一、【羧甲基纖維素鈉】產(chǎn)品介紹：

   ●羧甲基纖維素鈉品名：羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鈉鹽、羧甲基纖維素、羧甲基醚纖維素鈉鹽

   ●羧甲基纖維素鈉英文名稱：Carboxymethylcellulose sodium、CMC

   ●羧甲基纖維素鈉化學(xué)式：C8H16NaO8

   ●羧甲基纖維素鈉CAS號：有

   ●羧甲基纖維素鈉顏色和性質(zhì)：羧甲基纖維素鈉為白色纖維狀或顆粒狀粉末。羧甲基纖維素鈉無臭，無味，無味，有吸濕性，不溶于有機(jī)溶劑。

 由德國于1918年首先制得，并于1921年獲準(zhǔn)專利而見諸于世。此后便在歐洲實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)只為粗產(chǎn)品，用作膠體和粘結(jié)劑。1936～1941年，羧甲基纖維素鈉的工業(yè)應(yīng)用研究相當(dāng)活躍，發(fā)明了幾個(gè)相當(dāng)有啟發(fā)性的專利。第二次世界大戰(zhàn)期間，德國將羧甲基纖維素鈉用于合成洗滌劑。Hercules公司于1943年為美國首次制成羧甲基纖維素鈉，并于1946年生產(chǎn)精制的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品，該產(chǎn)品被認(rèn)可為安全的食品添加劑。上世紀(jì)七十年代我國開始采用，九十年代開始普遍使用。是當(dāng)今世界上使用范圍最廣、用量最大的纖維素種類。

結(jié)構(gòu)式:C6H7（OH）2OCH2COONa 分子式：C8H11O5Na

本品為纖維素羧甲基醚的鈉鹽，屬陰離子型纖維素醚，為白色或乳白色纖維狀粉末或顆粒，密度0.5-0.7克/立方厘米，幾乎無臭、無味，具吸濕性。易于分散在水中成透明膠狀溶液，在乙醇等有機(jī)溶媒中不溶。1%水溶液pH為6.5～8.5，當(dāng)pH>10或<5時(shí)，膠漿粘度顯著降低，在pH=7時(shí)性能最佳。對熱穩(wěn)定，在20℃以下粘度迅速上升，45℃時(shí)變化較慢，80℃以上長時(shí)間加熱可使其膠體變性而粘度和性能明顯下降。易溶于水，溶液透明；在堿性溶液中很穩(wěn)定，遇酸則易水解，PH值為2-3時(shí)會出現(xiàn)沉淀，遇多價(jià)金屬鹽也會反應(yīng)出現(xiàn)沉淀。

食品工業(yè)中用作增稠劑，醫(yī)藥工業(yè)中用作藥物載體，日用化學(xué)工業(yè)中用作黏結(jié)劑、抗再沉凝劑。印染工業(yè)中用作上漿劑和印花糊料的保護(hù)膠體等。在石油化工中可作為采油壓裂液成分。

制備方法

羧甲基纖維素的生產(chǎn)方法是將纖維素與氫氧化鈉反應(yīng)生成堿纖維素，然后用一氯乙酸進(jìn)行羧甲基化而制得。制法可分為以水為介質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)的水媒法和在異丙醇、乙醇、丙酮等溶劑中進(jìn)行反應(yīng)的溶劑法。

將精制棉，苛性鈉，酒精混合液，氯乙酸酒精溶液一起加入捏和機(jī)中進(jìn)行堿化和醚化。再用鹽酸中和，酒精洗滌，然后烘干，粉碎得產(chǎn)品。

方法一

將脫脂漂白的棉線按比例浸入35%的濃堿液中，浸泡約30 min取出。液堿可循環(huán)使用。浸泡后的棉短線稱至平板壓榨機(jī)上，以14 MPa的壓力，壓出堿液，得堿化棉。將堿化棉投入醚化釜內(nèi)，加酒精15份在攪拌下緩緩加入氯醋酸酒精溶液，于30 ℃下2 h完成，加完后在40 ℃下攪拌3 h得醚化棉。加酒精（70%）120 份于醚化棉中，攪拌0.5 h，加鹽酸調(diào)pH值至7。用酒精洗兩次，濾出酒精，在80 ℃下鼓風(fēng)干燥，粉碎得成品。根據(jù)配料比不同可生產(chǎn)出低取代度（＜0.4）、中取代度（0.4～1.2）產(chǎn)品。

