สูตรทางเคมีของเซลลูโลส เซลลูโลสคืออะไร? เส้นใยพืช-โพลีแซ็กคาไรด์

บ้าน เซลลูโลส - มันคืออะไร? คำถามนี้ทำให้ทุกคนที่เกี่ยวข้องกังวลเคมีอินทรีย์ - ลองค้นหาลักษณะสำคัญของสารประกอบนี้และระบุมันคุณสมบัติที่โดดเด่น

, ขอบเขตการใช้งานจริง

คุณสมบัติโครงสร้าง

สารเคมีเซลลูโลสมีสูตร (C 6 H 10 O 5) p เป็นโพลีแซ็กคาไรด์ที่มีสารตกค้างเบต้ากลูโคส เซลลูโลสมีลักษณะเป็นโครงสร้างเชิงเส้น สารตกค้างแต่ละโมเลกุลประกอบด้วยกลุ่ม OH สามกลุ่ม ดังนั้นสารประกอบนี้จึงมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติของโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์ การมีอยู่ของกลุ่มอัลดีไฮด์วงแหวนในโมเลกุลทำให้มีคุณสมบัติในการฟื้นฟู (ลด) เซลลูโลส สารประกอบอินทรีย์นี้เป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติที่สำคัญที่สุดซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเนื้อเยื่อพืช

พบได้ในปริมาณมากในปอ ฝ้าย และพืชเส้นใยอื่นๆ ซึ่งเป็นแหล่งหลักของเส้นใยเซลลูโลส

เทคนิคเซลลูโลสแยกได้จากไม้ยืนต้น

เคมีไม้

การผลิตเซลลูโลสครอบคลุมอยู่ในหัวข้อเคมีที่แยกจากกันนี้ ที่นี่เป็นที่ที่คาดว่าจะพิจารณาถึงลักษณะขององค์ประกอบของไม้คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพวิธีการวิเคราะห์และการแยกสารสาระสำคัญทางเคมีของกระบวนการแปรรูปไม้และส่วนประกอบแต่ละอย่าง

เซลลูโลสไม้มีลักษณะเป็นโพลีดิสเพอร์ส ซึ่งมีโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีความยาวต่างกัน เพื่อกำหนดระดับของการกระจายตัวหลายส่วน จะใช้วิธีแยกส่วน ตัวอย่างถูกแบ่งออกเป็นเศษส่วนแยกกัน จากนั้นจึงศึกษาคุณลักษณะของพวกมัน

คุณสมบัติทางเคมี

เมื่อพูดถึงเซลลูโลสคืออะไร จำเป็นต้องทำการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์นี้

เซลลูโลสทางเทคนิคสามารถใช้ในการผลิตกระดาษแข็งและกระดาษได้ เนื่องจากสามารถแปรรูปทางเคมีได้โดยไม่มีปัญหาใดๆ ห่วงโซ่เทคโนโลยีใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปเซลลูโลสธรรมชาติมีวัตถุประสงค์เพื่อรักษาคุณสมบัติอันมีค่าของมันการประมวลผลที่ทันสมัย

เซลลูโลสทำให้สามารถดำเนินกระบวนการละลายสารนี้และผลิตสารเคมีใหม่ทั้งหมดจากเซลลูโลสได้

คุณสมบัติทางเคมีของเซลลูโลสคือ:

• การทำลาย;
• เย็บ;
• ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับหมู่ฟังก์ชัน

ในระหว่างการถูกทำลายจะสังเกตเห็นการแตกของสายโซ่ของโมเลกุลขนาดใหญ่ของพันธะไกลโคซิดิกพร้อมกับการลดลงของระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน ในบางกรณีอาจเกิดการแตกของโมเลกุลโดยสมบูรณ์ได้

ทางเลือกในการทำลายเซลลูโลส

เรามาดูกันว่าเซลลูโลสทำลายประเภทหลักมีอะไรบ้างการแตกของโมเลกุลขนาดใหญ่คืออะไร

ปัจจุบันอยู่ใน การผลิตสารเคมีการทำลายล้างมีหลายประเภท

ในรุ่นกลไกจะมีช่องว่าง การเชื่อมต่อ C-Cในรอบเช่นเดียวกับการทำลายพันธะไกลโคซิดิก กระบวนการที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นเมื่อสสารถูกบดอัดด้วยเครื่องจักร เช่น ในระหว่างการบดเพื่อทำกระดาษ

การทำลายล้างด้วยความร้อนเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของพลังงานความร้อน อยู่ในกระบวนการนี้ซึ่งเป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีไพโรไลซิสของไม้

การทำลายด้วยแสงเคมีเกี่ยวข้องกับการทำลายโมเลกุลขนาดใหญ่ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต

สำหรับการแผ่รังสีประเภทการทำลายของพอลิเมอร์ธรรมชาติที่มีอยู่ การฉายรังสีเอกซ์- การทำลายประเภทนี้ใช้ในอุปกรณ์พิเศษ

เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ เซลลูโลสถูกทำลายโดยออกซิเดชันได้ กระบวนการนี้มีลักษณะพิเศษคือการเกิดออกซิเดชันพร้อมกันของแอลกอฮอล์และหมู่อัลดีไฮด์ที่มีอยู่ในสารประกอบที่กำหนด

ภายใต้อิทธิพลของน้ำต่อเซลลูโลสอีกด้วย สารละลายที่เป็นน้ำกรดและด่างทำให้เกิดกระบวนการไฮโดรไลซิสของเซลลูโลส ปฏิกิริยาจะดำเนินการโดยเจตนาในกรณีที่จำเป็นต้องทำการวิเคราะห์เชิงคุณภาพของโครงสร้างของสาร แต่เมื่อปรุงสารนี้ไม่เป็นที่พึงปรารถนา

จุลินทรีย์ เช่น เชื้อรา สามารถย่อยสลายเซลลูโลสทางชีวภาพได้ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพ สิ่งสำคัญคือต้องป้องกันการถูกทำลายทางชีวภาพเมื่อผลิตกระดาษและผ้าฝ้าย

เนื่องจากการมีอยู่ของหมู่ฟังก์ชันสองหมู่ในโมเลกุล เซลลูโลสจึงแสดงคุณสมบัติของโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์และอัลดีไฮด์

ปฏิกิริยาการเชื่อมโยงข้าม

กระบวนการดังกล่าวบ่งบอกถึงความเป็นไปได้ในการได้รับโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ระบุ

พวกเขาใช้กันอย่างแพร่หลายใน การผลิตภาคอุตสาหกรรมเซลลูโลสทำให้มีลักษณะการทำงานใหม่

การเตรียมอัลคาไลเซลลูโลส

เซลลูโลสนี้คืออะไร? บทวิจารณ์ระบุว่าเทคโนโลยีนี้ถือว่าเก่าแก่และแพร่หลายที่สุดในโลก ปัจจุบันพอลิเมอร์ที่ได้จากการผลิตเส้นใยวิสโคสและฟิล์มและการสร้างเซลลูโลสอีเทอร์ได้รับการขัดเกลาในลักษณะเดียวกัน

การศึกษาในห้องปฏิบัติการพบว่าหลังการบำบัดดังกล่าว ความเงางามของเนื้อผ้าจะเพิ่มขึ้นและความแข็งแรงเชิงกลเพิ่มขึ้น อัลคาไลน์เซลลูโลสเป็นวัตถุดิบที่ดีเยี่ยมในการทำเส้นใย

ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมีสามประเภท: เคมีกายภาพ, โครงสร้าง, เคมี ทั้งหมดนี้เป็นที่ต้องการในการผลิตสารเคมีสมัยใหม่และใช้ในการผลิตกระดาษและกระดาษแข็ง เราพบว่าเซลลูโลสมีโครงสร้างอะไรและกระบวนการผลิตเป็นอย่างไร

เซลลูโลสธรรมชาติหรือเส้นใยเป็นสารหลักที่ใช้สร้างผนังเซลล์พืช ดังนั้นจึงเป็นวัตถุดิบจากพืช ประเภทต่างๆเป็นแหล่งผลิตเซลลูโลสแห่งเดียว เซลลูโลสเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีลักษณะคล้ายสายโซ่ซึ่งสร้างขึ้นจากหน่วยพื้นฐานของ α-D-anhydro-glucopyranose ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะกลูโคซิดิก 1-4 ตัว สูตรเชิงประจักษ์ของเซลลูโลสคือ (C6H10O5)i โดยที่ n คือระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน

แต่ละหน่วยพื้นฐานของเซลลูโลส ยกเว้นหน่วยปลายทางประกอบด้วยกลุ่มไฮดรอกซิลของแอลกอฮอล์สามกลุ่ม ดังนั้นสูตรเซลลูโลสจึงมักแสดงเป็น [C6H7O2(OH)3] ที่ปลายด้านหนึ่งของโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลส มีจุดเชื่อมต่อที่มีการไฮโดรไลซิสของแอลกอฮอล์ทุติยภูมิเพิ่มเติมที่อะตอมของคาร์บอนที่ 4 ที่อีกด้านหนึ่งมีจุดเชื่อมต่อที่มีไฮดรอกซิลของกลูโคซิดิก (ฮีโมซีทัล) อิสระที่อะตอมของคาร์บอนที่ 1 ลิงค์นี้ให้คุณสมบัติในการฟื้นฟู (ลด) เซลลูโลส

ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน (DP) ของเซลลูโลสไม้ธรรมชาติอยู่ในช่วง 6,000–14,000 DP เป็นตัวกำหนดลักษณะของโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสเชิงเส้น ดังนั้น จึงกำหนดคุณสมบัติของเซลลูโลสที่ขึ้นอยู่กับความยาวของสายโซ่เซลลูโลส ตัวอย่างเซลลูโลสใดๆ ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีความยาวต่างๆ กล่าวคือ เป็นแบบโพลีดิสเพอร์ส ดังนั้น SP มักจะแสดงถึงระดับเฉลี่ยของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน DP ของเซลลูโลสสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลตามอัตราส่วน DP = M/162 โดยที่ 162 คือน้ำหนักโมเลกุลของหน่วยเซลลูโลสเบื้องต้น ในเส้นใยธรรมชาติ (เยื่อหุ้มเซลล์) โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสที่มีลักษณะคล้ายโซ่เส้นตรงจะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยไฮโดรเจนและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลจนกลายเป็นไมโครไฟบริลที่มีความยาวไม่จำกัด โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 3.5 นาโนเมตร ไมโครไฟบริลแต่ละอันประกอบด้วยสายโซ่เซลลูโลสจำนวนมาก (ประมาณ 100-200) อยู่ตามแนวแกนของไมโครไฟบริล ไมโครไฟบริลซึ่งจัดเรียงเป็นเกลียว รวมตัวกันเป็นไมโครไฟบริลหลายตัว - ไฟบริลหรือเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 150 นาโนเมตร ซึ่งเป็นชั้นของผนังเซลล์ที่ถูกสร้างขึ้น

ขึ้นอยู่กับโหมดการประมวลผลวัตถุดิบจากพืชในระหว่างขั้นตอนการปรุงอาหาร เป็นไปได้ที่จะได้รับผลิตภัณฑ์ที่มีผลผลิตแตกต่างกันโดยพิจารณาจากอัตราส่วนของมวลของผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูปที่เกิดขึ้นต่อน้ำหนักของวัตถุดิบจากพืชดั้งเดิม (% ). ผลิตภัณฑ์ที่มีผลผลิต -80 ถึง 60% ของน้ำหนักวัตถุดิบเรียกว่าเซมิเซลลูโลสซึ่งมีปริมาณลิกนินสูง (15-20%) ลิกนินของสารระหว่างเซลล์ในเฮมิเซลลูโลสไม่ละลายอย่างสมบูรณ์ในระหว่างกระบวนการปรุงอาหาร (ส่วนหนึ่งยังคงอยู่ในเฮมิเซลลูโลส) เส้นใยยังคงเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนาจนต้องใช้การบดเชิงกลเพื่อแยกเส้นใยออกจากกันและเปลี่ยนให้เป็นมวลเส้นใย ผลิตภัณฑ์ที่มีผลผลิต 60 ถึง 50% เรียกว่าเยื่อผลผลิตสูง (HYP) TsVV ถูกแยกออกเป็นเส้นใยโดยไม่ต้องบดเชิงกลโดยการล้างด้วยน้ำ แต่ยังคงมีลิกนินตกค้างอยู่ในผนังเซลล์จำนวนมาก ผลิตภัณฑ์ที่มีผลผลิต 50 ถึง 40% เรียกว่าเซลลูโลสผลผลิตปกติซึ่งตามระดับของความละเอียดจะมีลักษณะเฉพาะ เปอร์เซ็นต์ลิกนินที่เหลือในผนังของเส้นใยแบ่งออกเป็นเซลลูโลสแข็ง (ลิกนิน 3-8%) เซลลูโลสแข็งปานกลาง (ลิกนิน 1.3-3%) และเซลลูโลสอ่อน (ลิกนินน้อยกว่า 1.5%)

จากการปรุงวัตถุดิบผักจะได้เซลลูโลสไม่ฟอกขาวซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีความขาวค่อนข้างต่ำประกอบด้วย จำนวนที่มากขึ้นส่วนประกอบไม้ที่มาพร้อมกับเซลลูโลส การกำจัดพวกมันโดยดำเนินการตามขั้นตอนการทำอาหารต่อไปนั้นสัมพันธ์กัน การทำลายล้างที่สำคัญเซลลูโลสและเป็นผลให้ผลผลิตลดลงและการเสื่อมสภาพของคุณสมบัติ เพื่อให้ได้เซลลูโลสที่มีความขาวสูง - เซลลูโลสฟอกขาวซึ่งปราศจากลิกนินและสารสกัดมากที่สุด เซลลูโลสทางเทคนิคจะถูกฟอกด้วยรีเอเจนต์เคมี สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม การกำจัดที่สมบูรณ์เฮมิเซลลูโลสเซลลูโลสต้องผ่านการบำบัดอัลคาไลน์เพิ่มเติม (การปรับแต่ง) ส่งผลให้เซลลูโลสบริสุทธิ์ การกลั่นมักจะรวมกับกระบวนการฟอกขาว เยื่ออ่อนและแข็งปานกลางส่วนใหญ่สำหรับทั้งการผลิตกระดาษและการแปรรูปทางเคมีจะต้องผ่านการฟอกขาวและการทำให้บริสุทธิ์)

เซลลูโลสกึ่งเซลลูโลส TsVV เซลลูโลสที่ให้ผลผลิตปกติไม่ฟอกขาว เซลลูโลสฟอกขาว กึ่งฟอกขาว และเซลลูโลสกลั่นเป็นผลิตภัณฑ์เส้นใยกึ่งสำเร็จรูปที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย การประยุกต์ใช้จริงสำหรับการผลิตกระดาษและกระดาษแข็งหลากหลายประเภท ประมาณ 93% ของเซลลูโลสทั้งหมดที่ผลิตในโลกได้รับการประมวลผลเพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ เซลลูโลสที่เหลือทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการแปรรูปทางเคมี

เพื่อระบุลักษณะคุณสมบัติและคุณภาพของเซลลูโลสทางเทคนิคซึ่งเป็นตัวกำหนดมูลค่าของผู้บริโภค มีการใช้ตัวบ่งชี้ที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่ง เรามาดูสิ่งที่สำคัญที่สุดกันดีกว่า

เนื้อหาของเพนโตซานในเซลลูโลสซัลไฟต์อยู่ในช่วง 4 ถึง 7% และในเซลลูโลสซัลเฟตที่มีระดับ deligification เท่ากันคือ 10-11% การปรากฏตัวของเพนโตซานในเซลลูโลสจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงเชิงกล ปรับปรุงขนาดและความสามารถในการบด ดังนั้นการเก็บรักษาเซลลูโลสที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นสำหรับการผลิตกระดาษและกระดาษแข็งจึงส่งผลดีต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ เพนโตซานเป็นสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์ในเซลลูโลสสำหรับการแปรรูปทางเคมี

ปริมาณเรซินในเยื่อไม้เนื้ออ่อนซัลไฟต์จะสูงและสูงถึง 1-1.5% เนื่องจากกรดปรุงอาหารซัลไฟต์ไม่ละลายสารเรซินของไม้ สารละลายปรุงอาหารอัลคาไลน์จะละลายเรซิน ดังนั้นเนื้อหาในเนื้อของสารละลายปรุงอาหารที่เป็นด่างจึงมีน้อยและมีค่า 0.2-0.3% ปริมาณเซลลูโลสที่มีปริมาณน้ำมันดินสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่เรียกว่า "น้ำมันดินที่เป็นอันตราย" ทำให้เกิดปัญหาในการผลิตกระดาษเนื่องจากมีน้ำมันดินเกาะติดอยู่บนอุปกรณ์

หมายเลขทองแดงแสดงถึงระดับการทำลายเซลลูโลสในกระบวนการปรุงอาหาร การฟอกสี และการกลั่น ที่ส่วนท้ายของโมเลกุลเซลลูโลสแต่ละโมเลกุลจะมีหมู่อัลดีไฮด์ที่สามารถรีดิวซ์เกลือของคอปเปอร์ออกไซด์ให้เป็นคิวรัสออกไซด์ได้ และยิ่งเซลลูโลสสลายตัวมากเท่าไร ทองแดงก็จะยิ่งลดลงได้ 100 กรัมของเซลลูโลสในแง่ของน้ำหนักที่แห้งสนิท คิวรัสออกไซด์จะถูกแปลงเป็นโลหะทองแดงและมีหน่วยเป็นกรัม สำหรับเซลลูโลสแบบอ่อน เลขทองแดงจะสูงกว่าเซลลูโลสแบบแข็ง เซลลูโลสจากการผลิตเยื่ออัลคาไลน์มีจำนวนทองแดงต่ำประมาณ 1.0 ซัลไฟต์ - 1.5-2.5 การฟอกสีและการกลั่นจะช่วยลดจำนวนทองแดงลงอย่างมาก

ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน (DP) ถูกกำหนดโดยการวัดความหนืดของสารละลายเซลลูโลสโดยใช้วิธีความหนืด เซลลูโลสทางเทคนิคมีความแตกต่างกันและเป็นส่วนผสมของเศษส่วนน้ำหนักโมเลกุลสูงที่มี DP ต่างกัน SP ที่กำหนดจะแสดงความยาวเฉลี่ยของสายโซ่เซลลูโลส และสำหรับเซลลูโลสทางเทคนิคจะอยู่ในช่วง 4000-5500

