Karboksimetilceluloze (CMC). CMC. CMC īpašības. Darbbas princips Kmts prtikas piedeva
Celulozes ēteri galvenokārt ir celulozes, kokvilnas un koksnes celulozes O-alkilēšanas produkti, to ražošanai kā izejviela tiek izmantots nātrija hidroksīds un atbilstošs alkilētājs. Tātad, lai iegūtu etilcelulozi, kā alkilētāju izmanto etilhlorīdu, karboksimetilcelulozi (CMC) - monohloretiķskābi vai tās nātrija sāli, metilcelulozi - metilhlorīdu, hidroksietilcelulozi - etilēnoksīdu.
Celulozes ēteru iegūšanas process sastāv no šādām tehnoloģiskām operācijām:
Celulozes apstrāde ar noteiktas koncentrācijas kaustiskās sodas ūdens šķīdumu, kam seko iegūtā produkta samalšana (sārmainās celulozes iegūšana),
Sārmu celulozes turēšana noteiktos apstākļos, lai kontrolētu vienkārša gatavā celulozes ētera polimerizācijas pakāpi,
Apstrāde ar alkilējošu līdzekli,
Produkta tīrīšana, žāvēšana, slīpēšana un iepakošana.
Sagatavojot jauktos esterus, sārmainās celulozes apstrādi var veikt vai nu ar alkilējošu reaģentu maisījumu, vai secīgi ar katru no tiem.
GALVENĀS PIELIETOJUMS.
Tiek izmantots tehniskais NaCMC (nātrija karboksimetilceluloze):
Naftas un gāzes rūpniecībā kā augsti mineralizētu mālu suspensiju aizsargkoloīds-stabilizators urbumu urbšanas laikā (klases KMTs 85/600; KMTs 85/500; KMTs 85/350);
Sintētisko mazgāšanas līdzekļu ražošanā (CMC 70/300);
Tekstilrūpniecībā šķēru diegu izmērīšanai un kā biezinātājs apdrukas pastām (CMC 85/350);
Ieguves un pārstrādes (KMTs 55/500) un ieguves un ķīmiskās rūpniecības (KMTs 85/350; KMTs 75/400) rūpniecībā vara-niķeļa un silvinīta rūdu flotācijas bagātināšanas laikā;
Celtniecībā un sērkociņu rūpniecībā kā līmējošs materiāls (CMC 55/500);
Papīra rūpniecībā kā līmējošā bāze tapešu pastām, papīra pārklājumu gatavošanā, kā piedeva papīra masai papīra stiprības palielināšanai;
Keramikas rūpniecībā kā suspendējošs un saistviela;
Lietuvē kā serdes stiprinājums;
Bioloģiskajos pētījumos brīvas skābes veidā kā jonu apmaiņas sorbenti
Tiek izmantots attīrīts NaCMC (nātrija karboksimetilceluloze):
To izmanto elektrovakuuma nozarē (KMTs 70/500; KMTs 85/500);
Parfimērijas un kosmētikas rūpniecībā krēmu, šampūnu, pastu ražošanai (CMC 70/450)
KARBOKSIMETILCELULOZE (CMC)
Karboksimetilceluloze (CMC) - celuloze - glikogēlskābe, celulozes glikolāta ēteris. CMC (karboksimetilceluloze) ir vienkāršs celulozes un glikolskābes esteris ar vispārīgo formulu C6H7O2(OH)3-x(COH2COOH)x n. Vissvarīgākais ir CMC nātrija sāls - NaCMC (nātrijs - karboksimetilceluloze), kas, tāpat kā CMC, ir balta cieta viela (šķiedraina vai pulverveida) ar tilpuma blīvumu 400 - 800 kg / m3.
Rūpniecībā svarīgākajiem NaCMC paraugiem hidroksilgrupu aizvietošanas pakāpe ir 0,4 - 1,2 (uz vienu elementārvienību) un polimerizācijas pakāpe 200 - 1500.
fizikālās īpašības.
NaCMC blīvums ir 1590 kg/m3 (1,59 g/cm3), mīkstināšanas temperatūra ir 170 C. Augstākā temperatūrā CMC sadalās CMC un tā sāļi ir heterogēni pēc polimerizācijas pakāpes un aizvietošanas pakāpes.
NaCMC var frakcionēt, frakcionējot izgulsnējot ar metanolu, etanolu vai acetonu no ūdens šķīdumiem, vai arī secīgi izšķīdinot frakcijas, mainot šķīdinātāja sastāvu vai temperatūru.
CMC nešķīst ūdenī, zemas molekulmasas spirtos un ketonos, šķīst sārmu metālu un amonija hidroksīdu ūdens šķīdumos, kā arī celulozes šķīdinātājos.
Smago un daudzvērtīgo metālu CMC sāļi nešķīst ūdenī, Cu, Cl, Ni un Zn sāļi šķīst amonjakā; Al, Pb un Zn - NaOH.
CMC sāļu šķīdumiem ūdenī un sārmos ir raksturīga augsta valence. Ja zemas molekulmasas NaCMC frakciju pievieno lielas molekulmasas frakcijas šķīdumam, viskozitāte samazinās, neskatoties uz polimēra koncentrācijas palielināšanos. Ūdens šķīdumos CMC sāļi ir polielektrolīti.
CMC piemīt plēvi veidojošas īpašības.
Ķīmiskās īpašības.
CMC ir vāja skābe. CMC disociācijas konstante ir atkarīga no polimerizācijas pakāpes. Karboksimetilceluloze izgulsnējas no NaCMC šķīdumiem minerālskābju iedarbībā vai veidojas ūdens dispersijas veidā, NaCMC ūdens šķīdumus izlaižot caur jonu apmaiņas sveķu slāni. Ja smago un daudzvērtīgo metālu sāļu šķīdumus pievieno NaCMC ūdens šķīdumiem, attiecīgie slikti šķīstošie sāļi izgulsnējas.
Kad CMC istabas temperatūrā tiek pakļauts atšķaidītiem un koncentrētiem skābju un sārmu šķīdumiem, notiek glikozīdu saišu iznīcināšana (bez karboksimetilgrupu šķelšanās): vārot 50% sērskābes šķīdumā, glikozīdu saites tiek iznīcinātas un notiek dekarboksimetilēšana. glikozes un glikolskābes veidošanās. Sildot sausu NaCMC virs 130 C, tā šķīdība ūdenī pasliktinās; tālāk karsējot, NaCMC sadalās, veidojot nātrija karbonātu. NH4 -CMC parastā temperatūrā sadalās lēni, izdalot amonjaku.
NaCMC ir daudz izturīgāks pret mikroorganismu iedarbību nekā citi augstas molekulmasas ogļhidrāti. Ļoti efektīvi NaCMC šķīdumu konservanti pret baktēriju un pelējuma iedarbību ir (koncentrācijā līdz 0,025%): fenildzīvsudraba nitrāts, 8-hidroksihinolīns.
CMC analīzi var veikt, izgulsnējot CuCMC pie pH 4,0 - 4,1, kam seko saistītā vara masas submetriska noteikšana, CMC titrēšana, kolorimetrija, izmantojot 2,7 - dioksinaftalīnu vai antronu.
Nātrijs - karboksimetilceluloze.
NaCMC tehniskais ir anonīms polimērs, kura pamatā ir celuloze. Tam ir lieliskas biezinātāja spējas: 1% NaCMC palielina šķīduma viskozitāti līdz 20 reizēm. Fizioloģiski inerts, viegli šķīst jebkuras temperatūras ūdenī. Veido plēves, kas izturīgas pret eļļām un organiskajiem šķīdinātājiem. Dažādu klašu NaCMC ir plašs pielietojuma klāsts: ieguves rūpniecībā, naftas un gāzes, krāsu un laku, tekstila, būvniecības nozarē, sintētisko mazgāšanas līdzekļu ražošanā. CMC ir videi draudzīgs produkts, bioloģiski noārdās, neveidojot kaitīgas vielas.
"Cellulozes ēteru ražošana" V.Ya. Bidenskis, E.B. Kuzņecova. "Ķīmija" 1974
SEKOL celulozes sveķi
CMC apzīmē karboksimetilcelulozi. Tomēr pareizāk būtu to saukt par karboksimetilcelulozes nātrija sāli. CMC iegūst no celulozes, kas ķīmiskās reakcijas laikā pārvēršas ūdenī šķīstošā stāvoklī. Šķīdība ūdenī tiek panākta, celulozes ķēdē ievadot karboksimetilgrupas, kas ļauj hidratēt molekulu.
CMC īpašības pārtikas produktos:
Strukturālā sieta veidošana
mitruma saglabāšana
Saistošs
Filmas veidošana
Apturēšana
Stabilizācija
sabiezējums
Aizvietotāju grupas ir neatgriezeniski saistītas ar celulozes mugurkaulu ar ētera tiltiem, tāpēc CMC pieder pie savienojumu grupas, ko sauc par celulozes ēteriem. Jāatzīmē, ka, tā kā karboksimetilgrupa darbojas kā skābe, CMC ir anjonu polielektrolīts.
CMC uzrāda daudzas interesantas īpašības, izšķīdinot ūdens šķīdumos, kas ir atkarīgas no CMC veida un šķīdināšanas apstākļiem.
CMC iegūst celulozes un monohloretiķskābes (MCA) reakcijā nātrija hidroksīda (NaOH) klātbūtnē kā trešā neatņemama procesa sastāvdaļa. CMC ražošanas posmi ir parādīti plūsmas diagrammā.
Celuloze tiek rūpīgi atlasīta saskaņā ar stingrām gala produkta kvalitātes prasībām. Pirmkārt, to apstrādā ar nātrija hidroksīdu. Celulozes un nātrija hidroksīda reakcijas rezultātā veidojas sārmu celuloze. Vissvarīgākais ražošanas moments ir garantēt pilnīgu celulozes pāreju uz sārmainu formu. Sārmu apstrādes posms ir plaši pazīstams kā merserizācija. Sārmaina celuloze labi mijiedarbojas ar monohloretiķskābi, kas tiek ievadīta reakcijā vai nu brīvas skābes - MCA, vai tās nātrija sāls - NaMCA formā.
Celulozes un nātrija karboksimetilcelulozes struktūra
Pēc dažādu ķīmiskās reakcijas posmu pabeigšanas produkts satur aptuveni 25-30% blakusproduktu sāļu (nātrija hlorīdu un nātrija glikolātu). Produktu var nekavējoties žāvēt (CMC tehniskie veidi) vai neitralizēt un attīrīt, mazgājot līdz tīrībai vismaz 99,5% (CEKOL klases celulozes sveķi).
CP Kelco ražo plašu ūdenī šķīstošu polimēru klāstu ar dažādām specifikācijām un funkcionālajām īpašībām, lai apmierinātu dažādu tirgus segmentu prasības. Galvenā celulozes sveķu preču zīme pārtikas, kosmētikas un higiēnas preču, farmācijas preču ražošanai ir CEKOL. CMC likvidēšana.
