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Polvere di gomma xantana, un polisaccaride microbico prodotto dalla fermentazione dei carboidrati da parte del batterio giallo dei semi oleosi selvatici, ha ridisegnato i confini dell'alimentazione e dell'industria moderne con la sua straordinaria versatilità. Presenta una polvere fine, simile a polvere-, di colore da bianco latte a giallo pallido che può sembrare semplice e insignificante, ma al contatto con l'acqua mostra immediatamente proprietà magiche - non si dissolve veramente, ma invece, con la sua struttura polimerica a catena lunga-, si sviluppa rapidamente e si idrata in acqua, formando un fluido di rete tridimensionale con elevata viscosità e sorprendente plasticità. Questa proprietà reologica unica gli consente di mantenere una consistenza densa quando è a riposo e, applicando una forza di taglio (come agitazione, versamento), la viscosità diminuisce istantaneamente, recuperando rapidamente al termine dell'operazione, bilanciando perfettamente la stabilità della sospensione e la fluidità di lavorazione del sistema. Essendo un emulsionante efficiente, può bloccare saldamente l'interfaccia olio-acqua, prevenendo la stratificazione; come addensante, una quantità di aggiunta molto bassa (solitamente 0,1%-0,5%) può creare una consistenza liscia e carnosa; e la sua eccezionale resistenza agli acidi, agli alcali, ai sali e alle alte temperature lo rendono stabile come una montagna anche in condizioni di lavorazione estreme. Dal dare alle salse una consistenza ricca, prevenire la formazione di cristalli nel gelato, garantire la sospensione uniforme a lungo termine dei succhi, alla costruzione di una rete di supporto simile al glutine-nel pane senza glutine e persino come agente addensante e sospendente nelle trivellazioni petrolifere, nei cosmetici e nei campi farmaceutici, la gomma xanthan, con la sua consistenza magica insostituibile, è diventata silenziosamente lo "scheletro invisibile" che collega il tavolo da pranzo e la produzione industriale ed è considerata una piccola ma grande pietra angolare nella moderna ingegneria dei fluidi.
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Formula chimica |
C8H14N2Cl2O2 |
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Messa esatta |
230 |
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Peso Molecolare |
230 |
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m/z |
240 (100.0%), 242 (63.9%), 244 (10.2%); 241 |
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Analisi elementare |
C, 39,85; H, 5,85; N, 16,66; O, 13,27; Cl, 29.41 |
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La gomma xantana è un composto polimerico polisaccaridico prodotto mediante fermentazione microbica, che presenta proprietà reologiche uniche, buona solubilità in acqua, stabilità al calore, agli acidi e agli alcali e buona compatibilità con vari sali. Come addensante, agente di sospensione, emulsionante, stabilizzante, può essere ampiamente utilizzato in settori quali petrolio, medicina, prodotti chimici quotidiani, alimenti, tabacco, pesticidi, stampa e tintura tessile, ceramica, protezione antincendio, estrazione mineraria, lavorazione dei minerali, ecc.
Applicazione nell'industria alimentare
La gomma xantana è un importante addensante e stabilizzante nell'industria alimentare, che può essere utilizzata per migliorare e stabilizzare la struttura e la consistenza del cibo. I suoi usi specifici sono i seguenti:
Prodotti lattiero-caseari: la gomma xantana può essere utilizzata come stabilizzante nei prodotti lattiero-caseari come yogurt, frappè, latte aromatizzato, latte condensato, ecc. Può aiutare a prevenire la precipitazione del siero di latte e migliorare la consistenza e il gusto del prodotto. Allo stesso tempo può anche aumentare la viscosità e la stabilità del prodotto, rendendo i latticini più delicati e uniformi.
Bevande: la gomma xantana può essere utilizzata come addensante e agente di sospensione in bevande liquide come succhi di frutta, bevande a base di tè e bevande sportive. Può aumentare la viscosità e il gusto delle bevande, rendendole più ricche e morbide. Allo stesso tempo, può sospendere uniformemente le particelle di polpa di frutta o le fibre nel succo, prevenire la sedimentazione e mantenere l'uniformità e la stabilità della bevanda.
