CMC کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز چیست

CMC کربوکسی متیل سلولز یکی از مشتق های سلولز است و دارای وزن مولکولی 240.208 g/mol می باشد. این ماده به عنوان ملین در صنایع دارویی، تنظیم کننده ویسکوزیته و ضخامت دهنده در صنایع غذایی، امولوسیون کننده و تثبیت کننده در لوازم آرایشی و بهداشتی کاربرد فراوان دارد.

CMC کربوکسی متیل سلولز یک پلیمر است که از سلولز طبیعی به دست می آید. سال هاست که در صنایع غذایی و تولید محصولاتی مانند بستنی و گوشت جهت دادن سلامت به آنها مورد استفاده قرار می گیرد. CMC کربوکسی متیل سلولز یک کلوئید آبدوست با خاصیت غلظت دهندگی قابل ملاحظه ای می باشد.

از نام های دیگر CMC می توان به کربوکسی متیل اتر، کالر رزین، آکواسل و… اشاره نمود. این ماده به راحتی در آب سرد و گرم حل می گردد. در حلال های حاوی آب مانند الکل و استون نیز محلول می باشد. اما در حلال های آلی و غیر قطبی نامحلول است. pH این ماده بین 7 الی 11 است و خاصیت بازی دارد.

فرمول شیمیایی کربوکسی متیل سلولز

فرمول شیمیایی کربوکسی متیل سلولز (CMC) به صورت زیر است:

[C6H7O2(OH)x(OCH2COONa)y]n

این فرمول نشان‌دهنده یک پلیمر سلولزی است که در آن:

x نشان دهنده تعداد گروه های هیدروکسیل غیر جانشین شده در هر واحد سلولز است.

y نشان دهنده تعداد گروه های کربوکسی متیل جانشین شده است.

n نشان دهنده درجه پلیمریزاسیون یا تعداد واحدهای تکرار شونده در زنجیره پلیمری است.

گروه های کربوکسی متیل (OCH₂COONa) به صورت نمک سدیم نشان داده شده اند، زیرا فرم کاربردی رایج CMC در صنعت، نمک سدیم آن است. با این حال، CMC می تواند به شکل های دیگری مانند اسید آزاد یا نمک های دیگر نیز وجود داشته باشد که در آن فرمول کمی متفاوت خواهد بود.

فریک کربوکسی متیل سلولز

فریک کربوکسی متیل سلولز (Ferric Carboxymethyl Cellulose) یک مشتق فلزی از کربوکسی متیل سلولز (CMC) است که در آن یون های فریک (Fe³⁺) به گروه های کربوکسی متصل شده اند. این ترکیب به طور خاص در برخی کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرد، اما اطلاعات مشخصی در رابطه با این ترکیب به صورت عمومی کمتر در دسترس است. با این حال، می توانیم به برخی از کاربردهای احتمالی و ویژگی های این ترکیب اشاره کنیم:

کاربرد در تصفیه آب: ممکن است به عنوان یک عامل کواگولانت (coagulant) یا فلوکولانت (flocculant) برای تصفیه آب و فاضلاب استفاده شود، جایی که یون های فریک به جذب و ته نشینی ذرات کمک می کنند.

صنایع پزشکی و دارویی: در برخی موارد، مشتقات فلزی از پلیمرهای سلولزی مثل CMC در تحقیقات پزشکی و دارویی برای دارورسانی هدفمند یا به عنوان مواد کمکی در فرمولاسیون ها به کار می روند.

کاربردهای صنعتی: می تواند در صنایعی که نیاز به مواد با خاصیت جذب یا کاتالیزوری دارند، استفاده شود، مثلا در فرآیندهای کاتالیزی یا جذب گازها.

باید توجه داشت که استفاده و تولید فریک کربوکسی متیل سلولز ممکن است به پارامترهایی مثل نوع و میزان اتصال یون های فریک، درجه جانشینی در مولکول CMC و همچنین مقررات و استانداردهای بهداشتی و ایمنی بستگی داشته باشد.

روش تولید کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز (CMC) یک پلیمر سلولزی مشتق شده است که از طریق فرآیندهای شیمیایی مختلف تولید می شود. روش تولید CMC به طور کلی شامل مراحل زیر است:

۱. پیش آماده سازی سلولز:
ابتدا باید سلولز خام (معمولاً از خمیر کاغذ یا پنبه) به دقت تمیز، خرد و آماده سازی شود. این مرحله شامل شستشو برای حذف ناخالصی ها و خشک کردن است.

