phụ gia trong thực phẩm CMC

phụ gia tính chất cấu tạo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

  

BK

TP HCM

TIỂU LUẬN CƠ LƯU CHẤT PHI NEWTON

PHỤ GIA TRONG THỰC PHẨM

CMC

GVHD: THẦY VŨ BÁ MINH SINH VIÊN THỰC HIỆN :

- VŨ HOÀNG NGUYÊN 61202474

- NGUYỄN THẾ HẬU 61201048

TP Hồ Chí Minh – 4/2015

MỤC LỤC

TRANG

LỜI MỞ ĐẦU -1

PHẦN 1: SƠ LƯỢC CMC -2

1.1 Tổng quát -2

1.2 Cấu tạo -2

1.3 Khối lượng phân tử -3

1.4 Tính chất CMC -4

1.5 Quy trình sản xuất -4

PHẦN 2: ỨNG DỤNG CMC -7

PHẦN 3: TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA CMC -9

TÀI LIỆU THAM KHẢO -16

LỜI MỞ ĐẦU



Xenlulozo là thành phần chính của các tế bào thực vật gỗ, tre, nứa… Từ xenlulozo người ta chế tạo nhiều dẫn xuất trong đó sử dụng rộng rãi nhất là CMC.Bài tiểu luận này sẽ cung cấp một phần nào kiến thức căn bản nhất về CMC cũng như liên hệ tính chất lưu biến của nó Hy vọng sau bài báo cáo này, đề tài CMC sẽ thu hút mọi người cùng quan tâm và tìm hiểu

Tp Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiện

PHẦN 1 : SƠ LƯỢC CMC

1.1 TỔNG QUÁT VỀ CMC

- Khái niệm :Carboxymethyl cellulose (CMC) là dẫn xuất cellulose là nguồn nguyên liệu đầu tiên được

sử dụng để tạo ra những sản phẩm biến tính (modification) ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và các ngành khác

- Lịch sử ra đời: Phụ gia tạo đặc CMC lần đầu tiên được sản xuất vào năm 1918, bởi tập đoàn Hercules Incorporated Ngày nay, 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,…

1.2 CẤU TẠO

- 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 và thường được sử dụng dưới dạng muối Natri carboxymethyl cellulose

- Ngoài ra CMC còn được gọi với một số tên gọi khác như Carboxymethylcellulose, carmellose, Sodium cellulose glycolat, Na CMC, cellulose gum, mã phụ gia thực phẩm INS là E466

-Phụ gia làm đặc, làm dầy CMC - Carboxymethyl cellulose E466

1.3 KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ

-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)

1.4 TÍNH CHẤT CMC

-Là chế phẩm ở dạng bột trắng, hơi vàng, hầu như không mùi hạt hút ẩm CMC tan trong cả nước nóng và nước lạnh

-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

-CMC không tan trong dung môi hữu cơ như ethanol, glycerol,… nếu trong công thức có các thành phần này phải tăng cường sự phân tán CMC trước bằng cách bổ sung đường, fructose syrup hoặc syrup đường nghịch đảo Dầu ăn có thể được sử dụng, mặc dù khả năng hòa tan có thể chậm hơn vì dầu ăn tạo lớp vỏ bọc bao phủ các hạt CMC

1.5 QUY TRÌNH SẢN XUẤT CMC

 Đặt vấn đề

 CMC là chất phụ gia đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và có giá trị kinh

tế vì vậy việc sản xuất CMC theo cách tối ưu nhất đang được nghiên cứu một cách nghiêm túc

 Có nhiều phương pháp khác nhau để sản xuất CMC:

 Osamu nakahara đề nghị dùng etyl este của axit monocloacetic và dung môi là etanol

 David Gohem đề nghị kiềm hoá trong iso-propanol

 Minoru shigenaga đề nghị dùng hỗn hợp iso-propanol và methanol ete hoá ở 70

o

C

 Trong các phương pháp trên sản xuất CMC theo cách David Gohem ít độc và cho sản phẩm độ thế cao, tương đối đồng đều Chúng ta sẽ nêu quy trình của phương pháp sản xuất này

 Sơ đồ thí nghiệm

- Nguyên liệu

 Xenlulozo bông phế thải của các công ty dệt

 NaOH kỹ thuật

 MCA kỹ thuật

 Iso-propanol 87% kỹ thuật

 Etanol cồn 95% kỹ thuật

 Quy trình chế CMC

- Sau nhiều lần thí nghiệm và kiểm tra ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ độ ẩm họ đã tìm được quy trình tổng hợp như sau:

- Dùng NaOH để kiềm hoá 150 phút

- Tỷ lệ số mol MCA( monocloacetic) và xenlulozo là 2,2/1

- Nhiệt độ quá trình ete hoá là 75

o

C trong thời gian 3,5 giờ

- Trong quá trình phản ứng phải ngiền trộn kỹ

- Xenlulozo phải được cắt vụn và đánh tơi

Bảng đặc trưng CMC nhập ngoại và được chế tạo

PHẦN 2: ỨNG DỤNG CMC 2.1 TRONG THỰC PHẨM

2.1.1 Chất tạo đặc cho thực phẩm

- Chất tạo đặc cho thực phẩm (Food thickeners) hay phụ gia tạo đặc là một hay một nhóm chất mà khi đưa vào thực phẩm (thường ở dạng lỏng) với một lượng rất nhỏ, chúng có thể làm cho độ nhớt của những thực phẩm này tăng lên mà không làm thay đổi tính chất đặc trưng vốn có của sản phẩm thực phẩm như màu, mùi, vị,… Ngoài ra, một số chất tạo đặc còn có tác dụng tạo gel, làm bền, làm ổn định và tạo cấu trúc cho các loại thực phẩm (làm bền hệ nhũ tương hay ổn định trạng thái lơ lửng của hệ huyền phù trong nước quả)

