La metilcel·lulosa (MC) i la carboximetilcel·lulosa (CMC) són dos derivats comuns de cel·lulosa, àmpliament utilitzats en aliments, medicina, construcció, indústria química i altres camps. Tot i que es modifiquen químicament a partir de la cel·lulosa natural, hi ha diferències significatives en l’estructura química, les propietats físiques i químiques i les aplicacions.
1. Procés de l'estructura i preparació química
La metilcel·lulosa es produeix reaccionant la cel·lulosa amb clorur de metil (o metanol) en condicions alcalines. Durant aquest procés, part dels grups hidroxil (-oh) a les molècules de cel·lulosa es substitueixen per grups de metoxi (-OCh) per formar metilcel·lulosa. El grau de substitució (DS, el nombre de substituents per unitat de glucosa) de metilcel·lulosa determina les seves propietats físiques i químiques, com la solubilitat i la viscositat.
La carboximetilcellulosa es produeix reaccionant la 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 l’aigua. El CMC sol existir en forma de sal de sodi, anomenada carboximetilcel·lulosa de sodi (NACMC).
2. Propietats físiques i químiques
Solubilitat: la metilcel·lulosa es dissol en aigua freda, però perd la solubilitat i forma un gel en aigua calenta. Aquesta reversibilitat tèrmica permet l'ús com a agent espessidor i gelós en el processament d'aliments. CMC és soluble tant en aigua freda com en 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 solucions. La viscositat de MC primer augmenta i després disminueix a mesura que augmenta la temperatura, mentre que la viscositat de CMC disminueix a mesura que augmenta la temperatura. Això els proporciona els seus propis avantatges en diferents aplicacions industrials.
Estabilitat del pH: CMC es manté estable en un ampli rang de pH, sobretot en condicions alcalines, cosa que la fa molt popular com a estabilitzador i espessidor en aliments i productes farmacèutics. La MC és relativament estable en condicions neutres i lleugerament alcalines, però es degradarà en àcids forts o alcalis.
3. Àrees d’aplicació
Indústria alimentària: la metilcel·lulosa s'utilitza habitualment en els 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 carboximetilcellulosa s’utilitza àmpliament en begudes, productes al forn i productes lactis com a espessidor i estabilitzador per evitar la separació d’aigua i millorar el gust.
Indústria farmacèutica: la metilcel·lulosa s’utilitza en la preparació de comprimits farmacèutics com a aglutinant i desintegrant, i també com a agent de lubricant i protector, com en les gotes d’ulls oftalmics com a substitut de la llàgrima. CMC s’utilitza àmpliament en medicina a causa de la seva bona biocompatibilitat, com ara la preparació de fàrmacs i adhesius d’alliberament sostingut en gotes oculars.
Indústria de la construcció i química: MC s’utilitza àmpliament en materials de construcció com a espessidor, agent de retenció d’aigua i adhesiu per al ciment i el guix. Pot millorar el rendiment de la construcció i la qualitat de la superfície dels materials. CMC s’utilitza sovint en el tractament de fang en la mineria de camp d’oli, la purina en la impressió i la tenyiment tèxtil, el recobriment superficial de paper, etc.
4. Seguretat i protecció ambiental
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 en 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 en termes d’amabilitat ambiental. Tot i això, el seu procés de producció pot implicar dissolvents i reactius químics, cosa que pot tenir algun impacte en el medi ambient.
5. Preu i demanda del mercat
A causa de 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 a la carboximetilcel·lulosa. CMC generalment té una demanda de mercat més gran a causa de la seva aplicació més àmplia i els menors costos de producció.
Tot i que la metilcel·lulosa i la carboximetilcel·lulosa són ambdós derivats de la cel·lulosa, tenen diferències significatives en l'estructura, les propietats, les aplicacions i la demanda del mercat. La metilcel·lulosa s’utilitza principalment en els camps d’aliments, medicaments i materials de construcció a causa de la seva reversibilitat tèrmica única i el control de la viscositat. La carboximetil cel·lulosa ha estat àmpliament utilitzada en indústries alimentàries, medicinals, petroquímiques, tèxtils i altres indústries per la seva excel·lent solubilitat, ajust de viscositat i una àmplia adaptabilitat del ph. L’elecció del derivat de cel·lulosa depèn de l’escenari i les necessitats d’aplicació específiques.
Hora de la publicació: 20-2024 d'agost