คุณสมบัติความแข็งแรงทางกลของเซลลูโลสได้รับการทดสอบหลังจากการบดที่ระดับการบด 60? เอสอาร์ ความต้านทานต่อการฉีกขาด การแตกหัก การเจาะ และการฉีกขาดมักถูกกำหนดไว้ ขึ้นอยู่กับประเภทของวัตถุดิบ วิธีการผลิต โหมดการประมวลผล และปัจจัยอื่นๆ ตัวบ่งชี้ที่แสดงอาจแตกต่างกันภายในขีดจำกัดที่กว้างมาก คุณสมบัติการขึ้นรูปกระดาษเป็นชุดของคุณสมบัติที่กำหนดความสำเร็จของคุณภาพที่ต้องการของกระดาษที่ผลิตขึ้นและมีลักษณะเฉพาะด้วยตัวบ่งชี้ต่าง ๆ หลายประการเช่นพฤติกรรมของวัสดุเส้นใยในกระบวนการทางเทคโนโลยีในการทำกระดาษจากมัน มีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของเยื่อกระดาษที่ได้และกระดาษสำเร็จรูป

การปนเปื้อนของเซลลูโลสถูกกำหนดโดยการนับเศษทั้งสองด้านของตัวอย่างที่เปียกของแฟ้มเซลลูโลส เมื่อได้รับแสงสว่างจากแหล่งกำเนิดแสงที่มีความแรงระดับหนึ่ง และแสดงด้วยจำนวนของเศษที่กำหนดให้กับพื้นผิว 1 และ 1 ตัวอย่างเช่นเนื้อหาของจุดสำหรับเยื่อกระดาษฟอกขาวต่างๆที่ได้รับอนุญาตตามมาตรฐานอาจแตกต่างกันตั้งแต่ 160 ถึง 450 ชิ้นต่อ 1 ตารางเมตรและสำหรับเยื่อกระดาษที่ไม่ฟอกขาว - ตั้งแต่ 2,000 ถึง 4,000 ชิ้น

เซลลูโลสไม่ฟอกขาวทางเทคนิคเหมาะสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์หลายประเภท - กระดาษหนังสือพิมพ์และกระดาษกระสอบ, กระดานคอนเทนเนอร์ ฯลฯ เพื่อให้ได้กระดาษเขียนและการพิมพ์เกรดสูงสุดที่ต้องการความขาวเพิ่มขึ้นจึงใช้เซลลูโลสแบบแข็งปานกลางและอ่อนซึ่ง ถูกฟอกด้วยสารเคมี เช่น คลอรีน ไดออกไซด์คลอรีน แคลเซียมหรือโซเดียมไฮโปคลอไรต์ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

เซลลูโลสบริสุทธิ์พิเศษ (มีเชื้อ) ที่มีอัลฟาเซลลูโลส 92-97% (นั่นคือ เศษของเซลลูโลสที่ไม่ละลายในสารละลายโซดาไฟ 17.5%) ใช้สำหรับการผลิตเส้นใยเคมี รวมถึงไหมวิสโคสและเส้นใยวิสโคสที่มีความแข็งแรงสูง สำหรับการผลิตยางรถยนต์

เซลลูโลสบริสุทธิ์หรือ เส้นใย(จากภาษาละตินเซลลูลา - "เซลล์") - สารเหล่านี้เป็นสารที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับน้ำตาลเช่นกัน โมเลกุลของพวกมันเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจน (ปฏิกิริยาที่อ่อนแอ) และถูกสร้างขึ้นจากสารตกค้างของบีกลูโคสจำนวนมาก (2,000 ถึง 3,000) เซลลูโลสเป็นส่วนประกอบหลักๆ เซลล์พืช- พบได้ในไม้และเปลือกผลไม้บางชนิด (เช่น เมล็ดทานตะวัน) ใน รูปแบบบริสุทธิ์ เซลลูโลส-เป็นแป้ง สีขาว,ไม่ละลายในน้ำและไม่จับตัวเป็นก้อน เพื่อประเมิน "โดยการสัมผัส" เซลลูโลสบริสุทธิ์คุณสามารถใช้สำลีหรือขนป็อปลาร์สีขาวได้
มันเกือบจะเหมือนกัน
ถ้าเราเปรียบเทียบเซลลูโลสกับแป้ง แป้งจะถูกไฮโดรไลซ์ได้ดีกว่า การไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและเกิดเซลโลไบโอไดแซ็กคาไรด์ก่อนแล้วจึงเกิดกลูโคส เซลลูโลสมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม หลังจากการทำให้บริสุทธิ์ ก็ผลิตขึ้นที่เราทุกคนคุ้นเคยกระดาษแก้ว (โพลีเอทิลีนและกระดาษแก้วแตกต่างกันเมื่อสัมผัส (กระดาษแก้วไม่ได้ดูเหมือน "มันเยิ้ม" และ "เกิดสนิม" เมื่อเปลี่ยนรูป) เช่นเดียวกับเส้นใยประดิษฐ์ - ลาย้เหนียว
(จากภาษาละติน viscosus - "หนืด")

เมื่ออยู่ในร่างกาย ไดแซ็กคาไรด์ (เช่น ซูโครส แลคโตส) และโพลีแซ็กคาไรด์ (แป้ง) จะถูกไฮโดรไลซ์ภายใต้การทำงานของเอนไซม์พิเศษเพื่อสร้างกลูโคสและฟรุกโตส การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถทำได้ง่ายๆ ในปากของคุณ หากคุณเคี้ยวเศษขนมปังเป็นเวลานาน แป้งที่มีอยู่ในขนมปังจะถูกไฮโดรไลซ์เป็นกลูโคสภายใต้การทำงานของเอนไซม์อะไมเลส ทำให้เกิดรสหวานในปาก ด้านล่างเป็นแผนภาพ

การไฮโดรไลซิสของเซลลูโลส

เซลลูโลสบริสุทธิ์

กำลังรับกระดาษ คุณคิดว่าอะไรรวมอยู่ในนั้นด้วยองค์ประกอบของกระดาษ - อันที่จริงนี่เป็นวัสดุที่ประกอบด้วยเส้นใยที่พันกันอย่างประณีตมากเซลลูโลส - เส้นใยเหล่านี้บางส่วนถูกรวมเข้าด้วยกันโดยพันธะไฮโดรเจน (พันธะที่เกิดขึ้นระหว่างกลุ่ม - OH - กลุ่มไฮดรอกซิล)วิธีการรับกระดาษ ในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช เป็นที่รู้จักในจีนโบราณแล้ว สมัยนั้นกระดาษทำจากไม้ไผ่หรือฝ้าย ต่อมาในคริสต์ศตวรรษที่ 9 ความลับนี้แพร่ระบาดไปทั่วยุโรปสำหรับ

แต่ในศตวรรษที่ 18 เท่านั้นที่พวกเขาพบวิธีที่สะดวกที่สุด ในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช เป็นที่รู้จักในจีนโบราณแล้ว สมัยนั้นกระดาษทำจากไม้ไผ่หรือฝ้าย ต่อมาในคริสต์ศตวรรษที่ 9 ความลับนี้แพร่ระบาดไปทั่วยุโรป- ทำจากไม้ และกระดาษที่เราใช้อยู่ตอนนี้เริ่มมีการผลิตเฉพาะในศตวรรษที่ 19 เท่านั้น

วัตถุดิบหลักสำหรับ ในศตวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช เป็นที่รู้จักในจีนโบราณแล้ว สมัยนั้นกระดาษทำจากไม้ไผ่หรือฝ้าย ต่อมาในคริสต์ศตวรรษที่ 9 ความลับนี้แพร่ระบาดไปทั่วยุโรปเป็น เซลลูโลส- ไม้แห้งมีเซลลูโลสประมาณ 40% ส่วนที่เหลือของต้นไม้เป็นโพลีเมอร์หลายชนิดที่ประกอบด้วยน้ำตาลหลายประเภทรวมถึงฟรุกโตสสารที่ซับซ้อน - ฟีนอลแอลกอฮอล์, แทนนินต่างๆ, แมกนีเซียม, เกลือโซเดียมและโพแทสเซียม, น้ำมันหอมระเหย

การเตรียมเซลลูโลส

การเตรียมเซลลูโลสที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปไม้ด้วยเครื่องจักรแล้วจึงดำเนินการ ปฏิกิริยาเคมีด้วยขี้เลื่อย ต้นสนบดเป็นขี้เลื่อยละเอียด ขี้เลื่อยเหล่านี้วางอยู่ในสารละลายเดือดที่ประกอบด้วย NaHSO 4 (โซเดียมไฮโดรเจนซัลไฟด์) และ SO 2 (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์) การต้มจะดำเนินการที่แรงดันสูง (0.5 MPa) และเป็นเวลานาน (ประมาณ 12 ชั่วโมง) ในกรณีนี้จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีในสารละลายส่งผลให้เกิดการก่อตัวของสารเฮมิเซลลูโลส และสาร (และสารลิกนิน เป็นสารที่เป็นส่วนผสมอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน หรือส่วนที่มีกลิ่นหอมของต้นไม้) รวมถึงผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาหลัก -เซลลูโลสบริสุทธิ์

ซึ่งตกลงมาเป็นตะกอนในภาชนะที่ทำปฏิกิริยาเคมี นอกจากนี้ลิกนินยังทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในสารละลาย ส่งผลให้เกิดการผลิตเอทิลแอลกอฮอล์ วานิลลิน แทนนินต่างๆ และยีสต์โภชนาการ กระบวนการต่อไปได้รับเซลลูโลส เกี่ยวข้องกับการบดตะกอนโดยใช้ลูกกลิ้ง ส่งผลให้มีอนุภาคเซลลูโลสประมาณ 1 มม. และเมื่ออนุภาคดังกล่าวตกลงไปในน้ำ พวกมันก็จะบวมและก่อตัวทันทีกระดาษ

