Карбоксиметил целулоза (ЦМЦ) и метил целулоза (МЦ) су два деривата целулозе која се широко користе у многим индустријама. Иако су оба изведена из природне целулозе, због различитих процеса хемијске модификације, ЦМЦ и МЦ имају значајне разлике у хемијској структури, физичким и хемијским својствима и областима примене.
1. Извор и основни преглед
Карбоксиметилцелулоза (ЦМЦ) се припрема реакцијом природне целулозе са хлоросирћетном киселином након алкалне обраде. То је ањонски дериват целулозе растворљив у води. ЦМЦ обично постоји у облику натријумове соли, па се назива и натријум карбоксиметил целулоза (На-ЦМЦ). Због своје добре растворљивости и функције подешавања вискозитета, ЦМЦ се широко користи у прехрамбеној, фармацеутској, нафтној, текстилној и папирној индустрији.
Метилцелулоза (МЦ) се припрема метиловањем целулозе са метил хлоридом (или другим метилирајућим реагенсима). То је нејонски дериват целулозе. МЦ има својства термичког гела, раствор се учвршћује када се загреје и раствара када се охлади. Због својих јединствених својстава, МЦ се широко користи у грађевинским материјалима, фармацеутским препаратима, премазима, прехрамбеној и другим индустријама.
2. Хемијска структура
Основна структура ЦМЦ је увођење карбоксиметил групе (–ЦХ2ЦООХ) на јединицу глукозе β-1,4-глукозидне везе целулозе. Ова карбоксилна група га чини ањонским. Молекуларна структура ЦМЦ има велики број натријум карбоксилатних група. Ове групе се лако дисоцирају у води, чинећи молекуле ЦМЦ негативно наелектрисане, што им даје добру растворљивост у води и својства згушњавања.
Молекуларна структура МЦ је увођење метокси група (–ОЦХ3) у молекуле целулозе, а ове метокси групе замењују део хидроксилних група у молекулима целулозе. У структури МЦ нема јонизованих група, тако да је нејонска, што значи да се не дисоцира или наелектрише у раствору. Његова јединствена својства термичког гела су узрокована присуством ових метокси група.
3. Растворљивост и физичка својства
ЦМЦ има добру растворљивост у води и може се брзо растворити у хладној води и формирати провидну вискозну течност. Пошто је то ањонски полимер, на растворљивост ЦМЦ утичу јонска снага и пХ вредност воде. У срединама са високим садржајем соли или условима јаке киселине, растворљивост и стабилност ЦМЦ ће се смањити. Поред тога, вискозитет ЦМЦ је релативно стабилан на различитим температурама.
Растворљивост МЦ у води зависи од температуре. Може се растворити у хладној води, али ће формирати гел када се загреје. Ово својство термалног гела омогућава МЦ да игра посебне функције у прехрамбеној индустрији и грађевинским материјалима. Вискозност МЦ опада како температура расте, а има добру отпорност на ензимску деградацију и стабилност.
4. Карактеристике вискозитета
Вискозност ЦМЦ је једно од његових најважнијих физичких својстава. Вискозитет је уско повезан са његовом молекулском тежином и степеном супституције. Вискозитет ЦМЦ раствора има добру прилагодљивост, обично производи већи вискозитет при ниској концентрацији (1%-2%), тако да се често користи као згушњивач, стабилизатор и средство за суспендовање.
Вискозитет МЦ је такође повезан са његовом молекулском тежином и степеном супституције. МЦ са различитим степеном супституције има различите карактеристике вискозитета. МЦ такође има добар ефекат згушњавања у раствору, али када се загреје на одређену температуру, МЦ раствор ће гелирати. Ово својство гелирања се широко користи у грађевинској индустрији (као што су гипс, цемент) и преради хране (као што је згушњавање, формирање филма, итд.).
5. Области примене
ЦМЦ се обично користи као згушњивач, емулгатор, стабилизатор и средство за суспендовање у прехрамбеној индустрији. На пример, у сладоледу, јогурту и воћним пићима, ЦМЦ може ефикасно спречити одвајање састојака и побољшати укус и стабилност производа. У нафтној индустрији, ЦМЦ се користи као средство за третман исплаке како би се контролисала течност и губитак течности за бушење. Поред тога, ЦМЦ се такође користи за модификацију пулпе у индустрији папира и као средство за димензионисање у текстилној индустрији.
МЦ се широко користи у грађевинској индустрији, посебно у сувим малтерима, лепковима за плочице и праховима за китове. Као средство за згушњавање и средство за задржавање воде, МЦ може побољшати перформансе конструкције и снагу везивања. У фармацеутској индустрији, МЦ се користи као везива за таблете, материјали са продуженим ослобађањем и материјали за зидове капсула. Његова својства термогелирања омогућавају контролисано ослобађање у одређеним формулацијама. Поред тога, МЦ се такође користи у прехрамбеној индустрији као згушњивач, стабилизатор и емулгатор за храну, као што су сосеви, пуњења, хлебови итд.
6. Безбедност и биоразградљивост
ЦМЦ се сматра безбедним адитивом за храну. Опсежне токсиколошке студије су показале да је ЦМЦ безопасан за људски организам у препорученим дозама. Пошто је ЦМЦ дериват заснован на природној целулози и има добру биоразградљивост, релативно је пријатељски настројен у животној средини и може се разградити од стране микроорганизама.
МЦ се такође сматра сигурним додатком и широко се користи у лековима, храни и козметици. Његова нејонска природа га чини високо стабилним ин виво и ин витро. Иако МЦ није биоразградив као ЦМЦ, такође је у стању да се разгради од стране микроорганизама под одређеним условима.
Иако су и карбоксиметил целулоза и метил целулоза изведене из природне целулозе, оне имају различите карактеристике у практичној примени због различитих хемијских структура, физичких својстава и поља примене. ЦМЦ има широку примену у прехрамбеној, фармацеутској и индустријској области због своје добре растворљивости у води, згушњавања и суспензије, док МЦ заузима важно место у грађевинарству, фармацеутској и прехрамбеној индустрији због својих својстава термичког гела и стабилности. Оба имају јединствену примену у модерној индустрији, а оба су зелени и еколошки прихватљиви материјали.
Време поста: 18.10.2024