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Carboxyméthylcellulose sodique : un dérivé de la cellulose.
La carboxyméthylcellulose sodique est l'un des produits les plus importants des éthers de cellulose, formés par modification naturelle de la cellulose. Il s'agit d'un dérivé de la cellulose à structure éther.
La forme acide de la carboxyméthylcellulose sodique étant peu soluble dans l'eau, elle est généralement conservée sous forme de carboxyméthylcellulose sodique, largement utilisée dans de nombreuses industries et considérée comme du glutamate monosodique.
CAS : 9085-26-1
MF : C8H16NaO8
EINECS : 618-378-6
Synonymes
CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE SODIQUE ; SEL DE CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE SODIQUE ; SEL DE CELLULOSE, CARBOXYMÉTHYLCELLULOSE, SEL DE SODIUM ; SEL DE SODIUM DE L'ACIDE GLYCOLIQUE DE CELLULOSE ; CMC-7HF ; CMC-7LF ; CMC-7MF ; AQUACIDE I
La carboxyméthylcellulose sodique est un polymère hydrosoluble non toxique et biodégradable utilisé comme adhésif et agent de réticulation dans l'industrie pharmaceutique.
La carboxyméthylcellulose sodique peut être utilisée comme agent floculant, agent chélateur, émulsifiant, épaississant, agent de rétention d'eau, agent de collage, agent filmogène, etc. La carboxyméthylcellulose sodique est également largement utilisée dans l'électronique, les pesticides, le cuir, les plastiques, l'impression, la céramique et l'industrie chimique courante.
De plus, grâce à ses excellentes propriétés, à sa large gamme d'applications et à ses domaines d'application prometteurs, elle offre de vastes perspectives d'application.
La carboxyméthylcellulose sodique est un type de cellulose qui réagit avec l'hydroxyde de sodium pour former du carboxylate de sodium.
La carboxyméthylcellulose sodique est utilisée comme additif dans les aliments transformés et les produits pharmaceutiques, notamment les comprimés, les capsules et les suspensions.
La carboxyméthylcellulose sodique confère de la viscosité à la solution et peut être utilisée dans les méthodes analytiques de mesure du diamètre des particules.
La carboxyméthylcellulose sodique possède des propriétés anti-inflammatoires et peut contribuer à réduire la gravité des maladies auto-immunes.
La carboxyméthylcellulose sodique pourrait également avoir un effet protecteur contre le cancer grâce à sa capacité à se lier aux agents cancérigènes ou à réduire la production d'espèces réactives de l'oxygène.
La carboxyméthylcellulose sodique, ou gomme de cellulose, est un dérivé de la cellulose dont les groupes carboxyméthyle (-CH₂-COOH) sont liés à certains des groupes hydroxyles des monomères de glucopyranose qui constituent le squelette cellulosique.
La carboxyméthylcellulose sodique est souvent utilisée sous sa forme de sel de sodium, la carboxyméthylcellulose sodique.
La carboxyméthylcellulose sodique était autrefois commercialisée sous le nom de Tylose, une marque déposée de SE Tylose.
Le sel de sodium est utilisé en pharmacie comme lubrifiant oculaire artificiel en solution aqueuse à 0,25 % sous la marque Theratears.
Une forme injectable a été étudiée pour une utilisation comme produit de comblement des tissus mous.
La carboxyméthylcellulose sodique est également utilisée comme pansement pour plaies sous plusieurs marques.
Propriétés chimiques de la carboxyméthylcellulose sodique
Point de fusion : 274 °C (déc.)
Température : ambiante
Solubilité : acide aqueux (chauffé, soniqué, avec modération), eau (chauffé, soniqué, avec modération)
Forme : faible viscosité
Couleur : blanc cassé à beige pâle
Propriétés physiques
La carboxyméthylcellulose sodique est un éther de cellulose anionique, se présentant sous forme de poudre fibreuse floconneuse blanche ou légèrement jaunâtre, inodore, insipide et non toxique. Elle est facilement soluble dans l’eau froide ou chaude et forme une solution limpide d’une certaine viscosité.