CMC šķīdināšanas metode un sajaukšanas parametri (bīde) šķīdināšanas procesā noteiks šķīduma galīgo viskozitāti. Šķīdinātājs, CMC ķīmiskais sastāvs un bīdes spēks gatavā šķīduma sajaukšanas laikā atspoguļojas CMC šķīdināšanas raksturlielumos, piemēram, CMC molekulu hidratācijā. Tas ir, lai kontrolētu gala šķīduma viskozitāti, ir stingri jāievēro nepieciešamie CMC šķīdināšanas nosacījumi.
CMC šķīdināšanas princips ir pēc iespējas ātrāk samitrināt visas daļiņas pirms viskozitātes palielināšanas. 
CMC pēc savas būtības ir hidrofils (“mīl ūdeni”), kas nozīmē, ka CMC daļiņas uzreiz uzbriest (hidrātos) un izšķīst, izkliedējot ūdenī. Sajaukšanai izmantotajam aprīkojumam jābūt pietiekami efektīvam, lai noturētu visu šķidruma tilpumu kustībā, lai izvairītos no kunkuļu un recekļu veidošanās. Maisītājam ir jāizveido spēcīga apakšplūsma maisīšanas tvertnes centrā un CMC jāievada maisītāja izveidotajā piltuvē. CMC lietošanas ātrumam jābūt pietiekami lēnam, lai katra atsevišķa daļiņa varētu kļūt mitra. Produkta ievadīšanu var veikt caur piltuvi vai ar induktora palīdzību.
CMC labi šķīst gan aukstā, gan karstā ūdenī. Izšķīdināšanas ātrums palielinās, palielinoties temperatūrai, jo šķīdinātāja viskozitāte un CMC šķīduma viskozitātes attīstība samazinās, palielinoties temperatūrai. CMC molekulas šķīšanas ātrums nav atkarīgs no temperatūras. Ja ir iespējama karsēšana, piemērotākā (un ieteicamākā) temperatūra CMC šķīduma pagatavošanai ir 50-60°C. CMC šķīšanas ātrums ir atkarīgs arī no daļiņu izmēra. Smalkais pulveris izšķīst daudz ātrāk nekā rupjais pulveris, jo šajā gadījumā tiek nodrošināta katras atsevišķas daļiņas hidratācija un neveidojas kunkuļi.
CMC šķīdumu viskozitāte un reoloģija.
Vissvarīgākā un noderīgākā CMC īpašība ir tā spēja attīstīt viskozitāti ūdens šķīdumos. Var pagatavot dažādas viskozitātes pakāpes šķīdumus. CMC produktu līnija ietver gan zemas, gan augstas molekulmasas produktus. Šajā gadījumā risinājumu uzvedība mainās no praktiski Ņūtona uz pseidoplastiskāku plūsmu, t.i. viskozitāte mainās atkarībā no pieliktā spēka. Viskozitāte ir atkarīga no pielietotās bīdes. Praksē tas izpaužas kā viskozitātes samazināšanās maisīšanas, sūknēšanas vai citas mehāniskas iedarbības laikā uz CMC šķīdumu. Plūsmas pseidoplastiskā uzvedība ir tieši atkarīga no ķēdes iztaisnošanas un CMC molekulu orientācijas plūsmas virzienā. Garākas molekulas (augstas molekulmasas) CMC, piemēram, CEKOL 30000, "bīde atšķaida" vairāk nekā īsās ķēdes molekula CMC, piemēram, CEKOL 700. .e. CMC CEKOL 30 šķīdumi darbojas gandrīz kā Ņūtona šķidrumi.
Palielinoties bīdes spēkam, viskozitāte (plūsmas pretestība) samazināsies. Viskozitātes izmaiņas ir pilnībā un momentāni atgriezeniskas, un sākotnējā viskozitāte tiek atjaunota pēc mehāniskās darbības pārtraukšanas. Jāņem vērā, ka CMC šķīdumu plūsmas pseidoplastisko īpašību dēļ viskozitātes indeksa noteikšana ir iespējama tikai pie noteikta bīdes spēka. Raksturojumu, kas saistīts ar CMC polimēru raksturu un bieži sajauc ar pseidoplastiskumu, sauc par tiksotropiju. Tas ir CMC molekulu garo ķēžu mijiedarbības un trīsdimensiju struktūras (tīkla) attīstības sekas šķīdumā. Kad tiksotrops šķīdums tiek griezts ar pietiekamu spēku, struktūra sabojājas un strukturālā viskozitāte samazinās. Viskozitātes izmaiņas ir atgriezeniskas, bet prasa noteiktu laiku. Sākotnējā viskozitāte tiek atjaunota, ja šķīdums kādu laiku atrodas miera stāvoklī pēc mehāniskās darbības pārtraukšanas.
Molekulārais svars.
Viskozitāte ir proporcionāla CMC molekulas vidējam garumam vai polimerizācijas pakāpei (DP). Vidējais molekulārais garums un aizvietošanas pakāpe nosaka CMC tipu molekulmasu. Viskozitāte strauji palielinās, palielinoties polimerizācijas pakāpei.
| Tips | Polimerizācijas pakāpe | Molekulmasa, Mw |
| 30000 | 3200 | 750000 |
| 4000 | 2000 | 450000 |
| 700 | 1200 | 270000 |
| 30 | 360 | 80000 |
Koncentrēšanās.
Palielinoties koncentrācijai, šķīdumu viskozitāte strauji palielinās. Parasti viskozitāte palielinās par 8-10 reizēm, palielinoties koncentrācijai 2 reizes. No diagrammas izriet, ka Cekol zīmola 30 000 0,5% šķīdumam būs tāda pati viskozitāte kā 2,5% zīmola 700 šķīdumam. Tomēr tas nenozīmē, ka to funkcionālās īpašības ir identiskas, jo tās ir atkarīgas no daudziem papildu faktoriem.
Temperatūra.
CMC šķīdumu viskozitāte ir atgriezeniski atkarīga no temperatūras. Piemēram, viskozitāte samazinās, palielinoties temperatūrai, bet atgriežas sākotnējā stāvoklī, kad temperatūra nokrītas līdz sākotnējām vērtībām. Ilgstoša karsēšana, īpaši temperatūrā virs 100°C, var izraisīt viskozitātes zudumu atkarībā no CMC veida.
pH vērtība.
CMC šķīdumu viskozitāte saglabājas stabila plašā pH diapazonā. Pie pH vērtībām no 11 līdz 12 un augstāk viskozitāte ir traucēta augstās dominējošās elektrolīta koncentrācijas un CMC molekulas sārmainās sadalīšanās (hidrolīzes) dēļ. Pie pH vērtībām< 4 кислотная форма КМЦ начинает доминировать (противоположные ионы Na+ замещаются на Н+). Этот тип КМЦ нерастворим в воде, что приводит к снижению вязкости. Тем не менее, типы КМЦ с высокой степенью замещения и специальные кислотоустойчивые типы будут демонстрировать хорошую стабильность вязкости даже при агрессивно низких значениях рН.
Stabilitāte.
Lai gan CMC ir laba izturība pret noārdīšanos, fermenti un oksidētāji joprojām var to noārdīt. Fermenti, ko ievada vai ražo mikroorganismi, var veicināt celulozes ķēdes noārdīšanos un tādējādi izraisīt nopietnu, neatgriezenisku viskozitātes samazināšanos. Parastais fermentu iekļūšanas veids ir vidē esošie mikroorganismi, kas nonāk sistēmā, kurā tiek izmantots CMC, un sāk ražot fermentus. Visefektīvākais veids, kā apturēt fermentu uzbrukumu, ir novērst mikroorganismu attīstību, termiski apstrādājot vai pievienojot konservantus. Lai inaktivētu mikroorganismus, parasti pietiek ar termisko apstrādi 80°C 30 minūtes vai 100°C 1 minūti. Lai pilnībā inaktivētu esošos celulozi noārdošos enzīmus, var būt nepieciešama augstāka temperatūra vai ilgāka termiskā apstrāde.
Oksidētāji, piemēram, hlors un ūdeņraža peroksīds, izraisa celulozes ķēdes sadalīšanos. Oksidatīvā noārdīšanās notiek sārmainā vidē skābekļa klātbūtnē. Metāla joni, piemēram, Fe2+, paātrina sārmainu noārdīšanos.
Lai novērstu oksidatīvo noārdīšanos, CMC šķīdumus nedrīkst pakļaut gaisa iedarbībai ilgāk nekā nepieciešams, īpaši, ja temperatūra un pH paaugstinās. Ilgstošas uzglabāšanas gadījumā CMC šķīdumi jāsaglabā uzreiz pēc pagatavošanas, saglabājot neitrālu pH (ja iespējams). Tas prasa izslēgt piekļuvi skābeklim un tiešiem saules stariem.
Glabāšanas laiks.Visu veidu CMC ražo vai nu no koka, vai dažos gadījumos no kokvilnas pūkām.
Tie ir bioloģiski noārdāmi, kas nozīmē, ka tiem ir ierobežots glabāšanas laiks. Tāpēc ir ļoti svarīgi pareizi uzglabāt šos produktus, lai novērstu nevēlamu noārdīšanos. CMC ir higroskopisks, kas nozīmē, ka tas viegli absorbē ūdeni no apkārtējās vides. Produkts jāuzglabā tā oriģinālajā iepakojumā sausā, labi vēdināmā vietā. Uzglabāšanas vietai jābūt sausai, tīrai un bez putekļiem. Pareizos uzglabāšanas apstākļos CMC pamatīpašības saglabāsies labā stāvoklī 3 gadus.
Saderība ar citiem polisaharīdiem.
CP Kelco CMC produkti ir pilnībā saderīgi ar lielāko daļu citu polisaharīdu. Kombinācijā ar dažiem tiek novērota sinerģiska ietekme uz viskozitāti, ar citiem viskozitātes vērtības atbilst teorētiskajiem pieņēmumiem.
Vairāki CMC maisījumu piemēri ar citiem polisaharīdiem.
Saderība ar olbaltumvielām.
Olbaltumvielas ir aminoskābju polimēri. Olbaltumvielu molekulām var būt dažādas telpiskas formas. Viņiem ir vairākas kopīgas īpašības, no kurām viena ir jutība pret pH vērtību. Tas samazina to šķīdību ūdenī līdz diezgan šauram pH diapazonam. Tomēr CMC jonu rakstura dēļ tas var mijiedarboties ar daudziem proteīniem, veidojot šķīstošus, stabilus kompleksus. Tas ir īpaši svarīgi olbaltumvielu izoelektriskajā punktā (pH līmenis, pie kura izšķīšana ir minimāla) tuvu vai zem neitrāla pH. Svarīgs piemērs ir piena proteīna (kazeīna) CMC stabilizācija raudzētos piena produktos. Kazeīna izoelektriskais punkts pienā ir aptuveni 4,6. 
