อุณหภูมิการเจลด้วยความร้อนของเซลลูโลสอีเธอร์ HPMC

แนะนำ

เซลลูโลสอีเธอร์เป็นพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ในรูปของประจุลบ ซึ่งได้มาจากเซลลูโลส พอลิเมอร์เหล่านี้มีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อาหาร ยา เครื่องสำอาง และการก่อสร้าง เนื่องจากมีคุณสมบัติ เช่น การทำให้ข้น การเกิดเจล การเกิดฟิล์ม และการเกิดอิมัลชัน หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของเซลลูโลสอีเธอร์คืออุณหภูมิการเกิดเจลด้วยความร้อน (Tg) ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่พอลิเมอร์จะเปลี่ยนสถานะจากโซลเป็นเจล คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดประสิทธิภาพของเซลลูโลสอีเธอร์ในการใช้งานต่างๆ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงอุณหภูมิการเกิดเจลด้วยความร้อนของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) ซึ่งเป็นหนึ่งในเซลลูโลสอีเธอร์ที่ใช้กันทั่วไปที่สุดในอุตสาหกรรม

อุณหภูมิการเจลด้วยความร้อนของ HPMC

HPMC เป็นเซลลูโลสอีเธอร์กึ่งสังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันต่างๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติเฉพาะตัว HPMC ละลายน้ำได้ดี โดยจะเกิดสารละลายหนืดใสที่ความเข้มข้นต่ำ เมื่อมีความเข้มข้นสูงขึ้น HPMC จะเกิดเจลที่สามารถกลับคืนสภาพได้เมื่อได้รับความร้อนและเย็นลง การเกิดเจลด้วยความร้อนของ HPMC เป็นกระบวนการสองขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างไมเซลล์ตามด้วยการรวมตัวของไมเซลล์เพื่อสร้างเครือข่ายเจล (รูปที่ 1)

อุณหภูมิการเกิดเจลด้วยความร้อนของ HPMC ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ระดับการแทนที่ (DS) น้ำหนักโมเลกุล ความเข้มข้น และค่า pH ของสารละลาย โดยทั่วไป ยิ่งค่า DS และน้ำหนักโมเลกุลของ HPMC สูงขึ้น อุณหภูมิการเกิดเจลด้วยความร้อนก็จะสูงขึ้น ความเข้มข้นของ HPMC ในสารละลายยังส่งผลต่อ Tg ด้วย ยิ่งความเข้มข้นสูงขึ้น Tg ก็จะยิ่งสูงขึ้น ค่า pH ของสารละลายยังส่งผลต่อ Tg โดยสารละลายที่มีกรดจะส่งผลให้ Tg ต่ำลง

การเกิดเจลจากความร้อนของ HPMC นั้นสามารถกลับคืนได้และอาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอกต่างๆ เช่น แรงเฉือน อุณหภูมิ และความเข้มข้นของเกลือ แรงเฉือนจะทำลายโครงสร้างของเจลและทำให้ Tg ลดลง ในขณะที่อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เจลละลายและทำให้ Tg ลดลง การเติมเกลือลงในสารละลายยังส่งผลต่อ Tg และการมีอยู่ของไอออนบวก เช่น แคลเซียมและแมกนีเซียมจะทำให้ Tg เพิ่มขึ้น

การประยุกต์ใช้ Tg HPMC ที่แตกต่างกัน

พฤติกรรมของเทอร์โมเจลของ HPMC สามารถปรับให้เหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกันได้ HPMC ที่มีค่า Tg ต่ำใช้ในงานที่ต้องการให้เกิดเจลอย่างรวดเร็ว เช่น สูตรของหวานสำเร็จรูป ซอส และซุป HPMC ที่มีค่า Tg สูงใช้ในงานที่ต้องการให้เกิดเจลแบบล่าช้าหรือยาวนาน เช่น สูตรของระบบส่งยา เม็ดยาออกฤทธิ์ต่อเนื่อง และแผ่นปิดแผล

ในอุตสาหกรรมอาหาร HPMC ใช้เป็นสารเพิ่มความข้น สารทำให้คงตัว และสารก่อเจล HPMC ที่มีค่า Tg ต่ำใช้ในสูตรขนมหวานสำเร็จรูปที่ต้องเกิดเจลอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้เนื้อสัมผัสและความรู้สึกในปากตามต้องการ HPMC ที่มีค่า Tg สูงใช้ในสูตรสเปรดไขมันต่ำที่ต้องการการเกิดเจลที่ล่าช้าหรือยาวนานเพื่อป้องกันการประสานกันและรักษาโครงสร้างการสเปรด

ในอุตสาหกรรมยา HPMC ใช้เป็นสารยึดเกาะ สารสลายตัว และสารออกฤทธิ์แบบค่อยเป็นค่อยไป HPMC ที่มี Tg สูงจะใช้ในการผลิตเม็ดยาแบบออกฤทธิ์นาน ซึ่งจำเป็นต้องมีการเกิดเจลที่ล่าช้าหรือยาวนานเพื่อให้ปลดปล่อยยาออกมาเป็นระยะเวลานาน HPMC ที่มี Tg ต่ำจะใช้ในการผลิตเม็ดยาแบบสลายตัวในช่องปาก ซึ่งจำเป็นต้องมีการแตกตัวและเกิดเจลอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้ความรู้สึกในปากที่ต้องการและกลืนได้ง่าย

สรุปแล้ว

อุณหภูมิเจลของ HPMC เป็นคุณสมบัติสำคัญที่กำหนดพฤติกรรมของ HPMC ในแอปพลิเคชันต่างๆ HPMC สามารถปรับ Tg ได้ตามระดับของการทดแทน น้ำหนักโมเลกุล ความเข้มข้น และค่า pH ของสารละลายเพื่อให้เหมาะกับแอปพลิเคชันต่างๆ HPMC ที่มี Tg ต่ำจะใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการเจลอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ HPMC ที่มี Tg สูงจะใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการเจลที่ล่าช้าหรือยาวนาน HPMC เป็นเซลลูโลสอีเธอร์อเนกประสงค์ที่มีการใช้งานได้หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