Methylcellulose (MC) và carboxymethylcellulose (CMC) là hai dẫn xuất cellulose phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, y học, xây dựng, công nghiệp hóa chất và các lĩnh vực khác. Mặc dù tất cả chúng đều được sửa đổi về mặt hóa học từ cellulose tự nhiên, có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc hóa học, tính chất vật lý và hóa học và các ứng dụng.
1. Cấu trúc hóa học và quá trình chuẩn bị
Methylcellulose được sản xuất bằng cách phản ứng cellulose với methyl clorua (hoặc metanol) trong điều kiện kiềm. Trong quá trình này, một phần của các nhóm hydroxyl (-OH) trong các phân tử cellulose được thay thế bằng các nhóm methoxy (-och₃) để tạo thành methylcellulose. Mức độ thay thế (DS, số lượng nhóm thế trên mỗi đơn vị glucose) của methylcellulose xác định tính chất vật lý và hóa học của nó, chẳng hạn như độ hòa tan và độ nhớt.
Carboxymethylcellulose được sản xuất bằng cách phản ứng cellulose với axit chloroacetic trong điều kiện kiềm và nhóm hydroxyl được thay thế bằng carboxymethyl (-ch₂cooh). Mức độ thay thế và mức độ trùng hợp (DP) của CMC ảnh hưởng đến độ hòa tan và độ nhớt của nó trong nước. CMC thường tồn tại dưới dạng muối natri, được gọi là natri carboxymethylcellulose (NACMC).
2. Tính chất vật lý và hóa học
Độ hòa tan: Methylcellulose hòa tan trong nước lạnh, nhưng mất độ hòa tan và tạo thành một loại gel trong nước nóng. Khả năng đảo ngược nhiệt này cho phép sử dụng nó như một chất làm đặc và tác nhân gelling trong chế biến thực phẩm. CMC hòa tan trong cả nước lạnh và nước nóng, nhưng độ nhớt của dung dịch giảm khi nhiệt độ tăng.
Độ nhớt: Độ nhớt của cả hai bị ảnh hưởng bởi mức độ thay thế và nồng độ dung dịch. Độ nhớt của MC đầu tiên tăng và sau đó giảm khi nhiệt độ tăng, trong khi độ nhớt của CMC giảm khi nhiệt độ tăng. Điều này mang lại cho họ lợi thế của riêng họ trong các ứng dụng công nghiệp khác nhau.
Độ ổn định pH: CMC vẫn ổn định trong phạm vi pH rộng, đặc biệt là trong điều kiện kiềm, khiến nó rất phổ biến như một chất ổn định và chất làm đặc trong thực phẩm và dược phẩm. MC tương đối ổn định trong điều kiện trung tính và hơi kiềm, nhưng sẽ làm suy giảm các axit mạnh hoặc kiềm.
3. Khu vực ứng dụng
Ngành công nghiệp thực phẩm: Methylcellulose thường được sử dụng trong thực phẩm như một chất làm đặc, chất nhũ hóa và chất ổn định. Ví dụ, nó có thể bắt chước hương vị và kết cấu của chất béo khi sản xuất thực phẩm ít chất béo. Carboxymethylcellulose được sử dụng rộng rãi trong đồ uống, đồ nướng và các sản phẩm sữa làm chất làm đặc và chất ổn định để ngăn chặn sự tách biệt của nước và cải thiện hương vị.
Ngành công nghiệp dược phẩm: Methylcellulose được sử dụng trong việc chuẩn bị viên dược phẩm như một chất kết dính và phân tán, và cũng như một chất bôi trơn và chất bảo vệ, như trong thuốc nhỏ mắt mắt như một chất thay thế nước mắt. CMC được sử dụng rộng rãi trong y học do tính tương thích sinh học tốt của nó, chẳng hạn như việc chuẩn bị các loại thuốc giải phóng bền vững và chất kết dính trong thuốc nhỏ mắt.
Công nghiệp xây dựng và hóa học: MC được sử dụng rộng rãi trong các vật liệu xây dựng như một chất làm đặc, chất giữ nước và chất kết dính cho xi măng và thạch cao. Nó có thể cải thiện hiệu suất xây dựng và chất lượng bề mặt của vật liệu. CMC thường được sử dụng trong xử lý bùn trong khai thác mỏ dầu, bùn trong in dệt và nhuộm, lớp phủ bề mặt của giấy, v.v.
4. Bảo vệ môi trường và an toàn
Cả hai đều được coi là an toàn để sử dụng trong các ứng dụng thực phẩm và dược phẩm, nhưng các nguồn và quy trình sản xuất của chúng có thể có tác động khác nhau đến môi trường. Các nguyên liệu thô của MC và CMC có nguồn gốc từ cellulose tự nhiên và có thể phân hủy sinh học, vì vậy chúng hoạt động tốt về sự thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, quá trình sản xuất của chúng có thể liên quan đến dung môi hóa học và thuốc thử, có thể có một số tác động đến môi trường.
5. Giá cả và nhu cầu thị trường
Do các quy trình sản xuất khác nhau, chi phí sản xuất của methylcellulose thường cao hơn, vì vậy giá thị trường của nó cũng cao hơn carboxymethylcellulose. CMC thường có nhu cầu thị trường lớn hơn do ứng dụng rộng hơn và chi phí sản xuất thấp hơn.
Mặc dù methylcellulose và carboxymethylcellulose đều là dẫn xuất của cellulose, nhưng chúng có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc, tính chất, ứng dụng và nhu cầu thị trường. Methylcellulose chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực thực phẩm, thuốc và vật liệu xây dựng do khả năng đảo ngược nhiệt độc đáo và kiểm soát độ nhớt cao. Carboxymethyl cellulose đã được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, y học, hóa dầu, dệt và các ngành công nghiệp khác vì độ hòa tan tuyệt vời, điều chỉnh độ nhớt và khả năng thích ứng pH rộng. Việc lựa chọn dẫn xuất cellulose phụ thuộc vào kịch bản và nhu cầu ứng dụng cụ thể.
Thời gian đăng: 20-20-2024