- ในขั้นตอนนี้ กระดาษยังไม่ดูเหมือนตัวมันเองและดูเหมือนมีเส้นใยเซลลูโลสแขวนลอยอยู่ในน้ำ ในขั้นตอนต่อไปกระดาษจะได้รับคุณสมบัติพื้นฐาน: ความหนาแน่น, สี, ความแข็งแรง, ความพรุน, ความเรียบซึ่งจะมีการเติมดินเหนียว, ไทเทเนียมออกไซด์, แบเรียมออกไซด์, ชอล์ก, แป้งโรยตัวและสารยึดเกาะเพิ่มเติมลงในภาชนะที่มีเซลลูโลสเส้นใยเซลลูโลส ในขั้นตอนต่อไปกระดาษจะได้รับคุณสมบัติพื้นฐาน: ความหนาแน่น, สี, ความแข็งแรง, ความพรุน, ความเรียบซึ่งจะมีการเติมดินเหนียว, ไทเทเนียมออกไซด์, แบเรียมออกไซด์, ชอล์ก, แป้งโรยตัวและสารยึดเกาะเพิ่มเติมลงในภาชนะที่มีเซลลูโลส- ไกลออกไป รักษาด้วยกาวพิเศษที่ทำจากเรซินและขัดสน ประกอบด้วยเรซิน - หากคุณเติมโพแทสเซียมสารส้มลงในกาวนี้จะเกิดปฏิกิริยาเคมีและเกิดการตกตะกอนของอะลูมิเนียมเรซิน สารนี้สามารถห่อหุ้มเส้นใยเซลลูโลสได้ซึ่งทำให้มีความทนทานต่อความชื้นและแข็งแรง- เพื่อให้กระดาษเรียบและเป็นมันเงามากขึ้น ก่อนอื่นจะต้องผ่านระหว่างโลหะก่อนแล้วจึงระหว่างม้วนกระดาษหนา (ทำการรีด) หลังจากนั้นจึงตัดกระดาษเป็นแผ่นด้วยกรรไกรพิเศษ

คุณคิดอย่างไร, เหตุใดกระดาษจึงเปลี่ยนเป็นสีเหลืองเมื่อเวลาผ่านไป!?

ปรากฎว่าโมเลกุลเซลลูโลสที่แยกได้จากไม้ประกอบด้วย จำนวนมากหน่วยโครงสร้างของประเภท C 6 H 10 O 5 ซึ่งภายใต้อิทธิพลของอะตอมอะตอมไฮโดรเจนจะสูญเสียการเชื่อมต่อซึ่งกันและกันในช่วงเวลาหนึ่งซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของห่วงโซ่โดยรวม ด้วยกระบวนการนี้ กระดาษจะเปราะและสูญเสียสีเดิม มันยังคงเกิดขึ้นอย่างที่พวกเขาพูด การทำให้เป็นกรดของกระดาษ - เพื่อฟื้นฟูกระดาษที่เสื่อมสภาพ จึงมีการใช้แคลเซียมไบคาร์บอเนต Ca(HCO 3) 2) ซึ่งช่วยลดความเป็นกรดได้ชั่วคราว

มีอีกวิธีที่ก้าวหน้ากว่าที่เกี่ยวข้องกับการใช้สารไดเอทิลสังกะสี Zn(C 2 H 5) 2 แต่สารนี้สามารถติดไฟได้เองในอากาศและแม้แต่ในบริเวณใกล้กับน้ำ!

การประยุกต์เซลลูโลส

นอกจากจะใช้เซลลูโลสทำกระดาษแล้ว ยังมีประโยชน์มากอีกด้วย เอสเทอริฟิเคชันด้วยกรดอนินทรีย์และกรดอินทรีย์ต่างๆ ในกระบวนการของปฏิกิริยาดังกล่าว จะเกิดเอสเทอร์ซึ่งพบการใช้งานในอุตสาหกรรม ในระหว่างปฏิกิริยาเคมีนั้น พันธะที่จับกับชิ้นส่วนของโมเลกุลเซลลูโลสจะไม่แตก แต่จะได้พันธะใหม่ สารประกอบเคมีกับหมู่อีเทอร์ -COOR- หนึ่งในผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่สำคัญคือเซลลูโลสอะซิเตต

ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างกรดอะซิติก (หรืออนุพันธ์ของมัน เช่น อะซีตัลดีไฮด์) และเซลลูโลส สารประกอบเคมีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเส้นใยสังเคราะห์ เช่น เส้นใยอะซิเตต อื่น - ผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์เซลลูโลสไตรไนเตรต - มันเกิดขึ้นเมื่อไนเตรชันของเซลลูโลส ส่วนผสมของกรด: ซัลฟิวริกเข้มข้นและไนตริก เซลลูโลสไตรไนเตรตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตดินปืนไร้ควัน (ไพร็อกซิลิน)ก็มีเช่นกัน

5. หากคุณบดกระดาษกรอง (เซลลูโลส) ที่ชุบด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นในปูนพอร์ซเลนและเจือจางสารละลายที่เกิดขึ้นด้วยน้ำและทำให้กรดเป็นกลางด้วยอัลคาไลและในกรณีของแป้ง ให้ทดสอบสารละลายเพื่อทำปฏิกิริยา ด้วยคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์ จะมองเห็นลักษณะของคอปเปอร์ (I) ออกไซด์ได้ กล่าวคือเกิดไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสในการทดลอง กระบวนการไฮโดรไลซิสเช่นเดียวกับแป้ง เกิดขึ้นในขั้นตอนต่างๆ จนกระทั่งเกิดกลูโคส

2. ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรดไนตริกและเงื่อนไขอื่น ๆ กลุ่มไฮดรอกซิลหนึ่ง, สองหรือทั้งสามกลุ่มของแต่ละหน่วยของโมเลกุลเซลลูโลสจะเข้าสู่ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชันเช่น: n + 3nHNO3 → n + 3n H2O

การใช้เซลลูโลส

การได้รับเส้นใยอะซิเตท

68. เยื่อกระดาษมัน คุณสมบัติทางกายภาพ

อยู่ในธรรมชาติ คุณสมบัติทางกายภาพ

1. เซลลูโลสหรือเส้นใยเป็นส่วนหนึ่งของพืชที่สร้างผนังเซลล์ขึ้นมา

2. นี่คือที่มาของชื่อ (จากภาษาละติน "เซลลัม" - เซลล์)

3. เซลลูโลสช่วยให้พืชมีความแข็งแรงและความยืดหยุ่นที่จำเป็น และเป็นโครงกระดูกของพวกมันด้วย

4. เส้นใยฝ้ายมีเซลลูโลสสูงถึง 98%

5. เส้นใยแฟลกซ์และป่านส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลลูโลส ในไม้มีประมาณ 50%

6. กระดาษและผ้าฝ้ายเป็นผลิตภัณฑ์ที่ทำจากเซลลูโลส

7. ตัวอย่างเซลลูโลสที่บริสุทธิ์โดยเฉพาะคือสำลีที่ได้จากสำลีบริสุทธิ์และกระดาษกรอง (ไม่ติดกาว)

8. เลือกจาก วัสดุธรรมชาติเซลลูโลสเป็นสารเส้นใยแข็งที่ไม่ละลายในน้ำหรือตัวทำละลายอินทรีย์ทั่วไป

โครงสร้างเซลลูโลส:

1) เซลลูโลสเช่นเดียวกับแป้งเป็นโพลีเมอร์ธรรมชาติ

2) สารเหล่านี้มีหน่วยโครงสร้างเหมือนกันในองค์ประกอบ - สารตกค้างของโมเลกุลกลูโคสซึ่งเป็นสูตรโมเลกุลเดียวกัน (C6H10O5)n;

3) ค่า n ของเซลลูโลสมักจะสูงกว่าแป้ง: น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยสูงถึงหลายล้าน

4) ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างแป้งและเซลลูโลสอยู่ในโครงสร้างของโมเลกุล

การค้นพบเซลลูโลสในธรรมชาติ

1. ในเส้นใยธรรมชาติ โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสจะอยู่ในทิศทางเดียว: พวกมันวางตัวตามแนวแกนของเส้นใย

2. พันธะไฮโดรเจนจำนวนมากที่เกิดขึ้นระหว่างกลุ่มไฮดรอกซิลของโมเลกุลขนาดใหญ่เป็นตัวกำหนดความแข็งแรงสูงของเส้นใยเหล่านี้

เซลลูโลสมีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพอย่างไร

ในกระบวนการปั่นฝ้าย ปอ ฯลฯ เส้นใยพื้นฐานเหล่านี้จะถูกถักทอเป็นเส้นยาว

4. สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโมเลกุลขนาดใหญ่ในนั้นแม้ว่าจะมีโครงสร้างเชิงเส้น แต่ก็อยู่ในตำแหน่งแบบสุ่มมากกว่าและไม่ได้อยู่ในทิศทางเดียว

การสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ของแป้งและเซลลูโลสจากกลูโคสในรูปแบบไซคลิกที่แตกต่างกันส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติของพวกมัน:

1) แป้งเป็นผลิตภัณฑ์อาหารของมนุษย์ที่สำคัญ ไม่สามารถใช้เซลลูโลสเพื่อจุดประสงค์นี้ได้

