5. Jeśli rozdrobnisz kawałki bibuły filtracyjnej (celulozy) zwilżonej stężonym kwasem siarkowym w moździerzu porcelanowym i powstałą zawiesinę rozcieńczysz wodą, a także zneutralizujesz kwas zasadą i podobnie jak w przypadku skrobi, przetestujesz roztwór pod kątem reakcji z wodorotlenkiem miedzi (II), wówczas widoczny będzie wygląd tlenku miedzi (I). Oznacza to, że w eksperymencie nastąpiła hydroliza celulozy. Proces hydrolizy, podobnie jak skrobi, zachodzi etapami, aż do wytworzenia glukozy.

2. W zależności od stężenia kwasu azotowego i innych warunków, w reakcję estryfikacji wchodzą jedna, dwie lub wszystkie trzy grupy hydroksylowe każdej jednostki cząsteczki celulozy, np.: n + 3nHNO3 → n + 3n H2O.

Zastosowanie celulozy.

Otrzymywanie włókna octanowego

68. Celuloza, jej właściwości fizyczne

Będąc w naturze. Właściwości fizyczne.

1. Celuloza, czyli włókno, jest częścią roślin, tworząc w nich ściany komórkowe.

2. Stąd pochodzi jego nazwa (od łacińskiego „cellulum” – komórka).

3. Celuloza nadaje roślinom niezbędną siłę i elastyczność i jest niejako ich szkieletem.

4. Włókna bawełniane zawierają do 98% celulozy.

5. Włókna lniane i konopne również składają się głównie z celulozy; w drewnie wynosi około 50%.

6. Tkaniny papierowe i bawełniane to produkty wykonane z celulozy.

7. Szczególnie czystymi przykładami celulozy są wata otrzymywana z oczyszczonej bawełny i bibuła filtracyjna (nieklejona).

8. Wybrane z naturalne materiały celuloza jest stałą substancją włóknistą, nierozpuszczalną ani w wodzie, ani w zwykłej wodzie rozpuszczalniki organiczne.

Struktura celulozy:

1) celuloza, podobnie jak skrobia, jest naturalnym polimerem;

2) substancje te mają nawet te same jednostki strukturalne w składzie - reszty cząsteczek glukozy, ten sam wzór cząsteczkowy (C6H10O5)n;

3) wartość n celulozy jest zwykle wyższa niż skrobi: jej średnia masa cząsteczkowa sięga kilku milionów;

4) główna różnica między skrobią a celulozą polega na strukturze ich cząsteczek.

Znalezienie celulozy w przyrodzie.

1. We włóknach naturalnych makrocząsteczki celulozy są ułożone w jednym kierunku: są zorientowane wzdłuż osi włókna.

2. Liczne wiązania wodorowe powstające pomiędzy grupami hydroksylowymi makrocząsteczek decydują o dużej wytrzymałości tych włókien.

Jakie są właściwości chemiczne i fizyczne celulozy

W procesie przędzenia bawełny, lnu itp. te elementarne włókna są tkane w dłuższe nici.

4. Wyjaśnia to fakt, że zawarte w nim makrocząsteczki, chociaż mają strukturę liniową, są rozmieszczone bardziej losowo i nie są zorientowane w jednym kierunku.

Budowa makrocząsteczek skrobi i celulozy z różnych cyklicznych form glukozy znacząco wpływa na ich właściwości:

1) skrobia jest ważnym produktem spożywczym człowieka; celulozy nie można używać do tego celu;

2) powodem jest to, że enzymy promujące hydrolizę skrobi nie działają na wiązania pomiędzy resztami celulozy.

69. Właściwości chemiczne celulozy i jej zastosowanie

1. Z życia codziennego wiadomo, że celuloza dobrze się pali.

2. Podczas ogrzewania drewna bez dostępu powietrza następuje termiczny rozkład celulozy. W tym przypadku powstają substancje lotne materia organiczna, woda i węgiel drzewny.

3. W liczbie produkty organiczne rozkład drewna - alkohol metylowy, kwas octowy, aceton.

4. Makrocząsteczki celulozy składają się z jednostek podobnych do tych, które tworzą skrobię; ulega ona hydrolizie, a produktem jej hydrolizy, podobnie jak skrobia, będzie glukoza.

5. Jeśli zmielisz kawałki bibuły filtracyjnej (celulozy) zwilżonej stężonym kwasem siarkowym w moździerzu porcelanowym i uzyskaną zawiesinę rozcieńczysz wodą, a także zobojętnisz kwas zasadą i podobnie jak w przypadku skrobi, przetestujesz roztwór pod kątem reakcji z wodorotlenkiem miedzi (II), wówczas widoczny będzie wygląd tlenku miedzi (I).

69. Właściwości chemiczne celulozy i jej zastosowanie

Oznacza to, że w eksperymencie nastąpiła hydroliza celulozy. Proces hydrolizy, podobnie jak skrobi, zachodzi etapami, aż do wytworzenia glukozy.

6. W sumie hydrolizę celulozy można wyrazić tym samym równaniem, co hydrolizę skrobi: (C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6.

7. Jednostki strukturalne celulozy (C6H10O5)n zawierają grupy hydroksylowe.

8. Dzięki tym grupom celuloza może wytwarzać etery i estry.

9. Azotany celulozy mają ogromne znaczenie.

Właściwości eterów azotanów celulozy.

