O que é carboximetilcelulose (CMC)? Usos, graus e especificações

A carboximetilcelulose (CMC) é um éter de celulose hidrossolúvel obtido pela ligação de grupos carboximetila à celulose de polpa de madeira ou de línter de algodão. O que se vende como CMC é quase sempre o seu sal de sódio — a carboximetilcelulose sódica, também chamada de goma de celulose, E466 ou CAS 9004-32-4 —, um pó branco a esbranquiçado que se dissolve em água fria ou quente e forma uma solução transparente e viscosa. A indústria a utiliza como espessante, ligante, estabilizante, formador de filme e agente de retenção de água em produtos que vão de ânodos de baterias de íons de lítio e sorvetes a fluidos de perfuração, revestimentos de papel e detergentes para roupas. Três números definem um grau: grau de substituição (DS), viscosidade e pureza.

O que é carboximetilcelulose

A celulose é uma longa cadeia de unidades de glicose, cada uma com três grupos hidroxila. Na CMC, parte dessas hidroxilas é convertida em grupos éter carboximetílico (–CH₂–COONa). Os grupos carboxilato carregados tornam a cadeia solúvel em água e conferem à CMC seu caráter aniônico; assim, ela se adsorve em partículas e fibras, mantém-nas separadas e espessa a água em baixa dosagem.

A CMC é produzida alcalinizando a celulose com hidróxido de sódio e eterificando-a com ácido monocloroacético. A reação gera cloreto de sódio e glicolato de sódio como subprodutos, que os graus bateria e alimentício removem por lavagens repetidas com solução hidroalcoólica. A pureza é expressa em base seca como 100 % menos a soma de NaCl e glicolato de sódio; assim, um grau de 99.5 % contém no máximo 0.5 % desses sais no total.

CMC sódica vs. CMC: há diferença?

No comércio e na maioria das fichas de especificação, “CMC” significa o sal de sódio. A carboximetilcelulose na forma de ácido livre não se dissolve em água e, por isso, quase não tem uso comercial; é a neutralização com sódio que faz o produto funcionar. Um comprador que pede “CMC sódica”, “CMC-Na” ou “goma de celulose” está pedindo a mesma química. As diferenças reais entre dois produtos de CMC estão no DS, na viscosidade, na pureza e na forma das partículas, não no nome.

Dois parentes próximos costumam ser cotados junto com a CMC. A celulose polianiônica (PAC) também é uma carboximetilcelulose, mas com substituição mais alta e mais uniforme, para fluidos de perfuração de água salgada. O carboximetil amido sódico (CMS) aplica a mesma química ao amido em vez da celulose, resultando em um produto mais barato, de viscosidade mais baixa e com vida útil da solução mais curta.

Os três números que definem um grau de CMC

Grau de substituição (DS)

O DS é o número médio de grupos carboximetila por unidade de glicose, com máximo teórico de 3. Um DS mais alto melhora a solubilidade, a transparência e a tolerância a sal, água dura e ácido; um DS mais baixo custa menos e atende a aplicações como detergentes. Os graus Sentai vão de DS 0.4–0.6 na CMC para detergentes a 0.9 ou mais nos graus para tintas e na PAC, e 0.95 ou mais nos graus instantâneos.

Viscosidade

A viscosidade reflete o comprimento da cadeia (massa molecular) e determina quanta CMC você precisa para atingir a consistência desejada. A linha da Sentai abrange de cerca de 5 a 8000 mPa·s, dos graus de baixa viscosidade para papel e detergentes aos graus de alta viscosidade para perfuração, mineração e alimentos.

Graus de alta viscosidade são especificados em solução a 1 % e graus de baixa viscosidade em solução a 2 %, ambos a 25 °C com viscosímetro Brookfield em base seca. Nunca compare valores medidos em concentrações diferentes.

Pureza

A pureza é a fração do produto seco que corresponde a CMC sódica, e não a subprodutos salinos. Os graus técnicos mantêm parte do cloreto de sódio e do glicolato de sódio, o que é aceitável em detergentes, cerâmica e fluidos de perfuração e reduz o preço; os graus técnicos da Sentai vão de cerca de 55 % a 96 %. As CMC grau bateria e grau alimentício são refinadas até ≥ 99.5 %, e os graus para creme dental e os industriais de uso geral ficam entre 98 % e 99.5 %.

Para que serve a CMC

Nos diversos setores, a CMC cumpre um pequeno conjunto de funções — espessar, ligar, manter em suspensão, estabilizar, reter água e formar filmes — e cada aplicação dá um peso diferente a cada uma delas. A tabela relaciona os principais usos à família de produtos Sentai desenvolvida para cada um.

CMC em pó, granulada ou instantânea?

A maior parte da CMC é fornecida como pó fino, que hidrata mais rápido, mas forma grumos se for despejado de uma vez na água. A CMC granulada é aglomerada em partículas maiores, de escoamento livre, que geram menos poeira e se molham de forma mais uniforme. A CMC instantânea recebe tratamento superficial para que as partículas se dispersem antes de inchar, o que permite preparar a solução sem grumos em misturadores simples. A Sentai pode ajustar a granulometria, a granulação e o tratamento superficial ao processo do cliente.

A CMC é segura?

A carboximetilcelulose sódica grau alimentício é um aditivo alimentar aprovado nos principais mercados: E466 na União Europeia, INS 466 no sistema do Codex, reconhecida como geralmente segura (GRAS) nos Estados Unidos nos termos do 21 CFR 182.1745 quando usada de acordo com as boas práticas de fabricação, e abrangida na China pela GB 1886.232-2016. O JECFA a avaliou e estabeleceu uma ingestão diária aceitável “não especificada”. Somente graus produzidos e ensaiados conforme uma norma alimentar podem ser usados em alimentos; os graus técnicos destinam-se a uso industrial.

O que define o preço da CMC

• Pureza: refinar até ≥ 99.5 % exige lavagens repetidas com solução hidroalcoólica, por isso os graus refinados custam mais que os graus técnicos.
• DS e viscosidade: uma substituição maior consome mais reagente, e os graus de alta viscosidade exigem uma celulose de melhor qualidade.
• Ensaios e normas: a contagem de géis do grau bateria, os ensaios conforme normas alimentares e os certificados aumentam o custo.
• Forma física: os graus granulados e os instantâneos com tratamento superficial exigem etapas adicionais de processamento.
• Embalagem, volume e Incoterms: sacos de 25 kg ou big bags, contêineres completos e as condições FOB, CFR ou CIF alteram o preço final entregue.

Para uma cotação, envie a aplicação, a especificação-alvo e seu volume anual; a Sentai cota por grau nas condições FOB, CFR, CIF ou EXW.

Como especificar a CMC na compra

1. Descreva a aplicação e o processo: o que a CMC precisa fazer, em que dosagem, em que água e a que temperatura.
2. Informe a viscosidade junto com o método: concentração (1 % ou 2 %), temperatura, viscosímetro, spindle e velocidade.
3. Defina limites de DS, pureza e cloreto de sódio adequados à aplicação.
4. Inclua pH, umidade e granulometria, além do comportamento de dissolução se houver risco de grumos.
5. Indique a norma de que você precisa, como a GB 1886.232-2016 para alimentos ou a GB/T 5005 para fluidos de perfuração, e solicite um certificado de análise para cada lote.
6. Teste uma amostra na sua própria formulação antes de homologar um fornecedor.