Page 32 - Aditivos & Ingredientes Ed. 111

CMCcom água resulta em uma pasta, a qual é neutralizada. As partículas secas têm alta fluidez e uma elevada porosidade, visto que são um agregado de mui- tos materiais ligados, compostos por partículas de CMC primária, as quais são unidas fortemente por pontes de hidrogênio, o que impede a sua libe- ração de maneira individual.Para obtenção da CMC coloidal e em pasta, a celulose hidrolisada é quebrada em pequenos fragmentos, que são ci- salhados para liberar as microfibrilas celulósicas e os cristalitos agregados (partículas de CMC primária). Este processo é chamado de atrito. Confor- me a distribuição entre as microfibrilas e as partículas dos cristalitos obtém-se a funcionalidade desejada.A concentração de CMC é então ajustada para se produzir a celulose microcristalina tipo pasta. Na secagem da celulose atritada formam-se cadeias intermoleculares de hidrogênio entre as superfícies das partículas de CMC primárias adjacentes, que não são fa- cilmente reidratadas. A fim de dar uma capacidade de dispersão para as partí- culas secas de CMC, uma superfície da partícula CMC primária é revestida com hidrocolóides.A CMC tipo coloidal é uma mistura coprocessada de CMC e hidrocolóides (derivados hidrossolúveis de celulose ou polissacarídeos hidrossolú-veis, como carboximetilcelulose sódica, goma xantana e goma karaya.Os hidrocolóides agem como uma barreira dispersante para as partículas adjacentes de CMC, evitando a reagre- gação durante o processo de secagem. Desta forma, as partículas primárias podem ser uniformemente redisper- sadas na água quando as CMCs tipo coloidais são colocadas em água com cisalhamento adequado.ESTRUTURA E PROPRIEDADESUma molécula de celulose tem um arranjo linear de unidades de D-glicose conectadas por ligação β-1,4: [C6H10O5]n e possui muitos grupos hidroxílicos disponíveis para participa- rem no encadeamento de hidrogênio entre as cadeias moleculares de celu- lose adjacente.As fortes ligações de hidrogênio produzem um conjunto de cadeias moleculares de celulose chamadas microfibrilas. Na parede secundária de madeira, as cadeias de celulose formam microfibrilas com 5nm a 10nm de espes- sura. Essa espessura pode corresponder a de um conjunto formado por dezenas a centenas de cadeias de celulose. Dentro dos conjuntos, existem regiões cristali- nas e amorfas nas microfibrilas.A celulose nativa nos vegetais superiores mostra o seguinte padrão de difração de celulose aos raios-X: três picos dis- tintos corres- pondendo a (110), (110) e (200). Os planos são ob- serva- dos nos ângulos de difra- ção 2θ = 14,8o, 16,3o e 22,6o, res-pectivamente. A maioria dos vegetais sinte-tiza biologicamente moléculas de celu- lose na construção da parede celular. Em madeiras macias, a celulose res- ponde por cerca de 50% do peso.O grau de polimerização (DP) da celulose nativa depende da sua origem, atingindo 8.000 em madeira natural. Já em polpa de madeira, o DP da celulose é menor, com variações entre 1.000 e 1.500.Quando a celulose é hidrolisada com ácido mineral, a região amorfa é remo- vida como oligossacarídeos celulósicos hidrossolúveis e glicose.No estágio inicial da hidrólise, o DP diminui drasticamente, mas se aproxima de um valor constante, o que é conhecido como levelling-off DP. No caso de utilização de polpa de ma- deira como um precursor de celulose microcristalina, o levelling-off DP varia entre 200 e 300. Nesse sentido, um elemento de celulose microcristalina seria um fragmento de microfibrila celulósica (aproximadamente, 5nm de espessura), cujo comprimento é igual ao do peso molecular levelling-off (aproximadamente, 100 a 150nm). Na verdade, todos os elementos se unem com fortes ligações de hidrogênio, construindo agregados cristalitos muito maiores (partículas de CMC primária).Estudossobreas dispersõesaquosas de CMC utilizando espalhamento neu- trônico de ângulo reduzido, demonstra- ram que os perfis de espalhamento mostram uma estrutura fractal com uma dimensão de 2.2. O tamanho mí- nimo da estrutura fractal foi de aproxi- madamente 6nm. O comprimento do elemento acima mencionado é muito maior do que o mínimo tamanho da estrutura fractal (6nm) e também que a espessura do elemento combina muito bem com o tamanho mínimo da estrutura fractal na celulose microcristalina.Durante a hidrólise, a região cris- talina da celulose aumenta, por isso a cristalinidade da CMC torna-se maior queadacelulosenapolpademadeira.É de se notar que o grau de cristalinidade da CMC não é de100%, mas entre 70% a 80% ao se usar a difração por raios-X. Este fato é consistentemente explicado ao se considerar o tamanho de uma microfibrila, o número de32ADITIVOS & INGREDIENTES