1. Otrzymuje się je przez traktowanie celulozy kwasem azotowym w obecności kwasu siarkowego.

2. W zależności od stężenia kwasu azotowego i innych warunków, w reakcję estryfikacji wchodzą jedna, dwie lub wszystkie trzy grupy hydroksylowe każdej jednostki cząsteczki celulozy, np.: n + 3nHNO3 -> n + 3n H2O.

Wspólną właściwością azotanów celulozy jest ich ekstremalna palność.

Trójazotan celulozy, zwany piroksyliną, jest substancją silnie wybuchową. Służy do produkcji bezdymnego proszku.

Bardzo ważne są także estry octanu celulozy – dioctan i trioctan celulozy. Dioctan i trioctan celulozy wygląd podobny do celulozy.

Zastosowanie celulozy.

1. Ze względu na swoją wytrzymałość mechaniczną drewno wykorzystywane jest w budownictwie.

2. Wykonuje się z niego różnego rodzaju wyroby stolarskie.

3. W postaci materiałów włóknistych (bawełna, len) służy do produkcji nici, tkanin, lin.

4. Do produkcji papieru wykorzystuje się celulozę izolowaną z drewna (wolną od substancji towarzyszących).

O.A. Noskova, MS Fedosejew

Chemia drewna

I polimery syntetyczne

CZĘŚĆ 2

Zatwierdzony

Rada Redakcyjna i Wydawnicza Uniwersytetu

jako notatki z wykładów

Wydawnictwo

Państwowy Uniwersytet Techniczny w Permie

Recenzenci:

Doktorat technologia nauki DR Nagimow

(CJSC „Karbokam”);

Doktorat technologia nauki, prof. F.H. Khakimova

(Państwowy Uniwersytet Techniczny w Permie)

Noskova, O.A.

N84 Chemia drewna i polimerów syntetycznych: notatki z wykładów: w 2 godz. / O.A. Noskova, MS Fiedosejew. – Perm: Wydawnictwo Perm. państwo technologia Uniwersytet, 2007. – Część 2. – 53 s.

ISBN 978-5-88151-795-3

Podano informacje dotyczące budowy chemicznej i właściwości głównych składników drewna (celulozy, hemiceluloz, ligniny i substancji ekstrakcyjnych). Rozważono reakcje chemiczne tych składników zachodzące podczas chemicznej obróbki drewna lub chemicznej modyfikacji celulozy. Znajdują się tu także ogólne informacje na temat procesów gotowania.

Przeznaczony dla studentów specjalności 240406 „Technologia chemicznej obróbki drewna”.

UDC 630*813. + 541,6 + 547,458,8

ISBN 978-5-88151-795-3 © Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Kształcenia Zawodowego

„Stan Perm

Politechnika”, 2007

Wstęp

Chemia drewna to dział chemii technicznej zajmujący się badaniem składu chemicznego drewna; chemia powstawania, struktury i właściwości chemiczne substancje tworzące martwą tkankę drewna; metody izolacji i analizy tych substancji, a także istota chemiczna substancji naturalnych i procesy technologiczne obróbka drewna i jego poszczególnych komponentów.

Pierwsza część notatek z wykładów „Chemia drewna i polimerów syntetycznych” opublikowanych w 2002 roku porusza zagadnienia związane z anatomią drewna, budową błony komórkowej, skład chemiczny drewno, właściwości fizyczne i fizykochemiczne drewna.

W drugiej części notatek z wykładów „Chemia drewna i polimerów syntetycznych” omówiono zagadnienia związane z budową chemiczną i właściwościami głównych składników drewna (celuloza, hemicelulozy, lignina).

W notatkach z wykładów znajdują się ogólne informacje dotyczące procesów gotowania, tj. na produkcji celulozy technicznej, która wykorzystywana jest do produkcji papieru i tektury. W wyniku chemicznych przemian celulozy technicznej otrzymuje się jej pochodne – etery i estry, z których powstają włókna sztuczne (wiskoza, octan), folie (foliowe, fotograficzne, opakowaniowe), tworzywa sztuczne, lakiery i kleje. W tej części podsumowania omówiono także pokrótce wytwarzanie i stwierdzone właściwości eterów celulozy szerokie zastosowanie w przemyśle.

Chemia celulozy

Struktura chemiczna celulozy

Celuloza jest jednym z najważniejszych polimerów naturalnych. Jest to główny składnik tkanek roślinnych. Naturalna celuloza występuje w dużych ilościach w bawełnie, lnie i innych roślinach włóknistych, z których uzyskuje się naturalne tekstylne włókna celulozowe. Włókna bawełniane to prawie czysta celuloza (95–99%). Ważniejszym źródłem przemysłowej produkcji celulozy (celulozy technicznej) są rośliny drzewiaste. W drewnie różnych gatunków drzew udział masowy celulozy wynosi średnio 40–50%.

Celuloza jest polisacharydem, którego makrocząsteczki zbudowane są z pozostałości D-glukoza (jednostki β -D-anhydroglukopiranoza), połączone wiązaniami β-glikozydowymi 1–4:

Celuloza jest liniowym homopolimerem (homopolisacharydem) należącym do polimerów heterołańcuchowych (poliacetali). Jest to polimer stereoregularny, w którym reszta celobiozy służy jako powtarzająca się jednostka stereo. Całkowity wzór celulozy można przedstawić jako (C6H10O5) N lub [C6H7O2 (OH)3] N. Każda jednostka monomeru zawiera trzy grupy hydroksylowe alkoholu, z których jedna jest pierwszorzędowa –CH2OH, a dwie (przy C2 i C3) są drugorzędowe –CHOH–.

