Cấu tạo và tính chất của phụ gia làm dày, làm đặc CMC

CMC (CarboxyMethyl cellulose) là một dẫn xuất của cellulose với acid chloroacetic được sử dụng rộng rãi bởi những chức năng quan trọng của nó như: chất làm đặc, ổn định nhũ tương, chất kết dính….

CMC là gì?

Nguồn gốc của CMC

Lần đầu tiên được sản xuất vào năm 1918. Kể từ khi được giới thiệu thương mại tại Hoa Kì bởi Hercules Incorporated vào năm 1946, CMC (carboxymethyl cellulose, một dẫn xuất của cellulose với acid chloroacetic) được sử dụng ngày càng rộng rãi bởi những chức năng quan trọng của nó như: chất làm đặc, ổn định nhũ tương, chất kết dính,…

CMC bán tinh khiết và tinh khiết đều được sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm và chất tẩy rửa…

Cấu tạo của CMC

Carboxymethyl cellulose (CMC) là một polymer, là dẫn xuất cellulose với các nhóm carboxymethyl (-CH2COOH) liên kết với một số nhóm hydroxyl của các glucopyranose monomer tạo nên khung sườn cellulose, nó thường được sử dụng dưới dạng muối natri carboxymethyl cellulose.

CMC Carboxymethylcellulose, carmellose, Sodium cellulose glycolat, Na CMC, cellulose gum, INS số 466: E466

Dạng natri carboxymethyl cellulose có công thức phân tử là:

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

Trong đó: n là mức độ trùng hợp. y là mức độ thay thế. x = 1.50-2.80. y = 0.20-1.50. x + y = 3.0

Đơn vị cấu trúc với mức độ thay thế 0.20 là 178.14 đvC.

Đơn vị cấu trúc với mức độ thay thế 1.50 là 282.18 đvC.

Phân tử kích thước lớn khoảng 17,000 đvC (n khoảng 100).

Tính chất của phụ gia làm dày – làm đặc CMC

• Là chế phẩm ở dạng bột trắng, hơi vàng, hầu như không mùi hạt hút ẩm. CMC tạo dung dịch dạng keo với nước, không hòa tan trong ethanol.
• Phân tử ngắn hơn so với cenllulose
• Dể tan trong nước và rượu.
• Dùng trong thực phẩm với liều lượng 0,5-0,75%.
• Cả dạng muối và acid đều là tác nhân tạo đông tốt.
• Tạo khối đông với độ ẩm cao (98%).
• Độ chắc và độ tạo đông còn phụ thuộc vào hàm lượng acetat nhôm.
• Hầu hết các CMC tan nhanh trong nước lạnh.
• Giữ nước ở bất cứ nhiệt độ nào.
• Chất ổn định nhũ tương, sử dụng để kiểm soát độ nhớt mà không gel.
• Chất làm đặc và chất ổn định nhũ tương.
• CMC được sử dụng như chất kết dính khuôn mẫu cho các cải tiến dẻo.
• Là một chất kết dính và ổn định, hiệu lực phân tán đặc biệt cao khi tác dụng trên các chất màu.

Độ tan và nhiệt độ

Phụ thuộc vào giá trị DS tức là mức độ thay thế, giá trị DS cao cho độ hòa tan thấp và nhiệt độ tạo kết tủa thấp hơn do sự cản trở của các nhóm hydroxyl phân cực. Tan tốt ở 40oC và 50oC.

Cách tốt nhất để hòa tan nó trong nước là đầu tiên chúng ta trộn bột trong nước nóng, để các hạt cenllulose methyl được phân tán trong nước, khi nhiệt độ hạ xuống chúng ta khuấy thì các hạt này sẽ bị tan ra. Dẫn xuất dưới 0.4 CMC không hòa tan trong nước.

Độ nhớt

Với CMC dẫn xuất 0.95 và nồng độ tối thiểu 2% cho độ nhớt 25Mpa tại 250C. CMC là các anion polymer mạch thẳng cho chất lỏng gọi là dung dịch giả.

Dung dịch 1% thông thường có pH = 7 – 8,5, ở pH< 3 độ nhớt tăng, thậm chí kết tủa. Do đó không sử dụng được CMC cho các sản phẩm có pH thấp, pH >7 độ nhớt giảm ít. Độ nhớt CMC giảm khi nhiệt độ tăng, và ngược lại.

Độ nhớt của CMC còn chịu ảnh hưởng bởi các ion kim loại:

• Cation hóa trị 1: ít tác dụng ở điều kiện thường (trừ Agar+)
• Cation hóa trị 2: Ca2+, Mg2+ làm giảm độ nhớt.
• Cation hóa trị 3: Al3+, Cr3+, Fe3+ tạo gel..

Khả năng tạo đông

CMC có khả năng tạo đông thành khối vững chắc với độ ẩm rất cao (98%). Độ chắc và tốc độ tạo đông phụ thuộc vào nồng độ CMC, độ nhớt của dung dịch và lượng nhóm acetat thêm vào để tạo đông. Nồng độ tối thiểu để CMC tạo đông là 0.2% và của nhóm acetat là 7% so với CMC.