Краткий ответ: крахмал и целлюлоза — оба натуральных полимера с очень широкими, но различными областями применения. Крахмал чаще используют как пищевой ингредиент, в клеях, в производстве этанола и биопластиков; целлюлоза — в бумаге и картоне, текстильной и химической промышленности (много производных: целлюлозные эфиры и эстеры), а также как фармацевтический и строительный компонент. Ниже — подробный разбор по отраслям и функциям.

Крахмал — области применения и функции

Что это делает: источник глюкозы, крахмал даёт вязкость, желирование, утолщение, связывание, образует плёнки; легко модифицируется (декстрификация, преджелатинизация, кросслинкинг, ацетилирование, гидроксипропилирование и др.).

Основные области применения:

• Пищевая промышленность

  • Загуститель, стабилизатор, наполнитель, гелеобразователь (супы, соусы, пудинги, начинки).

  • Сиропы и подсластители (ферментация крахмала → глюкоза, мальтодекстрин, фруктоза).

  • Текстура и влагосохранение в хлебобулочных изделиях и кондитерке.

  • Преджелатинизированные крахмалы — для быстрых растворимых смесей.

• Пищевая и техническая переработка (промышленность муки и крахмала)

  • Производство декстринов, модифицированных крахмалов для специальных задач (термостабильность, кислотоустойчивость).

• Бумажная промышленность

  • Введение в массу и поверхностная проклейка (sizing) для повышения механической прочности, улучшения печатных свойств и уменьшения расхода чернил.

• Клеи и упаковка

  • Крахмальные клеи для картона и упаковки (коробки, гофрокартон), обойные клеи. Дешёвая и экологичная альтернатива синтетическим клеям.

• Фармацевтика

  • Наполнитель и связующее в таблетках (особенно преджелатинизированный крахмал), источник питательных веществ в пробиотических средах.

• Биопластики и композиты

  • Термопластичный крахмал и смеси крахмал–полимер → биоразлагаемые плёнки, пакеты, композитные материалы.

• Биотехнология и химическая промышленность

  • Субстрат для гидролиза и ферментации (этанол, органические кислоты). Производство глюкозы, сорбита и т.д.

• Косметика и бытовая химия

  • Наполнитель, матирующий агент (в составе сухих шампуней, пудр), загуститель.

• Сельское хозяйство

  • Компоненты для покрытий семян, биодеградируемых пленок, кормовые добавки.

• Нефтегазовая промышленность (ограниченно)

  • Некоторые модифицированные крахмалы применяются как загустители/контроллеры фильтрации в буровых растворах (но здесь важны специализированные химические добавки).

Целлюлоза — области применения и функции

Что это делает: основной структурный полимер растений; прочная, негидролизуемая полимерная цепь — основа для целлюлозных волокон, бумаги и множества химических производных (эфиры, эфир-эстеры, микрокристаллическая и наноцеллюлоза).

Крупные области применения:

• Бумага и картон

  • Главный сырьевой компонент — масса из целлюлозы (хранение прочности, блочение и др.). Производство газетной, офсетной, упаковочной бумаги и гофрокартона.

• Текстильная промышленность

  • Волокна: хлопок (натуральная целлюлоза) и регенерированные целлюлозные волокна (вискоза, модакрил, ацетатные волокна).

  • Стабилизация размеров и отделка тканей.

• Дерево- и строительные материалы

  • Композитные материалы (ДСП и пр. используют лигноцеллюлозные компоненты); целлюлоза как добавка в строительные смеси (см. ниже — целлюлозные эфиры).

• Фармацевтика

  • Микрокристаллическая целлюлоза (MCC) — один из основных наполнителей и связующих таблеток.

  • Этилцеллюлоза — применяется как оболочка для таблеток (контроль высвобождения).

  • Гидроксипропилметилцеллюлоза (HPMC) — пленкообразователь, эмульгатор, контролируемый матрикс лекарственных форм.

• Пищевые добавки

  • Карбоксиметилцеллюлоза (CMC) — загуститель, стабилизатор, эмульгатор; микрокристаллическая целлюлоза в качестве наполнителя/волокна.

• Строительство и декоративные смеси

  • Целлюлозные эфиры (метил-, гидроксипропил-, карбоксиметил- и др.) — используются в сухих строительных смесях (штукатурки, клеи, плиточные клеи, цементные растворы) как регуляторы реологии, удержания воды и пластичности.

• Покрытия, плёнки и упаковка

  • Целлюлоза и её производные → целлофан (регени-рованная целлюлоза) — прозрачная упаковочная плёнка.

  • Наноцеллюлоза (CNC, CNF) — перспективный материал для барьерных плёнок, усиления композитов, лёгких конструкций.

• Косметика и бытовая химия

  • Целлюлозные эфиры как загустители и стабилизаторы (гели, лосьоны); пленкообразователи.

• Автомобильная и композитная промышленность

  • Наноцеллюлоза в композиционных материалах для укрепления полимеров (снижение веса, повышение механики).

• Электроника и высокотехнологичные области

  • Наноцеллюлоза и регенерованные целлюлозы исследуют для гибкой электроники, сенсоров и биоразлагаемых компонентов.

• Медицина и биоматериалы

  • Целлюлозные губки и матрицы для раневой терапии, носители для клеточных культур (в исследованиях), системы контролируемого высвобождения лекарств (модифицированная целлюлоза).

Производные и почему они важны

• Крахмал → модифицированные крахмалы (преджелатинизированные, кросслинкованные, оксидированные, ацетилированные и др.) дают нужные термо- и кислотоустойчивые свойства, лучше растворяются, увеличивают совместимость с полимерами.

• Целлюлоза → эфиры/эстеры/микрокристаллическая/наноцеллюлоза — переводят жёсткую нерастворимую молекулу в растворимые или пленкообразующие формы, с контролируемой вязкостью и механикой.

Экологический аспект

• Оба материала — биополимеры из возобновляемых источников. Крахмал широко используется в биоразлагаемых пластиках; целлюлоза — основа для биоразлагаемых плёнок и композитов. При этом экологичность зависит от способа модификации и технологического цикла производства.

Краткое сравнение по задачам

• Для пищевых функций (загуститель, наполнитель) — чаще крахмал.

• Для структуры, волокон, бумаги и текстиля — целлюлоза (и ее переработка).

• Для фармацевтических таблеток — чаще микрокристаллическая целлюлоза (MCC) как наполнитель; крахмал — связующее/дезинтегрант.

• Для строительных смесей, клеёв и плёнок — много применений у производных целлюлозы и модифицированных крахмалов (каждый выбирается по требуемой рецептуре).

Если нужно — могу привести более специфичный список производных и конкретных промышленных примеров применения (например, «какой именно вид модифицированного крахмала используют в соусах при нагреве»), но здесь — полное обзорное описание областей применения крахмала и целлюлозы.