Ogniwa końcowe różnią się od pozostałych ogniw łańcucha. Jedno ogniwo końcowe (warunkowo prawe - nieredukujące) zawiera dodatkowy wolny hydroksylowy alkohol drugorzędowy (przy C4). Drugie ogniwo końcowe (pozostawione warunkowo - redukujące) zawiera wolny glikozydowy (półacetalowy) hydroksyl (w C1 ) i dlatego może występować w dwóch postaciach tautomerycznych - cyklicznej (koluacetal) i otwartej (aldehyd):

Końcowa grupa aldehydowa nadaje celulozie zdolność redukującą (redukującą). Na przykład celuloza może redukować miedź z Cu2+ do Cu+:

Ilość odzyskanej miedzi ( liczba miedzi) służy jako jakościowa charakterystyka długości łańcuchów celulozy i pokazuje stopień jej zniszczenia oksydacyjnego i hydrolitycznego.

Naturalna celuloza ma wysoki stopień polimeryzacji (DP): drewno - 5000-10000 i więcej, bawełna - 14000-20000. Po wyizolowaniu z tkanek roślinnych celuloza ulega pewnemu zniszczeniu. Techniczna masa celulozowa ma DP około 1000–2000. DP celulozy określa się głównie metodą wiskozymetryczną, stosując jako rozpuszczalniki złożone zasady: odczynnik miedziowo-amoniakalny (OH)2, miedzioetylenodiaminę (OH)2, kadmetylenodiaminę (kadoksen) (OH)2 itp.

Celuloza izolowana z roślin jest zawsze polidyspersyjna, tj. zawiera makrocząsteczki o różnej długości. Stopień polidyspersyjności celulozy (niejednorodności molekularnej) określa się metodami frakcjonowania, tj. rozdzielenie próbki celulozy na frakcje o określonej masie cząsteczkowej. Właściwości próbki celulozy (wytrzymałość mechaniczna, rozpuszczalność) zależą od średniego DP i stopnia polidyspersyjności.

12345678910Dalej ⇒

Data publikacji: 2015-11-01; Czytaj: 1100 | Naruszenie praw autorskich do strony

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,002 s)…

Budowa, właściwości, funkcje polisacharydów (homo- i heteropolisacharydów).

POLISACHARYDY- są to substancje o dużej masie cząsteczkowej ( polimery), składający się z dużej liczby monosacharydów. Ze względu na skład dzielimy je na homopolisacharydy i heteropolisacharydy.

Homopolisacharydy– składające się z polimerów z monosacharydów jednego typu . Przykładowo glikogen i skrobia zbudowane są wyłącznie z cząsteczek α-glukozy (α-D-glukopiranozy); monomerem błonnika (celulozy) jest także β-glukoza.

Skrobia. Ten rezerwowy polisacharyd rośliny. Monomerem skrobi jest α-glukoza. Resztki glukoza V cząsteczki skrobi w odcinkach liniowych są ze sobą połączone α-1,4-glikozydowy , a w punktach rozgałęzień – wiązania α-1,6-glikozydowe .

Skrobia jest mieszaniną dwóch homopolisacharydów: liniowego - amyloza (10-30%) i rozgałęzione – amylopektyna (70-90%).

Glikogen. To jest główne rezerwowy polisacharyd tkanek ludzkich i zwierzęcych. Cząsteczka glikogenu ma około 2 razy bardziej rozgałęzioną strukturę niż amylopektyna skrobi. Monomer glikogenu Jest α-glukoza . W cząsteczce glikogenu reszty glukozy w odcinkach liniowych są ze sobą połączone α-1,4-glikozydowy , a w punktach rozgałęzień – wiązania α-1,6-glikozydowe .

Błonnik. Jest to najczęstsze strukturalny homopolisacharyd roślinny. W liniowy monomery cząsteczki włókna β-glukoza ze sobą powiązane wiązania β-1,4-glikozydowe . Błonnik nie jest trawiony w organizmie człowieka, jednak ze względu na swoją sztywność podrażnia błonę śluzową przewodu pokarmowego, przez co poprawia perystaltykę i pobudza wydzielanie soków trawiennych, sprzyja tworzeniu się kału.

Substancje pektynowe- polisacharydy, których monomerem jest D- kwas galakturonowy , którego reszty są połączone wiązaniami α-1,4-glikozydowymi. Zawarte w owocach i warzywach charakteryzują się żelowaniem w obecności kwasów organicznych, co wykorzystuje się w przemyśle spożywczym (galaretki, marmolady).

Heteropolisacharydy(mukopolisacharydy, glikozaminoglikany) – składające się z polimerów z monosacharydów różne typy . Ze względu na strukturę reprezentują

proste łańcuchy zbudowany z powtarzające się reszty disacharydowe , które koniecznie obejmują aminocukier (glukozamina lub galaktozamina) i kwasy heksuronowe (glukuronowy lub iduronowy).

Właściwości fizyczne i chemiczne celulozy

Są to galaretowate substancje, które spełniają szereg funkcji, m.in.: ochronne (śluz), strukturalne, są podstawą substancji międzykomórkowej.

W organizmie heteropolisacharydy nie występują w stanie wolnym, ale zawsze są związane z białkami (glikoproteinami i proteoglikanami) lub lipidami (glikolipidami).

Ze względu na strukturę i właściwości dzielimy je na kwaśne i obojętne.