2) เหตุผลก็คือเอนไซม์ที่ส่งเสริมการไฮโดรไลซิสของแป้งไม่ทำหน้าที่เกี่ยวกับพันธะระหว่างเซลลูโลสที่ตกค้าง

69. คุณสมบัติทางเคมีของเซลลูโลสและการประยุกต์

1. จาก ชีวิตประจำวันเป็นที่รู้กันว่าเซลลูโลสสามารถเผาผลาญได้ดี

2. เมื่อไม้ได้รับความร้อนโดยไม่มีอากาศเข้าไป จะเกิดการสลายตัวเนื่องจากความร้อนของเซลลูโลส ทำให้เกิดสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย น้ำ และถ่าน

3. ในบรรดาผลิตภัณฑ์อินทรีย์จากการย่อยสลายไม้ ได้แก่ : เมทิลแอลกอฮอล์,กรดอะซิติก,อะซิโตน

4. โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสประกอบด้วยหน่วยที่คล้ายกับหน่วยที่ก่อตัวเป็นแป้ง โดยจะผ่านการไฮโดรไลซิส และผลิตภัณฑ์จากการไฮโดรไลซิสของมันคือกลูโคส

5. หากคุณบดกระดาษกรอง (เซลลูโลส) ที่ชุบด้วยกรดซัลฟิวริกเข้มข้นในปูนพอร์ซเลนและเจือจางสารละลายที่เกิดขึ้นด้วยน้ำและทำให้กรดเป็นกลางด้วยอัลคาไลและในกรณีของแป้ง ให้ทดสอบสารละลายเพื่อทำปฏิกิริยา ด้วยคอปเปอร์ (II) ไฮดรอกไซด์ จะมองเห็นลักษณะของคอปเปอร์ (I) ออกไซด์ได้

69. คุณสมบัติทางเคมีของเซลลูโลสและการประยุกต์

กล่าวคือเกิดไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสในการทดลอง กระบวนการไฮโดรไลซิสเช่นเดียวกับแป้ง เกิดขึ้นในขั้นตอนต่างๆ จนกระทั่งเกิดกลูโคส

6. โดยรวมแล้ว การไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสสามารถแสดงได้ด้วยสมการเดียวกันกับการไฮโดรไลซิสของแป้ง: (C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6

7. หน่วยโครงสร้างของเซลลูโลส (C6H10O5)n มีหมู่ไฮดรอกซิล

8. เนื่องจากกลุ่มเหล่านี้ เซลลูโลสสามารถผลิตอีเทอร์และเอสเทอร์ได้

9. เซลลูโลสไนเตรตมีความสำคัญอย่างยิ่ง

คุณสมบัติของเซลลูโลสไนเตรตอีเทอร์

1. ได้มาจากการบำบัดเซลลูโลสด้วยกรดไนตริกโดยมีกรดซัลฟิวริกอยู่

2. ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกรดไนตริกและเงื่อนไขอื่น ๆ หมู่ไฮดรอกซิลหนึ่ง สอง หรือทั้งสามกลุ่มของแต่ละหน่วยของโมเลกุลเซลลูโลสจะเข้าสู่ปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน เช่น: n + 3nHNO3 -> n + 3n H2O

คุณสมบัติทั่วไปของเซลลูโลสไนเตรตคือมีความไวไฟสูง

เซลลูโลสไตรไนเตรตเรียกว่าไพโรซิลินเป็นสารที่ระเบิดได้สูง ใช้ในการผลิตผงไร้ควัน

เซลลูโลสอะซิเตตเอสเทอร์ - เซลลูโลสไดอะซิเตตและไตรอะซิเตต - ก็มีความสำคัญเช่นกัน เซลลูโลสไดอะซิเตตและไตรอะซิเตต รูปร่างคล้ายกับเซลลูโลส

การใช้เซลลูโลส

1. เนื่องจากความแข็งแรงเชิงกลจึงใช้ไม้ในการก่อสร้าง

2. ผลิตจากผลิตภัณฑ์ไม้ประเภทต่างๆ

3. ในรูปแบบของวัสดุเส้นใย (ฝ้าย, ปอ) ใช้สำหรับการผลิตด้าย, ผ้า, เชือก

4. เซลลูโลสที่แยกได้จากไม้ (ปราศจากสารเสริม) ใช้ทำกระดาษ

โอเอ Noskova, M.S. เฟโดเซฟ

เคมีไม้

และโพลีเมอร์สังเคราะห์

ส่วนที่ 2

ที่ได้รับการอนุมัติ

กองบรรณาธิการและสำนักพิมพ์สภามหาวิทยาลัย

เป็นบันทึกการบรรยาย

สำนักพิมพ์

มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐดัด

ผู้วิจารณ์:

ปริญญาเอก เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ ดร. นากิมอฟ

(CJSC "คาร์โบกัม");

ปริญญาเอก เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ศ. เอฟ.เอช. คากิโมวา

(มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐดัด)

Noskova, O.A.

N84 เคมีของไม้และโพลีเมอร์สังเคราะห์: เอกสารบรรยาย: ใน 2 ชั่วโมง / O.A. Noskova, M.S. เฟโดเซฟ. – ระดับการใช้งาน: สำนักพิมพ์ระดับการใช้งาน. สถานะ เทคโนโลยี มหาวิทยาลัย 2550 – ตอนที่ 2 – 53 น.

ไอ 978-5-88151-795-3

มีข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติของส่วนประกอบหลักของไม้ (เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน และสารสกัด) พิจารณาปฏิกิริยาทางเคมีของส่วนประกอบเหล่านี้ที่เกิดขึ้นระหว่างการแปรรูปไม้ด้วยสารเคมีหรือระหว่างการดัดแปลงทางเคมีของเซลลูโลส ให้ด้วย ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับกระบวนการทำอาหาร

ออกแบบมาสำหรับนักเรียนพิเศษ 240406 “เทคโนโลยีการแปรรูปไม้เคมี”

ยูดีซี 630*813 + 541.6 + 547.458.8

ISBN 978-5-88151-795-3 © สถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาของรัฐ

“รัฐดัดผม

มหาวิทยาลัยเทคนิค", 2550

การแนะนำ………………………………………………………………………………………	……5
1. เคมีของเซลลูโลส……………………………………………..	…….6
1.1. โครงสร้างทางเคมีของเซลลูโลส………………………………..	.…..6
1.2. ปฏิกิริยาเคมีของเซลลูโลส…………………………………..	.……8
1.3. ผลของสารละลายอัลคาไลต่อเซลลูโลส……………………………	…..10
1.3.1. อัลคาไลน์เซลลูโลส………………………………………….	.…10
1.3.2. การบวมและการละลายของเซลลูโลสอุตสาหกรรมในสารละลายอัลคาไล…………………………………………………………	.…11
1.4. ออกซิเดชันของเซลลูโลส………………………………………………………………..	.…13
1.4.1. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับออกซิเดชันของเซลลูโลส ออกซิเซลลูโลส...	.…13
1.4.2. ทิศทางหลักของปฏิกิริยาออกซิเดชั่น……	.…14
1.4.3. คุณสมบัติของออกซีเซลลูโลส…………………………… คุณสมบัติทางเคมีของเซลลูโลส	.…15
1.5. เซลลูโลสเอสเทอร์…………………………………………	.…15
1.5.1. ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับการเตรียมเซลลูโลสเอสเทอร์	.…15
1.5.2. เซลลูโลสไนเตรต………………………………………………………………	.…16
1.5.3. เซลลูโลสแซนเทต……………………………………..	.…17
1.5.4. เซลลูโลสอะซิเตต………………………………………………………………	.…19
1.6. เซลลูโลสอีเทอร์……………………………………………………………	.…20
2. เคมีของเฮมิเซลลูโลส………………………………………………	.…21
2.1. แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับเฮมิเซลลูโลสและสมบัติของมัน………….	.…21
.2.2. เพนโทซาน……………………………………………………………..	.…22
2.3. เฮกโซแซน…………………………………………………………………………………	…..23
2.4. กรดยูโรนิก………………………………………….	.…25
2.5. สารเพกติน……………………………………………………………………	.…25
2.6. การไฮโดรไลซิสของโพลีแซ็กคาไรด์…………………………………………..	.…26
2.6.1. แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับการไฮโดรไลซิสของโพลีแซ็กคาไรด์…………………	.…26
2.6.2. การไฮโดรไลซิสของโพลีแซ็กคาไรด์จากไม้ด้วยกรดแร่เจือจาง…………………………………………………………..	…27
2.6.3. การไฮโดรไลซิสของโพลีแซ็กคาไรด์จากไม้ด้วยกรดแร่เข้มข้น………………………………………………………	…28
3. เคมีของลิกนิน……………………………………………………………..	…29
3.1. หน่วยโครงสร้างของลิกนิน…………………………….	…29
3.2. วิธีการแยกลิกนิน………………………………………………………	…30
3.3. โครงสร้างทางเคมีของลิกนิน……………………………………………	…32
3.3.1. หมู่ฟังก์ชันของลิกนิน………………….……..32
3.3.2. พันธะหลักระหว่างหน่วยโครงสร้างของลิกนิน…………………………………………………………….35
3.4. พันธะเคมีลิกนินที่มีโพลีแซ็กคาไรด์………………………..	..36
3.5. ปฏิกิริยาเคมีของลิกนิน…………………………………………..	….39
3.5.1. ลักษณะทั่วไปปฏิกิริยาเคมีของลิกนิน………..	..39
3.5.2. ปฏิกิริยาของหน่วยประถมศึกษา……………………………………	..40
3.5.3. ปฏิกิริยาโมเลกุลขนาดใหญ่…………………………………..	..42
4. สารสกัด……………………………………………………………………	..47
4.1. ข้อมูลทั่วไป……………………………………………………………………	..47
4.2. การจำแนกประเภทของสารสกัด………………………………………………	..48
4.3. สารสกัดไฮโดรโฟบิก……………………………….	..48
4.4. สารสกัดไฮโดรฟิลิก……………………………	..50
5. แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับกระบวนการปรุงอาหาร………………………………….	..51
บรรณานุกรม…………………………………………………………….	..53

