Welche Rolle spielt chemische Zellulose?

Cellulose ist ein Nährstoff, der in vielen Lebensmitteln vorkommt. Besonders viele Obst- und Gemüsesorten sind reich an Cellulose. Viele Menschen wissen jedoch nicht, dass es chemische Cellulose gibt. Tatsächlich wird Cellulose in der chemischen Industrie häufig verwendet. Insbesondere in der Pharmaindustrie, der Kosmetikindustrie, der Textilindustrie und vielen anderen Branchen ist chemische Cellulose fast unverzichtbar.

Funktionen der chemischen Zellulose:

Es gibt viele Arten von Zellulose, die häufigsten davon sind Zellulosenitrat, Zelluloseacetat und Carboxymethylzellulose. Zellulosenitrat wird hauptsächlich zur Herstellung von Kunststoffen und Schießpulver verwendet; Zelluloseacetat wird hauptsächlich zur Herstellung von Textilien und Filtermaterialien verwendet; Carboxymethylzellulose wird hauptsächlich zur Herstellung von Natriumcarboxymethylzellulose verwendet, die ein breites Anwendungsspektrum hat.

Natriumcarboxymethylcellulose ist auch als Carboxymethylcellulose bekannt und wird als CMC oder CMC-Na bezeichnet. Natriumcarboxymethylcellulose wird aus Fasern wie Baumwolle oder Zellstoff mithilfe eines wasserbasierten oder eines lösungsmittelbasierten Verfahrens hergestellt. Es handelt sich um ein weißes oder leicht gelbes faseriges oder körniges Pulver oder grobes Pulver, das geruchlos, geschmacklos, wasserlöslich und hygroskopisch ist und in drei Typen unterteilt wird: FH6 mit extra hoher Viskosität, FH6 mit hoher Viskosität und FH6 mit mittlerer Viskosität. Bei einem pH-Wert von 1-3 kann es aus Lebensmitteln ausfallen, bei einem pH-Wert von > 3 fällt es jedoch nicht aus sauren Lösungen aus. Mit steigendem pH-Wert nimmt jedoch die Viskosität ab. Bei einem pH-Wert von 5-9 ändert sich die Viskosität kaum. Das Vorhandensein von Salzen beeinflusst die Viskosität von CMC. Die Heiztemperatur sollte unter 80 °C liegen. Bei längerem Erhitzen über dieser Temperatur verringert sich die Viskosität und es entstehen unlösliche Stoffe. Durch Zugabe von 0,1 % bis 0,5 % zu Nudeln, Instantnudeln und Instantreisnudeln können die Produkte sich ausdehnen und das Gewebe geschmeidiger machen, sie haben einen guten Geschmack und verformen sich nicht so leicht; durch Zugabe von 0,1 % bis 0,2 % zu Brot, Keksen und Kuchen können Wasserverdunstung und Alterung sowie Ölaustritt verhindert und die Produktoberfläche glatt und zart im Geschmack gemacht werden; bei Fleischprodukten, Eiern, Obst und Gemüse bildet das Aufsprühen einer 2 % bis 3 %igen Wasserlösung auf die Oberfläche der Lebensmittel einen extrem dünnen Film, der Lebensmittel lange haltbar macht, den Geschmack bewahrt und Gärung verhindert und nach dem Verzehr mit Wasser abgespült werden kann; CMC hat keinen Nährwert, nimmt Wasser auf, quillt auf und macht satt, sodass es als Lebensmittel zur Gewichtsabnahme verwendet werden kann.

Physikalische und chemische Eigenschaften Chemische Struktur Anwendung Zubereitungsmethode Identifizierungsmethode Toxikologische Grundlagen Lebensmittelindustrie Verwendungsmethode Stabilität und Lagerbedingungen Unverträglichkeitstabus Verpackung, Lagerung und Transport Cellulosederivate

Physikalische und chemische Eigenschaften

Weißes oder leicht gelbes Pulver, geruchlos, geschmacklos, leicht löslich in Wasser zu einer Lösung mit hoher Viskosität, die Lösung ist neutral oder leicht alkalisch und hygroskopisch. Unlöslich in vielen Lösungsmitteln wie Ethanol. Die relative Dichte beträgt 1,60, die relative Dichte der Flocken beträgt 1,59 und die Schüttdichte beträgt 0,618 cm3/g. Brechungsindex: 1,515. Es wird braun, wenn es auf 190–205 °C erhitzt wird, und verkohlt bei 235–248 °C. Wasserlöslich. Es handelt sich um ein transparentes Kolloid. Seine Wasserlöslichkeit hängt vom Substitutionsgrad ab. Die Dispergierbarkeit in Wasser hängt vom Veretherungsgrad und der relativen Molekularmasse ab. Der pH-Wert einer 1%igen wässrigen Dispersion beträgt 6,5–8,5. Stabil gegenüber Licht, Hitze und Chemikalien. Lässt sich nicht leicht gären. Es hat eine starke Emulgierkraft für Öle und Wachse.

Die Viskosität einer Natriumcarboxymethylcelluloselösung wird durch ihr relatives Molekulargewicht, ihre Konzentration, Temperatur und ihren pH-Wert beeinflusst und sie weist eine gute Verträglichkeit (d. h. synergistische Wirkung) mit Hydroxyethyl- oder Hydroxypropylcellulose, Gelatine, Xanthangummi, Carrageen, Johannisbrotkernmehl, Guarkernmehl, Agar, Natriumalginat, Pektin, Gummi arabicum, Stärke und deren Derivaten auf.

Bei einem pH-Wert von 7 ist die Viskosität der Natriumcarboxymethylcelluloselösung am höchsten und bei einem pH-Wert von 4–11 ist sie relativ stabil.

Carboxymethylcellulose in Form von Alkalimetallsalzen und Ammoniumsalzen ist wasserlöslich. Zweiwertige Metallionen Ca2+, Mg2+ und Fe2+ können die Viskosität beeinflussen. Schwermetalle wie Silber, Barium, Chrom oder Fe3+ können zu Ausfällungen aus der Lösung führen. Wird die Ionenkonzentration kontrolliert, etwa durch Zugabe des Chelatbildners Zitronensäure, kann eine viskosere Lösung gebildet werden und so ein weiches oder hartes Gel entstehen.

Chemische Struktur

Eine natürliche Verbindung mit hohem Molekulargewicht, bestehend aus Cellobiose, die aus mehreren 2 Glucosemolekülen besteht. In jeder Glucose im Cellulosemakromolekül sind drei Hydroxylgruppen vorhanden, und die Hydroxylgruppen sind durch Carboxymethylgruppen verethert. Beteiligt sich im Mittel eine Hydroxygruppe an der Reaktion, so beträgt der Veretherungsgrad DS = 1, maximal 3, im Mittel 0,4 bis 1,5.