Свойства и применение карбоксиметилцеллюлозы натрия

Карбоксиметилцеллюлоза натрия, сокращенно называемая карбоксиметилцеллюлозой (КМЦ) - это разновидность высокополимеризационного эфира волокон, получаемого путем химической модификации натуральной целлюлозы, структура которой состоит в основном из единиц D-глюкозы, соединенных β (1→4) гликозидными связями.

КМЦ представляет собой белый или молочно-белый волокнистый порошок или частицы, плотностью 0,5-0,7 г/см3, почти без запаха, без вкуса, гигроскопичен. Легко диспергируется в воде в прозрачный желатиновый раствор, нерастворим в органических растворителях, таких как этанол, 1% водный раствор pH 6,5-8,5, при pH>10 или <5, вязкость пасты значительно снижается, наилучшие показатели при pH=7. Стабильный к теплу, вязкость быстро растет ниже 20 ℃, изменение медленнее при 45 ℃, и длительное время нагрева выше 80 ℃ может сделать его денатурации коллоидов и вязкость и производительность падение значительно. Легко растворим в воде, прозрачный раствор; стабилен в щелочном растворе, легко гидролизуется при столкновении с кислотой, выпадение осадка происходит, когда значение PH составляет 2-3, и осадок также происходит при столкновении с реакцией соли многовалентного металла.

Структурная формула: C6H7(OH)2OCH2COONa Молекулярная формула: C8H11O5Na

Основная реакция: натуральная целлюлоза и NaOH сначала подвергаются щелочной реакции, с добавлением хлоруксусной кислоты, при этом на единице глюкозы образуется гидроксильная группа на водороде и хлоруксусная кислота в карбоксиметильной группе в результате реакции замещения. Из структурной формулы видно, что на каждой единице глюкозы имеется 3 гидроксильные группы, т.е., C2, C3 и C6 гидроксильных групп, и количество водорода на гидроксильной группе глюкозы единицы заменены на карбоксиметильной группы выражается степенью замещения, и если водород на 3 гидроксильных групп на каждой единице заменен на карбоксиметильной группы, это определяется как степень замещения 3. Размер степени замещения CMC имеет прямое влияние на растворимость, эмульгирование, загущение и стабильность CMC, кислотостойкость и солестойкость и другие свойства.

Обычно считается, что степень замещения 0,6 ~ 0,7 или около того, когда показатели эмульгирования лучше, и с увеличением степени замещения другие свойства улучшаются соответственно, когда степень замещения больше 0,8, его кислотостойкость, солестойкость значительно улучшаются.

Кроме того, выше упоминалось, что на каждой единице есть три гидроксильные группы, а именно С2, С3 вторичный гидроксил и С6 первичный гидроксил, теоретически активность первичного гидроксила больше, чем вторичного гидроксила, но в соответствии с гомотопическим эффектом С, С2 на -OH группе более кислотный, особенно в сильной щелочной среде его жизнеспособность сильнее, чем у С3, С6, поэтому он с большей вероятностью будет участвовать в реакции замещения, С6 на втором месте, а С3 - на самом слабом.

На самом деле, характеристики КМЦ связаны не только с величиной степени замещения, но и с равномерностью распределения карбоксиметильных групп во всей молекуле целлюлозы и равномерностью гидроксиметильной группы в каждой молекуле в каждой единице с замещением C2, C3, C6. Поскольку КМЦ является высокополимеризованным линейным соединением, а его карбоксиметил в молекуле замещен неоднородно, поэтому при статическом растворе молекулы существуют в разных ориентациях, при сдвиге в растворе линейные молекулы имеют тенденцию поворачиваться в направлении потока длинной оси, а с увеличением скорости сдвига тенденция становится все сильнее, пока не будет достигнуто окончательное полностью ориентированное расположение, эта характеристика КМЦ известна как псевдопластичность КМЦ. Псевдопластичность КМЦ облегчает гомогенизацию и конвейеризацию, чтобы не было слишком жирного вкуса в жидком молоке и облегчает выделение молочного аромата.

