Kemijske lastnosti celuloze. Fizikalne in kemijske lastnosti celuloze

Celuloza– eden najpogostejših naravnih polisaharidov, glavna sestavina in glavni strukturni material celične stene rastline. Vsebnost celuloze v bombažnih semenskih vlaknih je 95-99,5%, v ličnih vlaknih (lan, juta, ramija) 60-85%, v lesnem tkivu (odvisno od vrste drevesa, njegove starosti, rastnih pogojev) 30-55%, v zelenih listih, travi, nižjih rastlinah 10-25%. Skoraj v posameznem stanju se celuloza nahaja v bakterijah rodu Acetobacter. Spremljevalci celuloze v celičnih stenah večine rastlin so drugi strukturni polisaharidi, ki se razlikujejo po strukturi in se imenujejo hemiceluloze– ksilan, manan, galaktan, araban itd. (glej poglavje “Hemiceluloze”), pa tudi snovi brez ogljikovih hidratov (lignin – prostorski polimer aromatične strukture, silicijev dioksid, smolnate snovi itd.).

Celuloza določa mehansko trdnost celične membrane in rastlinskega tkiva kot celote. Porazdelitev in orientacija celuloznih vlaken glede na os rastlinske celice na primeru lesa sta prikazani na sliki 1. Tam je predstavljena tudi submikronska organizacija celične stene.

Stena zrele lesne celice je praviloma sestavljena iz primarne in sekundarne celične stene (slika 1). Slednji vsebuje tri plasti – zunanjo, srednjo in notranjo.

V primarni lupini so naravna celulozna vlakna razporejena naključno in tvorijo mrežno strukturo ( razpršena tekstura). Celulozna vlakna v sekundarnem ovoju so na splošno usmerjena vzporedno druga z drugo, kar daje rastlinskemu materialu visoko natezno trdnost. Stopnja polimerizacije in kristaliničnosti celuloze v sekundarni lupini je višja kot v primarni lupini.

V plasti S 1 sekundarna lupina (slika 1, 3 ) je smer celuloznih vlaken skoraj pravokotna na os celice v plasti S 2 (slika 1, 4 ) z osjo celice tvorijo oster (5-30) kot. Orientacija vlaken v plasti S 3 se zelo razlikuje in se lahko razlikuje tudi v sosednjih traheidah. Tako je pri smrekovih traheidah kot med prevladujočo orientacijo celuloznih vlaken in celično osjo od 30-60°, pri vlaknih večine listavcev pa 50-80°. Med plastmi R in S 1 , S 1 in S 2 , S 2 in S 3 opazimo prehodne regije (lamele) z drugačno mikroorientacijo vlaken kot v glavnih plasteh sekundarne lupine.

Tehnična celuloza je polizdelek iz vlaken, pridobljen s čiščenjem rastlinskih vlaken iz neceluloznih sestavin. Celuloza se običajno imenuje glede na vrsto surovine ( les, bombaž), način pridobivanja iz lesa ( sulfit, sulfat), kot tudi za predvideni namen ( viskoza, acetat itd.).

potrdilo o prejemu

1.Tehnologija proizvodnje lesne mase vključuje naslednje operacije: odstranjevanje lubja z lesa (lubje); pridobivanje lesnih sekancev; kuhanje lesnih sekancev (v industriji se kuhanje izvaja po sulfatni ali sulfitni metodi); sortiranje; beljenje; sušenje; rezanje

Sulfitna metoda. Smrekov les obdelamo z vodno raztopino kalcijevega, magnezijevega, natrijevega ali amonijevega bisulfita, nato temperaturo dvignemo na 105-110°C za 1,5-4 ure in pri tej temperaturi kuhamo 1-2 uri. Nato temperaturo povečamo na 135-150°C in kuhamo 1-4 ure. V tem primeru postanejo vse necelulozne sestavine lesa (predvsem lignin in hemiceluloze) topne, odlesenela celuloza pa ostane.

Sulfatna metoda. Sekance katere koli vrste lesa (pa tudi trstiko) obdelamo z jedilno tekočino, ki je vodna raztopina kavstične sode in natrijevega sulfida (NaOH + Na 2 S). V 2-3 urah povišajte temperaturo na 165-180°C in na tej temperaturi kuhajte 1-4 ure. Necelulozne komponente, pretvorjene v topno stanje, odstranimo iz reakcijske zmesi, ostane pa celuloza, očiščena nečistoč.

2.Bombažna kaša pridobljen iz bombažnega linterja. Tehnologija sprejemanja vključuje mehansko čiščenje, alkalno kuhanje (v 1-4% vodni raztopini NaOH pri temperaturi 130-170°C) in beljenje. Elektronske mikrofotografije bombažnih celuloznih vlaken so prikazane na sliki 2.

3. Bakterijska celuloza sintetizirajo bakterije rodu Acetobacter. Nastala bakterijska celuloza ima visoko molekulsko maso in ozko porazdelitev molekulske mase.