การแนะนำ

เคมีไม้เป็นสาขาหนึ่งของเคมีทางเทคนิคที่ศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของไม้ เคมีของการก่อตัว โครงสร้างและ คุณสมบัติทางเคมีสารที่ประกอบเป็นเนื้อเยื่อไม้ที่ตายแล้ว วิธีการแยกและวิเคราะห์สารเหล่านี้อีกด้วย สาระสำคัญทางเคมีธรรมชาติและ กระบวนการทางเทคโนโลยีการแปรรูปไม้และส่วนประกอบแต่ละส่วน

ส่วนแรกของบันทึกการบรรยายเรื่อง “เคมีของไม้และโพลีเมอร์สังเคราะห์” ที่ตีพิมพ์ในปี 2545 กล่าวถึงประเด็นที่เกี่ยวข้องกับกายวิภาคของไม้ โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ องค์ประกอบทางเคมีของไม้ และคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีกายภาพของไม้ .

ส่วนที่สองของบันทึกการบรรยาย "เคมีของไม้และโพลีเมอร์สังเคราะห์" อภิปรายประเด็นที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างทางเคมีและคุณสมบัติของส่วนประกอบหลักของไม้ (เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน)

บันทึกการบรรยายให้ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับกระบวนการทำอาหาร เช่น เกี่ยวกับการผลิตเซลลูโลสทางเทคนิคซึ่งใช้ในการผลิตกระดาษและกระดาษแข็ง ส่งผลให้ การเปลี่ยนแปลงทางเคมีเซลลูโลสทางเทคนิคได้มาจากอนุพันธ์ - อีเทอร์และเอสเทอร์ซึ่งผลิตเส้นใยประดิษฐ์ (วิสโคส, อะซิเตต), ฟิล์ม (ฟิล์ม, ภาพถ่าย, ฟิล์มบรรจุภัณฑ์), พลาสติก, เคลือบเงาและกาว บทสรุปในส่วนนี้ยังกล่าวถึงการผลิตและคุณสมบัติของเซลลูโลสอีเทอร์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอีกด้วย

เคมีของเซลลูโลส

โครงสร้างทางเคมีของเซลลูโลส

เซลลูโลสเป็นหนึ่งในโพลีเมอร์ธรรมชาติที่สำคัญที่สุด ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของเนื้อเยื่อพืช เซลลูโลสธรรมชาติพบได้ใน ปริมาณมากในฝ้าย ปอ และพืชเส้นใยอื่น ๆ ซึ่งได้มาจากเส้นใยเซลลูโลสสิ่งทอจากธรรมชาติ เส้นใยฝ้ายเป็นเซลลูโลสเกือบบริสุทธิ์ (95–99%) แหล่งการผลิตเซลลูโลสทางอุตสาหกรรมที่สำคัญกว่า (เซลลูโลสทางเทคนิค) คือพืชยืนต้น ในไม้ของต้นไม้นานาพันธุ์ เศษส่วนมวลเซลลูโลสเฉลี่ย 40–50%

เซลลูโลสเป็นโพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นจากสารตกค้าง ดี-กลูโคส (β หน่วย -D-แอนไฮโดรกลูโคพีราโนส) เชื่อมต่อกันด้วยพันธะ β-ไกลโคซิดิก 1–4:

เซลลูโลสเป็นโฮโมโพลีเมอร์เชิงเส้น (homopolysaccharide) ที่เป็นของโพลีเมอร์เฮเทอโรเชน (โพลีอะซีทัล) เป็นโพลีเมอร์สเตอริโอรีกูลาร์ซึ่งมีกากเชลโลบีโอสทำหน้าที่เป็นหน่วยทำซ้ำสเตอริโอ สูตรรวมของเซลลูโลสสามารถแสดงได้เป็น (C6H10O5) nหรือ [C6H7O2 (OH)3] n- หน่วยมอนอเมอร์แต่ละหน่วยประกอบด้วยหมู่แอลกอฮอล์ไฮดรอกซิลสามหมู่ โดยหมู่หนึ่งเป็นหมู่ปฐมภูมิ –CH2OH และสองหมู่ (ที่ C2 และ C3) เป็นกลุ่มรอง –CHOH–

ลิงค์สุดท้ายแตกต่างจากลิงค์ลูกโซ่ที่เหลือ ขั้วต่อเทอร์มินัลหนึ่งตัว (ขวาแบบมีเงื่อนไข - ไม่ลด) มีไฮดรอกซิลแอลกอฮอล์รองเพิ่มเติมฟรี (ที่ C4) ขั้วต่อเทอร์มินัลอื่น (ซ้ายแบบมีเงื่อนไข - ลด) มีไฮดรอกซิลไกลโคซิดิก (ฮีโมเอตัล) อิสระ (ที่ C1 ) ดังนั้นจึงสามารถมีอยู่ได้สองรูปแบบคือทอโทเมอร์ - ไซคลิก (โคลูอะซีทัล) และเปิด (อัลดีไฮด์):

หมู่เทอร์มินัลอัลดีไฮด์ทำให้เซลลูโลสมีความสามารถในการลด (ลด) ตัวอย่างเช่น เซลลูโลสสามารถลดทองแดงจาก Cu2+ เป็น Cu+:

ปริมาณทองแดงที่กู้คืนได้ ( หมายเลขทองแดง) ทำหน้าที่เป็นลักษณะเชิงคุณภาพของความยาวของโซ่เซลลูโลสและแสดงระดับของการทำลายออกซิเดชั่นและไฮโดรไลติก

เซลลูโลสธรรมชาติมีระดับพอลิเมอไรเซชัน (DP): ไม้ - 5,000-10,000 ขึ้นไป, ฝ้าย - 14,000-20,000 เมื่อแยกออกจากเนื้อเยื่อพืช เซลลูโลสจะถูกทำลายไปบ้าง เยื่อไม้ทางเทคนิคมีค่า DP ประมาณ 1,000–2,000 DP ของเซลลูโลสถูกกำหนดโดยวิธีความหนืดเป็นหลัก โดยใช้ฐานเชิงซ้อนบางชนิดเป็นตัวทำละลาย: รีเอเจนต์ทองแดง-แอมโมเนีย (OH)2, คิวปรีเอทิลีนไดเอมีน (OH)2, แคดเมียมเอทิลีนไดเอมีน (คาดอกซีน) (OH)2 เป็นต้น

เซลลูโลสที่แยกได้จากพืชจะมีการกระจายตัวหลายส่วนเสมอ เช่น ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีความยาวต่างๆ ระดับของการกระจายตัวของเซลลูโลส (ความหลากหลายทางโมเลกุล) ถูกกำหนดโดยวิธีการแยกส่วน เช่น การแยกตัวอย่างเซลลูโลสออกเป็นเศษส่วนโดยมีน้ำหนักโมเลกุลที่แน่นอน คุณสมบัติของตัวอย่างเซลลูโลส (ความแข็งแรงเชิงกล ความสามารถในการละลาย) ขึ้นอยู่กับค่า DP เฉลี่ยและระดับของการกระจายตัวของโพลี

12345678910ถัดไป ⇒

วันที่เผยแพร่: 2015-11-01; อ่าน: 1100 | การละเมิดลิขสิทธิ์เพจ

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0.002 วินาที)…

โครงสร้าง สมบัติ หน้าที่ของโพลีแซ็กคาไรด์ (โฮโม- และเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์)

โพลีแซ็กคาไรด์- เป็นสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง ( โพลีเมอร์)ประกอบด้วย ปริมาณมากโมโนแซ็กคาไรด์ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบพวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นโฮโมโพลีแซ็กคาไรด์และเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์

โฮโมโพลีแซ็กคาไรด์– ประกอบด้วยโพลีเมอร์ จากโมโนแซ็กคาไรด์ประเภทหนึ่ง - ตัวอย่างเช่น ไกลโคเจนและแป้งถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุลของα-glucose (α-D-glucopyranose) เท่านั้น โมโนเมอร์ของเส้นใย (เซลลูโลส) ก็เป็นβ-glucose เช่นกัน

แป้ง.นี้ สำรองโพลีแซ็กคาไรด์ พืช. โมโนเมอร์ของแป้งคือ แอลฟา-กลูโคส. ของเหลือ กลูโคส วีโมเลกุลแป้งในส่วนเชิงเส้นเชื่อมต่อกัน α-1,4-ไกลโคซิดิก และที่จุดสาขา – พันธะ α-1,6-ไกลโคซิดิก .

แป้งเป็นส่วนผสมของโฮโมโพลีแซ็กคาไรด์สองชนิด: เชิงเส้น - อะมิโลส (10-30%) และแตกแขนง – อะมิโลเพคติน (70-90%).

