کربوکسی متیل سلولز

فهرست : 

1. تعریف علمی
2. تعریف عامیانه
3. فرمول شیمیایی
4. کاربردها
5. مزایا و ویژگی ها
6. معایب و محدودیت ها
7. چگونگی تولید
8. مشخصات فیزیکی و شیمیایی
9. استانداردهای بین المللی
10. استانداردهای ایران
11. آمارهای جهانی
12. انبار و نگهداری
13. ایمنی

 

تعریف علمی کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز CMC یک اتر سلولزی است که در آن گروهای کربوکسی متیل به برخی از گروهای هیدروکسیل زنجیره اصلی سلولز متصل شده‌اند ، کربوکسی متیل سلولز یا CMC یک پلیمر خطی مشتق شده از سلولز است که دارای خواصی نظیر افزایش ویسکوزیته، پایداری، توانایی تشکیل ژل و قدرت امولسیون‌ سازی می‌ باشد. این ماده با جایگزین کردن برخی گروه‌های هیدروکسیل سلولز با گروه‌های کربوکسی‌متیل تولید می‌شود. CMC سازگاری زیستی بالایی داشته و در صنایع غذایی، داروسازی، آرایشی و بهداشتی کاربرد فراوانی دارد. این ماده غیرسمی و مجاز توسط FDA و EFSA بوده و طبق استانداردهای بین‌المللی تولید و کنترل می‌شود.

 

 

تعریف عامیانه کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز به زبان ساده یک نوع پلیمر یا ماده شیمیایی مصنوعی است که از سلولز به دست می‌آید ، سلولز ماده‌ای است که در بسیاری از گیاهان وجود دارد و بخش اعظم دیواره‌ی سلولی آنها را تشکیل می‌ دهد ، کربوکسی متیل سلولز یا CMC ، وقتی تولید می‌شود که گروه‌های شیمیایی خاصی به نام کربوکسی متیل به زنجیره‌های سلولز متصل شوند ، CMC ماده‌ای نسبتاً چسبنده است که می‌تواند مایعات را غلیظ کند ؛ همچنین باعث پایداری و یکنواختی محلول‌ها و مواد غذایی می‌شود ، به همین دلیل CMC به طور گسترده‌ای در صنایع غذایی ، داروسازی ، آرایشی و بهداشتی استفاده می‌شود.

 

 

فرمول شیمیایی کربوکسی متیل سلولز

فرمول شیمیایی کربوکسی متیل سلولز به صورت زیر است:

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

که در آن:

C6H7O2 : واحدهای تکرارشونده گلوکز در زنجیره پلیمری سلولز

OH : گروه هیدروکسیل متصل به زنجیره سلولز

OCH2COONa : گروه کربوکسی متیل سدیم

x : درجه جانشین نشده گروه هیدروکسیل

y : درجه جایگزین شده با گروه کربوکسی متیل

n : درجه پلیمریزاسیون یا طول زنجیره پلیمر

بنابراین، کربوکسی متیل سلولز یک پلیمر خطی با زنجیره اصلی سلولز است که گروه‌های کربوکسی متیل به برخی از کربن‌های آن متصل شده‌اند.

 

کاربردهای کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد:

صنایع غذایی:

به عنوان امولسیفایر، پایدارکننده، و افزایش دهنده ویسکوزیته در انواع سوپ، سس، شیرینی، بستنی، نوشیدنی و غیره استفاده می شود.

صنایع دارویی:

برای فرمولاسیون شربت، سوسپانسیون و قرص بکار میرود. همچنین به عنوان پوششدهنده قرص استفاده میشود.

محصولات آرایشی و بهداشتی:

در انواع خمیردندان، لوسیون‌ها، شامپو و کرم‌های مرطوب کننده برای ایجاد بافت مناسب بکار می‌رود.

سایر کاربردها:

در رنگ‌ها ، چسب‌ها، مواد چاپ، محصولات کاغذی، مواد شوینده، لوازم آرایشی و بهداشتی نیز استفاده دارد.

