Карбоксиметил целлюлоза (CMC) және метил целлюлоза (MC) - көптеген салаларда кеңінен қолданылатын екі целлюлоза туындысы. Олардың екеуі де табиғи целлюлозадан алынғанымен, әртүрлі химиялық модификация процестеріне байланысты CMC және MC химиялық құрылымында, физикалық және химиялық қасиеттерінде және қолдану салаларында айтарлықтай айырмашылықтарға ие.
1. Дереккөз және негізгі шолу
Карбоксиметилцеллюлоза (КМС) табиғи целлюлозаны сілтімен өңдеуден кейін хлорсірке қышқылымен әрекеттестіру арқылы дайындалады. Бұл анионды суда еритін целлюлоза туындысы. CMC әдетте натрий тұзы түрінде болады, сондықтан оны натрий карбоксиметил целлюлозасы (Na-CMC) деп те атайды. Жақсы ерігіштік пен тұтқырлықты реттеу функциясының арқасында CMC тамақ, фармацевтика, мұнай бұрғылау, тоқыма және қағаз өнеркәсібінде кеңінен қолданылады.
Метилцеллюлоза (MC) целлюлозаны метилхлоридпен (немесе басқа метилдеу реагенттерімен) метилдеу арқылы дайындалады. Бұл иондық емес целлюлоза туындысы. МК термиялық гельдік қасиетке ие, ерітінді қыздырғанда қатып, салқындаған кезде ериді. Бірегей қасиеттерінің арқасында МК құрылыс материалдарында, фармацевтикалық препараттарда, жабын жасауда, тамақ өнеркәсібінде және басқа да салаларда кеңінен қолданылады.
2. Химиялық құрылымы
ЦМС негізгі құрылымы целлюлозаның β-1,4-глюкозидтік байланысының глюкоза бірлігіне карбоксиметил тобын (–CH2COOH) енгізу болып табылады. Бұл карбоксил тобы оны анионды етеді. ЦМС молекулалық құрылымында натрий карбоксилат топтары көп. Бұл топтар суда оңай диссоциацияланады, бұл CMC молекулаларын теріс зарядты етеді, осылайша оған суда жақсы ерігіштік пен қалыңдатқыш қасиеттер береді.
МК молекулалық құрылымы целлюлоза молекулаларына метокситоптардың (–OCH3) енуі болып табылады және бұл метокси топтары целлюлоза молекулаларындағы гидроксил топтарының бір бөлігін алмастырады. MC құрылымында иондалған топтар жоқ, сондықтан ол иондық емес, яғни ерітіндіде диссоциацияланбайды немесе зарядталмайды. Оның бірегей термиялық гель қасиеттері осы метокси топтарының болуына байланысты.
3. Ерігіштік және физикалық қасиеттері
CMC суда жақсы ериді және мөлдір тұтқыр сұйықтықты қалыптастыру үшін суық суда тез ери алады. Ол анионды полимер болғандықтан, CMC ерігіштігіне судың иондық күші мен рН мәні әсер етеді. Тұзды ортада немесе күшті қышқылдық жағдайларда CMC ерігіштігі мен тұрақтылығы төмендейді. Сонымен қатар, CMC тұтқырлығы әртүрлі температурада салыстырмалы түрде тұрақты.
МК суда ерігіштігі температураға байланысты. Оны суық суда ерітуге болады, бірақ қыздырғанда гель түзеді. Бұл термалды гель қасиеті MC-ге тамақ өнеркәсібінде және құрылыс материалдарында ерекше функцияларды орындауға мүмкіндік береді. Температура жоғарылаған сайын МК тұтқырлығы төмендейді және ол ферментативті ыдырауға және тұрақтылыққа жақсы қарсылыққа ие.
4. Тұтқырлық сипаттамалары
CMC тұтқырлығы оның ең маңызды физикалық қасиеттерінің бірі болып табылады. Тұтқырлық оның молекулалық салмағымен және орын басу дәрежесімен тығыз байланысты. CMC ерітіндісінің тұтқырлығы жақсы реттеледі, әдетте төмен концентрацияда (1%-2%) жоғары тұтқырлықты тудырады, сондықтан ол жиі қоюлатқыш, тұрақтандырғыш және суспензия ретінде пайдаланылады.