La solution est neutre ou légèrement alcaline, insoluble dans l’éthanol, l’éther, l’isopropanol, l’acétone et autres solvants organiques, et soluble dans une solution aqueuse d’éthanol ou d’acétone à 60 %.
La carboxyméthylcellulose sodique est hygroscopique, stable à la lumière et à la chaleur. Sa viscosité diminue avec la température. La solution est stable à un pH compris entre 2 et 10. À un pH inférieur à 2, elle précipite et sa viscosité diminue à un pH supérieur à 10.
La température de décoloration est de 227 °C, la température de carbonisation de 252 °C et la tension superficielle d'une solution aqueuse à 2 % est de 71 mn/n.
La carboxyméthylcellulose sodique est une poudre blanche ou légèrement jaune, inodore, sans saveur et sans propriétés toxiques.
La carboxyméthylcellulose sodique est hygroscopique et se dissout facilement dans l'eau chaude ou froide, formant une solution visqueuse.
Elle est insoluble dans les solvants organiques tels que le méthanol, l'éthanol, l'acétone, le chloroforme et le benzène.
Les propriétés fonctionnelles de la carboxyméthylcellulose sodique dépendent du degré de substitution de la structure cellulosique (c'est-à-dire du nombre de groupes hydroxyles convertis en groupes carboxyméthylène lors de la réaction de substitution), ainsi que de la longueur de la chaîne principale de la cellulose et du degré d'agrégation des substituants carboxyméthyle.
La carboxyméthylcellulose sodique est couramment utilisée comme modificateur de viscosité ou épaississant, et pour stabiliser les émulsions dans divers produits, alimentaires ou non.
La carboxyméthylcellulose sodique est principalement utilisée pour sa viscosité élevée, son absence de toxicité et son caractère généralement considéré comme hypoallergénique.
Structure
La carboxyméthylcellulose sodique est un dérivé de la cellulose régénérée [C6H10O5]n avec de l'acide hydroxyacétique (acide hydroxyéthanoïque) CH2(OH)COOH ou du monochloroacétate de sodium (Na[ClCH2COO]).
Son squelette est constitué de résidus de D-glucose liés par une liaison -1,4.
La carboxyméthylcellulose sodique possède des groupes carboxyméthyle (-CH2-COOH) liés à certains des groupes hydroxyles des monomères de glucopyranose qui constituent son squelette cellulosique.
La carboxyméthylcellulose sodique est souvent utilisée sous forme de son sel de sodium, la carboxyméthylcellulose sodique.
Utilisations
La carboxyméthylcellulose sodique est facilement soluble dans l'eau et insoluble dans les solvants organiques.
Ce matériau est utilisé comme agent de suspension des salissures dans les détergents, comme agent de suspension dans les peintures au latex et comme adhésif. Il est également utilisé comme stabilisant dans les produits alimentaires comme les glaces.
La carboxyméthylcellulose sodique est une poudre floculante blanche, non toxique et inodore, aux performances stables et facilement soluble dans l'eau.
La solution aqueuse de carboxyméthylcellulose sodique est un liquide visqueux transparent, neutre ou alcalin, soluble dans d'autres colles et résines hydrosolubles, et insoluble dans les solvants organiques comme l'éthanol.
La carboxyméthylcellulose sodique peut être utilisée comme adhésif, épaississant, agent de suspension, émulsifiant, dispersant, stabilisant, agent d'encollage, etc.
La carboxyméthylcellulose sodique est le produit le plus performant, le plus utilisé et le plus pratique parmi les éthers de cellulose, communément appelé « glutamate monosodique industriel ».
Elle est utilisée dans des applications allant de la production alimentaire aux traitements médicaux.
Elle est couramment utilisée comme modificateur de viscosité ou épaississant, ainsi que pour stabiliser les émulsions dans les produits alimentaires et non alimentaires.