KWASOWE HETEROPOLYSACHARYDY:

Zawierają kwas heksuronowy lub siarkowy. Przedstawiciele:

Kwas hialuronowyjest głównym składnik strukturalny substancji międzykomórkowej zdolny do wiązania woda („cement biologiczny”) . Roztwory kwasu hialuronowego charakteryzują się dużą lepkością, dlatego stanowią barierę dla wnikania mikroorganizmów, biorą udział w regulacji gospodarki wodnej i stanowią główny składnik substancji międzykomórkowej).

Siarczany chondroityny są składnikami strukturalnymi chrząstki, więzadła, ścięgna, kości, zastawki serca.

Heparyna – środek przeciwzakrzepowy (zapobiega krzepnięciu krwi), działa przeciwzapalnie, aktywator wielu enzymów.

OBROTNE HETEROPOLYSACHARYDY: wchodzą w skład glikoprotein w surowicy krwi, mucyn w ślinie, moczu itp., zbudowanych z aminocukrów i kwasów sialowych. Neutralni lekarze pierwszego kontaktu są częścią liczby mnogiej. enzymy i hormony.

KWASY SIALOWE – połączenie kwasu neuraminowego z kwasem octowym lub aminokwasem – glicyną, wchodzą w skład błon komórkowych i płynów biologicznych. Kwasy sialowe oznacza się w diagnostyce chorób ogólnoustrojowych (reumatyzm, toczeń rumieniowaty układowy).

Złożony węglowodan z grupy polisacharydów wchodzący w skład ściany komórkowej roślin nazywany jest celulozą lub błonnikiem. Substancję odkrył w 1838 roku francuski chemik Anselme Payen. Wzór celulozy to (C 6 H 10 O 5) n.

Struktura

Pomimo wspólnych cech celuloza różni się od innych roślinny polisacharyd- skrobia. Cząsteczka celulozy jest długim, wyłącznie nierozgałęzionym łańcuchem sacharydów. W przeciwieństwie do skrobi, która składa się z reszt α-glukozy, zawiera wiele połączonych ze sobą reszt β-glukozy.

Ze względu na gęstą liniową strukturę cząsteczek tworzą one włókna.

Ryż. 1. Struktura cząsteczki celulozy.

Celuloza ma wyższy stopień polimeryzacji niż skrobia.

Paragon

W warunkach przemysłowych celulozę wytapia się z drewna (wiórki). W tym celu stosuje się odczynniki kwasowe lub zasadowe. Na przykład wodorosiarczyn sodu, wodorotlenek sodu, ług.

W wyniku gotowania powstaje celuloza z domieszką związków organicznych. Aby go wyczyścić, użyj roztworu alkalicznego.

Właściwości fizyczne

Błonnik jest bez smaku, twardą i włóknistą substancją. biały. Celuloza jest słabo rozpuszczalna w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych. Rozpuszcza się w odczynniku Schweitzera - amoniakalnym roztworze wodorotlenku miedzi (II).

Podstawowe właściwości fizyczne:

• niszczone w temperaturze 200°C;
• pali się w temperaturze 275°C;
• samozapala się w temperaturze 420°C;
• topi się w temperaturze 467°C.

W naturze celuloza występuje w roślinach. Powstaje podczas fotosyntezy i pełni funkcję strukturalną w roślinach. Jest dodatkiem do żywności E460.

Ryż. 2. Ściana komórkowa roślin.

Właściwości chemiczne

Dzięki obecności trzech grup hydroksylowych w jednym sacharydzie błonnik wykazuje właściwości alkoholi wielowodorotlenowych i może wchodzić w reakcje estryfikacji tworząc estry. Rozkładany bez tlenu rozkłada się na węgiel drzewny, wodę i lotne związki organiczne.

Główne właściwości chemiczne błonnika przedstawiono w tabeli.

Ryż. 3. Piroksylina.

Celuloza wykorzystywana jest głównie do produkcji papieru, a także do produkcji estrów, alkoholi i glukozy.

Czego się nauczyliśmy?

Celuloza lub błonnik to polimer z klasy węglowodanów, składający się z reszt β-glukozy. Część ścian komórkowych roślin. Jest to biała, pozbawiona smaku substancja tworząca włókna słabo rozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych. Celuloza jest izolowana z drewna poprzez gotowanie. Związek ulega reakcjom estryfikacji i hydrolizy i może rozkładać się pod nieobecność powietrza. Po całkowitym rozkładzie tworzy wodę i dwutlenek węgla.

Celuloza otrzymywana jest z dwóch naturalnych substancji: drewna i bawełny. W roślinach to przeprowadza ważna funkcja nadaje im elastyczność i siłę.

Gdzie występuje substancja?

Celuloza jest substancją naturalną. Rośliny są w stanie wytworzyć je samodzielnie. Zawiera: wodór, tlen, węgiel.

Rośliny produkują cukier pod wpływem światła słonecznego, jest on przetwarzany przez komórki i umożliwia włóknom wytrzymywanie dużych obciążeń wiatrem. Celuloza jest substancją biorącą udział w procesie fotosyntezy. Jeśli posypiesz skaleczenie wodą z cukrem świeże drewno, płyn zostanie szybko wchłonięty.

Rozpoczyna się produkcja celulozy. Ta naturalna metoda jej otrzymywania stanowi podstawę produkcji tkanin bawełnianych na skalę przemysłową. Istnieje kilka metod otrzymywania pulpy różnej jakości.