ไกลโคเจนนี่คือหลักหนึ่ง สำรองโพลีแซ็กคาไรด์ เนื้อเยื่อของมนุษย์และสัตว์ โมเลกุลไกลโคเจนมีโครงสร้างแตกแขนงมากกว่าแป้งอะมิโลเพคตินประมาณ 2 เท่า ไกลโคเจนโมโนเมอร์ เป็น แอลฟา-กลูโคส - ในโมเลกุลไกลโคเจน กลูโคสที่ตกค้างในบริเวณเชิงเส้นจะเชื่อมโยงถึงกัน α-1,4-ไกลโคซิดิก และที่จุดสาขา – พันธะ α-1,6-ไกลโคซิดิก .

ไฟเบอร์นี่เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด โครงสร้าง โฮโมโพลีแซ็กคาไรด์จากพืช ใน เชิงเส้น โมโนเมอร์โมเลกุลของเส้นใย β-กลูโคส เชื่อมต่อถึงกัน พันธะβ-1,4-ไกลโคซิดิก . ไฟเบอร์ไม่สามารถย่อยได้ในร่างกายมนุษย์ แต่เนื่องจากความแข็งแกร่งของมันทำให้ระคายเคืองต่อเยื่อเมือกของระบบทางเดินอาหาร ช่วยเพิ่มการบีบตัวและกระตุ้นการหลั่งของน้ำย่อย ส่งเสริมการก่อตัวของอุจจาระ

สารเพคติก- โพลีแซ็กคาไรด์ซึ่งมีโมโนเมอร์อยู่ ด- กรดกาแลคโตโรนิก สิ่งตกค้างซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะα-1,4-glycosidic ที่มีอยู่ในผักและผลไม้มีลักษณะเป็นเจลเมื่อมีกรดอินทรีย์ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (เยลลี่, แยมผิวส้ม)

เฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์(mucopolysaccharides, glycosaminoglycans) – ประกอบด้วยโพลีเมอร์ จากโมโนแซ็กคาไรด์ ประเภทต่างๆ - ตามโครงสร้างที่พวกเขาเป็นตัวแทน

โซ่ตรงสร้างขึ้นจาก การเกิดไดแซ็กคาไรด์ตกค้างซ้ำ ซึ่งจำเป็นต้องรวมถึง น้ำตาลอะมิโน (กลูโคซามีนหรือกาแลคโตซามีน) และ กรดเฮกซูโรนิก (กลูโคโรนิกหรือไอดูโรนิก)

สมบัติทางกายภาพและเคมีของเซลลูโลส

เป็นสารคล้ายเยลลี่ที่ทำหน้าที่หลายอย่าง ได้แก่: สารป้องกัน (เมือก) โครงสร้างเป็นพื้นฐานของสารระหว่างเซลล์

ในร่างกาย ไม่พบเฮเทอโรโพลีแซ็กคาไรด์ในสถานะอิสระ แต่จะเกี่ยวข้องกับโปรตีน (ไกลโคโปรตีนและโปรตีโอไกลแคน) หรือไขมัน (ไกลโคลิพิด) เสมอ

ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและคุณสมบัติแบ่งออกเป็นกรดและเป็นกลาง

กรดเฮเทอโรโพลีแซคาไรด์:

ประกอบด้วยกรดเฮกซูโรนิกหรือกรดซัลฟิวริก ตัวแทน:

กรดไฮยาลูโรนิกเป็นหลัก ส่วนประกอบโครงสร้างของสารระหว่างเซลล์ที่สามารถจับตัวได้ น้ำ (“ซีเมนต์ชีวภาพ”) . สารละลายของกรดไฮยาลูโรนิกมีความหนืดสูงดังนั้นจึงทำหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อการซึมผ่านของจุลินทรีย์มีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญของน้ำและเป็นส่วนหลักของสารระหว่างเซลล์)

Chondroitin sulfates เป็นส่วนประกอบทางโครงสร้างกระดูกอ่อน, เส้นเอ็น, เส้นเอ็น, กระดูก, ลิ้นหัวใจ

เฮปาริน – สารกันเลือดแข็ง (ป้องกันการแข็งตัวของเลือด) มีฤทธิ์ต้านการอักเสบ กระตุ้นการทำงานของเอนไซม์หลายชนิด

เฮเทอโรโพลีแซคาไรด์ที่เป็นกลาง:เป็นส่วนหนึ่งของไกลโคโปรตีนในเลือด ซีรั่ม เมือกในน้ำลาย ปัสสาวะ ฯลฯ ที่สร้างจากน้ำตาลอะมิโนและกรดเซียลิก GP ที่เป็นกลางเป็นส่วนหนึ่งของพหูพจน์ เอนไซม์และฮอร์โมน

กรดเซียลิก - การรวมกันของกรดนิวรามินิกกับกรดอะซิติกหรือกรดอะมิโน - ไกลซีน เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์และของเหลวทางชีวภาพ กรดเซียลิกถูกกำหนดไว้สำหรับการวินิจฉัยโรคทางระบบ (โรคไขข้อ, โรคลูปัส erythematosus)

โครงสร้าง.

สูตรโมเลกุลของเซลลูโลสคือ (-C 6 H 10 O 5 -) n เช่นเดียวกับแป้ง เซลลูโลสยังเป็นโพลีเมอร์ตามธรรมชาติ โมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วยโมเลกุลกลูโคสที่ตกค้างจำนวนมาก คำถามอาจเกิดขึ้น: เหตุใดแป้งและเซลลูโลสซึ่งเป็นสารที่มีสูตรโมเลกุลเหมือนกันจึงมีคุณสมบัติต่างกัน

เมื่อพิจารณาโพลีเมอร์สังเคราะห์ เราพบแล้วว่าคุณสมบัติของพวกมันขึ้นอยู่กับจำนวนหน่วยพื้นฐานและโครงสร้างของพวกมัน สถานการณ์เดียวกันนี้ใช้กับโพลีเมอร์ธรรมชาติ ปรากฎว่าระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันของเซลลูโลสนั้นมากกว่าแป้งมาก นอกจากนี้ จากการเปรียบเทียบโครงสร้างของโพลีเมอร์ธรรมชาติเหล่านี้ พบว่าโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสซึ่งแตกต่างจากแป้ง ประกอบด้วยสารตกค้างของโมเลกุลบี-กลูโคสและมีเพียงโครงสร้างเชิงเส้นเท่านั้น โมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลสตั้งอยู่ในทิศทางเดียวและสร้างเส้นใย (ผ้าลินิน ฝ้าย ป่าน)

สารตกค้างของโมเลกุลกลูโคสแต่ละโมเลกุลประกอบด้วยกลุ่มไฮดรอกซิลสามกลุ่ม

คุณสมบัติทางกายภาพ .

เซลลูโลสเป็นสารเส้นใย มันไม่ละลายและไม่เข้าสู่สถานะไอ: เมื่อถูกความร้อนถึงประมาณ 350 o C เซลลูโลสจะสลายตัว - มันเป็นถ่าน เซลลูโลสไม่ละลายในน้ำหรือตัวทำละลายอนินทรีย์และอินทรีย์อื่นๆ ส่วนใหญ่

การที่เซลลูโลสไม่สามารถละลายในน้ำเป็นคุณสมบัติที่คาดไม่ถึงสำหรับสารที่มีหมู่ไฮดรอกซิล 3 หมู่ต่ออะตอมของคาร์บอน 6 อะตอม เป็นที่ทราบกันดีว่าสารประกอบโพลีไฮดรอกซิลละลายได้ง่ายในน้ำ ความไม่ละลายน้ำของเซลลูโลสอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเส้นใยของมันเป็นเหมือน "มัด" ของโมเลกุลคล้ายเกลียวคู่ขนานที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจนจำนวนมากซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของกลุ่มไฮดรอกซิล ตัวทำละลายไม่สามารถทะลุเข้าไปใน "มัด" ดังกล่าวได้ ดังนั้นโมเลกุลจึงไม่แยกออกจากกัน

ตัวทำละลายสำหรับเซลลูโลสคือรีเอเจนต์ของ Schweitzer ซึ่งเป็นสารละลายของคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ (II) กับแอมโมเนียซึ่งมีปฏิกิริยาพร้อมกัน กรดเข้มข้น (ซัลฟิวริก, ฟอสฟอริก) และสารละลายเข้มข้นของซิงค์คลอไรด์ยังละลายเซลลูโลส แต่ในกรณีนี้การสลายตัวบางส่วน (ไฮโดรไลซิส) เกิดขึ้นพร้อมกับน้ำหนักโมเลกุลที่ลดลง

คุณสมบัติทางเคมี .