Galvenie CMC pielietojumi
Nātrija karboksimetilceluloze ir viens no daudzpusīgākajiem biezinātājiem, ko plaši izmanto daudzās nozarēs.
| Saputoti konditorejas izstrādājumi: | - zefīrs - suflē - zefīrs - bezē - nuga |
       |
| Miltu konditorejas izstrādājumi: | - piparkūkas - sviesta cepumi, cukurs, auzu pārslas - kūka - virtuļi |
|
| Maizes izstrādājumi: | - sviestmaizes - kūciņas - maize - pīts - jēra izstrādājumi |
|
| Augļu un dārzeņu pārstrāde: | - karstumizturīgi pildījumi miltiem - konditorejas izstrādājumi - ievārījumi un ievārījumi - dārzeņu ikri - kečupi, mērces, mērces - augļu un dārzeņu dzērieni ar mīkstumu |
|
| Tauku un eļļas rūpniecība: | - majonēze, mērces - pastas un margarīni - tauku pildījumi - sviests - augu eļļas ar garšvielām |
|
| Piena nozare: | - piena produkti (kefīrs, skābs krējums, jogurts) - piena un k / m deserti - biezpiens - kausētie sieri - saldējums - proteīna dzērieni (paskābināti un neitrāli) uz piena un sojas bāze. |
|
| Gaļas pārstrādes rūpniecība: | - gaļas pusfabrikāti - desiņas, desiņas |
|
| Alkoholiskie un bezalkoholiskie dzērieni | ||
| Šķīstoši augļu dzērieni. |
CEKOL
labi šķīst aukstā un karstā ūdenī (dod dzidru šķīdumu), ir augsta ūdens saistspēja, karstumizturīga. CEKOL šķīdumi ir stabili pie 90-100°C un pH 5,0-9,0. CEKOL pakāpeniski ievada produktā un rūpīgi samaisa. Iepriekš ieteicams CEKOL sajaukt ar cukuru vai citām sausām sastāvdaļām. Izmantojot CEKOL celulozes sveķi, galaprodukts iegūst stiprāku un viendabīgāku konsistenci, ievērojami samazina sinerēzi, nodrošina izturību pret zemām temperatūrām, karstumu un mehānisko spriegumu, palēnina cukurošanas procesu uzglabāšanas laikā (kuļotas masas), pagarina glabāšanas laiku. ,  Celulozes sveķi CEKOL uzlabo garšu un tekstūru maizes drupatas
. Pateicoties celulozes sveķu spējai saistīt ūdeni apjoms palielinās
maizes izstrādājumi un glabāšanas laiks. Pateicoties celulozes gumijas stabilizējošajām un ūdeni saistošajām spējām, tiek palielināta mīklas stabilitāte un tolerance pret miltu kvalitātes svārstībām. Celulozes sveķi CEKOL uzlabo maizes drupatas garšas īpašības un struktūru. Pateicoties celulozes sveķu spējai saistīt ūdeni, tiek palielināts maizes izstrādājumu apjoms un glabāšanas laiks. Pateicoties celulozes gumijas stabilizējošajām un ūdeni saistošajām spējām, tiek palielināta mīklas stabilitāte un tolerance pret miltu kvalitātes svārstībām.  Koncepts " kūkas
” ietver ļoti plašu saldo miltu konditorejas izstrādājumu klāstu. Pamatā kūku sastāvā ietilpst milti, olas, cukurs, cepamā eļļa un piens. Mainot sastāvdaļu attiecību un mīklas gatavošanas tehnoloģiju, jūs varat iegūt galaproduktu ar nepieciešamajām īpašībām. Cekol celulozes sveķu izmantošana kūkās ar salīdzinoši zemu tauku un/vai olu saturu ievērojami uzlabos gatavā produkta kvalitāti. Atkarībā no kūkas veida un vēlamā efekta var izmantot vidējas vai augstas viskozitātes Cekol celulozes sveķu veidus. Lietošanas norma ir atkarīga no miltu daudzuma.  Donuts
ir bulciņas, kas gatavotas no rauga mīklas, apceptas taukos. Pamatā virtuļu sastāvā ietilpst milti, raugs, tauki, olas, piena pulveris, sāls un ūdens. Cepšanas posms atšķir virtuļus no bulciņām. Cepšanas negatīvā puse ir tauku uzsūkšanās. Cekol celulozes sveķu lietošana samazina šo efektu. Šajā laukā ir iespējams izmantot dažāda veida Cekol celulozes sveķus. Cekol celulozes sveķi
- universāla sastāvdaļa, kas pilda dažādas funkcijas maizes izstrādājumos: sabiezē, kavē cukura kristālu augšanu, novērš ūdens izdalīšanos (sinerēzi), stabilizē emulsijas un suspensijas, uzlabo tekstūru un struktūru, uzlabo mīklas izturību - tas ir īpaši svarīgi gatavojot mīklu ar zemu lipekļa saturu (piem., izmantojot kukurūzas miltus), palielina maigumu, pagarina glabāšanas laiku, vienkāršo vienreizējās jaukšanas procedūru, uzlabo produkta garšas īpašības.  Ķīnā nūdeles
ir bijusi daļa no uztura kopš seniem laikiem. Attīstot nepārtrauktas ražošanas līnijas, daudzi pārtikas uzņēmumi katru dienu ir spējuši saražot miljoniem nūdeļu iepakojumu. Stabils ražošanas process un kvalitātes raksturlielumu atbilstība ir kļuvusi par neatliekamu jautājumu. Tāpēc ir kļuvis svarīgi izprast sastāvdaļu funkcionālās īpašības, lai nodrošinātu nemainīgi augstu produkta kvalitāti. Divas svarīgas īpašības, kuras gatavo nūdeļu ražotāji cenšas kontrolēt, ir produkta tekstūra un samazināta eļļas uzsūkšanās. Šajā sakarā bija vajadzīgas sastāvdaļas, kas var uzlabot katru no šīm īpašībām un palielināt ražošanas ekonomiju, samazinot zudumus nūdeļu trausluma dēļ un palielinot to glabāšanas laiku. Celulozes sveķus galvenokārt izmanto ātri pagatavojamo nūdeļu ražotāji šādiem mērķiem: glutēna ķēdes stiprināšanai, stingrības palielināšanai, sagremojamības samazināšanai gatavošanas laikā, eļļas uzsūkšanās samazināšanai cepšanas laikā, glabāšanas laika pagarināšanai, produkta izmaksu samazināšanai.  CEKOL nodrošina tiešu paskābināšanu, neveidojot olbaltumvielu aglomerātus ražošanas laikā sūkalu, piena un sulas dzērieni
, nodrošina stabilitāti termiskās apstrādes un uzglabāšanas laikā. Piešķir dzērienam zemu viskozitāti, papildus miesas un krēmīgas garšas sajūtas. Optimālā CEKOL deva jānosaka atbilstoši izejmateriāla kvalitātei, faktiskajam procesam un nepieciešamajam glabāšanas laikam. Turklāt palielinātam olbaltumvielu saturam ir jāpalielina CEKOL deva. Olbaltumvielu aglomerātu lielumu nosaka bīdes spēks, piemēram, maisīšanas vai sūknēšanas intensitāte. Tāpēc CEKOL lietošanas daudzumi ir jāpielāgo faktiskajam procesam.  Ražošanā piena deserti
CEKOL celulozes sveķi uzlabo produkta "ķermeni" un nodrošina viskozitāti augstā temperatūrā. Deserta pildīšanas temperatūra var būt 50-70°C, savukārt gatavajam produktam būs tāda tekstūra, kas ir identiska termostatiskā jogurta tekstūrai. Tāpat pildījuma temperatūra var būt 30-40°C, tādā gadījumā produktam būs raksturīga sabiezināta tekstūra, to var ēst ar karoti; šī tekstūra ir piemērota divslāņu desertu ieliešanai. Ražošanā šokolādes piens
iepildīšana iepakojumā parasti notiek temperatūrā no 10°C līdz 25°C. Ar CEKOL celulozes sveķi ir iespējams sasniegt augstāku pildīšanas temperatūras līmeni (30 - 35°C), kā arī nedaudz paaugstināt viskozitāti un uzlabot garšas īpašības.  Pateicoties tā stabilitātei alkohola saturošā vidē, CEKOL celulozes sveķi ir optimāla izvēle kā biezinātājs. alkoholiskie dzērieni
. Cukura satura samazināšana dzērienā ļoti bieži noved pie tā garšas pasliktināšanās, un CEKOL celulozes sveķi var kompensēt šo trūkumu, ļaujot ražot produktu ar vienmērīgu plūsmu, lielisku sajūtu mutē un labu aromātu. Ruma ražošanā celulozes sveķi sabiezina rumu, vienlaikus nodrošinot labu dzidrumu. No sabiezinātā ruma var pagatavot kokteiļus ar uzlabotu garšu. Dažādas garšas var iegūt, izmantojot dažādas gumijas vai dažādas lietošanas devas.  Ražošanā augļu sulas
celulozes sveķi labi stabilizē mīkstumu un uzlabo garšu. Šķīstoši augļu dzērieni pamatojoties uz augļu aromatizētāju vai sauso augļu maisījumu, ja to sastāvā nav hidrokoloīdu, tiem ir sliktākas garšas īpašības nekā dabīgām augļu sulām. Šādiem sausajiem maisījumiem ir nepieciešami hidrokoloīdi, kas labi šķīst aukstā ūdenī un dzērienā uzreiz rada viskozitāti. CEKOL ir celulozes sveķi, kuras smalkās daļiņas ir standartizētas, lai izveidotu nemainīgu viskozitāti. CEKOL celulozes sveķu iedarbība izpaužas uzreiz, sajaucot augļu pulveri aukstā ūdenī, un tā efektivitāte nav atkarīga no pH vērtības un ūdens cietības. Tas pilnībā izšķīst un attīsta "Ņūtona" sabiezēšanas efektu.  CEKOL celulozes sveķi tiek ražoti saldējums un piena ledus
nodrošina produkta tekstūras stabilitāti uzglabāšanas laikā un tā garšas saglabāšanu. CEKOL celulozes sveķu ietekme galvenokārt izpaužas kristālu augšanas kontrolē sasaldēšanas, konservēšanas un uzglabāšanas laikā dažādos temperatūras apstākļos. Turklāt tas nodrošina krēmīgu kausējumu un uzlabo produkta "ķermeni". Tāpat arī celulozes gumija ir priekšrocības
: viegli šķīst ūdenī kombinācijā ar cukuru, bez smaržas un garšas, optimāli attīsta produkta ķermeni, kā rezultātā produkts kust lēnāk un palielinās izturība pret šķidruma noplūdi.  Saputotas piedevas un deserti
var ražot ar CEKOL celulozes sveķi, jo celulozes sveķi palielina putu veidošanos un novērš sinerēzi uzglabāšanas laikā. Ražošanā krējuma siers
uz biezpiena un kausēto sieru bāzes, CEKOL celulozes sveķu lietošanas priekšrocības:
 Ražošanā kečupi un tomātu mērces
celulozes sveķi veido lielisku tekstūru. Līdzās garšas īpašībām tas piešķir labu plūstamību tomātu mērcēm un minimālu sinerēzi produktā. CEKOL celulozes sveķi ir saderīgi ar sastāvdaļām, ko parasti izmanto tomātu kečupa pagatavošanai, tai ir labas ūdeni saistošas un sabiezinošas īpašības, un tā ir izturīga pret zemām pH vērtībām, ko izmanto tomātu mērcēs. |
Pērciet celulozes gumiju vairumā
Pie mums varat pārdot CP Kelco celulozes sveķus par vislabāko cenu. Lai saņemtu produktu cenrādi vai pieprasītu vairumtirdzniecības cenu CP Kelco celulozes gumijai, pasūtiet zvanu no mūsu menedžera.SANKTPETERBURGAS VALSTS TEHNOLOĢISKĀ UNIVERSITĀTE
POLIMĒRI
INŽENĒRPRAKSE PĀRSKATS
Metilceluloze un karboksimetilceluloze: šķīdumu un plēvju īpašības
Pārbaudījis: vadošais pētnieks, d.c.s.