 

مزایای کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز دارای مزایا و ویژگی‌های زیر است:

• غیرسمی و سازگار با بدن انسان می‌باشد
• خاصیت امولسیون‌کنندگی و پایدارکنندگی دارد
• باعث افزایش ویسکوزیته و چسبندگی محلول‌ها می‌شود 
• خاصیت حجم‌دهندگی دارد و باعث غلظت محلول می‌گردد
• قدرت جذب و نگهداری آب بالایی دارد
• به راحتی در آب حل می‌شود و محلولی شفاف ایجاد می‌کند
• مانع لخته شدن و جدایش فاز محلول‌ها می‌شود 
• خاصیت ژله‌ای شدن در  pHهای بالاتر دارد
• سازگاری خوبی با سایر مواد افزودنی دارد 
• قیمت مناسبی نسبت به سایر مواد پایدارکننده دارد

به همین دلایل استفاده گسترده‌ای در صنایع غذا و دارو دارد.

 

معایب و محدودیت های کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز با وجود مزایای فراوان، دارای برخی معایب و محدودیت‌ها نیز می‌باشد:

• در دماهای بالاتر از ۸۰ درجه سانتیگراد پایداری خود را از دست می‌دهد.
• در محیط‌های اسیدی قوی ناپایدار شده و تخریب می‌شود.
• ممکن است با برخی از یون‌های فلزی مانند آهن، مس، آلومینیوم و روی واکنش داده و رسوب تشکیل دهد.
• ویسکوزیته آن در pHهای پایین‌تر از ۴ کاهش می‌یابد.
• قدرت ژله‌ای شدن ضعیفی در مقایسه با سایر ترکیبات دارد.
• ممکن است باعث آزاد شدن یون‌های سمی در برخی نمک‌ها شود.
• در غلظت‌های بالا ممکن است طعم نامطبوعی داشته باشد.

 

کربوکسی متیل سلولز چگونه تولید می شود

کربوکسی متیل سلولز (CMC) به طور معمول از طریق اتری‌سازی کلرید مونوکلرواستیک اسید با هیدروکسید سدیم تولید می‌شود. مراحل تولید CMC به صورت خلاصه به شرح زیر است:

آماده‌سازی سلولز

سلولز خام موجود در پنبه، کاه گندم و یا چوب پس از جداسازی و پاکسازی، به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شود.

اتری‌ سازی

سلولز در حضور سود سوزآور با مونوکلرواستیک اسید واکنش داده و اتری می‌شود.

هیدرولیز یا خنثی‌سازی

محصول اتری با استفاده از هیدروکسید سدیم خنثی و هیدرولیز می‌شود.

پاک‌سازی

مواد جانبی و ناخالصی‌ها از محلول جدا و حذف می‌شوند.

فرآوری و خشک کردن

محلول CMC خالص شده بعد از انجماد و آسیاب شدن به پودر تبدیل می‌شود.

 

 

مشخصات فیزیکی و شیمیایی کربوکسی متیل سلولز

مهمترین مشخصات فیزیکی و شیمیایی کربوکسی متیل سلولز (CMC) به شرح زیر است:

• حالت فیزیکی: پودر سفید رنگ
• جرم مولکولی: ۷۰،۰۰۰ تا ۷۰۰،۰۰۰ گرم بر مول
• درجه جانشینی: ۰.6 تا ۱.۵ (تعداد گروه های کربوکسی متیل بر واحد سلولز)
• میزان رطوبت: حداکثر ۱۰ درصد
• میزان خاکستر: حداکثر ۱/۵ درصد 
• pH (در محلول ۱ درصد در آب): ۶-۸
• دمای تجزیه: بیشتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد
• حلالیت در آب: حداقل ۵۰ گرم در ۱۰۰ میلی‌لیتر آب
• ویسکوزیته (در ۲ درصد محلول): ۲۰۰ تا ۱۲۰۰ میلی‌پاسکال

 

استانداردهای بین المللی کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز (CMC) بر اساس استانداردها و دستورالعمل‌های متعدد بین‌المللی تولید و کنترل کیفیت می‌شود که مهمترین آنها عبارتند از:

• استانداردهای فارماکوپه آمریکا USP
• استانداردهای غذایی فدرال FDA
• استاندارد مواد غذایی کدکس Codex
• استانداردهای اتحادیه اروپا EP 
• استانداردهای سازمان بین‌المللی استاندارد ISO
• استانداردهای غذا و داروی ژاپن JECFA و JP
• استاندارد سازمان بهداشت جهانی WHO

این استانداردها شامل مشخصات، ویژگی‌های شیمیایی، حد مجاز ناخالصی‌ها، روش‌های آزمون و غیره می‌باشد. تولیدکنندگان و توزیع‌کنندگان کربوکسی متیل سلولز ملزم به رعایت این استانداردها هستند.

