Метилцеллюлоза (МЦ) и карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — два распространенных производных целлюлозы, широко используемые в пищевой, медицинской, строительной, химической промышленности и других областях. Хотя все они химически модифицированы из натуральной целлюлозы, существуют значительные различия в химической структуре, физических и химических свойствах и применении.
1. Химическая структура и процесс приготовления.
Метилцеллюлозу получают путем взаимодействия целлюлозы с метилхлоридом (или метанолом) в щелочных условиях. В ходе этого процесса часть гидроксильных групп (-OH) в молекулах целлюлозы заменяется метоксигруппами (-OCH₃) с образованием метилцеллюлозы. Степень замещения (DS, количество заместителей на единицу глюкозы) метилцеллюлозы определяет ее физические и химические свойства, такие как растворимость и вязкость.
Карбоксиметилцеллюлозу получают путем взаимодействия целлюлозы с хлоруксусной кислотой в щелочных условиях, при этом гидроксильная группа заменяется карбоксиметильной (-CH2COOH). Степень замещения и степень полимеризации (СП) КМЦ влияют на ее растворимость и вязкость в воде. КМЦ обычно существует в форме натриевой соли, называемой карбоксиметилцеллюлозой натрия (NaCMC).
2. Физико-химические свойства.
Растворимость: Метилцеллюлоза растворяется в холодной воде, но теряет растворимость и образует гель в горячей воде. Эта термическая обратимость позволяет использовать его в качестве загустителя и желирующего агента в пищевой промышленности. КМЦ растворима как в холодной, так и в горячей воде, но вязкость ее раствора снижается с повышением температуры.
Вязкость: На вязкость обоих влияет степень замещения и концентрация раствора. Вязкость МК сначала увеличивается, а затем снижается с повышением температуры, тогда как вязкость КМЦ снижается с повышением температуры. Это дает им свои преимущества в различных промышленных применениях.
Стабильность pH: КМЦ остается стабильной в широком диапазоне pH, особенно в щелочных условиях, что делает ее очень популярной в качестве стабилизатора и загустителя в пищевой и фармацевтической промышленности. MC относительно стабилен в нейтральных и слабощелочных условиях, но разлагается в сильных кислотах и щелочах.
3. Области применения
Пищевая промышленность: Метилцеллюлоза обычно используется в пищевых продуктах в качестве загустителя, эмульгатора и стабилизатора. Например, он может имитировать вкус и текстуру жира при производстве продуктов с низким содержанием жира. Карбоксиметилцеллюлоза широко используется в напитках, хлебобулочных изделиях и молочных продуктах в качестве загустителя и стабилизатора для предотвращения отделения воды и улучшения вкуса.
Фармацевтическая промышленность: Метилцеллюлоза используется при изготовлении фармацевтических таблеток в качестве связующего и разрыхлителя, а также в качестве смазочного и защитного агента, например, в глазных каплях в качестве заменителя слез. КМЦ широко используется в медицине благодаря своей хорошей биосовместимости, например, при приготовлении лекарств пролонгированного действия и клеев в глазных каплях.
Строительная и химическая промышленность: MC широко используется в строительных материалах в качестве загустителя, водоудерживающего агента и клея для цемента и гипса. Это может улучшить строительные характеристики и качество поверхности материалов. КМЦ часто используется при обработке грязи при добыче нефти, при печати и крашении тканей, при покрытии поверхности бумаги и т. д.
4. Безопасность и защита окружающей среды
Оба считаются безопасными для использования в пищевой и фармацевтической промышленности, но их источники и производственные процессы могут оказывать различное воздействие на окружающую среду. Сырье MC и CMC получено из натуральной целлюлозы и является биоразлагаемым, поэтому оно хорошо себя зарекомендовало с точки зрения экологичности. Однако в процессе их производства могут использоваться химические растворители и реагенты, которые могут оказывать определенное воздействие на окружающую среду.
5. Цена и рыночный спрос
Из-за различных производственных процессов себестоимость метилцеллюлозы обычно выше, поэтому ее рыночная цена также выше, чем карбоксиметилцеллюлозы. КМЦ обычно имеет больший рыночный спрос из-за более широкого применения и более низких производственных затрат.
Хотя метилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза являются производными целлюлозы, они имеют существенные различия по структуре, свойствам, применению и рыночному спросу. Метилцеллюлоза в основном используется в пищевой промышленности, медицине и строительных материалах благодаря своей уникальной термообратимости и высокому контролю вязкости. Карбоксиметилцеллюлоза широко используется в пищевой, медицинской, нефтехимической, текстильной и других отраслях промышленности благодаря ее превосходной растворимости, регулированию вязкости и широкой адаптируемости к pH. Выбор производного целлюлозы зависит от конкретного сценария применения и потребностей.
Время публикации: 20 августа 2024 г.