Aleksandrs Mihailovičs Bočeks
Pabeigts: Art. gr. 144
Tatiščeva Valentīna Aleksandrovna
SANKTPETERBURGA 2003. gads
Ievads
Metilceluloze ir pirmais 0-alkilcelulozes atvasinājumu (ēteru) homologās sērijas pārstāvis. Atbilstoši aizvietošanas pakāpei celulozes metilēteri var iedalīt zemi aizvietotos, šķīstošos noteiktas koncentrācijas spēcīgu sārmu ūdens šķīdumos un ļoti aizvietotos, šķīstošos gan ūdenī, gan organiskos šķīdinātājos. Celulozes metilēterus var iegūt, celulozei reaģējot ar dažādiem alkilējošiem reaģentiem: dimetilsulfātu, metilhlorīdu (vai jodīdu un bromīdu) metilu, diazometānu, benzolsulfonskābes metilesteri. Pašlaik metilceluloze (galvenokārt ūdenī šķīstoša) ir rūpniecisks produkts.
0-karboksimetilcelulozes preparātus atkarībā no aizvietošanas pakāpes, kā arī citus 0-alkilatvasinājumus var iedalīt mazaizvietotos un augsti aizvietotos. Tomēr CMC preparātu iegūšana ar aizvietošanas pakāpi γ, kas lielāka par 100, ir ļoti sarežģīta līdzīgi lādētu grupu (hloracetāta jonu un karboksimetilgrupu) atgrūšanas elektrostatiskās iedarbības dēļ. Tāpēc praktiski "augsti aizvietotie" CMC preparāti ir produkti ar aizstāšanas pakāpi γ=50-100 un ūdenī šķīstoši.
Metilcelulozes iegūšana
Rūpniecībā visbiežāk izmantotā metilcelulozes ražošanas metode ir sārmu celulozes alkilēšana ar metilhlorīdu.
Alkilēšanas process ar alkilhalogenīdiem notiek 353-373 K temperatūrā. Tā kā metilhlorīda viršanas temperatūra ir 248 K, alkilēšanas reakcija tiek veikta autoklāvos zem augsta spiediena.
Alkilēšanas procesā notiek blakusparādības starp metilhlorīdu un sārmu, veidojot spirtu un sāli, un starp spirtu un metilhlorīdu, veidojot dimetilēteri:
NaOH + CH 3 Cl + CH 3 OH → CH 3 OCH 3 + NaCl + H 2 O
CH 3 Cl+NaOH→ CH 3 OH+NaCl
Tāpēc ir nepieciešams izmantot metilhlorīda pārpalikumu un ievērojamu daudzumu cieto sārmu, jo, palielinoties sārmu koncentrācijai, metilhlorīda sadalīšanās samazinās.
Joda atoms ir visvieglāk apmaināms (viskustīgākais), kas saistīts ar tā lielāku polarizējamību, bet alkiljodīdi ir salīdzinoši dārgi. Hlorīdi un bromīdi maz atšķiras pēc reaktivitātes, tāpēc rūpnieciskajās sintēzēs vēlams izmantot pieejamākus alkilhlorīdus.
Reakcijas ātrums pārejas stāvoklī ir proporcionāls katras reaģenta koncentrācijai. Jāpieņem, ka celulozes reakcija ar metilhlorīdu arī notiek saskaņā ar iepriekš minēto shēmu, t.i., tā ir nukleofīlās aizvietošanas -S N 2 bimolekulāra reakcija.
Metilcelulozes iegūšana ir saistīta ar zināmām grūtībām sakarā ar lielo reaģentu patēriņu, nepieciešamību strādāt zem spiediena uc Tāpēc jaunu metilcelulozes sintezēšanas veidu meklēšanai ir liela praktiska nozīme. No šī viedokļa darbi ir interesanti. Autori kā alkilējošos līdzekļus izmantoja aromātisko sulfonskābju esterus, proti, p-toluolsulfonskābes, toluoldisulfonskābes, benzolsulfonskābes un naftalēnsulfonskābes esterus.
Alkilēšana ar šiem esteriem notiek saskaņā ar shēmu:
C 6 H 7 O 2 (OH) 3 + xRSO 2 VAI "→ C 6 H 7 O 2 (OH) 3-x (OR") x + xRSO 2 OH,
kur R= -C6H5, -CH3C6H4, -C10H7; R "= -CH3, -C2H5 utt.
Tika konstatēts, ka, palielinoties alkilējošā radikāļa garumam, reakcijas ātrums samazinās. Pamatojoties uz eksperimentālajiem datiem, sulfonskābju esterus pēc reaktivitātes var sakārtot šādā rindā:
C 6 H 5 SO 2 OCH 3 > C 6 H 5 SO 2 OS 2 H 5 > C 6 H 5 SO 2 OS 6 H 7.
Visbiežāk celulozes alkilēšanai laboratorijas apstākļos izmanto dimetilsulfātu (CH 3) 2 S0 4, kura viršanas temperatūra ir 461 K un ļauj iegūt produktus normālā spiedienā. Bet, neskatoties uz to, tā izmantošana ražošanā ir ierobežota tā augstās toksicitātes dēļ. Celulozes ētera veidošanos dimetilsulfāta darbības gadījumā var izteikt vispārīgā formā ar šādu vienādojumu:
C 6 H 7 O 2 (OH) 3 + x (CH 3) 2 SO 4 → C b H 7 O 2 (OH) 3- x (OSH 3) x + xCH 3 OSO 3 Na + xH 2 O.
Vienlaikus ar galveno celulozes alkilēšanas reakciju notiek arī dimetilsulfāta sadalīšanās blakusreakcija saskaņā ar shēmu:
(CH 3) 2 SO 4 + 2NaOH → Na 2 SO 4 + 2CH 3 OH.
Galvenās reakcijas laikā radusies metilsērskābe var reaģēt ar metilspirtu, veidojot dimetilēteri un sārma pārpalikuma klātbūtnē Na sulfātu:
Metilēšanas reakcija notiek tikai sārmainā vidē, kas acīmredzami ir saistīta ar dominējošo celulozes reakciju disociēta sārmaina savienojuma veidā.
Pilnībā aizvietotu produktu iegūšana celulozes metilēšanas laikā ar šo metodi sastopas ar ievērojamām grūtībām. Tātad pēc 18-20 kokvilnas metilēšanas operācijām Denham un Woodhouse ieguva produktu ar 44,6% OCH 3 saturu (teorētiskā vērtība trimetilcelulozei 45,58% OCH 3), bet Irvine un Hirst - ar 42 - 43% saturu. OCH3; Berls un Šups pēc 28-kārtīgas metilēšanas ieguva esteri ar 44,9% OCH 3 saturu.
Iepriekš aprakstītās blakusreakcijas esamība ir viens no iemesliem, kāpēc ir grūti iegūt ļoti aizvietotu produktu. Dimetilsulfāta sadalīšanai metilcelulozes ražošanas laikā ir nepieciešams izmantot lielu tā pārpalikumu, kas, savukārt, rada nepieciešamību izmantot lielu sārmu pārpalikumu, jo vides reakcijai vienmēr jāpaliek sārmainai.
Ir konstatēts, ka pie lielākas sārmu koncentrācijas var iegūt augstāku metilcelulozes aizvietošanas pakāpi. Šis fakts ir izskaidrojams ar dažādiem iemesliem. Pirmkārt, tika parādīts, ka dimetilsulfāta sadalīšanās pakāpe samazinās, palielinoties sārmu koncentrācijai. Otrkārt, var pieņemt, ka, palielinoties NaOH koncentrācijai, līdzsvars sistēmā nobīdās pa labi
C 6 H 7 O 2 (OH) 3 + Na + + OH - → C 6 H 7 O 2 (OH) 2 O - + Na + + H 2 O.
Tomēr vairākos gadījumos ir iespējams iegūt augsti aizvietotu metilcelulozi pat bez vairākiem metilēšanas atkārtojumiem.
Tādējādi Hayorz et al., sasmalcinot filtrpapīru līdz smalkam pulverim un suspendējot to acetonā, jau pēc 2-kārtīgas metilēšanas ieguva 45% metoksila saturu. Visvienkāršāk, augstu metoksilu saturu var iegūt, izšķīdinot sekundāro celulozes acetātu acetonā un pakāpeniski pievienojot dimetilsulfātu un sārmu ūdens šķīdumu. Tādā veidā vienā darbībā var sasniegt metoksila saturu reakcijas produktā, kas ir tuvu 45%.
Karboksimetilcelulozes iegūšana
Zema aizvietotā Na-karboksimetilceluloze tika iegūta, dažādos apstākļos sārmu celulozi reaģējot ar monohloretiķskābi. Sakarā ar to, ka hloretiķskābe ir cieta, kristāliska viela un, lai iegūtu produktus ar zemu aizvietotību, tā ir nepieciešama nelielā daudzumā salīdzinājumā ar celulozi, īpaša nozīme ir vienmērīgam maisījuma reaģējošo komponentu sadalījumam. Vienā no metodēm reakcija tika veikta, apstrādājot gaissausu celulozi ar monohloretiķskābes nātrija sāls šķīdumu 17,5-18% NaOH šķīdumā ar šķidruma moduli 5 (šķidruma daudzuma mililitros attiecība pret masu). celulozes daudzums gramos). Sāls šķīdums tika sagatavots pirms reakcijas, izšķīdinot atbilstošu nosvērtu monohloretiķskābes daudzumu sārmā ar tādu koncentrāciju, ka pēc neitralizācijas tas palika norādītajā vērtībā.
Karboksimetilcelulozes mazaizvietotā Na-sāls aizvietošanas pakāpi nosaka pēc tā Na satura.Nātrija saturu karboksimetilcelulozē var noteikt ar gravimetrisko metodi sulfāta veidā, paraugu pārpelnot tīģelī, apstrādājot. pelnus ar sērskābi un kalcinēšanu 973 K temperatūrā vai pēc tilpuma metodes, titrējot sērskābes sārmu pārpalikumu bromfenolzilā kā indikatora klātbūtnē (pārejas apgabalam jābūt skābā vidē, lai nebūtu sārmu atgriezeniskās saites pēc karboksilgrupām).