Чтобы использовать CMC-продукты, в основном нам нужно иметь достаточное представление об основных параметрах индекса, таких как стабильность, вязкость, кислотостойкость, вязкость и так далее. Знайте, как выбрать подходящий продукт.

Продукты с низкой вязкостью КМЦСвежий вкус, низкая вязкость, почти нет ощущения консистенции, в основном используется в специальных соусах и напитках, жидкость для полости рта также является хорошим выбором.

Продукты КМЦ средней вязкостиВ основном используется в твердых напитках, обычных белковых напитках и фруктовых соках, конкретный выбор, в соответствии с личными привычками инженера. Стабилизация молочных напитков, вклад КМЦ не мал.

Продукты КМЦ высокой вязкости, пространство применения относительно велико, по сравнению с крахмалом, дынной камедью, ксантановой камедью и другими продуктами, стабильность КМЦ все еще относительно очевидна, особенно в мясных продуктах, преимущество КМЦ по удержанию воды более очевидно! КМЦ также является хорошим выбором в стабилизаторах, таких как мороженое.

Основными показателями качества КМЦ являются степень замещения (DS) и чистота. Как правило, DS отличается, природа КМЦ также отличается; чем больше степень замещения, тем выше растворимость, прозрачность раствора и стабильность. Сообщается, что прозрачность КМЦ лучше, когда степень замещения составляет 0,7~1,2, а вязкость его водного раствора максимальна, когда pH составляет 6~9.

Для обеспечения его качества, помимо выбора этерифицирующего агента, необходимо учитывать некоторые факторы, влияющие на степень замещения и чистоту, такие как соотношение дозировки между щелочью и этерифицирующим агентом, время этерификации, содержание воды в системе, температура, значение DH, концентрация раствора и солей.

Качество готовой продукции КМЦ - хорошее или плохоеВ основном зависит от раствора продукта, если раствор продукта прозрачный, меньше частиц геля, меньше свободного волокна, меньше примесей черное пятно, в основном определить качество CMC является хорошим, если раствор будет помещен в течение нескольких дней, нет белизны или мутности раствора, или очень ясно, это лучший продукт!

Растворение и диспергирование продуктов КМЦ

Смешайте КМЦ непосредственно с водой до образования пасты и отложите в сторону. В конфигурации КМЦ пасты клея, сначала в дозировочный бак с перемешивающим устройством добавить определенное количество чистой воды, в случае включения перемешивающего устройства, КМЦ медленно и равномерно распределить в дозировочный бак, постоянно помешивая, так что КМЦ и вода полностью сливаются, КМЦ может быть полностью растворен.

Причина равномерного распределения КМЦ и постоянного перемешивания при растворении КМЦ заключается в "предотвращении проблемы агломерации, комкования и уменьшения количества растворенного КМЦ, когда КМЦ встречается с водой", а также в увеличении скорости растворения КМЦ. Время перемешивания и время полного растворения КМЦ - это не одно и то же, это два понятия, в целом, время перемешивания намного меньше времени, необходимого для полного растворения КМЦ, время, необходимое для обоих, зависит от конкретных обстоятельств.

Основой для определения времени перемешивания является: когда КМЦ равномерно диспергирован в воде, нет очевидных крупных комков, можно прекратить перемешивание, чтобы КМЦ и вода находились в состоянии взаимного проникновения и интеграции. Скорость перемешивания обычно находится в диапазоне 600-1300 об/мин, а время перемешивания обычно контролируется на уровне около 1 часа.

Основой для определения времени, необходимого для полного растворения КМЦ, является следующее:
(1) КМЦ и вода полностью связаны, между ними не происходит разделения на твердую и жидкую фазы;
(2) Клей для пасты однороден и консистентен, поверхность ровная и гладкая;
(3) Цвет смешанной пасты близок к бесцветному и прозрачному, в пасте отсутствуют гранулированные объекты. С момента, когда КМЦ помещается в дозировочный бак и смешивается с водой, до полного растворения КМЦ проходит от 10 до 20 часов. Для того чтобы производить быстро и экономить время, в настоящее время мы чаще всего используем гомогенизатор или коллоидную мельницу для быстрого диспергирования продуктов.