方法二

用氫氧化鈉處理纖維素形成堿纖維素，與鈉混合，經(jīng)熟化數(shù)日(20～30℃)得制品;通常以精制棉為原料，與氫氧化鈉反應(yīng)生成堿纖維素，再用氯乙酸進(jìn)行羧甲基化制得成品。(C6H9O4OH)n+nNaOH→(C6H9O4ONa)n[ClCH2COOH]→(C6H9O4OCH2COONa)n國內(nèi)采用的工藝有以水為介質(zhì)的傳統(tǒng)水媒法和以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)的溶媒法。

使用限量

GB 2760-96(g/kg)：方便面5；非固體飲料1.2；冰棍、雪糕、冰淇淋、糕點(diǎn)、餅干、果凍、膨化食品，均GMP。

FAO/WHO(1984mg/kg)：沙丁魚、鯖魚罐頭20；即食肉湯、羹4000 mg/kg；酪農(nóng)干酪、摜打用稀奶油5，融化干酪8，增香蛋黃醬5000rag/kg

馬鈴薯淀粉渣制備

羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉是天然纖維素、淀粉分別經(jīng)過化學(xué)改性得到的具有醚結(jié)構(gòu)的衍生物。它們廣泛應(yīng)用于洗滌用品、化妝品、石油鉆井、紡織漿料、建材、造紙、鑄造、食品、皮革、制藥等眾多領(lǐng)域。 馬鈴薯淀粉渣是馬鈴薯生產(chǎn)淀粉過程中產(chǎn)生的廢渣,平均每生產(chǎn)1噸淀粉就會產(chǎn)生5噸左右的濕廢渣。馬鈴薯淀粉渣的主要成分是水、淀粉、纖維素、果膠、木質(zhì)素、半纖維素等,若能夠有效利用其中的有用成分,不僅能將馬鈴薯淀粉渣資源化利用,還能解決馬鈴薯淀粉渣對環(huán)境的污染問題。

本文提出了以馬鈴薯淀粉渣為原料制備羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉混合物的方案,具體的研究內(nèi)容如下： 馬鈴薯淀粉渣通過不同的精制方法分別得到纖維素含量較高的精制原料和以淀粉和纖維素為主要成分的精制原料；得到的精制原料再經(jīng)過堿化、醚化、中和、洗滌、干燥等工藝即可制備得到羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品及羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉混合物產(chǎn)品。羧甲基纖維素鈉和羧甲基淀粉鈉混合物產(chǎn)品的各種性能指標(biāo)如下：粘度在3700mPa·s左右(2%的水溶液),pH值在7.0-7.5之間,取代度維持在0.50左右,干燥減重維持在8.0%左右,氯化物含量在0.15%左右,砷含量在0.000015%左右,鉛含量為0.001%,重金屬含量合格。所有指標(biāo)均達(dá)到了一定要求,可在一定領(lǐng)域內(nèi)代替羧甲基纖維素鈉或羧甲基淀粉鈉

桑枝皮制備法

桑枝皮是一種極具開發(fā)潛力的天然再生資源。本研究以桑枝皮為原料,采用100°C高溫常壓二次堿煮脫膠以及漂白工序,制得了桑枝皮纖維,其中α-纖維素含量為96.14%?；瘜W(xué)脫膠后的桑皮纖維中,半纖維素、果膠和木質(zhì)素等雜質(zhì)的含量已經(jīng)非常低了,FT-IR和XRD的結(jié)果也證明了脫膠過程中這些雜質(zhì)的去除。隨后對桑枝皮纖維素進(jìn)行堿化、醚化,通過正交試驗(yàn),得到了制備羧甲基纖維素鈉(CMC)的最佳制備工藝。

本實(shí)驗(yàn)通過調(diào)節(jié)醚化溫度等工藝條件制備了取代度在0.5~1.0之間的桑枝皮羧甲基纖維素鈉,并根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2318-2007《牙膏用羧甲基纖維素鈉》檢測了CMC的理化指標(biāo)。FT-IR譜圖表明纖維素分子的羥基與氯乙酸發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),分子中的部分羥基氫被羧甲基所取代。因此,CMC的晶體結(jié)構(gòu)與纖維素也有所差別,熱分解溫度為320°C,低于纖維素的380°C,但是仍然高于300°C,具有較好的熱穩(wěn)定性能。由此看來,桑枝皮纖維可以作為一種富含纖維素的原料。 黏度是CMC最重要的技術(shù)指標(biāo)之一,其數(shù)值與產(chǎn)品取代度、濃度及時(shí)間、剪切速率等因素有關(guān)。而這些參數(shù)的改變也將會對其應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