۲. آلکالیزاسیون:
سلولز تمیز شده با هیدروکسید سدیم (NaOH) درمان می شود تا سلولز آلکالی شود. این فرآیند سلولز را برای واکنش بعدی با کلرواستیک اسید آماده می کند. این مرحله معمولاً در حضور یک حلال آلی و آب انجام می شود تا سلولز به خوبی پراکنده شود و واکنش به خوبی انجام شود.

۳. اتریفیکاسیون:
واکنش با کلرواستیک اسید: در این مرحله، سلولز آلکالی با کلرواستیک اسید (ClCH2COOH) واکنش می دهد. کلرواستیک اسید به گروه های هیدروکسیل سلولز متصل شده و کربوکسی متیل گروه ها را به سلولز اضافه می کند. این واکنش در دمای کنترل شده و با همزدن مداوم انجام می شود تا از تجمع سلولز و یکنواختی واکنش اطمینان حاصل شود.

واکنش شیمیایی به صورت زیر است:

Cellulose-OH + ClCH2COOH → Cellulose-O-CH2COOH + HCl

تنظیم درجه اتریفیکاسیون: مقدار و نسبت کلرواستیک اسید و NaOH استفاده شده می تواند درجه اتریفیکاسیون (DS – Degree of Substitution) را تعیین کند، که بر خواص نهایی CMC تأثیر می گذارد.

۴. خنثی سازی:
پس از واکنش، محصول باید خنثی شود. اسید هیدروکلریک تولید شده در واکنش با افزودن یک باز مناسب مانند هیدروکسید سدیم خنثی می شود تا محصول نهایی به شکل نمک سدیم CMC باشد.

۵. شستشو و تصفیه:
ماده حاصل باید به دقت شسته شود تا باقیمانده های نمک ها، اسیدها و دیگر ناخالصی ها حذف شوند. این مرحله می تواند شامل شستشوهای متعدد با آب و سپس خشک کردن باشد.

۶. خشک کردن و آسیاب کردن:
در نهایت، CMC خشک شده و به اندازه های مختلف آسیاب می شود تا به شکل پودر درآید. این پودر می تواند به صورت فله یا بسته بندی شده به بازار عرضه شود.

کار با مواد شیمیایی مانند کلرواستیک اسید و NaOH باید با رعایت دقیق اقدامات ایمنی انجام شود زیرا این مواد می توانند بسیار خطرناک باشند. تجهیزات حفاظت شخصی مانند دستکش، عینک و ماسک باید در طول فرآیند استفاده شوند. این فرآیند می تواند بر حسب نوع سلولز اولیه و خواص مورد نظر محصول نهایی، تغییراتی داشته باشد.

کربوکسی متیل سلولز کاربرد

CMC به طور گسترده در محصولات غذایی برای جذب و نگهداری آب، کنترل رشد کریستال، ضخیم شدن، به عنوان یک چسب، افزایش عمر مفید و ایجاد بافت یا بدن مورد نظر استفاده می شود. بیشترین کاربرد حجمی آن در تهیه غذاهای خشک حیوانات خانگی است که با اضافه کردن آب گرم، سس مخصوص خود را تشکیل می دهند.

• صنایع نساجی
• ساخت کاغذ
• صنایع بستنی سازی
• کاربرد در صنایع غذایی
• تولید سرامیک
• باتری ها
• رنگ و نساجی
• خمیر دندان

صنایع نساجی: از CMC به عنوان آهار استفاده می گردد. از این ماده در مواقع نیاز به عنوان بالا بردن غلظت در سیستم های آبی استفاده می گردد.

ساخت کاغذ: کربوکسی متیل سلولز به عنوان یک افزودنی جهت بهبود خاصیت کاغذ مورد استفاده قرار می گیرد.

صنایع بستنی سازی: CMC کربوکسی متیل سلولز برای حفظ شکل و قوام بستنی کاربرد فراوانی دارد. در امولسیون کننده ها به عنوان عامل تثبیت کننده استفاده می گردد. در تهیه ی مواد دارویی مانند اشک مصنوعی کاربرد دارد.