Характеристики и технологические требования к использованию КМЦ в пищевых продуктах

Использование КМЦ имеет много преимуществ перед другими пищевыми загустителями:

I. КМЦ широко используется в пищевой промышленности и его характеристики
(A) КМЦ обладает хорошей стабильностью
В холодных продуктах, таких как леденцы, мороженое, использование КМЦ позволяет контролировать образование кристаллов льда, улучшает скорость расширения для поддержания равномерной и последовательной организации, может противостоять таянию, нежный смазывающий вкус, отбеливающий цвет. В молочных продуктах, будь то ароматизированное молоко, фруктовое молоко или йогурт, он может реагировать с белком в диапазоне изоэлектрической точки значения PH (PH4.6), образуя комплекс со сложной структурой, что способствует стабилизации эмульсии и улучшению сопротивления белка.

(ii) КМЦ можно соединять с другими стабилизаторами и эмульгаторами.
В продуктах питания и напитках, как правило, производители используют различные стабилизаторы, такие как: ксантановая камедь, гуаровая камедь, каррагинан, декстрин и т.д., эмульгаторы, такие как: моностеарат глицерина, эфиры жирных кислот сахарозы и т.д., для компаундирования. Можно сделать так, чтобы преимущества дополняли друг друга и играли синергетический эффект, снижая производственные затраты.

(C) КМЦ обладает псевдопластичностью
Вязкость КМЦ при различных температурах обладает обратимостью, при повышении температуры вязкость раствора уменьшается, и наоборот; КМЦ в присутствии сдвига вязкость уменьшается, а при увеличении сдвига вязкость становится меньше. Эти свойства КМЦ позволяют снизить нагрузку на оборудование и повысить эффективность гомогенизации при смешивании, гомогенизации и транспортировке по трубопроводу, что несравнимо с другими стабилизаторами.

Требования к процессу
Являясь эффективным стабилизатором, КМЦ при неправильном использовании влияет на эффект от применения и приводит к браку продукта. Поэтому для КМЦ очень важно полностью и равномерно диспергировать раствор, чтобы повысить его эффективность, уменьшить дозировку, улучшить качество продукта и увеличить выход. Это требует от каждого производителя продуктов питания полного понимания характеристик различных видов сырья и разумной корректировки собственного производственного процесса, чтобы КМЦ мог в полной мере сыграть свою роль, особенно на различных этапах процесса, на что следует обратить внимание:

(I) Ингредиенты
1, с механическим методом высокоскоростного сдвига дисперсии: использование всего оборудования с возможностью смешивания для содействия КМЦ в водной дисперсии, через высокоскоростной сдвиг, так что КМЦ равномерно внедряется в воду, чтобы ускорить растворение КМЦ. В настоящее время некоторые производители используют порошковый миксер или высокоскоростной смесительный цилиндр.

2, метод сухого смешивания и диспергирования сахара: КМЦ, сахар в соотношении 1:5 смешиваются, при постоянном перемешивании медленно всыпаются в КМЦ, полностью растворяясь.

3, с насыщенным сахаром, растворенным в воде, таким как карамель и т.д., может ускорить растворение КМЦ.

(ii) Добавьте кислоту
Для некоторых кислых напитков, таких как йогурт и другие кислотостойкие продукты должны использоваться, если нормальная работа, может улучшить качество продукта, предотвратить осаждение продукта, расслоение и другие явления.
1, добавить кислоты должны быть строго контролируется при добавлении кислоты температуры, как правило, должны быть менее 20 ℃.
2, концентрация кислоты должна контролироваться на уровне 8-20%, чем ниже, тем лучше.
3, добавьте кислоту путем распыления, вдоль контейнера, чем тангенциальное направление, чтобы соединить, как правило, 1-3 мин.
4、Скорость пульпы n=1400-2400r/m

(C) гомогенизация
1, цель эмульгирования.
Гомогенизация: материал, содержащий масла и жиры, КМЦ должен быть соединен с эмульгатором, таким как моноглицерид, давление гомогенизации 18-25 МПа, температура 60-70 ℃.