結(jié)果表明,利用桑枝皮制得的CMC水溶液呈假塑性流體特性,其黏度隨產(chǎn)品取代度、濃度的增加而增加,且黏度較高,長時(shí)間內(nèi)可保持黏度穩(wěn)定。pH=8時(shí),黏度達(dá)到最大值,鹽黏比隨NaCl含量的增加而降低,濃度大于6%時(shí)有所回升。由于高取代CMC分子鏈上取代基分布更均勻,在鹽溶液中黏度下降程度小,其抗鹽性較好。高取代度CMC(DS=0.97)的酸黏比隨著NaCl含量的增加先增大后減小,AVR值在NaCl的濃度為4%左右時(shí)達(dá)到最大值。各項(xiàng)檢測結(jié)果顯示,用桑枝皮制備的CMC能夠達(dá)到日用化工中的洗滌劑、牙膏以及紡織品生產(chǎn)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn),可以作為替代棉短絨制備CMC的原料。 在造紙工業(yè)中,CMC可加入紙漿內(nèi)有效提高紙頁的物理強(qiáng)度。

提純和交聯(lián)

羧甲基纖維素鈉是一種用途最為廣泛的離子型纖維素醚類,廣泛用于石油、食品、醫(yī)藥、建筑和陶瓷等產(chǎn)業(yè),因此也被稱為“工業(yè)味精”。 由于我國生產(chǎn)的羧甲基纖維素鈉純度不高,在很大程度上影響到羧甲基纖維素鈉的應(yīng)用,因此本課題主要在羧甲基纖維素鈉現(xiàn)有的提純工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),擴(kuò)大羧甲基纖維素鈉的應(yīng)用范圍。

在醇洗滌法的基礎(chǔ)上,研究液固比對洗滌效果的影響；在酸洗滌法的提純工藝基礎(chǔ)上,研究和開發(fā)酸醇溶液沉淀法,避免了酸洗滌法的各種弊端,并采用分光光度計(jì)法對羧甲基纖維素鈉中的雜質(zhì)進(jìn)行精準(zhǔn)的測定,用以評定提純精致的效果。 jiao聯(lián)羧甲基纖維素鈉是一種醫(yī)用輔料,其崩解效果好,速度快,分散均勻,適用面廣,因此也被稱為“超級崩解劑”。 本課題主要研究了jiao聯(lián)羧甲基纖維素鈉的兩種制備方式,即以纖維素為原料,先醚化后交聯(lián)與先交聯(lián)后醚化兩種制備方式,研究了交聯(lián)劑的用量對交聯(lián)反應(yīng)程度、產(chǎn)物的凝膠含量以及溶脹比等各項(xiàng)性能的影響。

研究發(fā)現(xiàn),以先交聯(lián)后醚化的方式,制備的jiao聯(lián)羧甲基纖維素鈉具有更好的溶脹比和沉降體積。 綜上,本文主要針對羧甲基纖維素的提純及交聯(lián)進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究,針對現(xiàn)有提純工藝進(jìn)行了改良,并對jiao聯(lián)羧甲基纖維素鈉的制備方式進(jìn)行了探討和實(shí)驗(yàn)并分析討論

發(fā)展現(xiàn)狀

為了解決原料（棉短絨制成的精制棉）來源之不足，近幾年來我國一些科研單位與企業(yè)共同合作，綜合利用稻草、地腳棉(廢棉)、豆腐渣等試制生產(chǎn)CMC獲得成功，生產(chǎn)成本大大下降，這樣為CMC工業(yè)生產(chǎn)開辟了一條新的原料來源途徑，實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。一方面降低生產(chǎn)成本，另一方面CMC又往更高精細(xì)方向發(fā)展。目前，CMC的研究與開發(fā)主要著重現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)的改造與制造工藝的革新，以及具有獨(dú)特性能的CMC新產(chǎn)品，如國外研制成功并已普及應(yīng)用的“溶媒-淤漿法”工藝，生產(chǎn)出具有高穩(wěn)定性能的新型改性CMC，由于取代度較高，取代基分布更為均勻，使其可以應(yīng)用在更為廣闊的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和復(fù)雜的使用環(huán)境，滿足更高的工藝要求。國際上把這種新型改性CMC又稱作“聚陰離子纖維素（簡稱PAC，Poly anionic cellulose）”。

折疊CMC在食品中的應(yīng)用