تولید سرامیک: از CMC کربوکسی متیل سلولز در بدنه ی سرامیک ها به عنوان پلاستی سایزر، تقویت کننده و… استفاده می کنند. این ماده می تواند شکل دهی و قالب زنی را بهتر نماید. استفاده از این ترکیب در خمیر لعاب، ضخیم شدن، اتصال و پراکندگی خمیر را بهبود خواهد بخشید. از جمله مزایای این ترکیب می توان به موارد زیر استفاده نمود:

• افزایش کشش سطحی خمیر لعاب
• بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی فرمولاسیون لعاب
• استحکام خمشی و صاف و یکدست نمودن لعاب

باتری ها: CMC در باتری ها به عنوان بایندر، دیسپرس کننده و ضخیم کننده در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده موجب تثبیت قطب ها می شود و از رسوب مواد فعال جلوگیری کرده و عملکرد شارژ و تخلیه را بهبود می بخشد.

رنگ و نساجی: CMC کربوکسی متیل سلولز خاصیت ضد اسیدی و ضد نمکی بالایی دارد. به دلیل ویژگی های منحصر به فرد در صنعت نساجی می تواند جایگزین مناسبی برای آلژینات باشد.

از مزایای استفاده از این ماده در صنعت نساجی می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• بهبود خواص چاپ
• حلالیت بالا، شفافیت زیاد و تصفیه پذیری مناسب
• نفوذ پذیری بالا

خمیر دندان: امروزه با پیشرفت جوامع استفاده از وسایل مراقبت شخصی اهمیت بیشتری پیدا کرده است. خمیر دندان نیز یکی از موادی است که برای بهداشت دندان از آن استفاده می نمایند. کربوکسی متیل سلولز یکی از مهمترین مواد اولیه در خمیر دندان است. در مخلوط کردن مایع و مواد اولیه جامد نقش دارد. باعث می شود خمیردندان ضخامت و نرمی خود را حفظ نماید.

از دیگر کاربردهای کربوکسی متیل سلولز:

• محصولات مو شامل نرم کننده ها و ژل ها
• سایر محصولات آرایشی بهداشتی مانند لوسیون های بدن
• داروسازی
• رنگ های پایه آبی
• در صنعت نفت به عنوان تصحیح کننده ویسکوزیته گل حفاری
• در تولید پودرهای شوینده لباس
• تولید کاغذ و سرامیک

کربوکسی متیل سلولز در صنایع غذایی

کربوکسی متیل سلولز خوراکی (CMC) در صنایع غذایی به دلیل خواص متنوعش مانند ضخیم کنندگی، پایدارکنندگی و امولسیون کنندگی، کاربردهای گسترده ای دارد. در اینجا به برخی از رایج ترین کاربردهای آن اشاره می کنم:

۱. ضخیم کننده و پایدار کننده:
سس ها و سوپ ها: CMC برای افزایش ویسکوزیته و بهبود بافت سس ها، سوپ ها و سایر محصولات مایع استفاده می شود.
بستنی و فراورده های لبنی: به عنوان پایدارکننده در بستنی برای جلوگیری از تشکیل کریستال های یخ و بهبود بافت و نگهداری شکل.

۲. امولسیفایر:
محصولات پخت: در خمیر کیک و نان برای بهبود بافت و افزایش نرمی و تازگی محصولات پخته شده.
سس های سالاد و مایونز: برای تثبیت امولسیون ها و جلوگیری از جدا شدن روغن و آب.

۳. عامل ژل کننده:
دسرهای ژله ای: به عنوان یک ماده ژل کننده در دسرهای ژله ای و محصولات مشابه برای ایجاد بافت مناسب.

۴. بهبود دهنده بافت:
محصولات لبنی مانند ماست: برای ایجاد بافت غلیظ تر و جلوگیری از آبریزش.

۵. پوشش دهنده:
میوه ها و سبزیجات: به عنوان یک پوشش محافظ برای میوه ها و سبزیجات برای افزایش زمان ماندگاری و جلوگیری از خشک شدن.

۶. نگهدارنده:
نوشیدنی ها: در برخی نوشیدنی ها برای افزایش پایداری و جلوگیری از ته نشین شدن مواد جامد.

۷. کنترل رطوبت:
غذاهای منجمد: برای کنترل رطوبت و جلوگیری از تشکیل کریستال های یخ در غذاهای منجمد.

۸. بهبود کیفیت محصولات:
گوشت و محصولات گوشتی: برای بهبود بافت و نگهداری آب در محصولات گوشتی، افزایش سفتی و چسبندگی.

CMC در مقادیر کم و به عنوان یک افزودنی غذایی با شماره E466 در اتحادیه اروپا شناخته می شود، که نشان دهنده ایمنی آن برای مصرف انسان است. با این حال، مقدار مصرف و نوع CMC باید بر اساس نیازهای خاص محصول و دستورالعمل های قانونی و ایمنی تنظیم شود.