Karboksimetilcelulozes šķīdība, viskozitāte un citas īpašības lielā mērā ir atkarīgas no tās sagatavošanas metodes.
Ir vairāki veidi, kā iegūt Na-CMC, pamatojoties uz to pašu reakciju:
Šūna(OH) n + 2mNaOH + mCH 2 C1COOH →
Šūna (OH) n - m (OCH 2 COONa) m + mNaCl + 2mH20,
bet izgatavots dažādās modifikācijās. Tāpēc ir interesanti salīdzināt Na-CMC paraugus, kas sagatavoti no vienas un tās pašas celulozes, bet ar dažādām metodēm.
CMC iegūšanai tika izmantotas šādas metodes.
1. Mercerizētā celuloze ar 17,5% NaOH šķīdumu tika izspiesta līdz 3 reizes lielākai masai un apstrādāta Werner and Pfleiderer tipa dzirnaviņās ar sausu monohloretiķskābes (CH 2 C1COOHa) nātrija sāli 313 K temperatūrā 30 minūtes. Pēc tam reakcijas maisījumu 24 stundas turēja stacionāros apstākļos 295 K temperatūrā slēgtā traukā. Šajā laikā notiek celulozes oksidatīvi sārmainā sadalīšanās: polimerizācijas pakāpe samazinās no 1200 līdz 300-400 un uzlabojas CMC paraugu šķīdība ūdenī. Saskaņā ar šo metodi alkilēšana notiek ar maksimālo aktīvo masu (celulozes un monohloretiķskābes) koncentrāciju, kā rezultātā tiek panākta augsta alkilēšanas pakāpe. Tomēr apstākļi reakcijas komponentu sajaukšanai nav labvēlīgi, lai iegūtu vienmērīgi alkilētus Na-CMC paraugus.
P. Gaissausu celulozi apstrādāja ar monohloretiķskābes nātrija sāls šķīdumu 18% NaOH šķīdumā ar šķidruma moduli 5 un 313 K temperatūru. Pēc reakcijas presēšanas tika veikta oksidatīvā-sārma noārdīšanās, kā aprakstīts iepriekš 1. maisījums uz
3 reizes lielāka masa attiecībā pret celulozi. Šai metodei raksturīga vienmērīga alkilējošā reaģenta - monohloretiķskābes - iekļūšana celulozes šķiedrās uzbriešanas laikā, kas ļauj iegūt vienmērīgi aizvietotus produktus. Tomēr, kā parādīts, lielākā daļa uzņemtā CH 2 ClCOOH daudzuma nonāk blakusreakcijā tā pārziepjošanā.
III. Celuloze tika merserizēta ar 18% NaOH šķīdumu. Izspiesta līdz 5 kārtīgai masai, sārmu celuloze tika mazgāta Bīnera piltuvē ar propanolu (ar infūziju), lai noņemtu lieko NaOH un ūdeni. Propanolu pievienoja vēlamajam modulim un mīkstumu ievietoja dzirnaviņās. Pēc 10 minūšu malšanas pievienoja sauso sāli CH 2 ClCOONa. Reakcija tika veikta nemainīgā temperatūrā. Saskaņā ar šo metodi CH2ClCOONa pārziepjošanas blakusreakcijas lielums tiek samazināts līdz minimumam, līdz ar to tiek palielināta alkilējošā reaģenta izmantošanas efektivitāte. CMC paraugu mazgāšana visos gadījumos tika veikta ar karstu 70% etanolu Soxlett aparātā līdz negatīvai reakcijai uz NaOH ar fenolftaleīnu un uz Cl − ar AgNO 3 šķīdumu.
Kā redzat, augstākā aizstāšanas pakāpe ar tādu pašu daudzumu CH 2 C1COOH tiek sasniegta ar III metodi - propanola vidē. Tas acīmredzami ir izskaidrojams ar CH 2 ClCOOH patēriņa samazināšanos pārziepjošanas blakusreakcijā.
Metilcelulozes šķīdumu īpašības
Zemi aizvietotas metilcelulozes šķīdība ūdenī istabas temperatūrā un zemāk, kā arī šķīdumā nonākošo frakciju sastāvs ir atkarīgs no tās aizvietošanas pakāpes, viendabīguma un polimerizācijas pakāpes.
Tabulā. 1 sniegti dati par dažādu metilcelulozes preparātu šķīdības noteikšanu ūdenī. Analizējot tabulas datus, vispirms uzmanību piesaista šāds apstāklis: metilcelulozes šķīdība ūdenī ir ļoti zema pat pie salīdzinoši augsta metoksilu satura (metilcelulozēm ar augstu polimerizācijas pakāpi). Metilceluloze ar zemāku polimerizācijas pakāpi ir labāk šķīstoša.
Metilcelulozes iegūšanas metode ir būtisks faktors, kas nosaka metilcelulozes šķīdības robežas noteiktā šķīdinātājā.
Iegūstot metilcelulozi šķīdumā, sākotnējā kristāla struktūra tiek iznīcināta, un reģenerācijas laikā no šķīduma uzreiz (īpašos apstākļos) netiek izveidots jauns režģis, tāpēc produkts ir amorfs un līdz ar to vieglāk šķīstošs. Liela nozīme ir atšķirīgajai celulozes pieejamībai, kuras dēļ tiek iegūts reakcijas produktu maisījums, kura aizvietošanas pakāpe ir atšķirīga. Šī neviendabība noved pie izšķīdušās vielas daudzuma samazināšanās.
Ļoti interesants ir sasalšanas efekts, kas izpaužas kā ievērojama šķīdības palielināšanās.
1. tabula.
Metilcelulozes šķīdība ūdenī
Parauga numurs |
Šķīdība, % no absolūti sausa parauga |
Šķīdība, % no sākotnējā parauga |
OCH3 saturs neizšķīdušajā daļā, % | OCH3 saturs izšķīdinātajā daļā, % | |||
| Pirms sasalšanas | Pirms sasalšanas | Pēc sasaldēšanas un atkausēšanas | |||||
| 1 | 11,4 | 0,5 | 3,5 | - | 10,8 | - | 29,1 |
| 2 | 20,75 | 0 | 5,3 | - | 20,25 | - | 29,6 |
| 3 | 21,7 | 3,6 | 9,8 | 21,5 | 20,60 | 30,5 | 31,8 |
| 4 | 22,3 | 5,3 | 11,1 | 21,8 | 21,3 | 32,0 | 30,3 |
| 5 | 28,10 | 9,3 | 25,8 | 27,9 | 27,4 | 30,0 | 30,0 |
| 6 | 19,8 | 16,9 | 22,3 | 17,8 | 17,2 | 29,5 | 29,1 |
| 7 | 26,3 | 51,5 | 58,7 | 22,2 | 20,6 | 30,0 | 30,3 |
Tabulā. 2. attēlā parādīti dati par mazaizvietotas metilcelulozes šķīdību 6,5% NaOH. Atšķirībā no šķīdināšanas ūdenī, metilceluloze jau ar aizvietošanas pakāpi aptuveni 5 pēc sasaldēšanas 6,5% NaOH šķīdumā izšķīst par 95%. Sasaldējot zemu aizvietoto metilcelulozi, tās vidējā polimerizācijas pakāpe (produktiem ar salīdzinoši augstu molekulmasu SP = 1100-1200) samazinās līdz aptuveni 1000. Produkti, kas iegūti no iepriekš iznīcinātas celulozes (oksidējot-sārmainā noārdīšanā) un kam SP ir aptuveni 400, pēc sasaldēšanas tā molekulmasa gandrīz nemainās.
Pētījumam tika pakļauti mazaizvietotas metilcelulozes šķīdumi ar koncentrāciju 1-2%. ko var attiecināt uz koncentrētiem šķīdumiem. Jāpiebilst, ka lielmolekulāro vielu "koncentrētu" šķīdumu jēdziens koncentrācijas izpratnē ir nosacīts un būtiski atšķiras no ierastā koncentrēto šķīdumu jēdziena.
2. tabula
Mazaizvietotas metilcelulozes šķīdība 6,5% NaOH šķīdumā
| Parauga numurs | Aizstāšanas pakāpe y | OCH3 saturs metilcelulozē, % | Šķīdība, % no sākotnējā parauga | |
| Pie 291 K | Pēc sasaldēšanas un atkausēšanas | |||
| 1 | 68,6 | 12,4 | 3,4 | 100,0 |
| 2 | 66,9 | 12,1 | 3,4 | 97,8 |
| 3 | 64,5 | 11,66 | 2,8 | 100,0 |
| 4 | 50,3 | 9,1 | 2,3 | 99,3 |
| 5 | 47,5 | 8,6 | Nav definēts. | 98,0 |
| 6 | 30,4 | 5,5 | Nav definēts. | 99,2 |
| 7 | 24,3 | 4,4 | 0,5 | 99,0 |
| 8 | 22,7 | 4,1 | Nav definēts. | 98,5 |
| 9 | 16,6 | 3,0 | Nav definēts. | 96,0 |
| 10 | 11,6 | 2,1 | Nav definēts. | 95,3 |
| 11 | 9,4 | 1,7 | Nav definēts. | 95,1 |
| 12 | 6,6 | 1,2 | Nav definēts. | 48,0 |
| 13 | 1,3 | 0,25 | Nav definēts. | 35,6 |
| 14 | 21,5 | 3,9 | 7,6 | 100,0 |
| 15 | 29,9 | 5,4 | 9,57 | 100,0 |
| 16 | 32,1 | 5,8 | 11,87 | 100,0 |
Lielmolekulāro savienojumu ķīmijā par koncentrētiem šķīdumiem tiek uzskatīti tie šķīdumi, kuros notiek mijiedarbība starp atsevišķām izkliedētās vielas daļiņām. Šīs mijiedarbības rezultātā lielmolekulāro vielu šķīdumos ir vairākas novirzes no normāliem šķidrumiem raksturīgiem likumiem. Šīs novirzes notiek jau salīdzinoši atšķaidītos 0,3-0,5% šķīdumos.
Pētītajiem mazaizvietotās metilcelulozes šķīdumiem koncentrācija bija ievērojami augstāka par norādītajām vērtībām un diezgan augsta ķēdes molekulu polimerizācijas pakāpe, tāpēc tos var klasificēt kā koncentrētus šķīdumus.
Parasti koncentrēti celulozes ēteru šķīdumi laika gaitā ir diezgan stabili. Šādas vai citas šādu šķīdumu viskozitātes izmaiņas laika gaitā nosaka vairāku faktoru ietekme, proti: izšķīdušā produkta esterifikācijas pakāpes izmaiņas, šķīdināšanas pakāpes izmaiņas un iespējamība trīsdimensiju struktūru veidošanās.
