Metylcelulóza (MC) a karboxymetylcelulóza (CMC) sú dva bežné deriváty celulózy, široko používané v potravinárstve, medicíne, stavebníctve, chemickom priemysle a ďalších oblastiach. Hoci sú všetky chemicky modifikované z prírodnej celulózy, existujú významné rozdiely v chemickej štruktúre, fyzikálnych a chemických vlastnostiach a aplikáciách.
1. Chemická štruktúra a proces prípravy
Metylcelulóza sa vyrába reakciou celulózy s metylchloridom (alebo metanolom) za alkalických podmienok. Počas tohto procesu je časť hydroxylových skupín (-OH) v molekulách celulózy nahradená metoxyskupinami (-OCH3) za vzniku metylcelulózy. Stupeň substitúcie (DS, počet substituentov na jednotku glukózy) metylcelulózy určuje jej fyzikálne a chemické vlastnosti, ako je rozpustnosť a viskozita.
Karboxymetylcelulóza sa vyrába reakciou celulózy s kyselinou chlóroctovou za alkalických podmienok a hydroxylová skupina je nahradená karboxymetylom (-CH2COOH). Stupeň substitúcie a stupeň polymerizácie (DP) CMC ovplyvňujú jeho rozpustnosť a viskozitu vo vode. CMC zvyčajne existuje vo forme sodnej soli, nazývanej sodná soľ karboxymetylcelulózy (NaCMC).
2. Fyzikálne a chemické vlastnosti
Rozpustnosť: Metylcelulóza sa rozpúšťa v studenej vode, ale stráca rozpustnosť a vytvára gél v horúcej vode. Táto tepelná reverzibilita umožňuje jeho použitie ako zahusťovadla a želírovacieho činidla pri spracovaní potravín. CMC je rozpustný v studenej aj horúcej vode, ale viskozita jeho roztoku klesá so zvyšujúcou sa teplotou.
Viskozita: Viskozita oboch je ovplyvnená stupňom substitúcie a koncentráciou roztoku. Viskozita MC sa najprv zvyšuje a potom klesá so zvyšujúcou sa teplotou, zatiaľ čo viskozita CMC klesá so zvyšujúcou sa teplotou. To im dáva ich vlastné výhody v rôznych priemyselných aplikáciách.
Stabilita pH: CMC zostáva stabilný v širokom rozsahu pH, najmä v alkalických podmienkach, vďaka čomu je veľmi populárny ako stabilizátor a zahusťovadlo v potravinách a farmaceutických výrobkoch. MC je relatívne stabilný v neutrálnych a mierne alkalických podmienkach, ale degraduje sa v silných kyselinách alebo zásadách.
3. Oblasti použitia
Potravinársky priemysel: Metylcelulóza sa bežne používa v potravinách ako zahusťovadlo, emulgátor a stabilizátor. Napríklad môže napodobňovať chuť a štruktúru tuku pri výrobe nízkotučných potravín. Karboxymetylcelulóza sa široko používa v nápojoch, pečive a mliečnych výrobkoch ako zahusťovadlo a stabilizátor na zabránenie oddeľovania vody a zlepšenie chuti.
Farmaceutický priemysel: Metylcelulóza sa používa pri príprave farmaceutických tabliet ako spojivo a dezintegrátor a tiež ako lubrikant a ochranný prostriedok, napríklad v očných kvapkách ako náhrada sĺz. CMC je široko používaný v medicíne vďaka svojej dobrej biokompatibilite, ako je príprava liečiv s predĺženým uvoľňovaním a lepidiel v očných kvapkách.
Stavebný a chemický priemysel: MC sa široko používa v stavebných materiáloch ako zahusťovadlo, činidlo zadržiavajúce vodu a lepidlo na cement a sadru. Môže zlepšiť konštrukčný výkon a kvalitu povrchu materiálov. CMC sa často používa pri úprave bahna pri ťažbe na ropných poliach, kaša pri potlači a farbení textílií, povrchová úprava papiera atď.
4. Bezpečnosť a ochrana životného prostredia
Oba sa považujú za bezpečné na použitie v potravinárskych a farmaceutických aplikáciách, ale ich zdroje a výrobné procesy môžu mať rôzny vplyv na životné prostredie. Suroviny MC a CMC sú odvodené z prírodnej celulózy a sú biologicky odbúrateľné, takže sú šetrné k životnému prostrediu. Ich výrobný proces však môže zahŕňať chemické rozpúšťadlá a činidlá, ktoré môžu mať určitý vplyv na životné prostredie.
5. Cena a dopyt na trhu
V dôsledku rôznych výrobných procesov sú výrobné náklady metylcelulózy zvyčajne vyššie, takže jej trhová cena je tiež vyššia ako karboxymetylcelulóza. CMC má vo všeobecnosti väčší dopyt na trhu vďaka širšiemu použitiu a nižším výrobným nákladom.
Hoci metylcelulóza a karboxymetylcelulóza sú deriváty celulózy, majú významné rozdiely v štruktúre, vlastnostiach, aplikáciách a dopyte na trhu. Metylcelulóza sa používa hlavne v oblasti potravín, medicíny a stavebných materiálov vďaka svojej jedinečnej tepelnej reverzibilite a vysokej kontrole viskozity. Karboxymetylcelulóza je široko používaná v potravinárstve, medicíne, petrochemickom, textilnom a inom priemysle vďaka svojej vynikajúcej rozpustnosti, úprave viskozity a širokej prispôsobivosti pH. Výber derivátu celulózy závisí od konkrétneho scenára aplikácie a potrieb.
Čas odoslania: 20. augusta 2024