คุณสมบัติทางเคมีของเซลลูโลสถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของกลุ่มไฮดรอกซิลเป็นหลัก เมื่อทำปฏิกิริยากับโซเดียมของโลหะ ก็เป็นไปได้ที่จะได้รับเซลลูโลสอัลคอกไซด์ n ภายใต้อิทธิพลของสารละลายน้ำเข้มข้นของอัลคาลิสสิ่งที่เรียกว่าการเมอร์เซอไรเซชันเกิดขึ้น - การก่อตัวของเซลลูโลสแอลกอฮอล์บางส่วนซึ่งนำไปสู่การบวมของเส้นใยและเพิ่มความไวต่อสีย้อม ผลจากการเกิดออกซิเดชันทำให้กลุ่มคาร์บอนิลและคาร์บอกซิลจำนวนหนึ่งปรากฏในโมเลกุลขนาดใหญ่ของเซลลูโลส ภายใต้อิทธิพลของสารออกซิไดซ์ที่แรงโมเลกุลขนาดใหญ่จะสลายตัว เซลลูโลสกลุ่มไฮดรอกซิลมีความสามารถในการทำอัลคิเลชันและเอซิเลชัน โดยให้อีเทอร์และเอสเทอร์

คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดอย่างหนึ่งของเซลลูโลสคือความสามารถในการไฮโดรไลซิสเมื่อมีกรดอยู่จนเกิดเป็นกลูโคส เช่นเดียวกับแป้ง การไฮโดรไลซิสของเซลลูโลสเกิดขึ้นในขั้นตอนต่างๆ โดยสรุปกระบวนการนี้สามารถอธิบายได้ดังนี้:

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

เนื่องจากโมเลกุลเซลลูโลสประกอบด้วยหมู่ไฮดรอกซิล จึงมีคุณลักษณะเฉพาะด้วยปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน ของเหล่านี้ ความสำคัญในทางปฏิบัติมีปฏิกิริยาของเซลลูโลสกับกรดไนตริกและอะซิติกแอนไฮไดรด์

เมื่อเซลลูโลสทำปฏิกิริยากับกรดไนตริกต่อหน้ากรดซัลฟิวริกเข้มข้น ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข จะเกิดไดไนโตรเซลลูโลสและไตรไนโตรเซลลูโลสซึ่งเป็นเอสเทอร์:

เมื่อเซลลูโลสทำปฏิกิริยากับอะซิติกแอนไฮไดรด์ (ต่อหน้ากรดอะซิติกและซัลฟิวริก) จะได้ไตรอะซิติลเซลลูโลสหรือไดอะซิติลเซลลูโลส:

เยื่อกระดาษไหม้ ทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) และน้ำ

เมื่อไม้ได้รับความร้อนโดยไม่มีอากาศ เซลลูโลสและสารอื่นๆ จะสลายตัว ซึ่งทำให้เกิดถ่าน มีเทน เมทิลแอลกอฮอล์ กรดอะซิติก อะซิโตน และผลิตภัณฑ์อื่นๆ

ใบเสร็จ.

ตัวอย่างของเซลลูโลสที่เกือบบริสุทธิ์คือสำลีที่ได้จากฝ้ายจิน เซลลูโลสส่วนใหญ่แยกได้จากไม้ซึ่งมีอยู่ร่วมกับสารอื่นๆ วิธีการผลิตเซลลูโลสที่พบมากที่สุดในประเทศของเราคือวิธีที่เรียกว่าซัลไฟต์ ตามวิธีนี้ ไม้บดต่อหน้าสารละลายแคลเซียมไฮโดรซัลไฟต์ Ca(HSO 3) 2 หรือโซเดียมไฮโดรซัลไฟต์ NaHSO 3 จะถูกให้ความร้อนในหม้อนึ่งความดันที่ความดัน 0.5–0.6 MPa และอุณหภูมิ 150 o C ในกรณีนี้ สารอื่นๆ ทั้งหมดจะถูกทำลาย และเซลลูโลสจะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ ล้างด้วยน้ำ ตากให้แห้ง แล้วส่งไปแปรรูปต่อไป ส่วนใหญ่สำหรับการผลิตกระดาษ

แอปพลิเคชัน.

มนุษย์ใช้เซลลูโลสมาตั้งแต่สมัยโบราณ ในตอนแรกมีการใช้ไม้เป็นเชื้อเพลิงและ วัสดุก่อสร้าง- จากนั้นฝ้าย ปอ และเส้นใยอื่นๆ ก็เริ่มถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบสิ่งทอ อันดับแรก วิธีการทางอุตสาหกรรมการแปรรูปไม้ด้วยสารเคมีเกิดขึ้นจากการพัฒนาอุตสาหกรรมกระดาษ

กระดาษเป็นเส้นใยไฟเบอร์ชั้นบางๆ ที่ถูกบีบอัดและติดกาวเพื่อสร้างความแข็งแรงเชิงกล พื้นผิวเรียบ และเพื่อป้องกันไม่ให้หมึกไหล ในขั้นต้น ในการผลิตกระดาษ มีการใช้วัสดุจากพืช ซึ่งเป็นไปได้ที่จะได้รับเส้นใยที่จำเป็นโดยเครื่องจักรล้วนๆ ก้านข้าว (ที่เรียกว่ากระดาษข้าว) ผ้าฝ้าย และผ้าที่ชำรุดก็ถูกนำมาใช้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อการพิมพ์หนังสือพัฒนาขึ้น แหล่งที่มาของวัตถุดิบที่ระบุไว้ก็ไม่เพียงพอต่อความต้องการกระดาษที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการใช้กระดาษจำนวนมากในการพิมพ์หนังสือพิมพ์ และปัญหาด้านคุณภาพ (ความขาว ความแข็งแรง ความทนทาน) สำหรับกระดาษหนังสือพิมพ์ก็ไม่สำคัญ เมื่อรู้ว่าไม้ประกอบด้วยเส้นใยประมาณ 50% พวกเขาจึงเริ่มเติมไม้บดลงในเยื่อกระดาษ กระดาษดังกล่าวเปราะบางและเปลี่ยนเป็นสีเหลืองอย่างรวดเร็ว (โดยเฉพาะในที่มีแสง)

เพื่อปรับปรุงคุณภาพของสารเติมแต่งไม้ให้กับเยื่อกระดาษ วิธีต่างๆการแปรรูปไม้ด้วยสารเคมีทำให้สามารถรับเซลลูโลสบริสุทธิ์ได้ไม่มากก็น้อยโดยปราศจากสารที่มาประกอบเช่นลิกนินเรซินและอื่น ๆ มีการเสนอวิธีการหลายวิธีสำหรับการแยกเซลลูโลส ซึ่งเราจะพิจารณาวิธีซัลไฟต์

ตามวิธีซัลไฟต์ ไม้บดจะถูก "ปรุง" ภายใต้ความกดดันด้วยแคลเซียมไฮโดรซัลไฟต์ ในกรณีนี้ สารที่ตามมาจะละลาย และเซลลูโลสที่ปราศจากสิ่งเจือปนจะถูกแยกออกด้วยการกรอง เหล้าซัลไฟต์ที่เกิดขึ้นนั้นเป็นของเสียในการผลิตกระดาษ อย่างไรก็ตามเนื่องจากมีโมโนแซ็กคาไรด์ที่สามารถหมักร่วมกับสารอื่น ๆ จึงถูกนำมาใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิต เอทิลแอลกอฮอล์(เรียกว่าไฮโดรไลติกแอลกอฮอล์)

เซลลูโลสไม่เพียงแต่ใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตกระดาษเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับการแปรรูปทางเคมีต่อไปอีกด้วย มูลค่าสูงสุดมีเซลลูโลสอีเทอร์และเอสเทอร์ ดังนั้นเมื่อเซลลูโลสสัมผัสกับส่วนผสมของไนโตรเจนและ กรดซัลฟิวริกได้รับเซลลูโลสไนเตรต ทั้งหมดเป็นสารไวไฟและระเบิดได้ จำนวนกรดไนตริกตกค้างสูงสุดที่สามารถนำเข้าไปในเซลลูโลสได้คือ 3 หน่วยต่อหน่วยกลูโคส:

เอ็น HNO3_ n

ผลิตภัณฑ์ของเอสเทอริฟิเคชันที่สมบูรณ์ - เซลลูโลสไตรไนเตรต (trinitrocellulose) - ต้องมีไนโตรเจน 14.1% ตามสูตร ในทางปฏิบัติ ได้รับผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณไนโตรเจนต่ำกว่าเล็กน้อย (12.5/13.5%) ที่รู้จักในศิลปวิทยาการแขนงนี้ว่าไพรอกซีลิน เมื่อรับการรักษาด้วยอีเทอร์ ไพโรซิลินจะเกิดเจลาติไนซ์ หลังจากที่ตัวทำละลายระเหยออกไป จะมีมวลขนาดกะทัดรัดยังคงอยู่ มวลนี้สับละเอียดเป็นผงไร้ควัน

ผลิตภัณฑ์ไนเตรตที่มีไนโตรเจนประมาณ 10% มีองค์ประกอบของเซลลูโลสไดไนเตรต ในทางเทคโนโลยี ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวเรียกว่าคอลลอกซีลิน เมื่อสัมผัสกับส่วนผสมของแอลกอฮอล์และอีเทอร์จะเกิดสารละลายที่มีความหนืดซึ่งเรียกว่าคอลโลเดียนซึ่งใช้ในการแพทย์ หากคุณเพิ่มการบูรลงในสารละลายดังกล่าว (การบูร 0.4 ส่วนต่อคอลรอกซีลิน 1 ส่วน) และระเหยตัวทำละลาย คุณจะเหลือฟิล์มใสยืดหยุ่นได้ - เซลลูลอยด์ ในอดีต นี่เป็นพลาสติกชนิดแรกที่รู้จัก ตั้งแต่ศตวรรษที่ผ่านมา เซลลูลอยด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุเทอร์โมพลาสติกที่สะดวกสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์หลายประเภท (ของเล่น ร้านจำหน่ายเครื่องแต่งกายบุรุษ ฯลฯ) การใช้เซลลูลอยด์ในการผลิตฟิล์มและสารเคลือบเงาไนโตรมีความสำคัญอย่างยิ่ง ข้อเสียร้ายแรงของวัสดุนี้คือความสามารถในการติดไฟ ดังนั้นในปัจจุบันเซลลูลอยด์จึงถูกแทนที่ด้วยวัสดุอื่นๆ มากขึ้น โดยเฉพาะเซลลูโลสอะซิเตต