Elle est principalement utilisée pour sa viscosité élevée, son absence de toxicité et son caractère hypoallergénique, sa principale source de fibres étant la pâte de bois tendre ou le linter de coton.
La carboxyméthylcellulose sodique est également utilisée dans des produits non alimentaires, notamment les dentifrices, les laxatifs, les pilules amaigrissantes, les peintures à l'eau, les détergents, les encollages textiles, les compresses chauffantes réutilisables, divers produits en papier, les matériaux de filtration, les membranes synthétiques, les applications cicatrisantes, ainsi que dans le travail du cuir pour polir les bords.
La carboxyméthylcellulose sodique est un dérivé de la cellulose carboxyméthylée, également appelée gomme de cellulose. Elle appartient à la famille des éthers fibreux anioniques et est l'une des principales gommes de cellulose ioniques.
La carboxyméthylcellulose sodique est un composé polymère anionique, généralement issu de la réaction de la cellulose naturelle avec une base caustique.
Sa masse moléculaire varie de quelques milliers à plusieurs millions.
Alimentaire
La carboxyméthylcellulose sodique est enregistrée sous les codes E466 ou E469 (lorsqu'elle est hydrolysée enzymatiquement).
Elle est utilisée comme modificateur de viscosité ou épaississant, ainsi que pour stabiliser les émulsions dans divers produits, notamment les glaces, la mayonnaise et les boissons.
Elle est également largement utilisée dans les produits alimentaires sans gluten et allégés.
Sa viscosité variable (élevée à froid et faible à chaud) la rend utile pour la préparation d'aliments froids et la création de textures dans les boissons et les gels alimentaires.
Avec un degré de substitution (DS) d'environ 1,0, elle peut prévenir la déshydratation et le rétrécissement de la gélatine tout en contribuant à une structure plus aérée.
Dans certains aliments, la carboxyméthylcellulose sodique peut être utilisée pour contrôler la teneur en huile et en humidité.
La carboxyméthylcellulose sodique est utilisée pour stabiliser le vin au tartrate ou au froid, ce qui permet d'éviter une consommation excessive d'énergie lors du refroidissement du vin dans les climats chauds.
La carboxyméthylcellulose sodique est plus stable que l'acide métatartrique et est très efficace pour inhiber la précipitation du tartrate.
En présence de carboxyméthylcellulose sodique, les cristaux de KHT croissent plus lentement et changent de morphologie.
Leur forme s'aplatit car ils perdent deux de leurs sept faces, ce qui modifie leurs dimensions.
Les molécules de carboxyméthylcellulose sodique, chargées négativement au pH du vin, interagissent avec la surface électropositive des cristaux, où s'accumulent les ions potassium.
La croissance plus lente des cristaux et la modification de leur forme sont dues à la compétition entre les molécules de carboxyméthylcellulose sodique et les ions bitartrate pour se lier aux cristaux de KHT.
Les injections de carboxyméthylcellulose sodique ont également été utilisées dans des fraudes alimentaires, pour augmenter frauduleusement le poids et l'attrait visuel des crevettes et des gambas afin de séduire les consommateurs de petite taille.
La poudre de carboxyméthylcellulose sodique est largement utilisée dans l'industrie des glaces pour fabriquer des glaces sans barattage ni températures extrêmement basses, éliminant ainsi le recours aux barattes conventionnelles ou aux mélanges sel-glace.
La carboxyméthylcellulose sodique est utilisée dans la fabrication de pains et de gâteaux.
L'utilisation de carboxyméthylcellulose sodique améliore la qualité (par exemple, la texture) du pain à moindre coût en réduisant le besoin en matières grasses.
La carboxyméthylcellulose sodique est également utilisée comme émulsifiant dans les biscuits sucrés.
La répartition uniforme de la matière grasse dans la pâte facilite le démoulage et l'obtention de biscuits bien formés et sans bords déformés.
