La metilcel·lulosa (MC) i la carboximetilcel·lulosa (CMC) són dos derivats comuns de cel·lulosa, àmpliament utilitzats en alimentació, medicina, construcció, indústria química i altres camps. Tot i que tots estan modificats químicament a partir de cel·lulosa natural, hi ha diferències significatives en l'estructura química, les propietats físiques i químiques i les aplicacions.
1. Estructura química i procés de preparació
La metilcel·lulosa es produeix fent reaccionar cel·lulosa amb clorur de metil (o metanol) en condicions alcalines. Durant aquest procés, part dels grups hidroxil (-OH) de les molècules de cel·lulosa es substitueixen per grups metoxi (-OCH₃) per formar metilcel·lulosa. El grau de substitució (DS, el nombre de substituents per unitat de glucosa) de la metilcel·lulosa determina les seves propietats físiques i químiques, com ara la solubilitat i la viscositat.
La carboximetilcel·lulosa es produeix fent reaccionar cel·lulosa amb àcid cloroacètic en condicions alcalines, i el grup hidroxil es substitueix per carboximetil (-CH₂COOH). El grau de substitució i el grau de polimerització (DP) de CMC afecten la seva solubilitat i viscositat en aigua. La CMC sol existir en forma de sal sòdica, anomenada carboximetilcel·lulosa sòdica (NaCMC).
2. Propietats físiques i químiques
Solubilitat: la metilcel·lulosa es dissol en aigua freda, però perd solubilitat i forma un gel en aigua calenta. Aquesta reversibilitat tèrmica permet el seu ús com a espessidor i gelificant en el processament d'aliments. CMC és soluble tant en aigua freda com calenta, però la viscositat de la seva solució disminueix a mesura que augmenta la temperatura.
Viscositat: La viscositat d'ambdós es veu afectada pel grau de substitució i la concentració de la solució. La viscositat de MC augmenta primer i després disminueix a mesura que augmenta la temperatura, mentre que la viscositat de CMC disminueix a mesura que augmenta la temperatura. Això els dóna els seus propis avantatges en diferents aplicacions industrials.
Estabilitat del pH: CMC es manté estable en un ampli rang de pH, especialment en condicions alcalines, cosa que el fa molt popular com a estabilitzador i espessidor en aliments i productes farmacèutics. MC és relativament estable en condicions neutres i lleugerament alcalines, però es degradarà en àcids o àlcalis forts.
3. Àmbits d'aplicació
Indústria alimentària: la metilcel·lulosa s'utilitza habitualment en aliments com a espessidor, emulsionant i estabilitzador. Per exemple, pot imitar el gust i la textura del greix quan es produeixen aliments baixos en greixos. La carboximetilcel·lulosa s'utilitza àmpliament en begudes, productes de forn i productes lactis com a espessidor i estabilitzador per evitar la separació de l'aigua i millorar el gust.
Indústria farmacèutica: la metilcel·lulosa s'utilitza en la preparació de pastilles farmacèutiques com a aglutinant i desintegrant, i també com a agent lubricant i protector, com ara en gotes oftàlmiques com a substitut de llàgrimes. El CMC s'utilitza àmpliament en medicina per la seva bona biocompatibilitat, com ara la preparació de fàrmacs d'alliberament sostingut i adhesius en gotes per als ulls.
Construcció i indústria química: MC s'utilitza àmpliament en materials de construcció com a espessidor, agent de retenció d'aigua i adhesiu per a ciment i guix. Pot millorar el rendiment de la construcció i la qualitat superficial dels materials. CMC s'utilitza sovint en el tractament de fangs a la mineria de camps petroliers, purins en impressió i tenyit tèxtils, recobriment de superfícies de paper, etc.
4. Seguretat i protecció del medi ambient
Tots dos es consideren segurs per al seu ús en aplicacions alimentàries i farmacèutiques, però les seves fonts i processos de producció poden tenir diferents impactes sobre el medi ambient. Les matèries primeres de MC i CMC es deriven de la cel·lulosa natural i són biodegradables, de manera que funcionen bé pel que fa al respecte al medi ambient. Tanmateix, el seu procés de producció pot implicar dissolvents i reactius químics, que poden tenir algun impacte en el medi ambient.
5. Preu i demanda del mercat
A causa dels diferents processos de producció, el cost de producció de la metilcel·lulosa sol ser més elevat, de manera que el seu preu de mercat també és superior al de la carboximetilcel·lulosa. CMC generalment té una major demanda del mercat a causa de la seva aplicació més àmplia i els seus costos de producció més baixos.
Tot i que la metilcel·lulosa i la carboximetilcel·lulosa són tots dos derivats de la cel·lulosa, tenen diferències significatives en estructura, propietats, aplicacions i demanda del mercat. La metilcel·lulosa s'utilitza principalment en els camps dels aliments, la medicina i els materials de construcció a causa de la seva reversibilitat tèrmica única i el seu alt control de viscositat. La carboximetil cel·lulosa s'ha utilitzat àmpliament en alimentació, medicina, petroquímica, tèxtil i altres indústries a causa de la seva excel·lent solubilitat, ajust de viscositat i una àmplia adaptabilitat del pH. L'elecció del derivat de la cel·lulosa depèn de l'escenari d'aplicació i les necessitats específiques.
Hora de publicació: 20-agost-2024