Sīkāk mēs apsvērsim ūdenī šķīstošās metilcelulozes īpašības.
Ūdenī šķīstošās metilcelulozes īpašības
Palielinoties metilēšanas pakāpei līdz γ=50, palielinās iegūtā estera higroskopiskums. Tas izskaidrojams ar to, ka celulozes makromolekulās vairumam hidroksilgrupu notiek savstarpēja piesātinājums, veidojot ūdeņraža saites.
Sasniedzot augstāku aizvietošanas pakāpi 26,5-32,5% no metoksilgrupu satura, metilceluloze izšķīst ūdenī. Turpinot palielināt metoksilgrupu skaitu līdz 38% un vairāk, tas zaudē šķīdību ūdenī (istabas temperatūrā un augstāk). Augsti metilēti produkti šķīst arī organiskajos šķīdinātājos.
Metilcelulozes ūdens šķīdumi (γ=160-200), kā arī mazaizvietoto metilceluložu gadījumā nav stabili.
Karsējot šķīdumus, šķīdība pasliktinās līdz polimēra nokrišņiem. Šķīduma temperatūras stabilitātes augšējā robeža šādam produktam ir 313-333 K (atkarībā no SP un koncentrācijas). Šī parādība izskaidrojama ar alkoksigrupas "hidroksonija savienojuma" veidošanos ar ūdeni, kas, paaugstinoties temperatūrai, tiek iznīcināts, izraisot polimēra nogulsnēšanos.
Tika parādīta iespēja trīsaizvietotu metilcelulozi pārvērst (ūdens) šķīdumā (trimetilceluloze sākotnēji tika atkārtoti nogulsnēta ar petrolēteri no hloroforma šķīduma). Trimetilcelulozes šķīduma temperatūras stabilitātes augšējā robeža ūdenī aptuveni 2% koncentrācijā ir 288 K. Šādiem šķīdumiem ir labas plēvi veidojošas īpašības. Plēvēm, kas izveidotas eksikatorā virs P 2 0 5 zemā temperatūrā, ir stiepes izturība (5–7). 10 7 N/m 2 .
Fakts, ka trimetilceluloze var izšķīdināt ūdenī, tieši liecina par OCH 3 grupu spēju hidratēties. Trimetilcelulozes izgulsnēšanās no šķīduma ar nelielu temperatūras paaugstināšanos liecina par ļoti mazu
šo saišu stiprums. Palielinoties hidroksilgrupu īpatsvaram ēterī, t.i., samazinoties γ līdz 160, šķīduma temperatūras stabilitātes augšējā robeža palielinās līdz 313-333 K. Šos secinājumus apstiprināja metilcelulozes homologa pētījumi. - etilceluloze. Augsti aizvietota etilceluloze (γ=200) uzvedas līdzīgi kā trimetilceluloze ūdens šķīdības ziņā. Normālos apstākļos tas ūdenī izšķīst tikai nedaudz - par 9%.
Atkārtoti nogulsnēts EC istabas temperatūrā praktiski nešķīst, bet pie 273 K šķīdība ūdenī ir 50-60%. Tādējādi tika veikta "ļoti aizvietotā" EK frakcionēšana, kuras rezultātā tika iegūtas šādas frakcijas: atkārtoti nogulsnētas, šķīstošas un ūdenī nešķīstošas. Lai raksturotu ūdenī izšķīdināto EK daļu un izskaidrotu iemeslus, kāpēc tikai daļa vielas pāriet ūdens šķīdumā, visas frakcijas tika raksturotas ar OS 2 H 5 grupu saturu, ar raksturīgo viskozitāti, un arī ar IR spektroskopijas metodēm. Rezultāti ir parādīti tabulā. 3.
3. tabula
Etilcelulozes frakciju raksturojums
EC ūdens šķīdumus ar γ=220 var iegūt ne vairāk kā 1,4% koncentrācijā Šķīdumi ar koncentrāciju ne vairāk kā 0,8% ir caurspīdīgi un laika gaitā stabili zemā temperatūrā. 0,82% šķīduma duļķainība sāk ārkārtīgi palielināties temperatūrā virs 279 K. Koncentrētāka šķīduma gadījumā zemākā temperatūrā notiek straujš duļķainības pieaugums.
Tādējādi EC raksturo tāda pati regularitāte kā MC: palielinoties aizvietošanas pakāpei, šķīduma temperatūras stabilitātes robeža samazinās (kā zināms, parastais ūdenī šķīstošais EC ar γ = 100, tāpat kā MC, karsējot koagulējas līdz 323-333 K) . Tāpēc, visticamāk, -OC 2 H 5 grupas piedalās EK mijiedarbībā ar ūdeni.
Ūdens šķīdumos metilcelulozei piemīt nejonu makromolekulāro vielu īpašības. Šajos šķīdumos raksturīgā viskozitāte ir saistīta ar molekulmasu ar Kuhn-Mark attiecību:
Vink, lai noteiktu raksturīgās viskozitātes izmaiņas atkarībā no molekulmasas un noteiktu šī vienādojuma konstantes, veica metilcelulozes iznīcināšanu ar skābes hidrolīzi.
Metilceluloze tika sākotnēji attīrīta, izgulsnējot no etanola ūdens šķīduma ar ēteri. Sākotnējās celulozes aizvietošanas pakāpe bija 1,74 un polimerizācijas pakāpe bija 2000.
Pamatojoties uz molekulmasas absolūto vērtību mērījumiem, izmantojot osmometriju un gala grupu noteikšanu, tika noteikta iegūto metilcelulozes frakciju raksturīgās viskozitātes atkarība no tās molekulmasas (vai polimerizācijas pakāpes P y). :
Vinks atklāja, ka metilcelulozes raksturīgā viskozitāte nav atkarīga no sveša elektrolīta, skābes, klātbūtnes šķīdumā.
Jāatzīmē, ka citi autori (kuri noteica absolūtās molekulmasas, izmantojot sedimentāciju ultracentrifūgā un gaismas izkliedi) ieguva nedaudz atšķirīgas eksponenta "a" vērtības Kuhn-Mark vienādojumā par metilcelulozi. Tātad darbā a=O,63 un a=0,55.
Karboksimetilcelulozes šķīdumu īpašības
Dažādu karboksimetilcelulozes preparātu šķīdības dati liecina, ka zema aizvietotā CMC pēc sasaldēšanas gandrīz pilnībā izšķīst jau pie zemas γ vērtības (apmēram 2).
Tādējādi pilnībā tiek apstiprināta arī ļoti nelielas aizvietošanas un zemu temperatūru ietekme uz šo celulozes atvasinājumu šķīdību.
Zemi aizvietotu karboksimetilceluložu šķīdību sārmā un nātrija monohloracetāta izmantošanas efektivitāti var palielināt, celulozi pirms reakcijas sausā veidā samaļot. Mazaizvietotas karboksimetilcelulozes preparātu šķīdību var palielināt arī, samazinot polimerizācijas pakāpi oksidatīvās noārdīšanās rezultātā sārmainā vidē. Šajā gadījumā pēc reakcijas beigām, ko veic 4 stundas 313 K temperatūrā, CMC izspiež līdz 2,6-2,8 reizes lielākai masai, sasmalcina un pakļauj "nogatavināšanai", t.i., oksidatīvi-sārmainai iznīcināšanai. Pēc noteikta laika "nogatavināšanas" Na-CMC mazgā ar ūdeni līdz neitrālam un žāvē. Tādā veidā var iegūt Na-CMC, kam ir pilnīga šķīdība sārmā pie γ=10-12 un kas dod 6-8% šķīdumus.
Tika pētīta mazaizvietotas karboksimetilcelulozes šķīdumu atšķaidīšanas stabilitāte.
CMC šķīdumus, kas sagatavoti, sasaldējot 4- un 6% nātrija hidroksīda šķīdumos, vairākas reizes atšķaida ar destilētu ūdeni, pēc tam tika atzīmēta minimālā sārma koncentrācija, kas atbilst duļķainības vai nokrišņu parādīšanās. Šo eksperimentu dati parādīja, ka mazaizvietotas Na-karboksimetilcelulozes šķīdumi uzvedas diezgan stabili, pat ja tie ir atšķaidīti līdz ļoti zemai sārma koncentrācijai līdz 0,5%. Šis apstāklis ir ļoti svarīgs, gatavojot karboksimetilcelulozes Na-sāls šķīdumus praktiskiem nolūkiem, piemēram, audu apdarei.
Šajā darbā tika pētīta temperatūras ietekme uz Na-CMC, kā arī metilcelulozes, hidroksietilcelulozes un metilkarboksimetilcelulozes ūdens šķīdumu viskozitāti.
Celulozes ēteru ūdens šķīdumu temperatūras un viskozitātes attiecībai ir liela praktiska nozīme, jo to izmantošana daudzos gadījumos ir atkarīga no tā.
Savage ieguva taisnu viskozitātes atkarību no temperatūras puslogaritmiskā koordinātu skalā Na-CMC šķīdumiem. Viskozitātes atkarību no temperatūras šādu šķīdumu atdzesēšanas laikā izsaka ar taisnu līniju, kas atrodas nedaudz zemāk par pirmo. Šie eksperimenti apstiprina Na-CMC šķīdumu viskozitātes izmaiņu histerēzes raksturu temperatūras ietekmē.
Viskozitātes samazināšanās acīmredzami ir ļoti zemā relaksācijas ātruma sekas tik lielas molekulmasas sistēmās kā Na-CMC ūdens šķīdums. Līdzsvara izveidošanas laiks tajos var būt ļoti ilgs, lai sistēmai izmērītajā laika intervālā nebūtu laika atgriezties sākotnējā stāvoklī. Nav izslēgta arī molekulu zināmas degradācijas iespēja karsējot, kam, protams, vajadzētu izraisīt neatgriezeniskas viskozitātes izmaiņas.
Mūsdienu idejas par celulozes atvasinājumu šķīdumiem dažādos šķīdinātājos balstās uz to, ka šīs vielas veido patiesus šķīdumus, kuros makromolekulas ir kinētiski brīvas. Tomēr tas neizslēdz faktu, ka, ja rūpnieciskais celulozes esterifikācijas produkts ir ārkārtīgi neviendabīgs esterifikācijas pakāpes ziņā, tad tā atsevišķās frakcijas būs slikti šķīstošas. Rezultātā kopā ar lielāko daļu molekulāri izkliedētās vielas šķīdumā var būt arī sākotnējās celulozes struktūras paliekas.
Koncentrēti karboksimetilcelulozes šķīdumi, tāpat kā daudzu citu lielmolekulāru savienojumu šķīdumi, nav Ņūtona šķidrumi.
Na-CMC šķīdumiem ir ievērojama viskozitātes anomālija. Tā reālo risinājumu raksturīga iezīme ir arī dažādu nemolekulāri izkliedētu daļiņu un makromolekulu agregātu klātbūtne, īpaši daudzvērtīgu katjonu klātbūtnē. Tāpēc gan polimerizācijas pakāpes (DP) viskozimetriskajos, gan osmometriskajos mērījumos ir jāņem vērā šīs pazīmes un faktiskais šķīduma sastāvs un pirms šādiem mērījumiem ir jāatdala frakcijas, kas traucē iegūt pareizu rezultātu.