Prodotti da forno: la gomma xantana può essere utilizzata come miglioratore e idratante nei prodotti da forno come pane, torte e biscotti. Può migliorare la tenuta d'aria e l'estensibilità dell'impasto, rendendo i prodotti da forno più morbidi ed elastici. Allo stesso tempo, può anche trattenere l’umidità, prolungare la durata di conservazione dei prodotti da forno e mantenerne la consistenza morbida.
Caramelle: la gomma xantana può essere utilizzata come agente gel e stabilizzante nella produzione di caramelle. Può aumentare la forza e l'elasticità del gel delle caramelle, rendendole più elastiche e gommose. Allo stesso tempo, può impedire che le caramelle si deformino o si sciolgano durante la conservazione, mantenendone la forma e la consistenza.
Condimento:Polvere di gomma xantanapuò essere utilizzato come addensante e stabilizzante in salsa di soia, aceto, salse e altri condimenti. Può migliorare la consistenza e la stabilità dei condimenti, rendendoli più ricchi e uniformi. Allo stesso tempo, può evitare che il condimento si stratifichi o si depositi durante la conservazione, mantenendone la qualità e il gusto.
Inoltre, la gomma xantana può essere utilizzata anche per alimenti congelati, prodotti a base di carne, cibi in scatola, ecc. Negli alimenti congelati può essere utilizzata come agente antigelo per prevenire la formazione di cristalli di ghiaccio e mantenere la consistenza e il gusto del cibo. Nei prodotti a base di carne, può migliorare la capacità di ritenzione idrica e la stabilità della carne macinata, rendendo i prodotti a base di carne più teneri e succosi. Nel cibo in scatola, può impedire che il cibo si rovini o si stratifichi durante la lavorazione e la conservazione, mantenendone la qualità e il gusto.
Applicazione nell'industria petrolifera
Nell'industria petrolifera, la gomma xantana è un importante additivo per fluidi di perforazione che può migliorare la stabilità e la capacità di trasporto della sabbia dei fluidi di perforazione. I suoi usi specifici sono i seguenti:
Miglioramento della stabilità del fluido di perforazione: la gomma xantana ha una buona resistenza al sale, al calcio, al magnesio e altre proprietà e può mantenere la stabilità nei fluidi di perforazione ad alta salinità e elevata durezza. Può impedire la stratificazione, la sedimentazione o il deterioramento del fluido di perforazione in condizioni di temperatura e pressione elevate e mantenerne la fluidità e la sospensione.
Miglioramento della capacità di trasporto della sabbia del fluido di perforazione: la gomma xantana ha un'elevata viscosità e proprietà di assottigliamento del taglio, che possono trasportare e sospendere efficacemente particelle solide come detriti di perforazione e detriti rocciosi. Può impedire l'accumulo e il blocco dei residui di perforazione nel pozzo, migliorando l'efficienza della perforazione.
Ridurre la perdita di filtrazione del fluido di perforazione: la gomma xantana può formare un denso pannello filtrante nel pozzo, riducendo la perdita di filtrazione del fluido di perforazione. Ciò può impedire un'eccessiva infiltrazione di fluido di perforazione nella formazione, causando problemi come l'inquinamento della formazione e il collasso del pozzo.
Inoltre, la gomma xantana può essere utilizzata anche nei prodotti chimici dei giacimenti petroliferi come fluidi di fratturazione, fluidi di completamento e fluidi di lavorazione. Può migliorare la stabilità e la capacità di trasporto della sabbia di questi prodotti chimici, migliorare l'efficienza produttiva e il tasso di recupero dei pozzi petroliferi.