Metoda produkcji nr 1

Celuloza pozyskiwana jest w sposób naturalny – z nasion bawełny. Włosy zbierane są za pomocą zautomatyzowanych mechanizmów, ale wymagany jest długi okres uprawy rośliny. Tkanina wytworzona w ten sposób uznawana jest za najczystszą.

Celulozę można szybciej uzyskać z włókien drzewnych. Jednak przy tej metodzie jakość jest znacznie gorsza. Materiał ten nadaje się wyłącznie do produkcji plastiku niewłóknistego, celofanu. Z takiego materiału można również wytwarzać włókna sztuczne.

Naturalny odbiór

Produkcja celulozy z nasion bawełny rozpoczyna się od oddzielenia długich włókien. Materiał ten służy do produkcji tkanin bawełnianych. Nazywa się małe części mniejsze niż 1,5 cm

Nadają się do produkcji celulozy. Zmontowane części są podgrzewane pod ciśnieniem wysokie ciśnienie. Czas trwania procesu może wynosić do 6 godzin. Przed podgrzaniem materiału dodaje się do niego wodorotlenek sodu.

Powstałą substancję należy umyć. W tym celu stosuje się chlor, który również wybiela. Skład celulozy uzyskany tą metodą jest najczystszy (99%).

Metoda produkcji nr 2 z drewna

Aby uzyskać 80-97% celulozy, stosuje się zrębki drzewne drzewa iglaste, chemikalia. Całą masę miesza się i poddaje obróbce termicznej. W wyniku gotowania uwalniana jest wymagana substancja.

Miesza się wodorosiarczyn wapnia, dwutlenek siarki i miazgę drzewną. Celuloza w powstałej mieszaninie wynosi nie więcej niż 50%. W wyniku reakcji w cieczy rozpuszczają się węglowodory i ligniny. Materiał stały przechodzi etap oczyszczania.

Rezultatem jest masa przypominająca papier niskiej jakości. Materiał ten służy jako podstawa do produkcji substancji:

• Etery.
• Celofan.
• Włókno wiskozowe.

Co powstaje z cennego materiału?

Jest włóknisty, co pozwala na wykorzystanie go do produkcji odzieży. Materiał bawełniany jest produktem w 99,8% naturalnym, otrzymywanym naturalną metodą opisaną powyżej. Można go również wykorzystać do wytwarzania materiałów wybuchowych w wyniku reakcji chemicznej. Celuloza jest aktywna po zastosowaniu na nią kwasów.

Właściwości celulozy mają zastosowanie w produkcji tekstyliów. Tak więc powstają z niego sztuczne włókna, które wyglądem i dotykiem przypominają naturalne tkaniny:

• wiskoza i;
• sztuczne futro;
• jedwab miedziano-amonialny.

Wykonane głównie z celulozy drzewnej:

• lakiery;
• film fotograficzny;
• produkty papierowe;
• tworzywa sztuczne;
• gąbki do mycia naczyń;
• bezdymny proszek.

W wyniku reakcji chemicznej z celulozy otrzymuje się:

• trinitroceluloza;
• dinitrofibra;
• glukoza;
• paliwo płynne.

Celuloza może być również stosowana w żywności. Niektóre rośliny (seler, sałata, otręby) zawierają jego błonnik. Służy także jako surowiec do produkcji skrobi. Nauczyli się już robić z niego cienkie nitki - sztuczna pajęczyna jest bardzo mocna i nie rozciąga się.

Wzór chemiczny celulozy to C6H10O5. Jest polisacharydem. Wykonany jest z:

• wata medyczna;
• bandaże;
• tampony;
• karton, płyta wiórowa;
• dodatek do żywności E460.

Zalety substancji

Celuloza wytrzymuje wysokie temperatury do 200 stopni. Cząsteczki nie ulegają zniszczeniu, co pozwala na zrobienie z nich plastikowe naczynia wielokrotnego użytku. Jednocześnie pozostaje ważna jakość- elastyczność.

Celuloza może wytrzymać długotrwałe narażenie na kwasy. Całkowicie nierozpuszczalny w wodzie. Nie jest trawiony przez organizm ludzki i służy jako sorbent.

Celuloza mikrokrystaliczna stosowana jest w medycynie alternatywnej jako lek oczyszczający układ trawienny. Substancja sypka pełni funkcję dodatku do żywności zmniejszającego kaloryczność spożywanych potraw. Pomaga to usunąć toksyny, obniżyć poziom cukru i cholesterolu we krwi.

Metoda produkcji nr 3 - przemysłowa

W zakładach produkcyjnych celuloza jest przygotowywana poprzez gotowanie w różnych środowiskach. Zastosowany materiał – rodzaj drewna – zależy od rodzaju odczynnika:

• Skały żywiczne.
• Drzewa liściaste.
• Rośliny.

Istnieje kilka rodzajów odczynników kuchennych:

• W przeciwnym razie metoda ta nazywana jest siarczynem. Jako roztwór stosuje się sól kwasu siarkowego lub jego ciekłą mieszaninę. W tej opcji produkcji celuloza jest izolowana z gatunków iglastych. Jodła i świerk są dobrze przetwarzane.
• Metoda alkaliczna lub sodowa opiera się na zastosowaniu wodorotlenku sodu. Roztwór skutecznie oddziela celulozę od włókien roślinnych (łodyg kukurydzy) i drzew (głównie liściastych).
• W metodzie siarczanowej stosuje się jednoczesne zastosowanie wodorotlenku sodu i siarczku sodu. Jest szeroko stosowany w produkcji siarczku ługu białego. Technologia ta jest dość negatywna dla środowiska ze względu na powstałe reakcje chemiczne osób trzecich.