Pētot Na-CMC ūdens šķīdumus ar koncentrāciju no 0,0025 līdz 0,1 g/l, darbā iegūti dati, kas liecina par būtisku tā molekulu polaritāti. Iepriekš minētie dati raksturo karboksimetilcelulozi kā vielu ar vairākām īpašībām, kas raksturīgas daudziem polielektrolītiem. Šķita, ka liela elektriskā momenta klātbūtnei vairākos gadījumos vajadzēja izraisīt elektrostatiskās adsorbcijas izpausmes iespēju. Tomēr, ja ņemam vērā CMC molekulu agregāciju ar tās koncentrācijas pieaugumu šķīdumā un tā lādiņu skrīningu, tad jāņem vērā, ka elektrostatiskā adsorbcija var izpausties galvenokārt atšķaidītos šķīdumos.
No šķīdumiem reģenerētas metilcelulozes (plēvju) īpašības
Ūdenī un sārmainos ūdens šķīdumos izšķīdinātu no tiem plēvīšu veidā var reģenerēt dažādas aizvietošanas pakāpes metilcelulozi. Sārmos šķīstošās zemas aizvietotās metilcelulozes plēvju iegūšana tiek veikta ar "slapjo" metodi - ar koagulāciju speciāli izvēlētās nokrišņu vannās. Apmierinoši rezultāti tika iegūti ar nokrišņu vannām, kas sastāv no amonija sulfāta (NH 4) 2 SO 4 šķīduma (100 g/l).
Amonija sulfāta nokrišņu vannas darbību var izteikt šādi:
2NaOH + (NH 4) 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + 2NH 3 + 2H 2 0.
Šķīdinātāja sastāva maiņas un izšķīdušās metilcelulozes daļējas dehidratācijas dēļ tās ķēdes tuvojas un stiklojas, t.i., veidojas stipri uzbriedusi plēvīte.
Kad uz cietas pamatnes veidojas plēve, zināma spriedzes dēļ (kohēzijas spēku rezultātā) tajā parādās plaknē orientēta struktūra. Tajā pašā laikā svaigi izveidotā plēvē, pateicoties tās stipri uzbriedušam stāvoklim, ir iespējama zināma ķēdes kustība termiskās kustības dēļ. Tas viss ietver relaksācijas procesus, t.i., plēves struktūras atgriešanos visstabilākajā pozīcijā, kas atbilst izotropiskajam stāvoklim. Iepriekš minēto apstākļu dēļ metilcelulozes plēves veidošanās uz stikla no tā sārma šķīduma samazina plēves izmēru gar plakni un palielina tās biezumu.
Mehāniskās izturības ziņā sārmos šķīstošās plēves ir līdzīgas parastajām plastificētajām celofāna plēvēm, jo tām ir
stiepes izturība garenvirzienā (6,8-8,8) . 10 7 N/m 2, pārrāvuma pagarinājums aptuveni 20%.
Dati par zemu aizvietotu metilcelulozes plēvju higroskopiskumu un ūdens absorbciju, kas parādīti tabulā. 4 parāda to
4. tabula
Metilcelulozes plēvju higroskopiskums un ūdens absorbcija
metilcelulozes plēvju higroskopiskums un ūdens absorbcija sasniedz lielas vērtības, kas lielā mērā ir atkarīgas no sākotnējās metilcelulozes esterifikācijas pakāpes; OCH 3 grupu satura palielināšanās oriģinālajā produktā palielina metilcelulozes plēvju higroskopiskumu un uzbriest ūdenī.
Darbā tika pētīta reģenerētās metilcelulozes struktūra un tās saistība ar plēvju fizikālajām un mehāniskajām īpašībām. Salīdzināšanas nolūkos tika pētītas zemas aizvietošanas metilcelulozes un augstas aizvietošanas metilcelulozes plēves līdz 3. Vienas un tās pašas augstas aizvietošanas metilcelulozes plēves tika iegūtas no tādiem krasi atšķirīgiem šķīdumiem kā ūdens un organiskie šķīdinātāji. Šāds salīdzinājums ir īpaši interesants, jo ļauj secināt, ka metilcelulozes režģa struktūra reģenerācijas laikā no šķīduma ir atkarīga ne tikai no aizvietošanas pakāpes, bet arī no šķīdinātāja. Šim nolūkam tika iegūta augstas aizvietošanas pakāpes metilceluloze (tuvu 3), ko var izšķīdināt gan ūdenī, gan organiskā šķīdinātājā hloroformā. Plēves no ūdens šķīdumiem un šķīdumiem hloroformā tika iegūtas, izlejot uz stikla un iztvaicējot šķīdinātāju.
Plēves no metilcelulozes ūdens šķīduma (γ=180), kas iegūtas, lēni iztvaicējot šķīdinātājam istabas temperatūrā, ir ar amorfu struktūru. Tomēr pie tik lielas aizvietošanas pakāpes noteiktos apstākļos ir diezgan iespējams, ka gatavajās plēvēs var pasūtīt metilcelulozes struktūru. Šādi apstākļi izrādījās plēvju sildīšana vidē, kas izraisa pietūkumu. Tādējādi jau plēves vārīšana ūdenī (karstā ūdenī nešķīst metilceluloze) 30 minūtes izraisa jūtamu kārtības pieaugumu. Plēves karsēšana glicerīnā 473 K temperatūrā rada vēl lielāku sakārtotību.
Īpaši interesanti ir plēvju veidošanās no metilcelulozes ūdens šķīdumiem paaugstinātā temperatūrā. Plēvi vārot ūdenī, papildus pasūtīšanai tiek sablīvēta konstrukcija un iznīcināti dažādi iekšējie defekti, kas acīmredzot izskaidro
filmas stiprums.
Plēvju veidošanās pie 343 K izraisa ievērojamu elastības pieaugumu, ko var izskaidrot ar vairāk salocītu makromolekulu konfigurāciju, jo karstais ūdens nav metilcelulozes šķīdinātājs.
Tālāk pievēršoties trimetilcelulozes plēvju struktūrai, jāatzīmē interesanta šī ētera iezīme. Trimetilceluloze spēj šķīst ne tikai organiskajos šķīdinātājos, bet arī aukstā ūdenī (T==273 K). Trimetilcelulozes plēvju kā stereoregulāra polimēra struktūrai raksturīga augsta kristāliskums. Trimetilcelulozes gadījumā ūdens ir v-šķīdinātājs, tāpēc plēvēm, kas veidojas no ūdens šķīduma, ir raksturīga zemāka kristāliskums.
MC plēvju virsmas un plēves lūzuma rezultātā iegūto šķelšanās virsmu elektronmikroskopiskais pētījums pa vilkšanas asi šķidrā slāpekļa temperatūrā ļāva noteikt smalkāka mēroga plēves struktūras detaļas. Pie vilkmes koeficientiem λ≤2,0 orientēto plēvju virsma paliek pietiekami gluda un vienmērīga. Fibrilārā struktūra, kas redzama optiskajā mikroskopā, netiek atklāta ar elektronu mikroskopu. Pie λ≈2,2–2,5 uz plēvju virsmas parādās reljefs, ko veido diezgan regulāras un paplašinātas 0,2–0,4 µm platas rievas, kas vērstas perpendikulāri zīmēšanas asij. Skenējot perpendikulāri zīmēšanas asij (1. att.), ir redzamas 0,3–0,5 µm platas šķērseniskas krokas, un atsevišķos apgabalos tiek konstatētas atslāņošanās mikroplaisu veidā 0,1–0,2 µm platumā un 1,0–1,5 µm garumā, virzītas. paralēli zīmēšanas asij. Skenējot paralēli zīmēšanas asij, papildus salocītajai struktūrai kļūst redzami nelīdzenumi ar dominējošo orientāciju gar zīmēšanas asi. Pārbaudot šķelšanās virsmu, atklājas porainas struktūras klātbūtne; poru izmērs svārstās no 0,1 līdz 1,0 µm.
Īpašības, kas reģenerētas no sārma šķīduma Na -CMC (formā filmas)
Saistībā ar iespēju iegūt viskozus mazaizvietotas karboksimetilcelulozes šķīdumus ar pietiekami augstu polimerizācijas pakāpi, tika sagatavotas plēves un pētītas to īpašības.
Plēvju veidošana tika veikta saskaņā ar metilcelulozes šķīdumiem izmantoto metodi. Tabulā. 5. attēlā parādīti dati par plēvju mehānisko izturību. Plēvēm, kas izgatavotas no zemas aizvietotas karboksimetilcelulozes, bija laba mehāniskā izturība, bet zema elastība; šo plēvju pagarinājums pārrāvuma brīdī bija tikai 5-6%.
5. tabula
Zema aizvietota karboksimetilcelulozes plēvju stiepes izturība
| Parauga numurs | Aizvietošanas pakāpe γ | Šķīduma koncentrācija, % | Stiepes izturība σ. 10-7, |
pārtraukuma pagarinājums, % |
| 1 | 5,0 | 2,0 | 9,0 | 5,3 |
| 2 | 10,4 | 2,0 | 9,3 | 6,0 |
| 3 | 9,8 | 2,0 | 7,9 | 5,0 |
| 4 | 9;8 | 4,0 | 11,8 | 6,0 |
| 5 | 9,2 | 2,0 | 8,3 | 5,0 |
| 6 | 9,2 | 4,0 | 11,3_ | - |
Dati par plēvju higroskopiskumu un ūdens absorbciju no zemas aizvietotas karboksimetilcelulozes ir parādīti 6. tabulā. Higroskopiskums tika noteikts, turot plēves atmosfērā ar relatīvo mitrumu 80%; ūdens absorbcija tika mērīta, divas dienas mērcējot plēves destilētā ūdenī 293 K temperatūrā.
6. tabula
Higroskopiskums un ūdens absorbcija plēvēm no zemas aizvietotības
karboksimetilceluloze
Kā redzams no tabulas. 6, zemu aizvietotu karboksimetilcelulozes plēvju higroskopiskums un ūdens absorbcija strauji palielinās, jo
palielinot produktu aizstāšanas pakāpi. Īpaši jūtama ir aizvietošanas pakāpes ietekme uz plēvju ūdens absorbciju.
Celulozes hidrofilo īpašību palielināšanās efekts, tajā ievadot nelielu daudzumu apjomīgu radikāļu, kā jau minēts, ir izskaidrojams ar to, ka sākotnējā esterifikācijas stadijā ūdeņraža saišu stiprums šķērsvirzienā. šķiedru struktūra tiek pārdalīta, ko raksturo vājāku saišu uzkrāšanās.
