC

Ľahko sa rozpúšťa vo vode, prispieva k zahusteniu všetkých vodných roztokov;

Viskozita sa po dlhú dobu nemení;

Zadržiava vodu;

Má stabilné stabilizačné a väzbové vlastnosti;

Vytvára priehľadný a odolný film;

Nerozpustný v organických rozpúšťadlách, olejoch a tukoch;

Bez zápachu a chuti, fyziologicky neškodné;

CMC obsahuje zlúčeninu dehydrogenovanej glukózy s karboxymetylom.

Práškové étery celulózy sú hlavnými modifikujúcimi prísadami pre takmer všetky typy suchých zmesí.

Princíp fungovania CMC

Pri malom dávkovaní k hmotnosti zmesi poskytujú významné zadržiavanie vody v hmote roztoku. Vodný roztok CMC neuniká nekontrolovateľne do podkladu a atmosféry, slúži ako klzné mazivo medzi časticami komponentov. Vďaka tomu si zmes dlhšie zachováva plastickú konzistenciu a lepiacu schopnosť pri optimálnom pomere vody a sadry (čo je veľmi dôležité pre omietkové kompozície). CMC má tiež zahusťovacie vlastnosti, čím zabraňuje usadzovaniu častíc plniva, takže po vytvrdnutí získa zmes väčšiu pevnosť ako pri tlaku, tak aj pri ohýbaní.

Jednou z najdôležitejších vlastností CMC je však jej schopnosť zadržiavať vodu. So zvyšujúcou sa viskozitou sa pozoruje účinok zvyšovania kapacity zadržiavania vody. Rovnaký účinok sa pozoruje so zvyšujúcim sa obsahom CMC v kompozícii.

So zavedením malých množstiev štandardných éterov celulózy 0,1 až 0,5 hmotn. %, znižuje sa problém rýchlej dehydratácie roztoku (obr. 5.1).

Závislosť schopnosti zadržiavania vody (1) a priľnavosti k podkladu (2) kompozície od obsahu metylcelulózy.

Ryža. 5.1

Zavedenie špeciálnych druhov éterov celulózy (CMC) vedie k zvýšeniu fixačnej schopnosti kompozícií a zvýšeniu pevnosti ich priľnavosti k betónu. Ako je zrejmé z obrázku 5.1, takto upravená suchá zmes má priľnavosť so sadrou do 0,5 MPa.

Tento stupeň úpravy postačuje na lepidlá na murivo, vyrovnávacie omietky na lepiace práce, lepidlá na pokládku obkladov pre vnútorné práce v suchých miestnostiach a pod.

Obrázok 5.2 jasne ukazuje mechanizmus účinku CMC na kardiovaskulárny systém.

Mechanizmus účinku CMC na kardiovaskulárny systém

Ryža. 5.2

Na obrázku 5.2 je pozorovaná tvorba klzného lubrikantu (filmu) medzi časticami, vďaka čomu si zmes dlhšie zachováva svoju plastickú konzistenciu a lepiacu schopnosť pri optimálnom pomere voda-sadra, čím sa predlžuje čas tuhnutia.