Metilceluloza (MC) in karboksimetilceluloza (CMC) sta dva običajna derivata celuloze, ki se pogosto uporabljata v hrani, medicini, gradbeništvu, kemični industriji in na drugih področjih. Čeprav so vsi kemično modificirani iz naravne celuloze, obstajajo pomembne razlike v kemični strukturi, fizikalnih in kemijskih lastnostih ter uporabi.
1. Kemijska struktura in postopek priprave
Metilceluloza se proizvaja z reakcijo celuloze z metil kloridom (ali metanolom) v alkalnih pogojih. Med tem procesom se del hidroksilnih skupin (-OH) v celuloznih molekulah zamenja z metoksi skupinami (-OCH3), da nastane metilceluloza. Stopnja substitucije (DS, število substituentov na enoto glukoze) metilceluloze določa njene fizikalne in kemijske lastnosti, kot sta topnost in viskoznost.
Karboksimetilceluloza nastane z reakcijo celuloze s kloroocetno kislino v alkalnih pogojih, pri čemer se hidroksilna skupina nadomesti s karboksimetilno (-CH₂COOH). Stopnja substitucije in stopnja polimerizacije (DP) KMC vplivata na njeno 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 zgoščevalec in želirno sredstvo pri predelavi hrane. CMC je topen v hladni in vroči vodi, vendar se viskoznost njegove raztopine z zvišanjem temperature zmanjšuje.
Viskoznost: Na viskoznost obeh vplivata stopnja substitucije in koncentracija raztopine. Viskoznost MC najprej narašča in nato pada z zviševanjem temperature, medtem ko se viskoznost CMC z zvišanjem temperature zmanjšuje. To jim daje lastne prednosti v različnih industrijskih aplikacijah.
Stabilnost pH: CMC ostaja stabilen v širokem območju pH, zlasti v alkalnih pogojih, zaradi česar je zelo priljubljen kot stabilizator in zgoščevalec v hrani in farmacevtskih izdelkih. MC je razmeroma stabilen v nevtralnih in rahlo alkalnih pogojih, vendar se razgradi v močnih kislinah ali alkalijah.
3. Področja uporabe
Živilska industrija: Metilceluloza se običajno uporablja v hrani kot zgoščevalec, emulgator in stabilizator. Na primer, posnema lahko okus in teksturo maščobe pri pripravi živil z nizko vsebnostjo maščob. Karboksimetilceluloza se pogosto uporablja v pijačah, pekovskih izdelkih in mlečnih izdelkih kot zgoščevalec in stabilizator za preprečevanje ločevanja vode in izboljšanje okusa.
Farmacevtska industrija: Metilceluloza se uporablja pri pripravi farmacevtskih tablet kot vezivo in razgrajevalo, pa tudi kot mazivo in zaščitno sredstvo, na primer v očesnih kapljicah za oči kot nadomestek za solze. CMC se pogosto uporablja v medicini zaradi svoje dobre biokompatibilnosti, kot je priprava zdravil s podaljšanim sproščanjem in lepil v kapljicah za oči.
Gradbeništvo in kemična industrija: MC se pogosto uporablja v gradbenih materialih kot zgoščevalec, sredstvo za zadrževanje vode in lepilo za cement in mavec. Lahko izboljša gradbeno zmogljivost in kakovost površine materialov. CMC se pogosto uporablja pri obdelavi blata v rudarstvu na naftnih poljih, gnojevki pri tiskanju in barvanju tekstila, površinskem premazovanju papirja itd.
4. Varnost in varstvo okolja
Oba veljata za varna za uporabo v hrani in farmacevtskih aplikacijah, vendar imajo lahko njuni viri in proizvodni procesi različne vplive na okolje. Surovine MC in CMC so pridobljene iz naravne celuloze in so biološko razgradljive, zato se dobro obnesejo z vidika prijaznosti do okolja. Vendar lahko njihov proizvodni proces vključuje kemična topila in reagente, kar ima lahko določen vpliv na okolje.
5. Cena in tržno povpraševanje
Zaradi različnih proizvodnih procesov so proizvodni stroški metilceluloze običajno višji, zato je tudi njena tržna cena 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 precejšnje razlike v strukturi, lastnostih, uporabi in povpraševanju na trgu. Metilceluloza se uporablja predvsem na področju hrane, medicine in gradbenih materialov zaradi svoje edinstvene toplotne reverzibilnosti in nadzora visoke viskoznosti. Karboksimetil celuloza se pogosto uporablja v živilski, medicinski, petrokemični, tekstilni in drugih industrijah zaradi svoje odlične topnosti, prilagajanja viskoznosti in široke prilagodljivosti pH. Izbira celuloznega derivata je odvisna od posebnega scenarija uporabe in potreb.
Čas objave: 20. avgust 2024