Metilceluloza (MC) in karboksimetilceluloza (CMC) sta dva skupna celulozna derivata, ki se pogosto uporabljata v hrani, medicini, gradbeništvu, kemični industriji in drugih poljih. Čeprav so vsi kemično spremenjeni iz naravne celuloze, obstajajo pomembne razlike v kemijski strukturi, fizikalnih in kemijskih lastnostih ter uporabi.
1. Kemična struktura in postopek priprave
Metilceluloza nastane z reakcijo celuloze z metilkloridom (ali metanolom) v alkalnih pogojih. Med tem postopkom se del hidroksilnih skupin (-OH) v celuloznih molekulah nadomesti z metoksi skupinami (-och₃), da tvorijo metilcelulozo. Stopnja substitucije (DS, število substituentov na glukozno enoto) metilceluloze določa njegove fizikalne in kemijske lastnosti, kot sta topnost in viskoznost.
Karboksimetilceluloza nastane z reakcijo celuloze s kloroocetno kislino v alkalnih pogojih, hidroksilno skupino pa nadomestimo s karboksimetil (-ch₂cooh). Stopnja nadomestitve in stopnja polimerizacije (DP) CMC vplivata na njegovo topnost in viskoznost v vodi. CMC običajno obstaja v obliki natrijeve soli, imenovane natrijeva karboksimetilceluloza (NACMC).
2. fizikalne in kemijske lastnosti
Topnost: Metilceluloza se raztopi v hladni vodi, vendar izgubi topnost in tvori gel v vroči vodi. Ta toplotna reverzibilnost omogoča njegovo uporabo kot zgoščevalnik in geling sredstva pri predelavi hrane. CMC je topen v hladni in vroči vodi, vendar se viskoznost njegove raztopine zmanjšuje, ko se temperatura povečuje.
Viskoznost: Na viskoznost obeh vpliva stopnja zamenjave in koncentracije raztopine. Viskoznost MC se najprej poveča in nato zniža, ko se temperatura zvišuje, medtem ko se viskoznost CMC, ko se temperatura zvišuje, zmanjšuje. To jim daje lastne prednosti v različnih industrijskih aplikacijah.
PH stabilnost: CMC ostane stabilen v širokem območju pH, zlasti v alkalnih pogojih, zaradi česar je zelo priljubljen kot stabilizator in zgoščevalec hrane in farmacevtskih izdelkov. MC je razmeroma stabilen v nevtralnih in rahlo alkalnih pogojih, vendar se bo razgradil v močnih kislinah ali alkalijah.
3. Območja aplikacij
Živilska industrija: Metilceluloza se v hrani običajno uporablja kot zgoščevalec, emulgator in stabilizator. Na primer, lahko posnema okus in teksturo maščobe pri proizvodnji hrane z nizko vsebnostjo maščob. Karboksimetilceluloza se pogosto uporablja v pijačah, pekovskih izdelkih in mlečnih izdelkih kot zgoščevalec in stabilizator, da se prepreči ločevanje vode in izboljša okus.
Farmacevtska industrija: Metilceluloza se uporablja pri pripravi farmacevtskih tablet kot veziva in razpada, pa tudi kot mazivo in zaščitno sredstvo, na primer v oftalmičnih kapljicah oči kot nadomestila solz. CMC se v medicini pogosto uporablja zaradi dobre biokompatibilnosti, kot je priprava zdravil in lepil za trajne sproščanje v očesnih kapljicah.
Gradbena in kemična industrija: MC se v gradbenih materialih pogosto uporablja kot zgoščevalec, zadrževalno sredstvo za vodo in lepilo za cement in mavčno. Lahko izboljša gradbeno zmogljivost in površinsko kakovost materialov. CMC se pogosto uporablja pri obdelavi blata pri rudarjenju naftnega polja, gnojilu pri tekstilnem tiskanju in barvanju, površinskem premazu papirja itd.
4. varnost in varstvo okolja
Oba se štejeta za varno za uporabo v hrani in farmacevtskih aplikacijah, vendar imajo njihovi viri in proizvodni procesi lahko različni vplivi na okolje. Surovine MC in CMC izhajajo iz naravne celuloze in so biološko razgradljive, zato dobro delujejo v smislu prijaznosti do okolja. Vendar lahko njihov proizvodni postopek vključuje kemična topila in reagente, kar lahko vpliva na okolje.
5. cena in povpraševanje na trgu
Zaradi različnih proizvodnih procesov so proizvodni stroški metilceluloze običajno višji, zato je njegova tržna cena tudi višja od karboksimetilceluloze. CMC ima na splošno večje povpraševanje na trgu zaradi širše uporabe in nižjih proizvodnih stroškov.
Čeprav sta metilceluloza in karboksimetilceluloza oba derivata celuloze, imata pomembne razlike v strukturi, lastnostih, aplikacijah in povpraševanju na trgu. Metilceluloza se uporablja predvsem na področjih hrane, zdravil in gradbenih materialov zaradi svoje edinstvene toplotne reverzibilnosti in nadzora nad visoko viskoznostjo. Karboksimetilna celuloza se zaradi svoje odlične topnosti, prilagoditve viskoznosti in široke prilagodljivosti pH pogosto uporablja v hrani, medicini, petrokemičnih, tekstilnih in drugih panogah. Izbira celuloznega derivata je odvisna od posebnega scenarija uporabe in potreb.
Čas objave: avgust 20. do 2024