Karboksimetil celuloza (CMC) i hidroksietil celuloza (HEC) su dva uobičajena derivata celuloze, koji se široko koriste u hrani, medicini, kozmetici, građevinskim materijalima i drugim područjima. Iako su oba dobivena iz prirodne celuloze i dobivena kemijskom modifikacijom, očite su razlike u kemijskoj strukturi, fizikalno-kemijskim svojstvima, područjima primjene i funkcionalnim učincima.
1. Kemijska struktura
Glavna strukturna značajka karboksimetil celuloze (CMC) je da su hidroksilne skupine na molekulama celuloze zamijenjene karboksimetilnim (-CH2COOH) skupinama. Ova kemijska modifikacija čini CMC izuzetno topljivim u vodi, posebno u vodi kako bi se stvorila viskozna koloidna otopina. Viskoznost njegove otopine usko je povezana sa stupnjem supstitucije (tj. stupnjem supstitucije karboksimetila).
Hidroksietil celuloza (HEC) nastaje zamjenom hidroksilnih skupina u celulozi s hidroksietil (-CH2CH2OH). Hidroksietilna skupina u molekuli HEC-a povećava topljivost u vodi i hidrofilnost celuloze, te pod određenim uvjetima može formirati gel. Ova struktura omogućuje HEC-u da pokaže dobre učinke zgušnjavanja, suspenzije i stabilizacije u vodenoj otopini.
2. Fizikalna i kemijska svojstva
Topivost u vodi:
CMC se može potpuno otopiti u hladnoj i vrućoj vodi kako bi se stvorila prozirna ili prozirna koloidna otopina. Njegova otopina ima visoku viskoznost, a viskoznost se mijenja s temperaturom i pH vrijednošću. HEC se također može otopiti u hladnoj i vrućoj vodi, ali u usporedbi s CMC-om, njegova brzina otapanja je sporija i potrebno je više vremena za stvaranje jednolične otopine. Viskoznost otopine HEC-a je relativno niska, ali ima bolju otpornost na sol i stabilnost.
Podešavanje viskoznosti:
Na viskoznost CMC-a lako utječe pH vrijednost. Obično je veći u neutralnim ili alkalnim uvjetima, ali viskoznost će biti značajno smanjena u jakim kiselim uvjetima. Na viskoznost HEC-a manje utječe pH vrijednost, ima širi raspon pH stabilnosti i prikladan je za primjenu u različitim kiselim i alkalnim uvjetima.
Otpornost na sol:
CMC je vrlo osjetljiv na sol, a prisutnost soli značajno će smanjiti viskoznost njegove otopine. HEC, s druge strane, pokazuje jaku otpornost na sol i još uvijek može održati dobar učinak zgušnjavanja u okruženju s visokim sadržajem soli. Stoga HEC ima očite prednosti u sustavima koji zahtijevaju upotrebu soli.
3. Područja primjene
Prehrambena industrija:
CMC se široko koristi u prehrambenoj industriji kao zgušnjivač, stabilizator i emulgator. Na primjer, u proizvodima kao što su sladoled, pića, džemovi i umaci, CMC može poboljšati okus i stabilnost proizvoda. HEC se relativno rijetko koristi u prehrambenoj industriji i uglavnom se koristi u nekim proizvodima s posebnim zahtjevima, poput niskokalorične hrane i posebnih dodataka prehrani.
Medicina i kozmetika:
CMC se često koristi za pripremu tableta s produljenim otpuštanjem lijekova, tekućina za oči itd., zbog svoje dobre biokompatibilnosti i sigurnosti. HEC se široko koristi u kozmetici kao što su losioni, kreme i šamponi zbog svojih izvrsnih svojstava stvaranja filma i hidratacije, što može pružiti dobar osjećaj i hidratantni učinak.
Građevinski materijali:
U građevinskim materijalima, i CMC i HEC mogu se koristiti kao zgušnjivači i zadržavači vode, posebno u materijalima na bazi cementa i gipsa. HEC se više koristi u građevinskim materijalima zbog svoje dobre otpornosti na sol i stabilnosti, što može poboljšati konstrukcijske performanse i trajnost materijala.
Ekstrakcija ulja:
U ekstrakciji nafte, CMC, kao dodatak tekućini za bušenje, može učinkovito kontrolirati viskoznost i gubitak vode isplake. HEC je, zbog svoje vrhunske otpornosti na sol i svojstava zgušnjavanja, postao važna komponenta u kemikalijama za naftna polja, koja se koristi u tekućini za bušenje i tekućini za frakturiranje radi poboljšanja radne učinkovitosti i ekonomskih koristi.
4. Zaštita okoliša i biorazgradivost
I CMC i HEC izvedeni su iz prirodne celuloze i imaju dobru biorazgradljivost i prihvatljivost za okoliš. U prirodnom okruženju mikroorganizmi ih mogu razgraditi kako bi proizveli bezopasne tvari kao što su ugljični dioksid i voda, čime se smanjuje onečišćenje okoliša. Osim toga, budući da su netoksični i bezopasni, naširoko se koriste u proizvodima koji dolaze u izravan dodir s ljudskim tijelom, poput hrane, lijekova i kozmetike.
Iako su karboksimetil celuloza (CMC) i hidroksietil celuloza (HEC) derivati celuloze, imaju značajne razlike u kemijskoj strukturi, fizikalno-kemijskim svojstvima, područjima primjene i funkcionalnim učincima. CMC ima široku primjenu u hrani, medicini, vađenju nafte i drugim poljima zbog svoje visoke viskoznosti i osjetljivosti na utjecaje okoliša. HEC se, međutim, više koristi u kozmetici, građevinskim materijalima itd. zbog svoje izvrsne otpornosti na sol, stabilnosti i svojstava stvaranja filma. Prilikom odabira uporabe potrebno je odabrati najprikladniji derivat celuloze prema specifičnom scenariju primjene i potrebi postizanja najboljeg učinka uporabe.
Vrijeme objave: 21. kolovoza 2024