ความแตกต่างระหว่างเมทิลเซลลูโลสและคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสคืออะไร?

เมทิลเซลลูโลส (MC) และคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (CMC) เป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสทั่วไป 2 ชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร ยา การก่อสร้าง อุตสาหกรรมเคมี และสาขาอื่นๆ แม้ว่าพวกมันทั้งหมดจะถูกดัดแปลงทางเคมีจากเซลลูโลสธรรมชาติ แต่ก็ยังมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในโครงสร้างทางเคมี คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี และการใช้งาน

1. โครงสร้างทางเคมีและกระบวนการเตรียมการ
เมทิลเซลลูโลสผลิตโดยการทำปฏิกิริยาเซลลูโลสกับเมทิลคลอไรด์ (หรือเมทานอล) ภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง ในระหว่างกระบวนการนี้ ส่วนหนึ่งของหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) ในโมเลกุลเซลลูโลสจะถูกแทนที่ด้วยหมู่เมทอกซี (-OCH₃) เพื่อสร้างเมทิลเซลลูโลส ระดับของการทดแทน (DS, จำนวนองค์ประกอบทดแทนต่อหน่วยกลูโคส) ของเมทิลเซลลูโลสจะกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี เช่น ความสามารถในการละลายและความหนืด

คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสผลิตโดยการทำปฏิกิริยาเซลลูโลสกับกรดคลอโรอะซิติกภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง และหมู่ไฮดรอกซิลจะถูกแทนที่ด้วยคาร์บอกซีเมทิล (-CH₂COOH) ระดับการทดแทนและระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน (DP) ของ CMC ส่งผลต่อความสามารถในการละลายและความหนืดในน้ำ CMC มักมีอยู่ในรูปของเกลือโซเดียม เรียกว่า โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (NaCMC)

2. คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี
ความสามารถในการละลาย: เมทิลเซลลูโลสละลายในน้ำเย็น แต่สูญเสียความสามารถในการละลายและก่อตัวเป็นเจลในน้ำร้อน การกลับตัวได้ด้วยความร้อนนี้ช่วยให้สามารถใช้เป็นสารเพิ่มความข้นและสารก่อเจลในการแปรรูปอาหารได้ CMC สามารถละลายได้ทั้งในน้ำเย็นและน้ำร้อน แต่ความหนืดของสารละลายจะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ความหนืด: ความหนืดของทั้งสองได้รับผลกระทบจากระดับของการทดแทนและความเข้มข้นของสารละลาย ความหนืดของ MC จะเพิ่มขึ้นก่อนแล้วจึงลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความหนืดของ CMC จะลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ทำให้พวกเขาได้เปรียบในการใช้งานทางอุตสาหกรรมต่างๆ

ความคงตัวของค่า pH: CMC ยังคงความเสถียรในช่วง pH ที่กว้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะที่เป็นด่าง ซึ่งทำให้ได้รับความนิยมอย่างมากในฐานะสารเพิ่มความเสถียรและสารเพิ่มความข้นในอาหารและยา MC ค่อนข้างเสถียรภายใต้สภาวะที่เป็นกลางและเป็นด่างเล็กน้อย แต่จะสลายตัวในกรดหรือด่างแก่

3. พื้นที่ใช้งาน
อุตสาหกรรมอาหาร: เมทิลเซลลูโลสมักใช้ในอาหารเป็นสารเพิ่มความข้น อิมัลซิไฟเออร์ และความคงตัว ตัวอย่างเช่น สามารถเลียนแบบรสชาติและเนื้อสัมผัสของไขมันเมื่อผลิตอาหารที่มีไขมันต่ำ คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องดื่ม ขนมอบ และผลิตภัณฑ์จากนม โดยเป็นสารเพิ่มความข้นและความคงตัวเพื่อป้องกันการแยกน้ำและปรับปรุงรสชาติ

อุตสาหกรรมยา: เมทิลเซลลูโลสใช้ในการเตรียมยาเม็ดเพื่อเป็นสารยึดเกาะและสารช่วยแตกตัว และยังใช้เป็นสารหล่อลื่นและสารป้องกัน เช่น ยาหยอดตาเพื่อใช้แทนน้ำตา CMC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์เนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี เช่น การเตรียมยาที่ออกฤทธิ์ต่อเนื่องและกาวในยาหยอดตา

อุตสาหกรรมก่อสร้างและเคมี: MC ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวัสดุก่อสร้างเป็นสารเพิ่มความหนา สารกักเก็บน้ำ และกาวสำหรับซีเมนต์และยิปซั่ม สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้างและคุณภาพพื้นผิวของวัสดุได้ CMC มักใช้ในการบำบัดโคลนในการทำเหมืองแร่ในแหล่งน้ำมัน สารละลายในการพิมพ์และการย้อมสีสิ่งทอ การเคลือบพื้นผิวกระดาษ ฯลฯ

4. ความปลอดภัยและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม
ทั้งสองอย่างนี้ถือว่าปลอดภัยสำหรับการใช้งานในด้านอาหารและยา แต่แหล่งที่มาและกระบวนการผลิตอาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน วัตถุดิบของ MC และ CMC มาจากเซลลูโลสธรรมชาติและสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ จึงทำงานได้ดีในแง่ของความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตอาจเกี่ยวข้องกับตัวทำละลายเคมีและรีเอเจนต์ ซึ่งอาจมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมบ้าง

5. ราคาและความต้องการของตลาด
เนื่องจากกระบวนการผลิตที่แตกต่างกัน ต้นทุนการผลิตของเมทิลเซลลูโลสมักจะสูงกว่า ดังนั้นราคาตลาดจึงสูงกว่าคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสด้วย โดยทั่วไป CMC มีความต้องการของตลาดมากขึ้นเนื่องจากมีการใช้งานที่กว้างขึ้นและต้นทุนการผลิตที่ลดลง

แม้ว่าเมทิลเซลลูโลสและคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสเป็นทั้งอนุพันธ์ของเซลลูโลส แต่ก็มีโครงสร้าง คุณสมบัติ การใช้งาน และความต้องการของตลาดแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ เมทิลเซลลูโลสส่วนใหญ่ใช้ในด้านอาหาร ยา และวัสดุก่อสร้าง เนื่องจากมีความสามารถในการกลับตัวด้วยความร้อนอันเป็นเอกลักษณ์และการควบคุมความหนืดสูง คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร ยา ปิโตรเคมี สิ่งทอ และอุตสาหกรรมอื่นๆ เนื่องจากมีความสามารถในการละลายได้ดีเยี่ยม ปรับความหนืด และสามารถปรับ pH ได้กว้าง การเลือกใช้อนุพันธ์ของเซลลูโลสขึ้นอยู่กับสถานการณ์และความต้องการในการใช้งานเฉพาะ