La carboxyméthylcellulose sodique peut également contribuer à réduire la quantité de jaune d'œuf ou de matière grasse utilisée dans la fabrication des biscuits.
Son utilisation dans la préparation des bonbons assure une dispersion homogène des huiles aromatiques et améliore la texture et la qualité.
Elle est utilisée comme émulsifiant dans les chewing-gums, la margarine et le beurre de cacahuète.
Utilisations en détergents
La carboxyméthylcellulose sodique est un ingrédient courant des produits d'entretien grâce à ses propriétés épaississantes et stabilisantes, ainsi qu'à sa composition non toxique.
Dans les détergents et les produits d'entretien, la carboxyméthylcellulose sodique peut améliorer la texture et favoriser la suspension des impuretés.
La viscosité ajustable de la carboxyméthylcellulose sodique permet d'uniformiser la texture des produits, notamment en association avec d'autres produits chimiques.
La carboxyméthylcellulose sodique favorise l'élimination des graisses et la formation de petites bulles dans le savon.
Ceci, combiné à sa capacité à retenir la saleté dans les mélanges, peut améliorer l'efficacité des savons et autres produits de nettoyage.
Utilisations textiles
La carboxyméthylcellulose sodique est utilisée dans les textiles comme agent épaississant pour l'impression textile, constituant environ 2 à 3 % des pâtes d'impression.
Elle est également utilisée dans la finition des tissus pour en modifier la texture.
Elle sert également de liant dans les non-tissés, contribuant à leur résistance et à leur stabilité.
Dans les applications d'encollage, environ 1 à 3 % de carboxyméthylcellulose sodique est utilisée pour protéger les fils pendant le tissage et réduire les casses.
Elle contribue à épaissir les pâtes d'impression, ce qui rend les impressions plus précises.
Elle est également utilisée pour épaissir les colorants.
Elle constitue également une alternative aux épaississants synthétiques.
Utilisations cosmétiques
La carboxyméthylcellulose sodique est un ingrédient utilisé dans plus de 50 % des produits cosmétiques.
En tant qu'agent épaississant, elle est utilisée dans les formules où la viscosité doit être contrôlée avec précision.
En soins capillaires, environ 25 % des shampooings et après-shampooings utilisent la carboxyméthylcellulose sodique pour ses effets revitalisants et démêlants.
Elle est également utilisée dans les industries du maquillage et du dentifrice pour contrôler la texture des produits.
Grâce à sa capacité à retenir l'humidité, la carboxyméthylcellulose sodique est également utilisée dans les produits de soin de la peau.
Elle sert d'agent filmogène dans environ 10 % des crèmes solaires.
Elle favorise la suspension et la dispersion des pigments, liant les autres ingrédients pour une répartition uniforme.
La carboxyméthylcellulose sodique, combinée à l'éthanolamine (acide gras) ou au 2,2'-iminodiéthanol dans un produit capillaire, peut former un film fin autour des cheveux.
Préparation
La carboxyméthylcellulose sodique est synthétisée par réaction alcaline de la cellulose avec l'acide chloroacétique.
Les groupes carboxyles polaires (acide organique) rendent la cellulose soluble et chimiquement réactive.
Les tissus en cellulose, par exemple le coton ou la viscose (rayonne), peuvent également être transformés en carboxyméthylcellulose sodique.
Après la réaction initiale, le mélange obtenu produit environ 60 % de carboxyméthylcellulose sodique et 40 % de sels (chlorure de sodium et glycolate de sodium).
Ce produit, appelé carboxyméthylcellulose sodique technique, est utilisé dans les détergents, où il sert d'épaississant.
Un procédé de purification supplémentaire permet d'éliminer les sels et de produire de la carboxyméthylcellulose sodique pure, utilisée dans les applications alimentaires et pharmaceutiques.
Une qualité intermédiaire « semi-purifiée » est également produite, généralement utilisée dans les applications papier, comme la restauration de documents d'archives.