Applicazione nell'industria farmaceutica
Nell'industria farmaceutica, la gomma xantana è un importante eccipiente farmaceutico che può essere utilizzato per preparare varie formulazioni orali, topiche e iniettabili. I suoi usi specifici sono i seguenti:
Preparazioni orali: la gomma xantana può essere utilizzata come riempitivo, adesivo e disintegrante in preparazioni orali come compresse, capsule e granuli. Può aumentare il peso e il volume della formulazione, migliorarne la durezza e la stabilità. Allo stesso tempo, può anche favorire la disintegrazione e la dissoluzione della formulazione, migliorando la biodisponibilità del farmaco.
Preparazioni esterne: la gomma xantana può essere utilizzata come matrice e stabilizzante in unguenti, creme, gel e altri preparati esterni. Può migliorare la viscosità e la stabilità della formulazione, rendendola più uniforme e delicata. Allo stesso tempo, può anche favorire la penetrazione e l’assorbimento dei farmaci, migliorandone l’effetto terapeutico.
Preparazioni per iniezione: la gomma xantana può essere utilizzata come addensante e stabilizzante in preparazioni per iniezione come iniezioni e infusioni. Può migliorare la viscosità e la stabilità della formulazione, prevenendo la precipitazione o la stratificazione del farmaco durante lo stoccaggio e il trasporto. Allo stesso tempo, può anche ridurre il dolore e l’irritazione durante l’iniezione, migliorando il comfort del paziente.
Inoltre, la gomma xantana può essere utilizzata anche per preparare preparazioni oftalmiche e orali. Nelle preparazioni oftalmiche può essere utilizzato come addensante e lubrificante per migliorare il comfort e l'effetto terapeutico del farmaco. Nelle preparazioni orali può essere utilizzato come stabilizzante e agente di sospensione per migliorare la stabilità e il gusto della preparazione.
Applicazione nell'industria chimica quotidiana
Nell'industria chimica quotidiana, la gomma xantana è un importante additivo cosmetico che può essere utilizzato per preparare vari prodotti per la cura della pelle, per parrucchieri e per la pulizia. I suoi usi specifici sono i seguenti:
Prodotti per la cura della pelle: la gomma xantana può essere utilizzata come addensante e stabilizzante nei prodotti per la cura della pelle come creme per il viso, lozioni, essenze, ecc. Può migliorare la consistenza e la stabilità del prodotto, rendendolo più uniforme e delicato. Allo stesso tempo, può migliorare l'idratazione e l'elasticità della pelle, migliorare la consistenza e l'aspetto della pelle.
Prodotti per la cura dei capelli: nei prodotti per la cura dei capelli come shampoo, balsamo e maschera per capelli, la gomma xantana può essere utilizzata come addensante e agente di sospensione. Può migliorare la consistenza e la stabilità del prodotto e prevenire la precipitazione di particelle solide. Allo stesso tempo, può migliorare la morbidezza e la lucentezza dei capelli, migliorarne la consistenza e l'aspetto.
Prodotti per la pulizia: la gomma xantana può essere utilizzata come addensante e stabilizzante in prodotti per la pulizia come gel doccia, disinfettante per le mani e detersivo per piatti. Può migliorare la consistenza e la stabilità del prodotto, facilitandone l'applicazione e il risciacquo. Allo stesso tempo, può migliorare la capacità di pulizia e l'effetto di rimozione delle macchie del prodotto e migliorare la soddisfazione dell'utente.
Inoltre, la gomma xantana può essere utilizzata anche per preparare dentifrici, rossetti, ombretti e altri cosmetici e prodotti per l'igiene orale. Può migliorare la consistenza e la stabilità di questi prodotti, migliorarne la consistenza e l'aspetto e aumentare il comfort e la soddisfazione dell'utente.
Applicazione nell'industria dei pesticidi
Nell'industria dei pesticidi, la gomma xantana è un importante additivo pesticida che può essere utilizzato per preparare varie polveri bagnabili, sospensioni e granuli disperdibili in acqua. I suoi usi specifici sono i seguenti:
Miglioramento della stabilità dei pesticidi: la gomma xantana ha una buona resistenza al sale, al calcio, al magnesio e altre proprietà e può mantenere la stabilità in acque ad alta salinità e elevata durezza. Può impedire che le formulazioni di pesticidi si stratifichino, si depositino o si deteriorino durante lo stoccaggio e il trasporto, mantenendone l'uniformità e la stabilità.
