Karboksimetil celuloza (CMC) in hidroksietil celuloza (HEC) sta dva običajna derivata celuloze, ki se pogosto uporabljata v hrani, medicini, kozmetiki, gradbenih materialih in na drugih področjih. Čeprav sta oba pridobljena iz naravne celuloze in pridobljena s kemično modifikacijo, obstajajo očitne razlike v kemični strukturi, fizikalno-kemijskih lastnostih, področjih uporabe in funkcionalnih učinkih.
1. Kemična zgradba
Glavna strukturna značilnost karboksimetil celuloze (CMC) je, da so hidroksilne skupine na celuloznih molekulah nadomeščene s karboksimetilnimi (-CH2COOH) skupinami. Zaradi te kemične modifikacije je CMC izjemno topen v vodi, zlasti v vodi, da tvori viskozno koloidno raztopino. Viskoznost njegove raztopine je tesno povezana z njegovo stopnjo substitucije (tj. stopnjo karboksimetilne substitucije).
Hidroksietil celuloza (HEC) nastane z zamenjavo hidroksilnih skupin v celulozi s hidroksietil (-CH2CH2OH). Hidroksietilna skupina v molekuli HEC poveča vodotopnost in hidrofilnost celuloze ter lahko pod določenimi pogoji tvori gel. Ta struktura omogoča HEC, da pokaže dobre učinke zgoščevanja, suspenzije in stabilizacije v vodni raztopini.
2. Fizikalne in kemijske lastnosti
Topnost v vodi:
CMC se lahko popolnoma raztopi v hladni in vroči vodi, da nastane prozorna ali prosojna koloidna raztopina. Njegova raztopina ima visoko viskoznost, viskoznost pa se spreminja s temperaturo in pH vrednostjo. HEC je mogoče raztopiti tudi v hladni in vroči vodi, vendar je v primerjavi s CMC njegova stopnja raztapljanja počasnejša in traja dlje, da nastane enotna raztopina. Viskoznost raztopine HEC je razmeroma nizka, vendar ima boljšo odpornost na sol in stabilnost.
Nastavitev viskoznosti:
Na viskoznost CMC zlahka vpliva vrednost pH. Običajno je višja v nevtralnih ali alkalnih pogojih, vendar se bo viskoznost znatno zmanjšala v močno kislih pogojih. Na viskoznost HEC manj vpliva vrednost pH, ima širši razpon stabilnosti pH in je primeren za uporabo v različnih kislih in alkalnih pogojih.
Odpornost na sol:
CMC je zelo občutljiv na sol in prisotnost soli znatno zmanjša viskoznost njegove raztopine. Po drugi strani pa HEC izkazuje močno odpornost na sol in lahko še vedno ohranja dober učinek zgoščevanja v okolju z visoko vsebnostjo soli. Zato ima HEC očitne prednosti v sistemih, ki zahtevajo uporabo soli.
3. Področja uporabe
Živilska industrija:
CMC se pogosto uporablja v prehrambeni industriji kot zgoščevalec, stabilizator in emulgator. Na primer, v izdelkih, kot so sladoled, pijače, marmelade in omake, lahko CMC izboljša okus in stabilnost izdelka. HEC se relativno redko uporablja v prehrambeni industriji in se uporablja predvsem v nekaterih izdelkih s posebnimi zahtevami, kot so nizkokalorična živila in posebna prehranska dopolnila.
Medicina in kozmetika:
CMC se zaradi svoje dobre biokompatibilnosti in varnosti pogosto uporablja za pripravo tablet s podaljšanim sproščanjem zdravil, očesnih tekočin itd. HEC se pogosto uporablja v kozmetiki, kot so losjoni, kreme in šamponi, zaradi svojih odličnih lastnosti tvorjenja filma in vlažilnih lastnosti, ki lahko zagotovijo dober občutek in vlažilni učinek.
Gradbeni materiali:
V gradbenih materialih se tako CMC kot HEC lahko uporabljata kot sredstva za zgoščevanje in zadrževanje vode, zlasti v materialih na osnovi cementa in mavca. HEC se pogosteje uporablja v gradbenih materialih zaradi dobre odpornosti na sol in stabilnosti, kar lahko izboljša konstrukcijsko zmogljivost in vzdržljivost materialov.
Pridobivanje olja:
Pri pridobivanju olja lahko CMC kot dodatek za vrtalno tekočino učinkovito nadzoruje viskoznost in izgubo vode blata. HEC je zaradi svoje vrhunske odpornosti na sol in lastnosti zgoščevanja postal pomembna sestavina v kemikalijah za naftna polja, ki se uporabljajo v tekočini za vrtanje in tekočini za lomljenje za izboljšanje učinkovitosti delovanja in gospodarskih koristi.
4. Varstvo okolja in biorazgradljivost
Tako CMC kot HEC sta pridobljena iz naravne celuloze in sta dobro biološko razgradljiva in okolju prijazna. V naravnem okolju jih mikroorganizmi lahko razgradijo in proizvedejo neškodljive snovi, kot sta ogljikov dioksid in voda, s čimer se zmanjša onesnaževanje okolja. Poleg tega, ker so nestrupeni in neškodljivi, se pogosto uporabljajo v izdelkih, ki pridejo v neposreden stik s človeškim telesom, kot so hrana, zdravila in kozmetika.
Čeprav sta karboksimetil celuloza (CMC) in hidroksietil celuloza (HEC) oba derivata celuloze, imata pomembne razlike v kemični strukturi, fizikalno-kemijskih lastnostih, področjih uporabe in funkcionalnih učinkih. CMC se pogosto uporablja v prehrani, medicini, pridobivanju nafte in na drugih področjih zaradi svoje visoke viskoznosti in dovzetnosti za vplive okolja. HEC pa se pogosteje uporablja v kozmetiki, gradbenih materialih itd. zaradi svoje odlične odpornosti na sol, stabilnosti in lastnosti tvorjenja filma. Pri izbiri uporabe je treba izbrati najprimernejši derivat celuloze glede na specifični scenarij uporabe in doseči najboljši učinek uporabe.
Čas objave: 21. avgusta 2024