МК-ның тұтқырлығы оның молекулалық массасына және орын басу дәрежесіне де байланысты. Әртүрлі алмастыру дәрежесі бар МК әртүрлі тұтқырлық сипаттамаларына ие. Ерітіндіде МК жақсы қоюландырғыш әсері де бар, бірақ белгілі бір температураға дейін қыздырғанда МК ерітіндісі гельденеді. Бұл гельдік қасиет құрылыс өнеркәсібінде (гипс, цемент сияқты) және тамақ өнеркәсібінде кеңінен қолданылады (қою, қабық түзу және т.б.).
5. Қолдану аймақтары
CMC әдетте тамақ өнеркәсібінде қоюлатқыш, эмульгатор, тұрақтандырғыш және суспензия ретінде қолданылады. Мысалы, балмұздақ, йогурт және жеміс сусындарында CMC ингредиенттердің бөлінуін тиімді болдырмайды және өнімнің дәмі мен тұрақтылығын жақсартады. Мұнай өнеркәсібінде CMC бұрғылау сұйықтықтарының өтімділігін және сұйықтықтың жоғалуын бақылауға көмектесетін балшықты өңдеу агенті ретінде пайдаланылады. Сонымен қатар, CMC қағаз өнеркәсібінде целлюлозаны модификациялау үшін және тоқыма өнеркәсібінде мөлшерлеу агенті ретінде қолданылады.
МК құрылыс өнеркәсібінде, әсіресе құрғақ ерітінділерде, плитка желімдерінде және замазка ұнтақтарында кеңінен қолданылады. Қалыңдатқыш және суды сақтайтын агент ретінде MC құрылыс өнімділігін және байланыстыру беріктігін жақсарта алады. Фармацевтика өнеркәсібінде MC таблеткаларды байланыстырғыштар, тұрақты босатылатын материалдар және капсула қабырғалары материалдары ретінде қолданылады. Оның термогельдену қасиеттері белгілі бір құрамда бақыланатын босатуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, МК тамақ өнеркәсібінде тағамға қоюландырғыш, тұрақтандырғыш және эмульгатор ретінде де қолданылады, мысалы, соустар, салмалар, нандар және т.б.
6. Қауіпсіздік және биоыдырағыштық
CMC қауіпсіз тағамдық қоспа болып саналады. Кең ауқымды токсикологиялық зерттеулер CMC ұсынылған дозада адам ағзасына зиянсыз екенін көрсетті. CMC табиғи целлюлоза негізіндегі туынды болғандықтан және жақсы биологиялық ыдырайтындықтан, ол қоршаған ортаға салыстырмалы түрде қолайлы және микроорганизмдер арқылы ыдырауы мүмкін.
MC сонымен қатар қауіпсіз қоспа болып саналады және дәрі-дәрмектерде, тамақ өнімдерінде және косметикада кеңінен қолданылады. Оның иондық емес табиғаты оны in vivo және in vitro жағдайында өте тұрақты етеді. MC CMC сияқты биологиялық ыдырайтын болмаса да, ол белгілі бір жағдайларда микроорганизмдермен де ыдырауға қабілетті.
Карбоксиметил целлюлоза мен метил целлюлозаның екеуі де табиғи целлюлозадан алынғанымен, олардың әртүрлі химиялық құрылымдарына, физикалық қасиеттеріне және қолдану өрістеріне байланысты практикалық қолдануда әртүрлі сипаттамалар бар. CMC суда жақсы ерігіштігі, қоюландыру және суспензия қасиеттеріне байланысты тамақ, фармацевтика және өнеркәсіп салаларында кеңінен қолданылады, ал MC термиялық гель қасиеттері мен тұрақтылығына байланысты құрылыс, фармацевтика және тамақ өнеркәсібінде маңызды орын алады. Екеуі де заманауи өнеркәсіпте бірегей қолданбаларға ие және екеуі де жасыл және экологиялық таза материалдар.
Хабарлама уақыты: 18 қазан 2024 ж