wprowadzić
Etery celulozy to anionowe, rozpuszczalne w wodzie polimery pochodzące z celulozy. Polimery te mają liczne zastosowania w różnych gałęziach przemysłu, takich jak żywność, farmaceutyka, kosmetyki i budownictwo, ze względu na ich właściwości, takie jak zagęszczanie, żelowanie, tworzenie filmu i emulgowanie. Jedną z najważniejszych właściwości eterów celulozy jest ich temperatura żelowania termicznego (Tg), czyli temperatura, w której polimer przechodzi przemianę fazową z zolu w żel. Ta właściwość jest kluczowa w określaniu wydajności eterów celulozy w różnych zastosowaniach. W tym artykule omawiamy temperaturę żelowania termicznego hydroksypropylometylocelulozy (HPMC), jednego z najczęściej stosowanych eterów celulozy w przemyśle.
Temperatura żelowania termicznego HPMC
HPMC to półsyntetyczny eter celulozy szeroko stosowany w różnych zastosowaniach ze względu na swoje unikalne właściwości. HPMC jest bardzo rozpuszczalny w wodzie, tworząc klarowne lepkie roztwory przy niskich stężeniach. Przy wyższych stężeniach HPMC tworzy żele, które są odwracalne po ogrzaniu i schłodzeniu. Żelowanie termiczne HPMC to dwuetapowy proces obejmujący tworzenie miceli, a następnie agregację miceli w celu utworzenia sieci żelowej (rysunek 1).
Temperatura żelowania termicznego HPMC zależy od kilku czynników, takich jak stopień podstawienia (DS), masa cząsteczkowa, stężenie i pH roztworu. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższy DS i masa cząsteczkowa HPMC, tym wyższa temperatura żelowania termicznego. Stężenie HPMC w roztworze wpływa również na Tg, im wyższe stężenie, tym wyższa Tg. pH roztworu wpływa również na Tg, przy czym roztwory kwaśne powodują niższą Tg.
Żelowanie termiczne HPMC jest odwracalne i może być spowodowane różnymi czynnikami zewnętrznymi, takimi jak siła ścinająca, temperatura i stężenie soli. Ścinanie rozbija strukturę żelu i obniża Tg, podczas gdy wzrost temperatury powoduje stopienie żelu i obniżenie Tg. Dodanie soli do roztworu również wpływa na Tg, a obecność kationów, takich jak wapń i magnez, zwiększa Tg.
Zastosowanie różnych Tg HPMC
Zachowanie termożelowania HPMC można dostosować do różnych zastosowań. HPMC o niskiej Tg są stosowane w zastosowaniach wymagających szybkiej żelowania, takich jak instant desery, sosy i receptury zup. HPMC o wysokiej Tg są stosowane w zastosowaniach wymagających opóźnionej lub przedłużonej żelowania, takich jak receptury systemów dostarczania leków, tabletek o przedłużonym uwalnianiu i opatrunków na rany.
W przemyśle spożywczym HPMC jest stosowany jako zagęszczacz, stabilizator i środek żelujący. HPMC o niskiej Tg jest stosowany w recepturach deserów instant, które wymagają szybkiego żelowania w celu zapewnienia pożądanej tekstury i konsystencji. HPMC o wysokiej Tg jest stosowany w recepturach smarowideł o niskiej zawartości tłuszczu, w których pożądane jest opóźnione lub przedłużone żelowanie w celu zapobiegania synerezie i utrzymania struktury smarowidła.
W przemyśle farmaceutycznym HPMC jest stosowany jako spoiwo, środek rozsadzający i środek o przedłużonym uwalnianiu. HPMC o wysokiej Tg jest stosowany w formulacji tabletek o przedłużonym uwalnianiu, gdzie opóźnione lub przedłużone żelowanie jest wymagane do uwalniania leku przez dłuższy okres czasu. HPMC o niskiej Tg jest stosowany w formulacji tabletek rozpadających się w jamie ustnej, gdzie szybki rozpad i żelowanie są wymagane do zapewnienia pożądanego smaku i łatwości połykania.
Podsumowując
Temperatura żelowania termicznego HPMC jest kluczową właściwością, która determinuje jego zachowanie w różnych zastosowaniach. HPMC może dostosować swoją Tg poprzez stopień podstawienia, masę cząsteczkową, stężenie i wartość pH roztworu, aby dostosować ją do różnych zastosowań. HPMC o niskiej Tg jest używane do zastosowań wymagających szybkiego żelowania, podczas gdy HPMC o wysokiej Tg jest używane do zastosowań wymagających opóźnionego lub przedłużonego żelowania. HPMC jest wszechstronnym i wszechstronnym eterem celulozy o wielu potencjalnych zastosowaniach w różnych gałęziach przemysłu.
Czas publikacji: 24-08-2023