КМЦ, ГПМЦ или ксантановая камедь: различия и применение

КМЦ, ГПМЦ и ксантановая камедь загущают воду, но ведут себя по-разному. Натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ, CMC) — анионный простой эфир целлюлозы, который растворяется в горячей и холодной воде, связывает и диспергирует частицы; это стандартный выбор для анодов аккумуляторов, моющих средств, снижения водоотдачи буровых растворов, бумаги, зубной пасты и многих пищевых продуктов. Гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ, HPMC) — неионогенный простой эфир целлюлозы, устойчивый к соли и к кальцию в составе цемента и образующий гель при нагревании; это стандарт для цементных строительных растворов, плиточных клеев и фармацевтических таблеток. Ксантановая камедь — полисахарид, получаемый ферментацией, с очень сильно выраженной псевдопластичностью и суспендирующей способностью, которые сохраняются при нагреве, в кислой среде и в присутствии соли; ее применяют в малых дозировках в соусах, заправках и буровых растворах. Выбирайте по задаче, которую должен решать загуститель, по химическому окружению и по стоимости применения.

Что представляет собой каждый продукт

Натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы получают этерификацией древесной целлюлозы или целлюлозы хлопкового линта монохлоруксусной кислотой. Ее карбоксилатные группы в воде несут отрицательный заряд. Марки различаются степенью замещения (СЗ, DS), вязкостью и чистотой, а пищевые марки имеют статус пищевой добавки E466.

Гидроксипропилметилцеллюлозу (ГПМЦ, HPMC), которую также называют гипромеллозой, получают этерификацией целлюлозы метилхлоридом и пропиленоксидом. Она не несет заряда. Она растворяется в холодной воде, а ее растворы образуют гель при нагревании выше температуры, которая зависит от марки и концентрации. Это пищевая добавка E464.

Ксантановая камедь — не простой эфир целлюлозы. Это полисахарид, получаемый ферментацией глюкозы или сахарозы бактерией Xanthomonas campestris. Ее жесткие заряженные цепи обеспечивают очень высокую вязкость в состоянии покоя, которая резко снижается при перемешивании, перекачивании или выливании жидкости. Это пищевая добавка E415.

Сравнительная таблица

КМЦ (CMC) или ГПМЦ (HPMC)

Различие сводится к заряду. Благодаря отрицательному заряду КМЦ (CMC) адсорбируется на графите, глине, пигментах, хлопке и белке, поэтому она связывает и диспергирует. Именно поэтому она служит связующим в анодах аккумуляторов на водной основе, антиресорбционной добавкой в моющих средствах для стирки и стабилизатором подкисленных молочных напитков. Тот же заряд делает ее чувствительной к соли, кислоте и многовалентным ионам, например кальцию.

ГПМЦ (HPMC) не имеет заряда, поэтому кальций цемента на нее не влияет. Она удерживает воду, улучшает удобоукладываемость и увеличивает открытое время, поэтому доминирует в плиточных клеях, штукатурках и строительных растворах на цементной основе. Кроме того, она поверхностно-активна и образует прозрачные пленки, а ее термическое гелеобразование используется в оболочках лекарственных средств и некоторых пищевых продуктах.

• Выбирайте КМЦ (CMC) для анодных паст аккумуляторов, моющих средств, буровых растворов, бумаги, зубной пасты, керамики и большинства нейтральных или слабокислых пищевых продуктов.
• Выбирайте ГПМЦ (HPMC) для строительных материалов на цементной и гипсовой основе, фармацевтических таблеток и капсул, а также рецептур с высоким содержанием соли или кальция.
• В шпатлевках для внутренних работ и обойном клее применяются оба продукта; испытайте их в собственной рецептуре.

КМЦ (CMC) или ксантановая камедь

Ксантановая камедь в пересчете на грамм создает в состоянии покоя гораздо более высокую вязкость, чем КМЦ (CMC), и удерживает во взвешенном состоянии частицы, капли и пузырьки воздуха, но при этом легко выливается и перекачивается, поскольку ее вязкость резко падает при сдвиге. Это поведение сохраняется при нагревании, подкислении и добавлении соли. Поэтому ее обычно выбирают для салатных заправок, соусов и суспензий, и она служит стандартным структурообразователем буровых растворов.

КМЦ (CMC) обеспечивает более плавное течение, прозрачные растворы и сильную адсорбцию на частицах. Там, где нужно связывать, диспергировать, стабилизировать белок или удерживать воду, КМЦ справляется с тем, что недоступно ксантановой камеди. В буровых растворах они дополняют друг друга: ксантановая камедь удерживает шлам во взвешенном состоянии, а ПАЦ (PAC) и КМЦ снижают водоотдачу.

• Выбирайте ксантановую камедь, когда при малой дозировке нужно обеспечить суспендирование в покое или стабильность при нагреве, в кислой среде и в присутствии соли.
• Выбирайте КМЦ (CMC), когда нужны связывание, диспергирование, стабилизация белка, пленкообразование или водоудержание либо прозрачный раствор.
• Сочетайте их, когда нужно и то и другое: ксантановую камедь — для суспендирования, КМЦ (CMC) или ПАЦ (PAC) — для вязкости и снижения водоотдачи.

Что выбрать для конкретного применения

Может ли КМЦ (CMC) заменить ГПМЦ (HPMC) или ксантановую камедь?

Иногда. КМЦ (CMC) может заменить ксантановую камедь в некоторых напитках и начинках для выпечки, где суспендирование в покое не критично, и ГПМЦ (HPMC) — в некоторых шпатлевках и клеях для внутренних работ. Но это не прямая замена: КМЦ реагирует на соль, кислоту и кальций там, где два других продукта не реагируют, и, в отличие от ГПМЦ, не образует гель при нагревании, а в отличие от ксантановой камеди — не обеспечивает суспендирования в покое. Проведите параллельные испытания при одинаковой вязкости и сравните оба варианта по стоимости применения.