Por que a CMC perde viscosidade? 7 causas e como evitar

Poucas coisas param uma linha de produção como uma solução de CMC que ontem estava espessa e hoje está rala. A carboximetilcelulose sódica (CMC) é um polímero de cadeia longa, e a sua viscosidade depende de duas coisas: o comprimento das cadeias e o quanto elas ficam estendidas na água. Cada causa de perda de viscosidade ataca uma dessas duas. Algumas perdas se revertem sozinhas; outras quebram as cadeias de vez. Estas são as sete causas que mais vemos em fábricas de detergentes, papel, cerâmica, perfuração e alimentos.

1. Micróbios e enzimas em soluções armazenadas

A CMC é feita a partir da celulose, então bactérias e as enzimas celulases que elas produzem conseguem cortar as suas cadeias. O sinal típico é uma viscosidade que cai continuamente ao longo de dias, muitas vezes com cheiro azedo, sobretudo em tanques mornos, barbotinas de esmalte e água de fábrica de papel. Essa perda é permanente.

• Prepare as soluções perto do momento de uso, ou adicione um conservante adequado ao seu processo.
• Limpe e seque os tanques de preparo entre os lotes.
• Se o armazenamento for longo, escolha um grau de substituição (DS) maior: com mais da cadeia substituída, as enzimas têm menos pontos para cortar.

2. Sal e água dura

A CMC é um polímero aniônico. Os seus grupos carboxila carregados se repelem e mantêm a cadeia estendida. Os sais dissolvidos blindam essa carga, a cadeia se enrola e a viscosidade cai. O cálcio e o magnésio da água dura agem com mais força do que o sódio e, em níveis altos, podem turvar ou gelificar uma CMC de DS baixo.

• Dissolva primeiro a CMC em água limpa e branda, e só depois adicione os sais.
• Para salmouras, esmaltes com sais solúveis e água dura, escolha um DS maior. A PAC da Sentai (DS ≥ 0,9) é usada até em salmoura saturada, e os nossos graus cerâmicos de DS alto têm DS ≥ 0,95.

3. pH baixo

A CMC é mais estável perto do pH neutro. Em produtos ácidos os grupos carboxila perdem a carga, as cadeias se enrolam e a viscosidade cai; em condições muito ácidas a CMC de DS baixo pode precipitar. Álcalis fortes em alta temperatura também a degradam com o tempo.

• Para bebidas lácteas acidificadas, molhos de frutas e outros produtos de pH baixo, use graus estáveis em meio ácido: os graus alimentícios Tipo 9 da Sentai (DS ≥ 0,90) ou o FL10A (DS ≥ 1,0).
• Mantenha a água de preparo perto do pH neutro quando o processo permitir.

4. Calor

A viscosidade cai quando a temperatura sobe. Sozinho, esse efeito é reversível: a solução volta a engrossar ao esfriar. Manter as soluções de CMC quentes por muito tempo, principalmente perto da fervura, quebra as cadeias, e aí a perda é permanente.

• Compare viscosidades na mesma temperatura; 25 °C é a referência habitual.
• Adicione a CMC depois da etapa mais quente quando o processo permitir, e evite mantê-la quente por muito tempo.

5. Cisalhamento alto

As soluções de CMC são pseudoplásticas: a viscosidade cai enquanto são agitadas ou bombeadas e se recupera em repouso. É um comportamento normal, não um defeito. Cisalhamento muito alto por muito tempo, como um misturador rotor-estator ligado por horas, pode quebrar as cadeias de forma permanente.

• Meça a viscosidade numa rotação definida, com a solução em repouso.
• Use cisalhamento alto para dispersar o pó e depois passe para uma agitação suave enquanto ele hidrata.

6. Oxidantes na fórmula

Alvejantes e oxidantes, como o hipoclorito e o peróxido de hidrogênio, quebram as cadeias de CMC, e traços de metais como o ferro podem acelerar isso. Em detergentes e limpadores com alvejante, isso aparece como um produto que fica mais ralo na prateleira.

• Faça um teste de armazenamento da CMC com o seu sistema alvejante antes de escalar.
• Adicione os oxidantes o mais tarde possível e teste o produto acabado depois de envelhecido, não só no dia da fabricação.

7. A CMC nunca chegou a se dissolver por completo

Às vezes a viscosidade não se perde: ela nunca chegou a se desenvolver por completo. Grumos ou hidratação lenta deixam parte do polímero sem dissolver, então a solução parece rala no começo e engrossa nas horas seguintes. O que parece variação entre lotes muitas vezes é uma diferença no tempo de dissolução.

• Adicione o pó devagar no vórtice, ou pré-misture com os ingredientes secos, e agite até a hidratação completa antes de medir.
• Quando precisar da viscosidade completa rápido e sem grumos, use CMC instantânea com tratamento de superfície, como a série R da Sentai (DS ≥ 0,95).

Diagnóstico rápido

• Cai ao longo de dias no armazenamento, muitas vezes com cheiro azedo: micróbios. Conserve a solução e limpe os tanques.
• Cai assim que entra sal ou água dura: íons. Dissolva a CMC primeiro e escolha um DS maior.
• Mais baixa em produtos ácidos: pH. Use um grau de DS alto estável em meio ácido.
• Mais baixa quando quente e se recupera ao esfriar: normal. Meça a 25 °C.
• Mais baixa durante o bombeamento e se recupera em repouso: comportamento pseudoplástico normal.
• Cai depois que entra o alvejante: oxidante. Teste a compatibilidade antes de escalar.
• Continua subindo por horas depois de misturar: dissolução incompleta. Agite por mais tempo ou use CMC instantânea.

Quando o problema é o grau

Se as suas condições forem exigentes (salmoura, ácido, água dura ou armazenamento longo), a solução costuma ser outro grau, e não uma dose maior. Envie as suas condições (sal, pH, temperatura e tempo de armazenamento) e indicaremos um grau da Sentai, com uma amostra grátis: sentai-cmc.com/pt/contact