Migliorare la sospensione dei pesticidi:Polvere di gomma xantanaha proprietà di elevata viscosità e assottigliamento al taglio, che possono trasportare e sospendere efficacemente le particelle di pesticidi. Può impedire che le particelle di pesticidi si depositino o si aggreghino durante l'irrorazione, migliorando la dispersione e la copertura dei pesticidi.
Migliorare l'adesione dei pesticidi: la gomma xantana può formare una pellicola densa sulla superficie delle piante, migliorando l'adesione e la persistenza dei pesticidi. Può impedire che i pesticidi vengano lavati via dall'acqua piovana o dal vento, migliorare l'efficienza di utilizzo e l'effetto preventivo dei pesticidi.
Applicazione nell'industria della stampa e della tintura tessile
Nell'industria della stampa e della tintura tessile, la gomma di xantano è un importante agente ausiliario di stampa e tintura, che può essere utilizzato per preparare varie paste da stampa, agenti ausiliari di tintura, agenti di finitura e altri agenti ausiliari di stampa e tintura. I suoi usi specifici sono i seguenti:
Miglioramento della stabilità della pasta da stampa: la gomma di xantano può aumentare la viscosità e la stabilità della pasta da stampa, prevenendo la delaminazione, la precipitazione o il deterioramento durante lo stoccaggio e il trasporto. Ciò può garantire l'uniformità e la stabilità della pasta da stampa e migliorare la qualità e l'effetto della stampa.
Migliorare la disperdibilità degli ausiliari di tintura: la gomma xantana può essere utilizzata come disperdente per gli ausiliari di tintura per migliorare la disperdibilità e l'uniformità dei coloranti. Ciò può impedire l'aggregazione o la precipitazione dei coloranti durante il processo di tintura, migliorando la qualità e l'efficacia della tintura.
Migliorare l'adesione degli agenti di finissaggio: la gomma xantana può formare una pellicola densa sulla superficie dei tessuti, migliorando l'adesione e la durata degli agenti di finissaggio. Ciò può impedire che l'agente di finitura venga lavato via o consumato dall'acqua, migliorando l'effetto di finitura e la durata del tessuto.
Applicazione nell'industria ceramica
Nell'industria ceramica, la gomma xantana è un importante additivo ceramico che può essere utilizzato per preparare vari smalti ceramici, fanghi ceramici, grezzi ceramici e altri materiali ceramici. I suoi usi specifici sono i seguenti:
Miglioramento della stabilità degli smalti ceramici: la gomma xantana può aumentare la viscosità e la stabilità degli smalti ceramici, prevenendo la delaminazione, la precipitazione o il deterioramento durante lo stoccaggio e il trasporto. Ciò può garantire l'uniformità e la stabilità dello smalto, migliorare la qualità e la lucentezza della superficie dello smalto.
Miglioramento della fluidità dell'impasto ceramico: la gomma xantana può ridurre la viscosità dell'impasto ceramico, migliorarne la fluidità e la plasticità. Ciò può facilitare lo stampaggio e la lavorazione dei prodotti ceramici, migliorando la qualità e l'efficienza dei prodotti.
Migliorare la resistenza dei grezzi in ceramica:Polvere di gomma xantanapossono subire reazioni chimiche con altri componenti dei grezzi ceramici, formando legami chimici che aumentano la resistenza e la durezza dei grezzi. Ciò può migliorare le proprietà meccaniche e la durabilità dei prodotti ceramici.
Metodo di sintesi della gomma xantana:
Metodo 1:
Regolare il terreno contenente 1%~5% di glucosio e sale inorganico a pH 6,0~7,0, aggiungere l'inoculo di Xanthomonas campestris, coltivare per 50~100 ore e ottenere 4~12Pa? S liquido ad alta viscosità. Dopo la sterilizzazione, viene aggiunto isopropanolo o etanolo per precipitare, quindi l'isopropanolo o l'etanolo vengono raffinati, essiccati e frantumati.