 

استانداردهای ایران کربوکسی متیل سلولز

در ایران، کربوکسی متیل سلولز (CMC) تحت پوشش استاندارد ملی ایران با شماره ۱۱۰۷۵ می‌باشد.

مشخصات و الزامات این استاندارد به شرح زیر است:

• ظاهر: پودری سفید یا کم رنگ
• pH محلول ۱ درصد در آب: ۵ تا ۸/۵
• درجه جایگزینی: ۰/۴ تا ۱/۵ 
• خلوص: حداقل ۹۹/۵٪
• رطوبت: حداکثر ۱۰٪
• خاکستر سولفاته: حداکثر ۱/۵٪
• کلرور سدیم: حداکثر ۰/۵٪
• ارزیابی ویسکوزیته: بین ۴۰۰ تا ۱۴۰۰ میلی پاسکال

 

تولیدکنندگان و واردکنندگان CMC در ایران باید الزامات فوق را رعایت نمایند.

 

آمارهای جهانی کربوکسی متیل سلولز

بر اساس آمار و گزارشات موجود، وضعیت تولید و مصرف جهانی کربوکسی متیل سلولز (CMC) به شرح زیر است:

• ظرفیت تولید جهانی CMC در سال ۲۰۲۰ میلادی حدود ۱.۳ میلیون تن برآورد شده است.
• بزرگترین تولیدکنندگان CMC عبارتند از: چین، ایالات متحده آمریکا، هند، ژاپن و اروپا.
• پیش‌بینی می‌شود بازار جهانی CMC تا سال ۲۰۲۶ به ارزشی بیش از ۲/۵ میلیارد دلار برسد.
• بزرگ‌ترین مصرف‌کننده‌های CMC عبارتند از: آسیا پاسیفیک، امریکای شمالی، اروپای غربی، چین و هند.
• متوسط نرخ رشد سالانه مصرف جهانی CMC طی ۵ سال اخیر حدود ۳.۵٪ بوده است.

 

انبار و نگهداری کربوکسی متیل سلولز

برای انبار و نگهداری مناسب کربوکسی متیل سلولز (CMC) باید نکات زیر رعایت شود:

• CMC باید در محیطی خشک و خنک نگهداری شود تا از جذب رطوبت و چسبندگی جلوگیری شود.
• دمای انبار باید بین ۱۵ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد باشد و از یخ زدگی جلوگیری شود.
• میزان رطوبت نسبی انبار نباید از ۶۰ درصد تجاوز کند.
• از قرار گرفتن مستقیم CMC در معرض نور خورشید، منابع گرما و هوای آزاد جلوگیری شود.
• محصول باید در کیسه‌ها یا مخازن مناسب و در بسته بندی اولیه نگهداری شود تا از آلودگی و رطوبت محافظت شود.
• مواد شیمیایی خورنده، محلول‌ها و مواد آتش زا نباید در کنار CMC انبار شوند.
• تاریخ مصرف و شرایط نگهداری باید به دقت رعایت شود.

 

ایمنی استفاده از کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز (CMC) یک ماده نسبتاً ایمن برای استفاده در محصولات غذایی، دارویی و بهداشتی است، ولی نکات ایمنی زیر باید رعایت شود:

• استنشاق طولانی‌مدت گرد و غبار CMC می‌تواند باعث تحریک تنفسی شود.
• در تماس با پوست و چشم می‌تواند باعث خارش، قرمزی و التهاب شود.
• از تماس مستقیم با CMC خالص یا غلیظ با پوست و چشم پرهیز شود.
• هنگام کار با آن از وسایل حفاظت فردی مانند ماسک، عینک و دستکش استفاده شود.
• در صورت بلعیده شدن مقدار زیاد می‌تواند منجربه تهوع، استفراغ و اسهال شود.
• در صورت تماس پوستی فراوان، پوست را با آب فراوان بشویید.
• در صورت تماس چشمی، چشم را به مدت 15 دقیقه با آب بشویید و در صورت نیاز به پزشک مراجعه کنید.