Metilceluloza (MC) i karboksimetilceluloza (CMC) su dva uobičajena derivata celuloze, široko korištena u hrani, medicini, građevinarstvu, kemijskoj industriji i drugim poljima. Iako su svi kemijski modificirani iz prirodne celuloze, postoje značajne razlike u kemijskoj strukturi, fizičkim i kemijskim svojstvima i primjeni.
1. Kemijska struktura i postupak dobivanja
Metilceluloza se proizvodi reakcijom celuloze s metil kloridom (ili metanolom) u alkalnim uvjetima. Tijekom ovog procesa dio hidroksilnih skupina (-OH) u molekulama celuloze zamjenjuje se metoksi skupinama (-OCH3) da bi nastala metilceluloza. Stupanj supstitucije (DS, broj supstituenata po jedinici glukoze) metilceluloze određuje njezina fizikalna i kemijska svojstva, kao što su topljivost i viskoznost.
Karboksimetilceluloza se proizvodi reakcijom celuloze s klorooctenom kiselinom u alkalnim uvjetima, a hidroksilna skupina zamijenjena je karboksimetilnom (-CH₂COOH). Stupanj supstitucije i stupanj polimerizacije (DP) CMC-a utječu na njegovu topljivost i viskoznost u vodi. CMC obično postoji u obliku natrijeve soli, koja se naziva natrijeva karboksimetilceluloza (NaCMC).
2. Fizička i kemijska svojstva
Topivost: Metilceluloza se otapa u hladnoj vodi, ali gubi topljivost i stvara gel u vrućoj vodi. Ova toplinska reverzibilnost omogućuje njegovu upotrebu kao zgušnjivača i sredstva za želiranje u preradi hrane. CMC je topiv i u hladnoj i u vrućoj vodi, ali viskoznost njegove otopine opada kako se temperatura povećava.
Viskoznost: Na viskoznost obaju utječe stupanj supstitucije i koncentracija otopine. Viskoznost MC prvo raste, a zatim opada s porastom temperature, dok viskoznost CMC opada s porastom temperature. To im daje vlastite prednosti u različitim industrijskim primjenama.
pH stabilnost: CMC ostaje stabilan u širokom pH rasponu, posebno u alkalnim uvjetima, što ga čini vrlo popularnim kao stabilizator i zgušnjivač u hrani i lijekovima. MC je relativno stabilan u neutralnim i blago alkalnim uvjetima, ali će se razgraditi u jakim kiselinama ili alkalijama.
3. Područja primjene
Prehrambena industrija: Metilceluloza se obično koristi u hrani kao zgušnjivač, emulgator i stabilizator. Na primjer, može oponašati okus i teksturu masnoće pri proizvodnji hrane s niskim udjelom masnoće. Karboksimetilceluloza se široko koristi u pićima, pekarskim proizvodima i mliječnim proizvodima kao zgušnjivač i stabilizator za sprječavanje odvajanja vode i poboljšanje okusa.
Farmaceutska industrija: Metilceluloza se koristi u pripremi farmaceutskih tableta kao vezivo i sredstvo za raspadanje, te također kao lubrikant i zaštitno sredstvo, kao što su oftalmološke kapi za oči kao nadomjestak za suze. CMC se široko koristi u medicini zbog svoje dobre biokompatibilnosti, kao što je priprema lijekova s produljenim otpuštanjem i ljepila u kapima za oči.
Građevinarstvo i kemijska industrija: MC se široko koristi u građevinskim materijalima kao zgušnjivač, sredstvo za zadržavanje vode i ljepilo za cement i gips. Može poboljšati izvedbu konstrukcije i kvalitetu površine materijala. CMC se često koristi u obradi isplake u rudarstvu na naftnim poljima, kaši u tiskanju i bojanju tekstila, površinskom presvlačenju papira itd.
4. Sigurnost i zaštita okoliša
Oba se smatraju sigurnima za upotrebu u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji, ali njihovi izvori i proizvodni procesi mogu imati različite utjecaje na okoliš. Sirovine za MC i CMC dobivene su od prirodne celuloze i biorazgradive su, tako da se dobro ponašaju u pogledu ekološke prihvatljivosti. Međutim, njihov proizvodni proces može uključivati kemijska otapala i reagense, što može imati određeni utjecaj na okoliš.
5. Cijena i potražnja na tržištu
Zbog različitih proizvodnih procesa, troškovi proizvodnje metilceluloze obično su veći, pa je i njezina tržišna cijena viša od karboksimetilceluloze. CMC općenito ima veću potražnju na tržištu zbog šire primjene i nižih troškova proizvodnje.
Iako su metilceluloza i karboksimetilceluloza derivati celuloze, imaju značajne razlike u strukturi, svojstvima, primjeni i potražnji na tržištu. Metilceluloza se uglavnom koristi u području hrane, lijekova i građevinskih materijala zbog svoje jedinstvene toplinske reverzibilnosti i visoke kontrole viskoznosti. Karboksimetil celuloza naširoko se koristi u prehrambenoj, medicinskoj, petrokemijskoj, tekstilnoj i drugim industrijama zbog svoje izvrsne topivosti, prilagodbe viskoznosti i široke pH prilagodljivosti. Izbor derivata celuloze ovisi o specifičnom scenariju primjene i potrebama.
Vrijeme objave: 20. kolovoza 2024