مصرف بیش از حد هر افزودنی غذایی، می تواند عوارض جانبی داشته باشد، بنابراین رعایت دوزهای توصیه شده مهم است. برخی افراد ممکن است به آن حساسیت داشته باشند، بنابراین توجه به برچسب های مواد تشکیل دهنده محصولات غذایی حائز اهمیت است.

نحوه استفاده از کربوکسی متیل سلولز

استفاده از کربوکسی متیل سلولز (CMC) بستگی به کاربرد مشخص و نوع محصولی دارد که قصد دارید تولید کنید. در اینجا به روش های کلی استفاده از این ماده در چند دسته بندی مختلف اشاره می کنم:

در صنایع غذایی:

حل کردن در آب:
CMC بهتر است در آب سرد حل شود، سپس مخلوط را به آرامی گرم کنید تا محلول کاملاً یکنواخت شود. به صورت تدریجی آن را به آب اضافه کنید در حالی که به شدت مخلوط می کنید تا از تشکیل توده ها جلوگیری شود.

تنظیم ویسکوزیته:
مقدار را بر اساس ویسکوزیته مورد نیاز تنظیم کنید. معمولاً از 0.1 تا 3 درصد وزنی بر حسب وزن آب استفاده می شود. برای غلظت بالاتر، مقدار بیشتری از آن نیاز است.

استفاده در فرمولاسیون:
بعد از حل شدن، محلول CMC را به سایر مواد غذایی اضافه کنید. در سس ها، بستنی و دیگر محصولات، پس از مخلوط کردن با سایر مواد پایه، محلول CMC را اضافه کنید.

در صنایع دارویی و آرایشی:

تهیه ژل یا کرم:
برای تهیه ژل یا کرم، مقدار مشخصی از آن در آب یا حلال مناسب حل شود. این محلول باید همزده شود تا بدون توده حل شود. سپس با سایر مواد فعال و کمکی ترکیب شود.

تنظیم pH:
pH محلول ممکن است نیاز به تنظیم داشته باشد تا بهترین عملکرد حاصل شود. در محدوده pH خنثی تا قلیایی بهترین عملکرد را دارد.

در ساختمان سازی و صنایع شیمیایی:

افزودن به ملات و گچ:
آن را به آب اضافه کنید تا حل شود، سپس این محلول را به ملات یا گچ اضافه کنید. این کار به بهبود کارایی، کاهش نشست و افزایش چسبندگی کمک می کند.

در رنگ ها:
به عنوان ضخیم کننده، آن را در آب حل کرده و سپس به رنگ اضافه کنید تا ویسکوزیته مورد نظر حاصل شود.

همیشه به خوبی مخلوط کنید تا از تشکیل توده ها جلوگیری شود. برای حل شدن بهتر، شروع به حلالیت در آب سرد کنید، اما برخی از آنها در آب گرم نیز حل می شوند. از تغییرات ناگهانی دما خودداری کنید تا خواص آن حفظ شود. مقدار مصرف بسته به کاربرد متفاوت است، اما همیشه بهتر است از دستورالعمل های تولیدکننده یا فرمول های استاندارد پیروی کنید.

هنگام کار با آن به ویژه در فرم پودری، از استنشاق گرد و غبار جلوگیری کنید و از تجهیزات حفاظت شخصی استفاده کنید. این راهنمایی ها به شما کمک می کند تا از آن به نحو احسنت در کاربردهای مختلف استفاده کنید.

مضرات کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز (CMC) به طور کلی به عنوان یک ماده بی خطر در بسیاری از کاربردهای صنعتی، غذایی، دارویی و آرایشی شناخته می شود. با این حال، مانند هر ماده شیمیایی، مصرف بیش از حد یا استفاده نادرست می تواند با برخی مضرات همراه باشد:

در صنایع غذایی:
تداخلات گوارشی: مصرف بیش از حد می تواند باعث افزایش حجم مدفوع و در نتیجه اسهال یا سایر مشکلات گوارشی مانند نفخ شود.
تأثیر بر جذب مواد مغذی: استفاده بیش از حد ممکن است جذب برخی مواد مغذی را کاهش دهد، اگرچه این اثرات در مقادیر معمول مصرف بسیار نادر است.

