Метилцелюлоза (MC) і карбоксиметилцелюлоза (CMC) є двома поширеними похідними целюлози, які широко використовуються в продуктах харчування, медицині, будівництві, хімічній промисловості та інших галузях. Хоча всі вони хімічно модифіковані з природної целюлози, існують значні відмінності в хімічній структурі, фізичних і хімічних властивостях і застосуваннях.
1. Хімічна структура та процес отримання
Метилцелюлозу отримують шляхом взаємодії целюлози з метилхлоридом (або метанолом) у лужних умовах. Під час цього процесу частина гідроксильних груп (-ОН) у молекулах целюлози замінюється метоксигрупами (-OCH3) з утворенням метилцелюлози. Ступінь заміщення (DS, кількість замісників на одиницю глюкози) метилцелюлози визначає її фізичні та хімічні властивості, такі як розчинність і в'язкість.
Карбоксиметилцелюлозу отримують реакцією целюлози з хлороцтовою кислотою в лужних умовах, при цьому гідроксильна група замінюється карбоксиметилом (-CH₂COOH). Ступінь заміщення і ступінь полімеризації (СП) КМЦ впливають на її розчинність і в'язкість у воді. CMC зазвичай існує у формі натрієвої солі, яка називається натрій карбоксиметилцелюлоза (NaCMC).
2. Фізико-хімічні властивості
Розчинність: Метилцелюлоза розчиняється в холодній воді, але втрачає розчинність і утворює гель у гарячій воді. Ця термічна оборотність дозволяє використовувати його як загусник і гелеутворювач у харчовій промисловості. КМЦ розчинна як у холодній, так і в гарячій воді, але в’язкість її розчину зменшується з підвищенням температури.
В'язкість: на в'язкість обох впливає ступінь заміщення та концентрація розчину. В'язкість МЦ спочатку зростає, а потім зменшується з підвищенням температури, тоді як в'язкість КМЦ зменшується з підвищенням температури. Це дає їм власні переваги в різних промислових застосуваннях.
Стабільність pH: КМЦ залишається стабільною в широкому діапазоні pH, особливо в лужних умовах, що робить її дуже популярною як стабілізатор і загусник у харчових продуктах і фармацевтичних препаратах. MC є відносно стабільним у нейтральних і злегка лужних умовах, але розкладається в сильних кислотах або лугах.
3. Області застосування
Харчова промисловість: Метилцелюлоза зазвичай використовується в харчових продуктах як загусник, емульгатор і стабілізатор. Наприклад, він може імітувати смак і текстуру жиру під час виробництва нежирних продуктів. Карбоксиметилцелюлоза широко використовується в напоях, хлібобулочних виробах і молочних продуктах як загусник і стабілізатор для запобігання відділення води і поліпшення смаку.
Фармацевтична промисловість: метилцелюлоза використовується для приготування фармацевтичних таблеток як зв’язувальний і дезінтегруючий засіб, а також як мастило та захисний агент, наприклад, в очних очних краплях як замінник сліз. КМЦ широко використовується в медицині завдяки своїй добрій біосумісності, наприклад, для приготування препаратів із уповільненим вивільненням і адгезивів в очних краплях.
Будівництво та хімічна промисловість: MC широко використовується в будівельних матеріалах як загусник, водоутримувач і клей для цементу та гіпсу. Це може покращити будівельні характеристики та якість поверхні матеріалів. КМЦ часто використовується при обробці грязями при видобутку нафтових родовищ, суспензії при друку та фарбуванні текстилю, покритті поверхні паперу тощо.
4. Безпека та захист навколишнього середовища
Обидва вважаються безпечними для використання в продуктах харчування та фармацевтиці, але їхні джерела та процеси виробництва можуть мати різний вплив на навколишнє середовище. Сировина для MC і CMC одержується з натуральної целюлози та піддається біологічному розкладанню, тому вона добре працює з точки зору екологічності. Однак процес їх виробництва може включати хімічні розчинники та реагенти, що може мати певний вплив на навколишнє середовище.
5. Ціна і ринковий попит
Через різні процеси виробництва вартість виробництва метилцелюлози зазвичай вища, тому її ринкова ціна також вища, ніж карбоксиметилцелюлоза. КМЦ зазвичай має більший ринковий попит завдяки більш широкому застосуванню та нижчим виробничим витратам.
Хоча метилцелюлоза та карбоксиметилцелюлоза є похідними целюлози, вони мають значні відмінності у структурі, властивостях, застосуванні та ринковому попиті. Метилцелюлоза в основному використовується в харчовій промисловості, медицині та будівельних матеріалах завдяки своїй унікальній термооборотності та високому контролю в’язкості. Карбоксиметилцелюлоза широко використовується в харчовій, медичній, нафтохімічній, текстильній та інших галузях промисловості завдяки своїй чудовій розчинності, регулюванню в’язкості та широкому адаптуванню рН. Вибір похідної целюлози залежить від конкретного сценарію застосування та потреб.
Час публікації: 20 серпня 2024 р