Metyloceluloza (MC) i karboksymetyloceluloza (CMC) to dwa powszechne pochodne celulozy, szeroko stosowane w żywności, medycynie, konstrukcji, przemysłu chemicznym i innych dziedzinach. Chociaż wszystkie są chemicznie modyfikowane z naturalnej celulozy, istnieją znaczące różnice w strukturze chemicznej, właściwościach fizycznych i chemicznych oraz zastosowaniach.
1. Struktura chemiczna i proces przygotowania
Metyloceluloza powstaje przez reakcję celulozy z chlorkiem metylu (lub metanolu) w warunkach alkalicznych. Podczas tego procesu część grup hydroksylowych (-OH) w cząsteczkach celulozowych jest zastępowana przez grupy metoksy (-och₃) z wytworzeniem metylocelulozy. Stopień podstawienia (DS, liczba podstawników na jednostkę glukozy) metylocelulozy determinuje jego właściwości fizyczne i chemiczne, takie jak rozpuszczalność i lepkość.
Karboksymetyloceluloza jest wytwarzana przez reagowanie celulozy z kwasem chlorooctowym w warunkach alkalicznych, a grupę hydroksylową zastępuje karboksymetyl (-ch₂cooh). Stopień podstawienia i stopień polimeryzacji (DP) CMC wpływa na jego rozpuszczalność i lepkość w wodzie. CMC zwykle istnieje w postaci soli sodu, zwanej karboksymetylocelulozą sodu (NACMC).
2. Właściwości fizyczne i chemiczne
Rozpuszczalność: metyloceluloza rozpuszcza się w zimnej wodzie, ale traci rozpuszczalność i tworzy żel w gorącej wodzie. Ta odwracalność termiczna umożliwia jego użycie jako środka zagęszczacza i żelującego w przetwarzaniu żywności. CMC jest rozpuszczalny zarówno w zimnej, jak i gorącej wodzie, ale lepkość jego roztworu maleje wraz ze wzrostem temperatury.
Lepkość: Na lepkość obu ma wpływ stopień podstawienia i stężenie roztworu. Lepkość MC najpierw wzrasta, a następnie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury, podczas gdy lepkość CMC maleje wraz ze wzrostem temperatury. Daje to im własne zalety w różnych zastosowaniach przemysłowych.
Stabilność pH: CMC pozostaje stabilna w szerokim zakresie pH, szczególnie w warunkach alkalicznych, co czyni go bardzo popularnym jako stabilizator i zagęszczenie w żywności i farmaceutykach. MC jest stosunkowo stabilny w warunkach neutralnych i lekko alkalicznych, ale degraduje silne kwasy lub alkalia.
3. Obszary zastosowania
Przemysł spożywczy: metyloceluloza jest powszechnie stosowana w żywności jako zagęszczacz, emulgator i stabilizator. Na przykład może naśladować smak i teksturę tłuszczu przy produkcji żywności o niskiej zawartości tłuszczu. Carboxymetylocelluloza jest szeroko stosowana w napojach, wypiekach i produktach mlecznych jako zagęszczacz i stabilizator, aby zapobiec rozdzieleniu wody i poprawić smak.
Przemysł farmaceutyczny: metyloceluloza jest stosowana w przygotowaniu tabletek farmaceutycznych jako spoiwa i dezintegrantu, a także jako środek smarowy i ochronny, na przykład w okulistycznych kroplach oczu jako substytut łzy. CMC jest szeroko stosowany w medycynie ze względu na dobrą biokompatybilność, taką jak przygotowanie leków i klejów o długotrwałym uwalnianiu w kroplach oczu.
Przemysł budowlany i chemiczny: MC jest szeroko stosowany w materiałach budowlanych jako zagęszczaczy, środek zatrzymujący wodę i klej do cementu i gipsu. Może poprawić wydajność budowy i jakość powierzchni materiałów. CMC jest często stosowane w obróbce błotnej w wydobywaniu pola oleju, zawiesinę w drukowaniu tekstylnym i farbowaniu, powładzie powierzchniowej papieru itp.
4. Bezpieczeństwo i ochrona środowiska
Oba są uważane za bezpieczne do stosowania w zastosowaniach żywności i farmaceutycznych, ale ich źródła i procesy produkcyjne mogą mieć inny wpływ na środowisko. Surowce MC i CMC pochodzą z naturalnej celulozy i są biodegradowalne, więc dobrze sobie radzą pod względem przyjazności dla środowiska. Jednak ich proces produkcyjny może obejmować rozpuszczalniki chemiczne i odczynniki, które mogą mieć pewien wpływ na środowisko.
5. Cena i popyt rynkowy
Ze względu na różne procesy produkcyjne koszt produkcji metylocelulozy jest zwykle wyższy, więc jej cena rynkowa jest również wyższa niż karboksymetyloceluloza. CMC ma zasadniczo większy popyt na rynku ze względu na szersze zastosowanie i niższe koszty produkcji.
Chociaż zarówno metyloceluloza, jak i karboksymetyloceluloza są pochodnymi celulozy, mają znaczące różnice w strukturze, właściwościach, zastosowaniach i popytu rynku. Metyloceluloza jest stosowana głównie w dziedzinach żywności, medycyny i materiałów budowlanych ze względu na unikalną odwracalność termiczną i wysoką kontrolę lepkości. Carboxymetyloceluloza była szeroko stosowana w żywności, medycynie, petrochemicznej, tekstylnej i innych branżach ze względu na doskonałą rozpuszczalność, dostosowanie lepkości i szeroką zdolność adaptacji pH. Wybór pochodnej celulozy zależy od konkretnego scenariusza i potrzeb aplikacji.
Czas po: 20-2024