در کاربردهای دارویی و آرایشی:
واکنش های آلرژیک: برخی افراد ممکن است به آن حساسیت داشته باشند، که می تواند منجر به واکنش های آلرژیک مانند خارش، بثورات پوستی یا التهاب شود.
تحریک چشم و پوست: در محصولات آرایشی، اگر به مقدار زیاد یا به صورت نامناسب استفاده شود، ممکن است باعث تحریک چشم یا پوست شود، به ویژه در افراد با پوست حساس.

در کاربردهای صنعتی:
استنشاق گرد و غبار: در طول فرآیند تولید، استنشاق گرد و غبار می تواند به دستگاه تنفسی آسیب برساند، به ویژه در غلظت های بالا.
خطرات زیست محیطی: اگر به مقادیر بزرگ و بدون کنترل به محیط زیست تخلیه شود، می تواند به اکوسیستم های آبی آسیب بزند زیرا تجزیه پذیری آن در طبیعت ممکن است طولانی باشد.

در همه کاربردها، استفاده باید بر اساس دستورالعمل ها و دوزهای توصیه شده باشد. در محیط‌های صنعتی، استفاده از تجهیزات حفاظت شخصی مانند ماسک های تنفسی برای محافظت از استنشاق گرد و غبار ضروری است.

در محصولات مصرفی، افراد باید به واکنش های احتمالی پوستی یا داخلی توجه کنند و در صورت بروز علائم، مصرف را متوقف کرده و با پزشک مشورت کنند. به طور کلی، اگرچه در مقادیر توصیه شده و در کاربردهای مناسب بی خطر تلقی می شود، اما افراط در مصرف یا استفاده نادرست می تواند به مشکلاتی منجر شود. همیشه بهتر است از محصولات با دقت و بر اساس راهنمایی های تولیدکننده استفاده شود.

جایگزین CMC

جایگزین های کربوکسی متیل سلولز (CMC) بسته به کاربردهای مختلفی که این ماده دارد می تواند متفاوت باشد. در اینجا به چند جایگزین معمول اشاره می کنم:

هیدروکسی پروپیل متیل سلولز (HPMC): این ماده به عنوان ضخیم کننده، امولسیون کننده و پایدارکننده در صنایع غذایی، دارویی و ساختمانی استفاده می شود. HPMC می تواند در بسیاری از کاربردهای CMC جایگزین مناسبی باشد.

هیدروکسی اتیل سلولز (HEC): مشابه HPMC، HEC نیز به عنوان ضخیم کننده و پایدارکننده در صنایع مختلف به کار می رود. این ماده می تواند در برخی فرمولاسیون ها به جای CMC استفاده شود.

زانتان گام: این پلی ساکارید به عنوان ضخیم کننده و پایدارکننده در غذاها، لوازم آرایشی و برخی محصولات دارویی استفاده می شود. زانتان گام می تواند در برخی کاربردها جایگزین خوبی برای CMC باشد، به خصوص در تولید محصولات با ویسکوزیته بالا.

پلی وینیل الکل (PVA): با توجه به خواص ضخیم کنندگی و چسبندگی، PVA می تواند در برخی کاربردهای صنعتی و دارویی جایگزین CMC شود، به خصوص در فرمولاسیون هایی که به خواص فیلم سازی نیاز دارند.

کربومر: در صنایع آرایشی و بهداشتی به عنوان ضخیم کننده و ژل ساز استفاده می شود. کربومر می تواند در برخی موارد جایگزین CMC شود، اما باید در نظر داشت که نیاز به خنثی سازی برای فعال شدن دارد.

گوار گام: به عنوان ضخیم کننده و پایدارکننده در صنایع غذایی و آرایشی استفاده می شود و می تواند در برخی از کاربردهای CMC مورد استفاده قرار گیرد.

انتخاب جایگزین مناسب بستگی به خصوصیات دقیقی دارد که از CMC انتظار می رود، مانند ویسکوزیته، حلالیت، پایداری حرارتی، و همچنین ملاحظات اقتصادی و مقرراتی. همیشه بهتر است قبل از جایگزینی، آزمایش های لازم را برای اطمینان از عملکرد صحیح جایگزین در شرایط خاص انجام داد.

فروش CMC کربوکسی متیل سلولز

برای خرید CMC و دریافت اطلاعات بیشتر می توانید با شرکت آرکا شیمی گستر سپیدار وارد کننده مواد اولیه دارویی آرایشی و بهداشتی با شماره های 02182801442 و 09026715830 در تماس باشید.

Carboxymethyl cellulose