Ostatnia metoda jest najczęstsza ze względu na jej wszechstronność: celulozę można uzyskać z niemal każdego drzewa. Jednakże czystość materiału po jednym gotowaniu nie jest całkowicie wysoka. Zanieczyszczenia usuwa się w wyniku dodatkowych reakcji:

• hemicelulozy usuwa się roztworami alkalicznymi;
• makrocząsteczki ligniny i produkty ich zniszczenia usuwa się chlorem, a następnie traktuje się alkaliami.

Wartość odżywcza

Skrobia i celuloza mają podobną strukturę. W wyniku eksperymentów udało się otrzymać produkt z włókien niejadalnych. Człowiek potrzebuje tego stale. Spożywana żywność zawiera ponad 20% skrobi.

Naukowcom udało się uzyskać z celulozy substancję amylozę, która korzystnie wpływa na kondycję organizmu człowieka. Jednocześnie podczas reakcji uwalniana jest glukoza. Efektem jest produkcja bezodpadowa – ostatnia substancja kierowana jest do produkcji etanolu. Amyloza służy również jako środek zapobiegający otyłości.

W wyniku reakcji celuloza pozostaje w stanie stałym, osiadając na dnie naczynia. Pozostałe składniki usuwa się za pomocą nanocząstek magnetycznych lub rozpuszcza i usuwa wraz z cieczą.

Rodzaje substancji w sprzedaży

Dostawcy oferują celulozę różnej jakości w rozsądnych cenach. Podajemy główne rodzaje materiałów:

• Celuloza siarczanowa ma białą barwę, produkowana jest z dwóch rodzajów drewna: iglastego i liściastego. W materiałach opakowaniowych stosuje się niebielony materiał, do którego należy papier niskiej jakości materiały izolacyjne i inne cele.
• Siarczyn dostępny jest również w kolorze białym, wytwarzanym z drzew iglastych.
• Materiał w postaci białego proszku nadaje się do produkcji substancji medycznych.
• Masa celulozowa klasy premium wytwarzana jest poprzez wybielanie bez użycia chloru. Surowce są brane drzewa iglaste. Masa drzewna składa się z połączenia zrębków świerkowych i sosnowych w proporcji 20/80%. Czystość powstałego materiału jest najwyższa. Nadaje się do produkcji sterylnych materiałów stosowanych w medycynie.

Aby wybrać odpowiednią celulozę, stosuje się standardowe kryteria: czystość materiału, wytrzymałość na rozciąganie, długość włókna, wskaźnik odporności na rozdarcie. Stan chemiczny lub agresywność ośrodka ekstrakcji wodnej i wilgotność są również wskazywane ilościowo. Dla celulozy dostarczanej w postaci bielonej masy celulozowej obowiązują inne wskaźniki: objętość właściwa, jasność, wielkość przemiału, wytrzymałość na rozciąganie, stopień czystości.

Ważnym wskaźnikiem masy celulozy jest wskaźnik odporności na rozdarcie. Od tego zależy przeznaczenie wytwarzanych materiałów. Należy wziąć pod uwagę zastosowany surowiec i wilgotność. Ważny jest także poziom smoły i tłuszczy. Jednorodność proszku jest ważna w przypadku niektórych procesów. W podobnych celach ocenia się lepkość i wytrzymałość na ściskanie materiału w postaci arkuszy.

Do czego wykorzystuje się celulozę?

Celuloza – jest produktem naturalnym i można go uzyskać wyłącznie w sposób naturalny, nie jest syntetyzowany sztucznie. Najczystszą formą celulozy są włosie nasion bawełny. Obecnie celulozę uzyskuje się wyłącznie z dwóch rodzajów surowców naturalnych – bawełny i pulpy drzewnej. Bawełna nie potrzebuje złożony proces przetwarzanie w celu późniejszego wytworzenia z niego włókien sztucznych i niewłóknistych tworzyw sztucznych. Proces otrzymywania celulozy z bawełny przebiega w następujący sposób: najpierw z nasion bawełny oddziela się długie włókna, z których w rzeczywistości powstają tkaniny bawełniane. Następnie pozostają „kłaczki” lub puch bawełniany, czyli krótkie włosy o długości nie większej niż 15 mm. Po oddzieleniu włókien bawełny włókna są podgrzewane pod ciśnieniem przez dwie do sześciu godzin. W tym przypadku stosuje się również 3% roztwór wodorotlenku sodu. Następnie powstały materiał przemywa się i wybiela chlorem, a następnie ponownie przemywa i suszy. Rezultatem jest celuloza, której czystość wynosi 99%. To najczystsza celuloza.

Z pulpy drzewnej powstaje celuloza, która jest „bardziej brudna” – zawiera nie więcej niż 97% czystej celulozy. Miazga drzewna wytwarzana jest z drzew iglastych. Zrębki drzewne gotuje się pod ciśnieniem przez dodanie dwutlenku siarki i wodorosiarczynu wapnia. Do roztworu uwalniane są ligniny i węglowodory, z których składa się około połowa masy celulozowej. W rezultacie powstały materiał po umyciu, wybieleniu i oczyszczeniu okazuje się być czymś podobnym do luźnego papieru. Materiał ten zawiera od 80 do 97% celulozy. Uzyskana w ten sposób celuloza może być wykorzystana do produkcji włókna wiskozowego i celofanu. Ponadto otrzymuje się z niego również estry i etery.