2、 Цель дисперсии.
Гомогенизация, для различных ингредиентов, таких как предварительная полная однородность, есть еще некоторые мелкие частицы существуют, должны быть гомогенизированы, давление гомогенизации 10mpa, температура 60-70 ℃.

(D) Стерилизация
CMC при высоких температурах, особенно в течение длительного времени выше 50 ℃ температуры, качество CMC вязкость будет необратимо снижение, общие производители CMC при высокой температуре 80 ℃ 30 минут вязкость снижение довольно серьезно, так что вы можете использовать мгновенную стерилизацию или пастеризацию метод, чтобы сократить время CMC при высоких температурах.

(E) Другие меры предосторожности
1. Выбранная вода должна быть как можно более чистой, с хорошо очищенной водопроводной водой, не следует использовать колодезную воду, чтобы избежать микробной инфекции, влияющей на качество продукта.

2, растворяя, удерживая КМЦ в аппарате, нельзя использовать металлические контейнеры, контейнеры из нержавеющей стали или деревянные горшки, керамические контейнеры. Не допускайте проникновения ионов двухвалентных металлов.
3、После каждого использования КМЦ, горловина мешка должна быть плотно завязана, чтобы предотвратить впитывание влаги и порчу КМЦ.

Ответы на вопросы по использованию УМК

I. Вопрос: Как отличить низкую вязкость, среднюю вязкость и высокую вязкость по структуре, и будет ли отличаться консистенция?
Ответ:
Подразумевается, что длина молекулярной цепи различна, или молекулярная масса различна, подразделяется на низкую, среднюю и высокую вязкость, макровыражение, конечно, соответствует вязкости не одинаковой, одинаковой концентрации, вязкость имеет высокую и низкую, стабильность продукта и соотношение кислот и так далее не имеет прямой связи, главное, смотреть на раствор продукта.

Во-вторых, вопрос: степень замещения 1,15 или более от специфических характеристик продукта, или степень замещения выше, продукт этих специфических свойств были усилены.
Ответ:
Степень замещения продукта высокая, текучесть увеличивается, псевдопластичность явно снижается, вязкость продукта одинаковая, высокая степень замещения, ощущение гладкости более очевидно, раствор продукта высокой степени замещения имеет блеск, общая степень замещения продукта, раствор белый.

В-третьих, вопрос: чтобы сделать ферментированные белковые напитки не выбор средней вязкости на нем?
Ответ:
Продукты средней и низкой вязкости, степень замещения 0,90 или около того, кислотостойкость продуктов выше.

В-четвертых, вопрос: как можно быстро расправиться с cmc? Я иногда использую его в кипяченом виде, он все еще относительно медленно растворяется.
Ответ:
Смешайте и растворите с другими коллоидами, или используйте 1000-1200 об/мин мешалку для диспергирования.Дисперсия КМЦ не очень хорошая, гидрофильная, легко комкуется, высокая степень замещения продукта более очевидна! Теплая вода растворяется быстрее, чем холодная вода, как правило, не рекомендуется кипятить, CMC продукты в течение длительного времени паровой разрушит молекулярную структуру, продукт будет терять вязкость!

Примеры применения КМЦ в кисломолочных напитках

I. Теоретическая основа
Как видно из структурной формулы, КМЦ на водород (Na+) в водном растворе уходит очень легко (как правило, в виде натриевой соли), поэтому КМЦ в водном растворе находится в виде анионов, то есть проявляет отрицательный заряд, и с амфотерной природы белков в рН меньше, чем эквипотенциальная точка, его способность связывать протоны -COO- группы гораздо больше, чем -NH3 + группа дает возможность протона и показать положительный заряд, 80% белков в коровьем молоке для казеина, и изоэлектрическая точка казеина в 4.6 или около того, общая кислотность молочного напитка pH в 3,8 ~ 4,2, поэтому в кислых условиях КМЦ и молочные белки могут комплексоваться с помощью притяжения заряда, образования более стабильной структуры и могут находиться вокруг белков. КМЦ может образовывать защитную пленку вокруг белка, и это свойство КМЦ называется микрокапсулой со встроенными связывающими свойствами.