Metilcelulozes pielietošana
Augsti aizvietotie ūdenī šķīstošie metilcelulozes preparāti (γ=150-200) saņēma visaugstāko vērtību. Šiem izstrādājumiem ir vērtīgu tehnisko īpašību komplekss, un rūpniecība tos ražo mazu baltu vai viegli dzeltenīgu granulu vai pulvera veidā. Praktiski bez smaržas un garšas. 433 K temperatūrā tie iekrāsojas un sadalās. Metilcelulozes ūdens šķīdumi rada neitrālu reakciju.
Vairumā gadījumu metilceluloze tiek izmantota ūdens vides sabiezēšanai. Sabiezēšanas efektivitāte ir atkarīga no viskozitātes (t.i., polimerizācijas pakāpes). Metilceluloze ļauj ūdenī nešķīstošās vielas pārnest ūdens vidē stabilā smalki izkliedētā stāvoklī, jo tā veido hidrofilus monomolekulārus aizsargslāņus ap atsevišķām daļiņām.
Metilcelulozes vērtīgās īpašības ir tās augstā pigmentu saistīšanas spēja, augsta adhēzija sausā stāvoklī un spēja veidot plēves. Šīs interesantās īpašības tiek izmantotas, gatavojot krāsas un līmvielas uz ūdens bāzes. Tam īpaši piemērotas ir metilcelulozes ar zemu viskozitāti, jo tās var uzklāt uz visdažādākajiem substrātiem.
Tekstilrūpniecībā metilcelulozi izmanto kā pārsēju vilnas pamatnēm un audumu mīkstai apdarei, lai iegūtu elegantu kaklu un spīdumu.
Metilceluloze tiek veiksmīgi izmantota ziepju rūpniecībā. Farmaceitiskajā praksē to izmanto kā beztauku bāzi tā sauktajām eļļas/ūdens gļotām un emulsijas ziedēm, kas kalpo ādas aizsardzībai no viegliem apdegumiem un brūču ārstēšanai. Turklāt metilceluloze kalpo kā neatkarīga zāle.
Kosmētikā ūdenī šķīstošos celulozes ēterus izmanto zobu pastu un eliksīru, aizsargemulsiju un beztauku ādas krēmu pagatavošanai.
Dažādās emulsijās metilceluloze tiek izmantota kā emulgatori un stabilizatori augu eļļām.
To plaši izmanto arī pārtikas rūpniecībā.
Tātad saldējuma ražošanā tā izmantošana nodrošina nepieciešamo krāšņumu, stabilitāti un garšu. Metilcelulozi izmanto aromātiskās emulsijās, mērcēs, augļu sulās, konservos u.c.
Interesants pielietojums pārtikas rūpniecībā ir metilcelulozes šķīdumu spēja karsējot želatinizēties. Piemēram, metilcelulozes pievienošana pīrāgu augļu pildījumiem vai saldajiem pildījumiem no ievārījuma novērš šo komponentu izplūšanu cepšanas laikā, kas būtiski uzlabo izskatu un saglabā produktu garšu.
Zīmuļu rūpnīcās metilcelulozi izmanto traganta sveķu vietā krāsainiem un kopēšanas stieņiem, pasteļstieņiem, skolas krītiņiem un krāsām utt.
Tādējādi ūdenī šķīstošās metilcelulozes izmantošana, lai arī mazākā mērogā nekā CMC, ir ārkārtīgi daudzveidīga.
Kas attiecas uz zemu aizvietoto (sārmos šķīstošo) metilcelulozi, tā vēl nav nozīmīgi izmantota.
Karboksimetilcelulozes pielietojums
Plēves, kas sastāv no 100% H-CMC, šķīst tikai no pH=11. Šāda sastāva plēves var izmantot gadījumos, kad ir vēlams ierobežot to šķīdību līdz maziem pH diapazoniem, piemēram, farmaceitiskajos pārklājumos. Šādam apvalkam nevajadzētu izšķīst, piemēram, nedaudz skābā kuņģa sulas vidē, bet tas labi šķīst nedaudz sārmainā zarnu vidē.
Karboksimetilcelulozes nātrija sāli ar aizvietošanas pakāpi no 0,5 līdz 1,2 rūpniecība ražo lielos daudzumos, jo to plaši izmanto naftas, tekstilizstrādājumu, pārtikas, farmācijas tehnoloģijās, mazgāšanas līdzekļu ražošanā utt. stabilizējoša, biezinātāja, adhezīva, plēvi veidojoša uc viela. Šis sāls labi šķīst ūdenī.
Vairāki pētījumi, kas veikti, pārbaudot Na-CMC kā mazgāšanas līdzekļu piedevu, ir parādījuši, ka šis produkts ievērojami uzlabo to mazgāšanas līdzekļa īpašības.
Literatūra
1. Prokofjeva M.V., Rodionovs N.A., Kozlovs M.P.//Ķīmija un tehnoloģija
celulozes atvasinājumi. Vladimirs, 1968.S. 118.
2. Nesmejanovs A.N., Nesmejanovs N.A. Organiskās ķīmijas pirmsākumi. M., 1969.V.1.
663s.
3. Plisko E.A.//ZHOKH.1958. T. 28, Nr. 12. C, 3214.
4. Plisko E.A.//ZHOKH.1961. T. 31, Nr.2. S. 474
5. Heizers E. Celulozes ķīmija. Ņujorka, 1944. 660 lpp.
6. Gluzman MX., Levitskaya I.B. //ZHPC. 1960. V. 33, N 5. S. 1172
7. G. A. Petropavlovskis, G. G. Vasiļjeva un L. A. Volkova, Cell. Chem.
Tehn. 1967. sēj. 1, N2. 211. lpp.
8. Ņikitins N.I., Petropavlovskis G.A. //ZHPC. 1956. T. 29. S. 1540. gads
9. Petropavlovskis G.A., Ņikitins N.I. //Tr. PSRS Zinātņu akadēmijas Meža institūts. 1958. V.45.
S. 140.
10. Vasiļjeva G.G. Sārmos šķīstošās karboksimetilcelulozes īpašības un
tā izmantošanas iespēja papīra rūpniecībā: Dis. cand.
tech. Zinātnes. L. 1960. gads.
11. VinkH. // Makromolekulārā ķīmija. 1966. Bd. 94. S. 1.
12. Vole K., Meyerhoff G. // Macromolecular Chemie. 1961. Bd. 47. S. 168.
13. NeelyW.B.//J. Ērģeles. Chem. 1961. sēj. 26. 3015. lpp.
14 Savage A.B. //Ind. Inž. Chem. 1957. sēj. 49. 99. lpp.
15. Allgen L. //J. Polymer Sci. 1954. sēj. 14, N 75.P. 281.
16. Podgorodetsky E. K. Tehnoloģija filmu ražošanai no
lielmolekulārie savienojumi. M: Māksla, 1953. 77 lpp.
Ievads lpp. 2
Metilcelulozes ražošana 2. lpp
Karboksimetilcelulozes iegūšana 4. lpp
Metilcelulozes šķīdumu īpašības. 6
Ūdenī šķīstošās metilcelulozes īpašības. 8
Karboksimetilcelulozes šķīdumu īpašības. vienpadsmit
No šķīdumiem reģenerētas metilcelulozes īpašības
(filmas) lpp. 12
No sārma šķīduma reģenerēta Na-CMC īpašības
(filmu veidā) lpp. 15
Metilcelulozes izmantošana 16
Karboksimetilcelulozes izmantošana 18
Pārtikas stabilizators E466 karboksimetilceluloze pēc savām īpašajām īpašībām pieder pie pārtikas piedevu grupas, kas pēc struktūras, īpašībām un pārtikas piedevu iegūšanas metodes ir līdzīgas. Ķīmiski aktīvais savienojums karboksimetilceluloze, kas ir daļa no stabilizatora E466, ir labi zināmā dabiskā celulozes savienojuma atvasinājums.
Tomēr piedevai ir arī atšķirīgas spējas. Par pārtikas stabilizatora E466 karboksimetilcelulozes svarīgāko īpašību var uzskatīt ķīmiskā savienojuma agregācijas stāvokli. Karboksimetilceluloze ir bioloģiski aktīvs savienojums, kas iegūts no celulozes un ir bezkrāsains šķidrums ar viegli skābām īpašībām.
Pārtikas stabilizatora E466 karboksimetilcelulozes sastāva un īpašību atklāšana un izpēte saistās ar slavenā vācu ķīmiķa Jansena vārdu, kurš pagājušā gadsimta sākumā spēja no celulozes sintezēt uztura bagātinātāju. Šobrīd pārtikas stabilizators E466 karboksimetilceluloze ir apstiprināts lietošanai Eiropas Savienībā, kā arī Krievijas Federācijā un postpadomju valstīs.
Pārtikas stabilizatora E466 karboksimetilcelulozes kaitējums
Tomēr daži pētnieki pamatoti uzskata, ka pārtikas stabilizatora E466 karboksimetilcelulozes kaitējums cilvēka organismam ir tik liels, ka piedevas lietošana ir pilnībā jāaizliedz, kā arī bīstamais savienojums jāizslēdz no pārtikas rūpniecībā atļauto ķīmisko savienojumu saraksta. .
Pārtikas stabilizators E466 karboksimetilceluloze tā organisko īpašību dēļ var radīt vislielāko kaitējumu cilvēkiem, kuri cieš no dažām kuņģa-zarnu trakta slimībām. Turklāt cilvēkiem ar traucētu vielmaiņu nevajadzētu ļaunprātīgi izmantot pārtikas produktus, kas satur stabilizatoru E466.
Savienojums var negatīvi ietekmēt gremošanas procesus, kas notiek cilvēka organismā. Ķīmiskajā rūpniecībā pārtikas stabilizatoru E466 karboksimetilcelulozi iegūst, reaģējot amorfam alkilcelulozes savienojumam ar monohloretiķskābi. Lai iegūtu izejvielu pārtikas stabilizatora E466 karboksimetilcelulozes ražošanai, celuloze sākotnēji tiek pakļauta kaustiskās soda iedarbībai, un pēc tam no iegūtās alkicelulozes vielas tiek ražots pārtikas stabilizators E466 karboksimetilceluloze, ko aktīvi izmanto pārtikas un ķīmiskajā rūpniecībā.
Visbiežāk pārtikas stabilizators E466 karboksimetilceluloze tiek izmantots šādu pārtikas produktu gatavošanai: majonēze, salātu mērces un majonēzes mērces, skābpiena produkti, piemēram, saldējums, biezpiena izstrādājumi, konditorejas krēmi, pildījumi un pildvielas saldumiem un konditorejas izstrādājumiem. , želejas un pudiņi. Turklāt pārtikas stabilizators E466 karboksimetilceluloze tiek izmantota kā pārtikas piedeva aizsargapvalku vai pārtikas iepakojuma uzklāšanas procesā gataviem pārtikas produktiem (gaļai, desām un zivju kulinārijas izstrādājumiem).
Ja jums patīk informācija, lūdzu, noklikšķiniet uz pogas
Saistītie raksti
Jauns Un populārs
