Метилцелулозата (MC) и карбоксиметилцелулозата (CMC) са две общи производни на целулозата, широко използвани в храните, медицината, строителството, химическата промишленост и други области. Въпреки че всички те са химически модифицирани от естествена целулоза, има значителни разлики в химичната структура, физичните и химичните свойства и приложенията.
1. Химическа структура и процес на получаване
Метилцелулозата се получава чрез взаимодействие на целулоза с метил хлорид (или метанол) при алкални условия. По време на този процес част от хидроксилните групи (-OH) в целулозните молекули се заместват с метокси групи (-OCH3), за да се образува метилцелулоза. Степента на заместване (DS, броят на заместителите на глюкозна единица) на метилцелулозата определя нейните физични и химични свойства, като разтворимост и вискозитет.
Карбоксиметилцелулозата се получава чрез взаимодействие на целулоза с хлорооцетна киселина при алкални условия и хидроксилната група се замества с карбоксиметил (-CH₂COOH). Степента на заместване и степента на полимеризация (DP) на CMC влияят върху неговата разтворимост и вискозитет във вода. CMC обикновено съществува под формата на натриева сол, наречена натриева карбоксиметилцелулоза (NaCMC).
2. Физични и химични свойства
Разтворимост: Метилцелулозата се разтваря в студена вода, но губи разтворимост и образува гел в гореща вода. Тази термична обратимост позволява използването му като сгъстител и желиращ агент при обработката на храни. CMC е разтворим както в студена, така и в гореща вода, но вискозитетът на неговия разтвор намалява с повишаване на температурата.
Вискозитет: Вискозитетът и на двете се влияе от степента на заместване и концентрацията на разтвора. Вискозитетът на MC първо се увеличава и след това намалява с повишаване на температурата, докато вискозитетът на CMC намалява с повишаване на температурата. Това им дава собствени предимства в различни индустриални приложения.
Стабилност на pH: CMC остава стабилен в широк диапазон на pH, особено при алкални условия, което го прави много популярен като стабилизатор и сгъстител в храните и фармацевтичните продукти. MC е относително стабилен при неутрални и леко алкални условия, но ще се разгради в силни киселини или основи.
3. Области на приложение
Хранителна промишленост: Метилцелулозата обикновено се използва в храните като сгъстител, емулгатор и стабилизатор. Например, той може да имитира вкуса и текстурата на мазнината при производството на храни с ниско съдържание на мазнини. Карбоксиметилцелулозата се използва широко в напитки, печива и млечни продукти като сгъстител и стабилизатор за предотвратяване на отделянето на вода и подобряване на вкуса.
Фармацевтична индустрия: Метилцелулозата се използва при приготвянето на фармацевтични таблетки като свързващо вещество и дезинтегрант, а също и като лубрикант и защитен агент, като например в офталмологичните капки за очи като заместител на сълзата. CMC се използва широко в медицината поради добрата си биосъвместимост, като например приготвянето на лекарства с продължително освобождаване и лепила в капки за очи.
Строителна и химическа промишленост: MC се използва широко в строителните материали като сгъстител, водозадържащ агент и лепило за цимент и гипс. Може да подобри строителните характеристики и качеството на повърхността на материалите. CMC често се използва при третиране с кал при добива на петролни находища, суспензия при печат и боядисване на текстил, повърхностно покритие на хартия и др.
4. Безопасност и опазване на околната среда
И двете се считат за безопасни за употреба в хранителни и фармацевтични приложения, но техните източници и производствени процеси могат да имат различно въздействие върху околната среда. Суровините за MC и CMC се извличат от естествена целулоза и са биоразградими, така че се представят добре по отношение на екологичността. Производственият им процес обаче може да включва химически разтворители и реагенти, които могат да имат известно въздействие върху околната среда.
5. Цена и пазарно търсене
Поради различните производствени процеси, производствените разходи за метилцелулоза обикновено са по-високи, така че пазарната й цена също е по-висока от карбоксиметилцелулозата. CMC като цяло има по-голямо пазарно търсене поради по-широкото си приложение и по-ниските производствени разходи.
Въпреки че метилцелулозата и карбоксиметилцелулозата са производни на целулозата, те имат значителни разлики в структурата, свойствата, приложенията и пазарното търсене. Метилцелулозата се използва главно в областта на храните, медицината и строителните материали поради уникалната си термична обратимост и висок контрол на вискозитета. Карбоксиметилцелулозата се използва широко в хранително-вкусовата, медицинската, нефтохимическата, текстилната и други индустрии поради отличната си разтворимост, регулиране на вискозитета и широка способност за адаптиране на pH. Изборът на целулозно производно зависи от специфичния сценарий на приложение и нуждите.
Време на публикуване: 20 август 2024 г