Què és la cel·lulosa carboximetil de sodi?

La cel·lulosa carboximetil de sodi (CMC) és un compost versàtil i àmpliament utilitzat amb nombroses aplicacions en diverses indústries.

Introducció a la cel·lulosa carboximetil de sodi (CMC)
La carboximetil cel·lulosa de sodi, sovint abreujada com a CMC, és un derivat de la cel·lulosa, un dels polímers naturals més abundants de la Terra. La cel·lulosa, composta per unitats de glucosa repetides relacionades amb els enllaços glicosídics β (1 → 4), es troba principalment a les parets cel·lulars de les plantes, proporcionant suport estructural. És renovable, biodegradable i no tòxic, que la converteix en una matèria primera atractiva per a diverses aplicacions industrials.

Estructura i propietats
El CMC es sintetitza modificant la cel·lulosa mitjançant una reacció química, on els grups hidroxil a la columna vertebral de cel·lulosa es substitueixen per grups carboximetils (-CH2-COOH). Aquesta substitució imparteix la solubilitat de l’aigua i la millora de les propietats reològiques a la cel·lulosa, cosa que la fa adequada per a una àmplia gamma d’aplicacions.

El grau de substitució (DS) fa referència al nombre mitjà de grups carboximetils per unitat de glucosa a la cadena de cel·lulosa i influeix en les propietats de CMC. Els valors més elevats de DS donen lloc a un augment de la solubilitat en aigua i la viscositat.

CMC està normalment disponible com a pols blanc a fora de blanc, amb diferents mides de partícules en funció de la seva aplicació. És inodor, sense gust i no tòxic, cosa que fa que sigui segur per al seu ús en productes alimentaris i productes farmacèutics. CMC és estable en una àmplia gamma de condicions de pH i presenta excel·lents propietats formadores de pel·lícules.

Mètodes de producció
La producció de CMC implica diversos passos:
Preparació de la cel·lulosa: la cel·lulosa s’obté generalment de polpa de fusta, cartes de cotó o altres fibres vegetals. La cel·lulosa es purifica i es descompon en fibres més petites per augmentar la seva reactivitat.

Reacció d’etificació: les fibres de cel·lulosa purificades es tracten amb hidròxid de sodi (NaOH) per activar els grups hidroxils. Posteriorment, s’afegeix l’àcid monocloroacètic (o la seva sal de sodi) a la barreja de reacció per introduir grups carboximetils a la columna vertebral de cel·lulosa.

Neutralització i rentat: Després de la reacció de l’etterificació, el producte resultant es neutralitza amb un àcid per convertir -lo en forma de sal de sodi. A continuació, es renta el CMC per eliminar les impureses i els subproductes.

Assecat i fresat: el CMC purificat s’asseca per eliminar l’excés d’humitat i fresat per aconseguir la mida de partícula desitjada.

Usos i aplicacions
La cel·lulosa carboximetil de sodi troba extenses aplicacions en diverses indústries:
Indústria alimentària: CMC és àmpliament utilitzada com a agent de retenció, estabilitzador i de retenció d’humitat en productes alimentaris com lactis, productes al forn, salses i apòsits. Millora la textura, prevé la singeres i millora la boca en les formulacions d’aliments.

Farmacèutics: a la indústria farmacèutica, CMC s’utilitza com a aglutinant en les formulacions de tauletes, un modificador de viscositat en suspensions i un lubricant en solucions oftalmiques. Assegura la distribució uniforme de fàrmacs i l’alliberament controlat.

Productes d’atenció personal: CMC s’incorpora a productes d’atenció personal com ara la pasta de dents, el xampú i les formulacions de la pell com a agent espessidor, emulsionant i agent formador de pel·lícules.

Indústria del paper: A la presa de paper, CMC s’afegeix a les formulacions de polpa per millorar la força del paper, les propietats superficials i la retenció d’additius com ara càrregues i colorants. També millora el drenatge i redueix la pols durant la producció de paper.

Indústria tèxtil: CMC s’utilitza en els processos d’impressió i tintura tèxtil com a espessidor i aglutinant per a pastes de pigment. Facilita la deposició uniforme del color i millora la nitidesa dels patrons impresos.

Indústria del petroli i el gas: CMC s’utilitza en líquids de perforació com a viscosificador i reductor de pèrdues de líquids. Ajuda a mantenir l’estabilitat del forat, a suspendre els sòlids i controlar la reologia de fluids durant les operacions de perforació.

Indústria de la construcció: en materials de construcció com el morter, les esquinçades i els productes de guix, CMC serveix com a agent de retenció d’aigua, millorant la treballabilitat i l’adhesió.

Detergents i productes de neteja: CMC s’afegeix a detergents, netejadors i productes de bugaderia com a agent espessidor i estabilitzador. Millora la viscositat de les formulacions líquides i millora el seu rendiment global.

Consideracions de seguretat
La cel·lulosa de carboximetil de sodi es considera generalment com a segura (GRAS) per utilitzar -la en aplicacions farmacèutiques i alimentàries per agències reguladores com la Food and Drug Administration (FDA) i la European Food Safety Authority (EFSA). Tanmateix, és fonamental assegurar el compliment dels estàndards de puresa especificats i els nivells d’ús per evitar efectes adversos.

Mentre que el CMC es considera no tòxic, una inhalació excessiva o ingestió de partícules de pols poden causar irritació a les vies respiratòries i gastrointestinals. Els equips adequats de manipulació i protecció personal (PPE) s’han d’utilitzar durant els processos de fabricació i manipulació.

Impacte ambiental
CMC deriva de recursos renovables, principalment cel·lulosa basada en plantes, cosa que la fa inherentment biodegradable. Es sotmet a una degradació enzimàtica per cel·lulases, desglossant -se finalment en diòxid de carboni, aigua i biomassa.

Tot i això, el procés de producció de CMC implica reaccions químiques i passos intensius energètics, que poden contribuir a impactes ambientals com el consum d’energia, les emissions de gasos d’efecte hivernacle i la generació d’aigües residuals. Els esforços per optimitzar els processos de producció, augmentar l’eficiència energètica i minimitzar els residus poden mitigar aquestes preocupacions ambientals.

Sodium carboximetyl cel·lulosa (CMC) és un compost versàtil amb aplicacions diverses entre aliments, farmacèutics, tèxtils, paper i altres indústries. Les seves propietats úniques com a polímer soluble en aigua el fan indispensable en diverses formulacions, on serveix com a modificador espessidor, estabilitzador, aglutinant i viscositat.