Ludzie używają celulozy w różnych gałęziach przemysłu. Na przykład ubrania są wykonane z bawełny, ale bawełna składa się w 99,8% z naturalnej celulozy. Aby uzyskać wybuchową piroksylinę, wystarczy ją przeprowadzić reakcja chemiczna– nałożyć na bawełnę kwas azotowy i siarkowy.

Ludzie wykorzystują również celulozę do odżywiania. Wchodzi w skład wielu roślin jadalnych - sałaty, selera. Bran zawiera duża liczba celuloza niezbędna dla organizmu człowieka. Chociaż celuloza nie może zostać poddana recyklingowi przez ludzi układ trawienny, reprezentuje coś w rodzaju „masy objętościowej”. Ponadto po przetworzeniu celuloza może służyć do otrzymywania takich produktów jak baza do klisz fotograficznych, dodatek do lakierów i różnych tworzyw sztucznych.

Struktura.

Wzór cząsteczkowy celulozy to (-C 6 H 10 O 5 -) n, podobnie jak skrobi. Celuloza jest również naturalnym polimerem. Jego makrocząsteczka składa się z wielu reszt cząsteczek glukozy. Może pojawić się pytanie: dlaczego skrobia i celuloza – substancje o tym samym wzorze cząsteczkowym – mają różne właściwości?

Rozważając polimery syntetyczne, dowiedzieliśmy się już, że ich właściwości zależą od liczby jednostek elementarnych i ich budowy. Ta sama sytuacja dotyczy polimerów naturalnych. Okazuje się, że stopień polimeryzacji celulozy jest znacznie większy niż skrobi. Ponadto porównując struktury tych naturalnych polimerów ustalono, że makrocząsteczki celulozy w odróżnieniu od skrobi składają się z reszt cząsteczki b-glukozy i mają jedynie budowę liniową. Makrocząsteczki celulozy są ułożone w jednym kierunku i tworzą włókna (len, bawełna, konopie).

Każda reszta cząsteczki glukozy zawiera trzy grupy hydroksylowe.

Właściwości fizyczne .

Celuloza jest substancją włóknistą. Nie topi się i nie przechodzi w stan pary: po podgrzaniu do temperatury ok. 350 o C celuloza ulega rozkładowi – zwęgle się. Celuloza jest nierozpuszczalna w wodzie ani w większości innych rozpuszczalników nieorganicznych i organicznych.

Niezdolność celulozy do rozpuszczenia w wodzie jest nieoczekiwaną właściwością substancji zawierającej trzy grupy hydroksylowe na każde sześć atomów węgla. Powszechnie wiadomo, że związki polihydroksylowe są łatwo rozpuszczalne w wodzie. Nierozpuszczalność celulozy tłumaczy się tym, że jej włókna przypominają „wiązki” równoległych nitkowatych cząsteczek, połączone przez wielu wiązania wodorowe, które powstają w wyniku oddziaływania grup hydroksylowych. Rozpuszczalnik nie może przeniknąć do wnętrza takiej „wiązki”, dlatego cząsteczki nie oddzielają się od siebie.

Rozpuszczalnikiem celulozy jest odczynnik Schweitzera - roztwór wodorotlenku miedzi (II) z amoniakiem, z którym jednocześnie oddziałuje. Stężone kwasy (siarkowy, fosforowy) i stężony roztwór chlorku cynku również rozpuszczają celulozę, ale w tym przypadku następuje jej częściowy rozkład (hydroliza), któremu towarzyszy spadek masy cząsteczkowej.

Właściwości chemiczne .

O właściwościach chemicznych celulozy decyduje przede wszystkim obecność grup hydroksylowych. Działając z metalicznym sodem, można otrzymać alkoholan celulozy n. Pod wpływem stężonych wodnych roztworów zasad następuje tzw. merceryzacja – częściowe tworzenie alkoholanów celulozy, prowadzące do pęcznienia włókna i zwiększenia jego podatności na barwniki. W wyniku utleniania w makrocząstce celulozy pojawia się pewna liczba grup karbonylowych i karboksylowych. Pod wpływem silnych utleniaczy makrocząsteczka rozpada się. Grupy hydroksylowe celulozy są zdolne do alkilowania i acylowania, dając etery i estry.

Jedną z najbardziej charakterystycznych właściwości celulozy jest jej zdolność do hydrolizy w obecności kwasów z wytworzeniem glukozy. Podobnie jak w przypadku skrobi, hydroliza celulozy zachodzi etapami. Podsumowując, proces ten można przedstawić w następujący sposób:

(C 6H 10 O 5) n + nH 2 O H2SO4_ nC6H12O6

Ponieważ cząsteczki celulozy zawierają grupy hydroksylowe, charakteryzuje się ona reakcjami estryfikacji. Z tych znaczenie praktyczne mają reakcje celulozy z kwasem azotowym i bezwodnikiem octowym.

Kiedy celuloza reaguje z kwasem azotowym w obecności stężonego kwasu siarkowego, w zależności od warunków powstają dinitroceluloza i trinitroceluloza, które są estrami:

W wyniku reakcji celulozy z bezwodnikiem octowym (w obecności kwasu octowego i siarkowego) otrzymuje się triacetylocelulozę lub diacetylocelulozę:

Miazga pali się. Powoduje to wytwarzanie tlenku węgla (IV) i wody.