Metodo 2:
Con glucosio o amido come fonte di carbonio, idrolizzato proteico o ammonio inorganico come fonte di azoto, la gomma xantana è stata isolata dalla soluzione di coltura mediante il metodo di estrazione con solvente organico o precipitazione di sali metallici di alto valore- utilizzando Xanthomonas campestris, un ceppo di Xanthomonas campestris, del genere Xanthobacterium.
Metodo 3:
Il mezzo di fermentazione contenente zuccheri (come glucosio, saccarosio, amido, amido idrolizzato, ecc.) viene fermentato dal ceppo Xanthomonas campestris in presenza di un'appropriata fonte di azoto, potassio idrogeno fosfato e una quantità adeguata di oligoelementi, quindi estratto, essiccato e frantumato.
Polvere di gomma xantanaè attualmente la colla biologica più superiore al mondo, che integra addensamento, sospensione, emulsionamento e stabilità. Il numero di gruppi piruvato all'estremità della catena laterale molecolare della gomma xantana ha una grande influenza sulle sue proprietà. La gomma xantana ha le proprietà generali dei polimeri a catena lunga, ma contiene più gruppi funzionali rispetto ai polimeri generali e mostrerà proprietà uniche in condizioni specifiche. La sua conformazione in soluzione acquosa è varia e mostra caratteristiche diverse in condizioni diverse.
La gomma xantana ha un buon effetto sospensivo su solidi insolubili e goccioline d'olio. Le molecole di sol di gomma xantana possono formare copolimeri elicoidali a nastro super leganti, formando una fragile struttura a rete simile alla colla, in modo che possa supportare la morfologia di particelle solide, goccioline e bolle, mostrando una forte stabilità all'emulsificazione e un'elevata capacità di sospensione.
La gomma xantana può essere rapidamente sciolta in acqua e ha una buona solubilità in acqua. Può anche essere sciolto in acqua fredda, risparmiando complicati processi di lavorazione ed è comodo da usare. Tuttavia, a causa della sua forte idrofilia, se l'acqua viene aggiunta direttamente e la miscelazione non è sufficiente, lo strato esterno assorbirà l'acqua e si espanderà in una micella, impedendo all'acqua di entrare nello strato interno, compromettendone così la funzione. Occorre quindi prestare attenzione al corretto utilizzo. La polvere secca di gomma xantana o i materiali ausiliari in polvere secca come sale e zucchero vengono miscelati bene e quindi aggiunti lentamente all'acqua di agitazione per l'alimentazione per preparare una soluzione per l'uso.
La soluzione di gomma xantana ha le caratteristiche di bassa concentrazione e alta viscosità (la viscosità della soluzione acquosa all'1% è 100 volte quella della gelatina) ed è un addensante altamente efficace.
La soluzione acquosa di gomma xantana ha un'elevata viscosità sotto azione statica o a basso taglio e mostra un forte calo della viscosità sotto azione ad alto taglio, ma la struttura molecolare rimane invariata. Quando la forza di taglio viene eliminata, la viscosità originale verrà ripristinata immediatamente. La relazione tra forza di taglio e viscosità è completamente plastica. La gomma xantana ha un'eccezionale pseudoplasticità, che è molto efficace per stabilizzare sospensioni ed emulsioni.
La viscosità della soluzione di gomma xantana non cambierà notevolmente con il cambiamento della temperatura. Generalmente, la viscosità dei polisaccaridi cambierà a causa del riscaldamento, ma la viscosità della soluzione acquosa di gomma xantana quasi non cambia tra 10 e 80 gradi. Anche la soluzione acquosa a bassa concentrazione mostra ancora un'elevata viscosità stabile in un ampio intervallo di temperature. La soluzione di gomma xantana all'1% (contenente l'1% di cloruro di potassio) è stata riscaldata da 25 gradi a 120 gradi e la sua viscosità è diminuita solo del 3%.
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