Предлагаемые составы для кисломолочных напитков
(A) Базовая рецептура смешанного кисломолочного напитка (из расчета на 1000 кг):
Свежее молоко (сухое цельное молоко) 350(33)кг
Сахар 50 кг
Комбинированный подсластитель (50 раз) 0,9 кг
CMC3.5-6 кг
Моноглицерид 0,35 кг
Цитрат натрия 0,8 кг
Лимонная кислота 3 кг
Молочная кислота (80%) 1,5 кг
Примечание:
1) Сухое молоко может быть заменено частично гидролизованным белком, контрольный белок ≥1%.
2) Конечная кислотность продукта контролируется при температуре около 50-60°T.
(3) Растворимые твердые вещества от 7,5% до 12%.

(B) формула напитка из молочнокислых бактерий (из расчета на 1000 кг):
Кисломолочные продукты 350～600 кг
Белый сахар 60 кг
Комбинированный подсластитель (50 раз) 1 кг
CMC3.2～8Kg
Моноглицерид 0,35 кг
Цитрат натрия 1 кг
Лимонная кислота
Примечание: Используйте лимонную кислоту для регулировки кислотности молока, конечная кислотность продукта контролируется на уровне от 60 до 70 °T.

В-третьих, основные моменты выбора УМК
Смешанные йогуртовые напитки обычно выбирают FH9 и FH9 extra high (FVH9), FH9 густой на вкус, добавляют от 0,35% до 0,5%, а FH9 extra high более освежающий, и увеличивает эффект смешивания, количество от 0,33% до 0,45%.

Лактобактерии напитки, как правило, выбрать FL100, FM9 и FH9 экстра высокий (специальный процесс производства), FL100, как правило, сделать вкус густой и длительный срок хранения продукта, количество 0,6% до 0,8%, FM9 для использования наиболее широко используемых продуктов, его вкус густой и консистенция продукта является умеренным, продукт может достичь более длительный срок хранения, количество 0,45% до 0,6%, FH9 экстра высокий, чтобы сделать! FH9 экстра высокий, чтобы сделать лактобактерии напитки продукты густые и не жирные, и количество добавок может быть меньше, стоимость ниже, подходит для выполнения густой лактобактерии напитки, количество 0,45% до 0,6%.

Использование КМЦ
Растворение CMC: концентрация обычно 0,5% до 2% растворяется в воде, перед растворением, лучше всего хорошо перемешать с более чем в 3 раза сахара сухой, а затем медленно добавляют в 65 ~ 85 ℃ перемешивания горячей воды, предпочтительно с высокоскоростным миксером для растворения, чтобы быть растворены в CMC в течение примерно 15 ~ 20 минут, через коллоидную мельницу снова, охлаждается до 20 ~ 40 ℃ в режиме ожидания.

V. Технологические моменты при производстве кисломолочных напитков
Качество сырого молока (в том числе восстановленного): кисломолочные напитки не должны использоваться для приготовления антибиотического молока, маститного молока, первого молока, последнего молока, четырех видов молока, четырех видов белковых компонентов молока сильно изменились, и его термостойкость, кислотостойкость, солестойкость также хуже, и влияет на вкус молока.

Кроме того, эти четыре молока содержит большое количество четырех ферментов (липаза, протеаза, фосфатаза, каталаза), эти ферменты даже при 140 ℃ ультра-высокой температуре имеет более 10% остатка, в период хранения молока эти ферменты будут возрождены. Так что молоко при хранении во время запах, горечь, метеоризм и другие явления, непосредственно влияющие на срок годности продукта, вы можете, как правило, использовать 75% спиртовой эквивалент эксперимента, кипячения эксперимента, определения рН молока и титрования кислотности и т.д. чтобы выбрать для тестирования сырого молока, нормального коровьего молока 75% алкоголь эксперимент, кипячение эксперимент отрицательный, рН между 6,4 до 6,8, кислотность ≤ 18 ° T, когда кислотность ≥ 22 ° T при кипении Белок свертывание происходит, рН 6,8 в основном мастит молока или низкой кислотности молока.