Podczas ogrzewania drewna bez dostępu powietrza celuloza i inne substancje ulegają rozkładowi. W wyniku tego powstaje węgiel drzewny, metan, alkohol metylowy, kwas octowy, aceton i inne produkty.

Paragon.

Przykładem niemal czystej celulozy jest wata otrzymywana z odziarnionej bawełny. Większość celulozy jest izolowana z drewna, w którym jest zawarta wraz z innymi substancjami. Najpopularniejszą metodą produkcji celulozy w naszym kraju jest tzw. metoda siarczynowa. Według tej metody pokruszone drewno w obecności roztworu podsiarczynu wapnia Ca(HSO 3) 2 lub podsiarczynu sodu NaHSO 3 podgrzewa się w autoklawach pod ciśnieniem 0,5–0,6 MPa i temperaturze 150 o C. W tym przypadku , wszystkie inne substancje ulegają zniszczeniu, a celuloza jest względnie uwalniana czysta forma. Jest myty wodą, suszony i kierowany do dalszej obróbki, głównie do produkcji papieru.

Aplikacja.

Celuloza była wykorzystywana przez ludzi od bardzo starożytnych czasów. Początkowo jako opał wykorzystywano drewno materiał budowlany; następnie jako surowce tekstylne zaczęto stosować bawełnę, len i inne włókna. Pierwsze przemysłowe metody chemicznej obróbki drewna powstały w związku z rozwojem przemysłu papierniczego.

Papier to cienka warstwa włókien włóknistych, sprasowana i sklejona w celu uzyskania wytrzymałości mechanicznej, gładkiej powierzchni i zapobiegania wyciekaniu atramentu. Początkowo do produkcji papieru wykorzystywano materiały roślinne, z których można było uzyskać niezbędne włókna wyłącznie mechanicznie, łodygi ryżu (tzw. papier ryżowy), bawełnę, a także zużyte tkaniny. Jednak w miarę rozwoju druku książek wymienione źródła surowców stały się niewystarczające, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na papier. Szczególnie dużo papieru zużywa się do drukowania gazet, a kwestia jakości (bieli, wytrzymałości, trwałości) papieru gazetowego nie ma znaczenia. Wiedząc, że drewno składa się w około 50% z włókien, zaczęto dodawać do masy papierniczej mielone drewno. Taki papier jest delikatny i szybko żółknie (szczególnie pod wpływem światła).

Aby poprawić jakość dodatków drzewnych do masy papierniczej, różne sposoby obróbka chemiczna drewna, umożliwiając otrzymanie z niego mniej lub bardziej czystej celulozy, pozbawionej substancji towarzyszących – ligniny, żywic i innych. Zaproponowano kilka metod izolacji celulozy, z których rozważymy metodę siarczynową.

Według metody siarczynowej, rozdrobnione drewno „gotowane” jest pod ciśnieniem za pomocą podsiarczynu wapnia. W tym przypadku substancje towarzyszące rozpuszczają się, a celuloza pozbawiona zanieczyszczeń zostaje oddzielona poprzez filtrację. Powstałe roztwory siarczynowe stanowią odpad przy produkcji papieru. Jednakże ze względu na to, że zawierają wraz z innymi substancjami monosacharydy zdolne do fermentacji, wykorzystywane są jako surowiec do produkcji alkoholu etylowego (tzw. alkoholu hydrolitycznego).

Celuloza wykorzystywana jest nie tylko jako surowiec do produkcji papieru, ale wykorzystywana jest także do dalszej obróbki chemicznej. Największe znaczenie mają etery i estry celulozy. Tak więc, gdy celulozę traktuje się mieszaniną kwasów azotowego i siarkowego, otrzymuje się azotany celulozy. Wszystkie są łatwopalne i wybuchowe. Maksymalna liczba reszt kwasu azotowego, które można wprowadzić do celulozy, wynosi trzy na każdą jednostkę glukozy:

N HNO3_ N

Produkt pełnej estryfikacji – triazotan celulozy (trinitroceluloza) – zgodnie ze wzorem musi zawierać 14,1% azotu. W praktyce otrzymuje się produkt o nieco niższej zawartości azotu (12,5/13,5%), znany w tej dziedzinie jako pirokselina. Po potraktowaniu eterem piroksylina żelatynizuje; po odparowaniu rozpuszczalnika pozostaje zwarta masa. Drobno posiekane kawałki tej masy stanowią bezdymny proszek.

Produkty nitrowania zawierające około 10% azotu odpowiadają składem diazotanowi celulozy: w technologii taki produkt nazywany jest koloksyliną. Pod wpływem mieszaniny alkoholu i eteru tworzy się lepki roztwór, tzw. kolodion, stosowany w medycynie. Jeżeli do takiego roztworu dodamy kamforę (0,4 części kamfory na 1 część koloksyliny) i odparujemy rozpuszczalnik, otrzymamy przezroczystą, elastyczną folię – celuloid. Historycznie rzecz biorąc, jest to pierwszy znany rodzaj tworzywa sztucznego. Od ubiegłego wieku celuloid jest szeroko stosowany jako wygodny materiał termoplastyczny do produkcji wielu wyrobów (zabawek, galanterii itp.). Szczególnie istotne jest zastosowanie celuloidu w produkcji lakierów foliowych i nitro. Poważną wadą tego materiału jest jego łatwopalność, dlatego celuloid jest obecnie coraz częściej zastępowany innymi materiałami, w szczególności octanami celulozy.