- Chất tạo đặc có hiệu quả rất lớn vì chỉ cần được đưa vào hỗn hợp với một lượng rất nhỏ các chất chất tạo đặc này cũng có thể tạo nên một dung dịch có độ nhớt đáng kể Vì vậy chúng thường được ứng dụng làm phụ gia tạo đặc cho các loại thực phẩm dạng đặc, sệt như nước ép quả, các loại bánh pudding ăn liền, mì ăn liền, nước sốt mayonnaise, nước sốt salad, siro, sữa,…

2.1.2 Chất ổn định - chất ổn định thực phẩm stabilizer

- Chất ổn định dùng trong thực phẩm (food stabilizer) là phụ gia thực phẩm được sử dụng với mục đích duy trì sự phân tán của hai hay nhiều thành phần nhằm tạo nên sự đồng nhất cho sản phẩm Ngoài ra, một số chất ổn định còn có tác dụng tạo gel, làm bền và làm ổn định cấu trúc của các loại thực phẩm (làm bền hệ nhũ tương hay ổn định trạng thái lơ lửng của hệ huyền phù trong nước quả)

- Ví dụ

- CMC được sử dụng như một chất nhũ hóa trong sản xuất bánh quy Nhờ CMC, chất béo phân tán đồng đều trong hỗn hợp giúp cho chất lượng sản phẩm đạt độ ổn định Nó có thể giúp giảm mức tiêu thụ của lòng đỏ trứng hoặc chất béo được sử dụng trong làm bánh quy, do đó đạt được lợi ích kinh tế Ngoài ra CMC còn đảm bảo phân tán mịn trong các loại dầu hương vị, cải thiện kết cấu và chất lượng Chúng được sử dụng trong kẹo cao su,

bơ thực vật và bơ đậu phộng như chất nhũ hóa

Trong công nghiệp khoan dầu, xây dựng

- CMC cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp khoan dầu như là một thành phần của bùn khoan, nó thay đổi độ nhớt và là tác nhân giữ nước

- Trong xây dựng, CMC được thêm vào vữa khô

2.2.2Trong công nghệ nano

- Dung dịch nước CMC cũng đã được sử dụng để phân tán các ống nano carbon Các phân

tử CMC dài quấn quanh các ống nano, cho phép chúng được phân tán trong nước

PHẦN 3: TÍNH CHẤT LƯU BIẾN CỦA CMC

3.1 ẢNH HƯỞNG BỞI NHIỆT ĐỘ VÀ pH

- Ảnh hưởng bởi pH

- Nguyên nhân có thể là do khi nhiệt độ tăng, các phân tử CMC chuyển động nhanh dần,

va chạm vào nhau làm đứt liên kết và phá vỡ cấu trúc của hệ , làm giảm độ nhớt

3.2 ẢNH HƯỞNG BỞI NỒNG ĐỘ

- Trong phần này, sẽ trình bày về sự ảnh hưởng của nồng độ độ đến tính chất của CMC cũng như nồng độ quan trọng của natri carboxymethyl cellulose (CMC) – nồng độ là điểm để biến đối các tính chất lưu biến của CMC bằng thí nghiệm với nhớt kế quay

- Phương pháp thí nghiệm

- Dùng CMC với trọng lượng phân tử danh nghĩa của 700.000 g.mol-1 và bậc thay thế là

- Các đường cong lưu biến thu được bằng cách tăng liên tục một ứng suất không đổi với

giá trị là 0.03 Pa s-1 Tuy nhiên, đối với các nồng độ CMC thấp (<1%), các giá trị ứng

suất được thiết lập tại một giá trị thấp hơn (ít hơn 0.03 Pa s-1) để có được những đường cong chi tiết hơn trong khoảng ứng suất cắt thấp

- Với cùng số liệu ở biểu đồ trước nhưng đồ thị dưới đây nhưng độ nhớt được thể hiện là một hàm số của suất biến dạng

 Hình 2 - Độ nhớt theo suất biến dạng

- Ta nhận thấy ở vùng nồng độ thấp (0.2, 0.4, 0.8) độ nhớt giảm dần theo suất biến dạng ,

hơn trên 1% sự thay đổi của độ nhớt là hoàn toàn khác Ban đầu, độ nhớt tăng theo suất biến dạng đó là tính chất shear-thickening của chất lỏng Dilatant nhưng ngay sau đó độ nhớt lại giảm như là một chất lỏng giả dẻo

- Dung dịch CMC được biết đến là một chất phụ thuộc thời gian rất mạnh, nghĩa là có mối quan hệ giữa độ nhớt-thời gian, trong đó độ nhớt giảm với thời gian tác động Sự phụ thuộc thời gian của độ nhớt là do những thay đổi xảy ra trong cấu trúc bên trong của chất lỏng do hạt lực tương tác như Van de Waals, lưc liên kết giữa các phân tử thay đổi theo thời gian Để xác định tính chất thixotropy được xác định bằng cách cho trước tiên cho suất biến dạng tăng lên sau đó cho suất biến dạng giảm theo tỉ lệ không đổi : đường cong lưu biến sẽ tạo nên một vòng kín

Hình 4 – Cấu trúc Thixotropy của CMC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

properties of selected gum solutions” 19 Jan 2014

carboxymethyl cellulose (CMC) solutions” 29 Fer 2008