(I) Указания по процессу приготовления купажированного кисломолочного напитка
Приготовление йогурта: Приготовление восстановленного молока: медленно добавьте сухое молоко в размешанную горячую воду 50～60℃ (количество воды должно превышать количество сухого молока в 10 раз) и растворите его в течение 15～20 минут (лучше использовать коллоидную мельницу для повторной обработки), затем охладите до 40℃ и сохраните.

Приготовьте раствор КМЦ в соответствии с его использованием, затем добавьте его в приготовленный молочный раствор, хорошо перемешайте, а затем используйте воду для грубого количественного определения (минус количество воды, поглощенное раствором кислоты).

Добавьте раствор кислоты медленно, непрерывно и равномерно в молоко, обратите внимание на контроль времени добавления кислоты между 1.5 до 2 минут, время добавления кислоты слишком долго, белок остается слишком долго в изоэлектрической точке, в результате чего денатурация белка серьезно влияет на стабильность; слишком короткий, в результате чего время дисперсии кислоты слишком короткое, молоко местной кислотности слишком велика, денатурация белка серьезно, и обратите внимание на добавление кислоты и кислоты, когда молоко и кислота температура не должна быть слишком высокой, лучше всего контролировать молоко и температура между 20 до 25 градусов Цельсия. ～Температура молока и кислоты не должна быть слишком высокой при добавлении кислоты, и лучше контролировать температуру между 20 и 25℃.

Гомогенизация обычно используется при естественной температуре молока, контрольное давление от 18 до 25 МПа.

Температура стерилизации: После стерилизации продукты обычно используются 85 ~ 90 ℃, 25 ~ 30 минут, другие продукты обычно используются 137 ~ 140 ℃, 3 ~ 5 секунд ультра-высокотемпературной стерилизации.

(B) процесс приготовления напитков молочнокислыми бактериями.
Определить содержание белка в коровьем молоке, добавить сухое молоко, чтобы сделать его молочный белок между 2,9% до 4,5%, нагрев до 70 ~ 75 ℃, регулировать давление гомогенизатора 18 ~ 20Mpa гомогенизации, а затем 90 ~ 95 ℃, 15 ~ 30 минут пастеризации, охлаждения до 42 ~ 43 ℃ будет подготовлен инокуляции бактериальных штаммов в соответствии с количеством 2% до 3%, перемешивание в течение 10 ~ 15 минут, чтобы выключить перемешивания. Поддерживайте постоянную температуру 41 ~ 43 ℃ ферментации. Когда кислотность молока достигает 85-100 ° T, остановить ферментацию, быстро через холодную пластину охлаждения до 15-20 ° C, чтобы залить резерв резервуара.

Если содержание белка в молоке низкое, сыворотки в заквашенном молоке слишком много, легко появляются белковые флоккуленты, использование 90 ~ 95 ℃ пастеризации способствует умеренной денатурации белков, улучшению качества заквашенного молока, если температура ферментации слишком низкая или количество закваски слишком мало, это приведет к слишком долгому времени ферментации, чрезмерному росту бродячих бактерий, влияющих на вкус продукта и срок хранения. Слишком высокая температура или слишком большое количество закваски приводят к слишком быстрому брожению, выпадению сыворотки или образованию твердых комочков белка, что влияет на стабильность продукта. Кроме того, при выборе штаммов можно также выбирать одноразовые штаммы, но при этом следует выбирать штаммы со слабой послекислотной реакцией.

Охладите жидкость КМЦ до 15～25℃ и смешайте ее с молочной жидкостью, доведите объем водой до крупного размера (за вычетом объема воды, занимаемого кислотной жидкостью), а затем медленно, непрерывно и равномерно добавьте кислотную жидкость в молочную жидкость (лучше добавлять кислоту методом распыления). Хорошо перемешайте и отставьте в сторону.

Для гомогенизации обычно используется естественная температура молока, давление контроля 15 ~ 20 МПа.

Температура стерилизации: Продукты после стерилизации обычно стерилизуются при температуре 85～90℃ в течение 25～30 минут, в то время как другие продукты обычно стерилизуются при температуре 110～121℃ в течение 4～5 секунд или 95～105℃ в течение 30 секунд в режиме ультравысокотемпературной стерилизации.