Sodium carboxyme thyl cellulose (CMC), et carboxymethyleret derivat af cellulose, også kendt som cellulosegummi, er den mest dominerende ioniske cellulosegummi.
CMC er normalt en anionisk polymerforbindelse, der fremstilles ved at reagere naturlig cellulose med kaustisk soda og monokloreddikesyre, og forbindelsens molekylvægt varierer fra et par tusinde til en million. Molekylets enhedsstruktur er vist i figur 1.
CMC hører til modifikationen af naturlig cellulose, og nu har FN's fødevare- og landbrugsorganisation (FAO) og Verdenssundhedsorganisationen (WHO) officielt kaldt det "modificeret cellulose". Syntesemetoden for natriumcarboxymethylcellulose blev opfundet af tyske E. Jansen i 1918 og patenteret i 1921, og den er blevet kommercielt produceret i Europa siden da.
CMC var kun et råprodukt, der blev brugt som kolloid og bindemiddel. 1936-1941 er forskning i industriel anvendelse af natriumcarboxymethylcellulose ret aktiv, udgav et par ret inspirerende patenter, under Anden Verdenskrig vil Tyskland blive brugt i syntetiske rengøringsmidler som et anti-aflejringsmiddel og som erstatning for nogle naturlige tandkød (såsom gelatine, gummi arabicum), så CMC-industrien er blevet meget udviklet. CMC-industrien er blevet stærkt udviklet.
Det amerikanske Hercules Company startede den industrielle produktion af CMC i 1943 og producerede raffineret natriumcarboxymethylcellulose i 1946, som blev anerkendt som et sikkert fødevaretilsætningsstof.
CMC har mange specielle egenskaber, såsom fortykkelse, binding, filmdannelse, vandbinding, emulgering, suspension osv., og dets ikke-giftige, lugtfri, ikke let at gære, gode termiske stabilitet og andre egenskaber bruges i vid udstrækning i olie, geologi, daglige kemikalier, mad, medicin og andre industrier, kendt som "industriel mononatriumglutamat".
Strukturelle karakteristika for CMC
CMC er hvidt eller gulligt pulver, granuleret eller fibrøst fast stof, det er en slags makromolekylært kemisk stof, det kan absorbere vand og svulme op, det kan danne gennemsigtig viskøs gel, når det opløses i vand, og pH-værdien af vandsuspension er 6,5-8,5, det er uopløseligt i organiske opløsningsmidler, såsom ethanol, ether, acetone og chloroform osv. Fast CMC har god termisk stabilitet, og det bruges i vid udstrækning i olie- og geologiske industrier, fødevare- og kemiske industrier og farmaceutiske industrier.
Fast CMC er mere stabil over for lys og stuetemperatur og kan opbevares i lang tid i et tørt miljø.CMC er en slags celluloseether, som normalt fremstilles af kort bomuldsflet (celluloseindholdet er op til 98%) eller træmasse og derefter omsættes med natriummonochloracetat efter behandling med natriumhydroxid, og forbindelsens molekylvægt er 6400 (± 1000). Der er normalt to fremstillingsmetoder: hydrokulmetoden og opløsningsmiddelmetoden. Andre plantefibre bruges også til at fremstille CMC.
Funktionelle egenskaber og anvendelser
CMC er ikke kun en god emulsionsstabilisator og fortykningsmiddel i fødevareapplikationer, men har også fremragende fryse- og smeltestabilitet og kan forbedre produktets smag og forlænge opbevaringstiden.
I 1974 godkendte FN's Fødevare- og Landbrugsorganisation (FAO) og Verdenssundhedsorganisationen (WHO) brugen af ren CMC i fødevarer efter grundige biologiske og toksikologiske undersøgelser og tests, og det sikre indtag (ADI) i den internationale standard er 25 mg/kg kropsvægt/dag.
1. Fortykkelse og emulgeringsstabilitet
Indtagelse af CMC kan have en emulsionsstabiliserende effekt på drikkevarer, der indeholder fedtproteiner. Dette skyldes, at CMC opløst i vand bliver en gennemsigtig stabil kolloid, proteinpartikler i kolloidmembranen under beskyttelse af partiklerne med samme ladning, det kan gøre proteinpartikler i en stabil tilstand. Det har også en vis emulgerende effekt, så samtidig kan det reducere overfladespændingen mellem fedt og vand, så fedtet er fuldt emulgeret.
CMC kan forbedre produktets stabilitet, for når produktets pH-værdi afviger fra proteinets isoelektriske punkt, kan natriumcarboxymethylcellulose danne en sammensat struktur med proteinet, og denne struktur kan gøre produktets stabilitet bedre.
2. Forbedre hævelser
CMC, der bruges i is, kan forbedre udvidelsen af is, forbedre smeltehastigheden, give en god form og smag og kan kontrollere størrelsen og væksten af iskrystaller under transport og opbevaring, mængden af brug i henhold til den samlede mængde 0,5% af det tilsatte forhold.
Det skyldes, at CMC har en god vandbinding, spredning, proteinpartiklerne i kolloiden, fedtkugler og vandmolekyler, der er organisk kombineret til at danne et ensartet og stabilt system.
3. Hydrofilicitet og rehydrering
Denne funktionelle egenskab ved CMC bruges generelt i brødproduktion, hvilket kan gøre honningkagen ensartet, øge volumen, reducere dreggen og samtidig har den også funktionen til varmekonservering; tilføj CMC-nudler med god vandholdighedskapacitet, kogt modstand og god smag.
Dette bestemmes af CMC's molekylære struktur, det er et cellulosederivat, der er et stort antal hydrofile grupper i den molekylære kæde: -OH-gruppe, -COONa-gruppe, så CMC har en bedre hydrofilicitet og vandretention end cellulose.
4. Gelering
Thixotropisk CMC henviser til, at den makromolekylære kæde har et vist antal interaktioner, har tendens til at danne en tredimensionel struktur, efter dannelsen af tredimensionel struktur øges opløsningens viskositetsydelse, efter at den tredimensionelle struktur er brudt, falder viskositetsydelsen, thixotropisk fænomen er den tilsyneladende viskositetsændring afhængig af tid. CMC med thixotropi har en vigtig rolle i geleringssystemet og kan bruges til at lave gelé, marmelade og andre fødevarer.
5. Det kan bruges som klaringsmiddel, skumstabilisator og øge smagen.
CMC kan bruges i produktionen af alkohol, så smagen er mere blød, rig, lang eftersmag; i produktionen af øl kan bruges som skumstabilisator, så skummet er rigt og langvarigt, forbedrer smagen.
CMC er en slags polyelektrolyt, som kan være involveret i reaktionen med at opretholde balancen mellem forskellige typer vinlegemer i vin, og samtidig kombineres det også med de allerede dannede krystaller og ændrer krystallernes struktur, så betingelserne for krystallernes eksistens i vinen ændres, og aggregeringen af udfældninger forårsages.