Metilceluloze (MC) un karboksimetilceluloze (CMC) ir divi izplatīti celulozes atvasinājumi, ko plaši izmanto pārtikā, medicīnā, celtniecībā, ķīmiskajā rūpniecībā un citās jomās. Lai gan tie visi ir ķīmiski modificēti no dabiskās celulozes, pastāv būtiskas atšķirības ķīmiskajā struktūrā, fizikālajās un ķīmiskajās īpašībās un pielietojumos.
1. Ķīmiskā struktūra un sagatavošanas process
Metilceluloze tiek iegūta, celulozei reaģējot ar metilhlorīdu (vai metanolu) sārmainos apstākļos. Šī procesa laikā daļa hidroksilgrupu (-OH) celulozes molekulās tiek aizstātas ar metoksigrupām (-OCH₃), veidojot metilcelulozi. Metilcelulozes aizvietošanas pakāpe (DS, aizvietotāju skaits glikozes vienībā) nosaka tās fizikālās un ķīmiskās īpašības, piemēram, šķīdību un viskozitāti.
Karboksimetilceluloze tiek iegūta, celulozei reaģējot ar hloretiķskābi sārmainos apstākļos, un hidroksilgrupu aizstāj ar karboksimetilu (-CH2COOH). CMC aizvietošanas pakāpe un polimerizācijas pakāpe (DP) ietekmē tā šķīdību un viskozitāti ūdenī. CMC parasti pastāv nātrija sāls veidā, ko sauc par nātrija karboksimetilcelulozi (NaCMC).
2. Fizikālās un ķīmiskās īpašības
Šķīdība: Metilceluloze izšķīst aukstā ūdenī, bet zaudē šķīdību un veido želeju karstā ūdenī. Šī termiskā atgriezeniskā spēja ļauj to izmantot kā biezinātāju un želējošu vielu pārtikas pārstrādē. CMC šķīst gan aukstā, gan karstā ūdenī, bet, paaugstinoties temperatūrai, tā šķīduma viskozitāte samazinās.
Viskozitāte: abu viskozitāti ietekmē aizstāšanas pakāpe un šķīduma koncentrācija. MC viskozitāte vispirms palielinās un pēc tam samazinās, paaugstinoties temperatūrai, savukārt CMC viskozitāte samazinās, paaugstinoties temperatūrai. Tas dod viņiem savas priekšrocības dažādos rūpnieciskos lietojumos.
pH stabilitāte: CMC saglabā stabilitāti plašā pH diapazonā, īpaši sārmainos apstākļos, kas padara to ļoti populāru kā stabilizatoru un biezinātāju pārtikā un farmācijā. MC ir relatīvi stabils neitrālos un viegli sārmainos apstākļos, bet noārdīsies stiprās skābēs vai sārmos.
3. Pielietojuma jomas
Pārtikas rūpniecība: metilcelulozi pārtikā parasti izmanto kā biezinātāju, emulgatoru un stabilizatoru. Piemēram, tas var atdarināt tauku garšu un tekstūru, ražojot pārtiku ar zemu tauku saturu. Karboksimetilceluloze tiek plaši izmantota dzērienos, maizes izstrādājumos un piena produktos kā biezinātājs un stabilizators, lai novērstu ūdens atdalīšanu un uzlabotu garšu.
Farmācijas rūpniecība: metilcelulozi izmanto farmaceitisko tablešu pagatavošanā kā saistvielu un dezintegrantu, kā arī kā smērvielu un aizsarglīdzekli, piemēram, oftalmoloģiskajos acu pilienos kā asaru aizstājēju. CMC plaši izmanto medicīnā, pateicoties tā labajai bioloģiskajai saderībai, piemēram, ilgstošas darbības zāļu un adhezīvu pagatavošanai acu pilienos.
Celtniecības un ķīmiskā rūpniecība: MC plaši izmanto būvmateriālos kā biezinātāju, ūdeni aizturošu līdzekli un līmi cementam un ģipsim. Tas var uzlabot materiālu konstrukcijas veiktspēju un virsmas kvalitāti. CMC bieži izmanto dubļu apstrādē naftas atradņu ieguvē, vircu tekstilizstrādājumu drukāšanā un krāsošanā, papīra virsmas pārklāšanā utt.
4. Drošība un vides aizsardzība
Abi tiek uzskatīti par drošiem lietošanai pārtikā un farmācijā, taču to avotiem un ražošanas procesiem var būt atšķirīga ietekme uz vidi. MC un CMC izejmateriāli ir iegūti no dabīgās celulozes un ir bioloģiski noārdāmi, tāpēc tie labi darbojas attiecībā uz videi draudzīgumu. Tomēr to ražošanas procesā var būt izmantoti ķīmiski šķīdinātāji un reaģenti, kam var būt zināma ietekme uz vidi.
5. Cena un tirgus pieprasījums
Dažādu ražošanas procesu dēļ metilcelulozes ražošanas pašizmaksa parasti ir augstāka, tāpēc arī tās tirgus cena ir augstāka nekā karboksimetilcelulozes. CMC parasti ir lielāks tirgus pieprasījums, pateicoties tā plašākam pielietojumam un zemākām ražošanas izmaksām.
Lai gan metilceluloze un karboksimetilceluloze ir celulozes atvasinājumi, tām ir būtiskas atšķirības pēc struktūras, īpašībām, pielietojuma un tirgus pieprasījuma. Metilceluloze galvenokārt tiek izmantota pārtikas, medicīnas un būvmateriālu jomā, pateicoties tās unikālajai termiskajai atgriezeniskajai spējai un augstajai viskozitātes kontrolei. Karboksimetilceluloze ir plaši izmantota pārtikas, medicīnas, naftas ķīmijas, tekstila un citās nozarēs, jo tai ir lieliska šķīdība, viskozitātes regulēšana un plaša pH pielāgošanās spēja. Celulozes atvasinājuma izvēle ir atkarīga no konkrētā pielietojuma scenārija un vajadzībām.
Publicēšanas laiks: 20. augusts 2024