อุณหภูมิการเกิดเจลด้วยความร้อนของเซลลูโลสอีเทอร์ HPMC

แนะนำ

เซลลูโลสอีเทอร์เป็นโพลีเมอร์ที่ละลายน้ำได้ประจุลบที่ได้มาจากเซลลูโลส โพลีเมอร์เหล่านี้มีการนำไปใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น อาหาร ยา เครื่องสำอาง และการก่อสร้าง เนื่องจากคุณสมบัติต่างๆ เช่น การเพิ่มความข้น การก่อเจล การขึ้นรูปฟิล์ม และการทำให้เป็นอิมัลชัน คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของเซลลูโลสอีเทอร์คืออุณหภูมิการเกิดเจลด้วยความร้อน (Tg) ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่โพลีเมอร์ผ่านการเปลี่ยนเฟสจากโซลเป็นเจล คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการพิจารณาประสิทธิภาพของเซลลูโลสอีเทอร์ในการใช้งานต่างๆ ในบทความนี้ เราจะพูดถึงอุณหภูมิการเกิดเจลเนื่องจากความร้อนของไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC) ซึ่งเป็นหนึ่งในเซลลูโลสอีเทอร์ที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรม

อุณหภูมิเจลความร้อนของ HPMC

HPMC เป็นอีเทอร์เซลลูโลสกึ่งสังเคราะห์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่างๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติเฉพาะตัว HPMC สามารถละลายได้มากในน้ำ โดยเกิดเป็นสารละลายหนืดใสที่ความเข้มข้นต่ำ ที่ความเข้มข้นที่สูงขึ้น HPMC จะก่อตัวเป็นเจลที่สามารถย้อนกลับได้เมื่อได้รับความร้อนและความเย็น การเจลด้วยความร้อนของ HPMC เป็นกระบวนการสองขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไมเซลล์ ตามด้วยการรวมตัวของไมเซลล์เพื่อสร้างเครือข่ายเจล (รูปที่ 1)

อุณหภูมิการเกิดเจลเนื่องจากความร้อนของ HPMC ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ เช่น ระดับของการทดแทน (DS) น้ำหนักโมเลกุล ความเข้มข้น และ pH ของสารละลาย โดยทั่วไป ยิ่ง DS และน้ำหนักโมเลกุลของ HPMC สูงเท่าใด อุณหภูมิเจลความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ความเข้มข้นของ HPMC ในสารละลายยังส่งผลต่อ Tg ยิ่งความเข้มข้นสูง Tg ก็จะยิ่งสูงขึ้น ค่า pH ของสารละลายยังส่งผลต่อ Tg ด้วย โดยสารละลายที่เป็นกรดส่งผลให้ Tg ต่ำกว่า

การเกิดเจลด้วยความร้อนของ HPMC สามารถย้อนกลับได้ และอาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยภายนอกต่างๆ เช่น แรงเฉือน อุณหภูมิ และความเข้มข้นของเกลือ แรงเฉือนจะทำลายโครงสร้างของเจลและลด Tg ในขณะที่อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เจลละลายและลด Tg ลง การเติมเกลือลงในสารละลายยังส่งผลต่อ Tg และการมีอยู่ของแคตไอออน เช่น แคลเซียมและแมกนีเซียม จะทำให้ Tg เพิ่มขึ้น

การประยุกต์ใช้ Tg HPMC ที่แตกต่างกัน

สามารถปรับพฤติกรรมการเทอร์โมเจลของ HPMC ให้เหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกันได้ HPMC ที่มี Tg ต่ำใช้ในการใช้งานที่ต้องการเจลอย่างรวดเร็ว เช่น สูตรขนมหวาน ซอส และซุป HPMC ที่มี Tg สูงถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่ต้องการเจลล่าช้าหรือเป็นเวลานาน เช่น การกำหนดสูตรของระบบนำส่งยา ยาเม็ดที่ปล่อยตัวยาได้ต่อเนื่อง และวัสดุปิดแผล

ในอุตสาหกรรมอาหาร HPMC ถูกใช้เป็นสารเพิ่มความข้น ความคงตัว และสารก่อเจล HPMC Tg ต่ำใช้ในสูตรของหวานสำเร็จรูปที่ต้องการเจลอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้เนื้อสัมผัสและสัมผัสตามที่ต้องการ HPMC ที่มี Tg สูงใช้ในสูตรสเปรดไขมันต่ำที่ต้องการเจลล่าช้าหรือยืดเยื้อเพื่อป้องกันการเสริมฤทธิ์และรักษาโครงสร้างสเปรด

ในอุตสาหกรรมยา HPMC ถูกใช้เป็นสารยึดเกาะ สารสลายตัว และสารปลดปล่อยแบบยั่งยืน HPMC ที่มี Tg สูงถูกนำมาใช้ในการกำหนดสูตรของยาเม็ดที่ออกฤทธิ์นาน โดยที่จำเป็นต้องมีเจลที่ล่าช้าหรือเป็นเวลานานเพื่อปล่อยยาในระยะเวลาที่ขยายออกไป HPMC ที่มี Tg ต่ำถูกนำมาใช้ในการกำหนดสูตรของยาเม็ดที่สลายตัวทางปาก ซึ่งจำเป็นต้องสลายตัวอย่างรวดเร็วและมีเจลเพื่อให้ได้รับความรู้สึกทางปากที่ต้องการและกลืนได้ง่าย

สรุปแล้ว

อุณหภูมิเจลความร้อนของ HPMC เป็นคุณสมบัติสำคัญที่กำหนดพฤติกรรมในการใช้งานต่างๆ HPMC สามารถปรับ Tg ผ่านระดับการทดแทน น้ำหนักโมเลกุล ความเข้มข้น และค่า pH ของสารละลายเพื่อให้เหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกัน HPMC ที่มี Tg ต่ำจะใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการเจลอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ HPMC ที่มี Tg สูงจะใช้สำหรับการใช้งานที่ต้องการเจลล่าช้าหรือเป็นเวลานาน HPMC เป็นเซลลูโลสอีเทอร์อเนกประสงค์และอเนกประสงค์พร้อมการใช้งานที่มีศักยภาพมากมายในอุตสาหกรรมต่างๆ