Methylcelulóza (MC) a karboxymethylcelulóza (CMC) jsou dva běžné deriváty celulózy, široce používané v potravinářství, medicíně, stavebnictví, chemickém průmyslu a dalších oborech. Přestože jsou všechny chemicky modifikovány z přírodní celulózy, existují významné rozdíly v chemické struktuře, fyzikálních a chemických vlastnostech a aplikacích.
1. Chemická struktura a proces přípravy
Methylcelulóza se vyrábí reakcí celulózy s methylchloridem (nebo methanolem) za alkalických podmínek. Během tohoto procesu je část hydroxylových skupin (-OH) v molekulách celulózy nahrazena methoxyskupinami (-OCH3) za vzniku methylcelulózy. Stupeň substituce (DS, počet substituentů na jednotku glukózy) methylcelulózy určuje její fyzikální a chemické vlastnosti, jako je rozpustnost a viskozita.
Karboxymethylcelulóza se vyrábí reakcí celulózy s kyselinou chloroctovou za alkalických podmínek a hydroxylová skupina je nahrazena karboxymethylem (-CH2COOH). Stupeň substituce a stupeň polymerace (DP) CMC ovlivňují jeho rozpustnost a viskozitu ve vodě. CMC obvykle existuje ve formě sodné soli, nazývané sodná sůl karboxymethylcelulózy (NaCMC).
2. Fyzikální a chemické vlastnosti
Rozpustnost: Methylcelulóza se rozpouští ve studené vodě, ale ztrácí rozpustnost a v horké vodě tvoří gel. Tato tepelná reverzibilita umožňuje jeho použití jako zahušťovadla a želírovacího činidla při zpracování potravin. CMC je rozpustný ve studené i horké vodě, ale viskozita jeho roztoku se s rostoucí teplotou snižuje.
Viskozita: Viskozita obou je ovlivněna stupněm substituce a koncentrací roztoku. Viskozita MC se s rostoucí teplotou nejprve zvyšuje a poté klesá, zatímco viskozita CMC se zvyšováním teploty klesá. To jim dává jejich vlastní výhody v různých průmyslových aplikacích.
Stabilita pH: CMC zůstává stabilní v širokém rozmezí pH, zejména v alkalických podmínkách, díky čemuž je velmi oblíbený jako stabilizátor a zahušťovadlo v potravinách a léčivech. MC je relativně stabilní za neutrálních a mírně alkalických podmínek, ale bude degradovat v silných kyselinách nebo zásadách.
3. Oblasti použití
Potravinářský průmysl: Methylcelulóza se běžně používá v potravinách jako zahušťovadlo, emulgátor a stabilizátor. Například může napodobovat chuť a strukturu tuku při výrobě nízkotučných potravin. Karboxymethylcelulóza je široce používána v nápojích, pečivu a mléčných výrobcích jako zahušťovadlo a stabilizátor, aby se zabránilo separaci vody a zlepšila chuť.
Farmaceutický průmysl: Methylcelulóza se používá při přípravě farmaceutických tablet jako pojivo a dezintegrační činidlo a také jako lubrikant a ochranné činidlo, například v očních kapkách jako náhražka slz. CMC je široce používán v medicíně díky své dobré biokompatibilitě, jako je příprava léčiv s prodlouženým uvolňováním a lepidel v očních kapkách.
Stavebnictví a chemický průmysl: MC se široce používá ve stavebních materiálech jako zahušťovadlo, prostředek zadržující vodu a lepidlo na cement a sádru. Může zlepšit konstrukční výkon a kvalitu povrchu materiálů. CMC se často používá při úpravě bahna při těžbě na ropných polích, kaše při tisku a barvení textilu, povrchové nátěry papíru atd.
4. Bezpečnost a ochrana životního prostředí
Oba jsou považovány za bezpečné pro použití v potravinářských a farmaceutických aplikacích, ale jejich zdroje a výrobní procesy mohou mít různé dopady na životní prostředí. Suroviny MC a CMC jsou odvozeny z přírodní celulózy a jsou biologicky odbouratelné, takže fungují dobře, pokud jde o šetrnost k životnímu prostředí. Jejich výrobní proces však může zahrnovat chemická rozpouštědla a činidla, která mohou mít určitý dopad na životní prostředí.
5. Cena a tržní poptávka
Vzhledem k různým výrobním procesům jsou výrobní náklady methylcelulózy obvykle vyšší, její tržní cena je tedy také vyšší než karboxymethylcelulóza. CMC má obecně větší poptávku na trhu díky širšímu uplatnění a nižším výrobním nákladům.
Ačkoli jsou methylcelulóza a karboxymethylcelulóza deriváty celulózy, mají významné rozdíly ve struktuře, vlastnostech, aplikacích a tržní poptávce. Methylcelulóza se používá hlavně v oblasti potravinářství, lékařství a stavebních materiálů díky své jedinečné tepelné reverzibilitě a vysoké kontrole viskozity. Karboxymethylcelulóza je široce používána v potravinářství, medicíně, petrochemickém, textilním a jiném průmyslu díky své vynikající rozpustnosti, úpravě viskozity a široké přizpůsobivosti pH. Volba derivátu celulózy závisí na konkrétním scénáři aplikace a potřebách.
Čas odeslání: 20. srpna 2024