Ozka porazdelitev molekulske mase je razložena na naslednji način. Ker ogljikovi hidrati enakomerno vstopajo v bakterijsko celico, se povprečna dolžina nastalih celuloznih vlaken sčasoma sorazmerno povečuje. V tem primeru ni opaznega povečanja prečnih dimenzij mikrovlaken (mikrofibril). Povprečna hitrost rasti bakterijskih celuloznih vlaken je ~0,1 μm/min, kar ustreza polimerizaciji 10 7 -10 8 ostankov glukoze na uro na bakterijsko celico. Zato se v vsaki bakterijski celici na rastoče konce netopnih celuloznih vlaken v povprečju pritrdi 10 3 glukopiranoznih enot na sekundo.

Mikrovlakna bakterijske celuloze rastejo z obeh koncev fibrile na oba z enako hitrostjo. Makromolekularne verige znotraj mikrofibril so razporejene antiparalelno. Za druge vrste celuloz takšni podatki niso bili pridobljeni. Elektronska mikrofotografija bakterijskih celuloznih vlaken je prikazana na sliki 3. Vidimo lahko, da imajo vlakna približno enako dolžino in površino preseka.

Vsa naša življenja nas obkrožajo velik znesek artiklov - kartonske škatle, ofsetni papir, celofanske vrečke, oblačila iz viskoze, bambusove brisače in še mnogo več. Toda malo ljudi ve, da se celuloza aktivno uporablja v njihovi proizvodnji. Kaj je to resnično čarobna snov, brez katere skoraj nobena moderna industrijsko podjetje? V tem članku bomo govorili o lastnostih celuloze, njeni uporabi v različna področja, pa tudi iz česa je pridobljen in kaj je kemijska formula. Začnimo morda od začetka.

Odkrivanje snovi

Formulo celuloze je med poskusi ločevanja lesa na sestavine odkril francoski kemik Anselme Payen. Obdelal z dušikovo kislino, je znanstvenik odkril, da med kemijska reakcija nastane vlaknasta snov, podobna vati. Po natančni analizi nastalega materiala je Payen dobil kemijsko formulo celuloze - C 6 H 10 O 5. Opis postopka je bil objavljen leta 1838 in lasten znanstveno ime snov so prejeli leta 1839.

Darovi narave

Zdaj je zagotovo znano, da skoraj vsi mehki deli rastlin in živali vsebujejo določeno količino celuloze. To snov rastline na primer potrebujejo za normalno rast in razvoj, natančneje za ustvarjanje membran novonastalih celic. Po sestavi spada med polisaharide.

V industriji se naravno celulozo praviloma pridobiva iz iglavcev in listavcev - suh les vsebuje do 60% te snovi, pa tudi s predelavo bombažnih odpadkov, ki vsebujejo približno 90% celuloze.

Znano je, da pri segrevanju lesa v vakuumu, torej brez dostopa zraka, pride do termičnega razpada celuloze, pri čemer nastanejo aceton, metilni alkohol, voda, ocetna kislina in oglje.

Kljub bogati flori planeta ni več dovolj gozdov za proizvodnjo količine kemičnih vlaken, potrebnih za industrijo – uporaba celuloze je preobsežna. Zato ga vse pogosteje pridobivajo iz slame, trstičja, koruznih stebel, bambusa in trstičja.

Sintetična celuloza z uporabo različnih tehnološki procesi pridobljeno iz premoga, nafte, zemeljskega plina in skrilavca.

Iz gozda v delavnice

Poglejmo plen tehnična celuloza iz lesa je kompleksen, zanimiv in dolgotrajen postopek. Najprej se les pripelje v proizvodnjo, razreže na velike drobce in odstrani lubje.

Očiščene palice nato predelajo v sekance in sortirajo, nato pa jih prekuhajo v lugu. Nastala celuloza se loči od alkalije, nato posuši, razreže in zapakira za pošiljanje.

Kemija in fizika

Katere kemijske in fizikalne skrivnosti se skrivajo v lastnostih celuloze poleg dejstva, da je polisaharid? Najprej ta snov bela. Z lahkoto se vname in dobro gori. Topi se v kompleksnih spojinah vode s hidroksidi nekaterih kovin (baker, nikelj), z amini, pa tudi v žveplovi in ​​fosforni kislini, koncentrirana raztopina cinkov klorid.

Celuloza se ne topi v razpoložljivih gospodinjskih topilih in navadni vodi. To se zgodi zato, ker so dolge niti podobne molekule te snovi povezane v svojevrstne snope in se nahajajo vzporedno ena z drugo. Poleg tega je ta celotna "struktura" okrepljena z vodikovimi vezmi, zato molekule šibkega topila ali vode preprosto ne morejo prodreti v notranjost in uničiti tega močnega pleksusa.

Najtanjše niti, katerih dolžina je od 3 do 35 milimetrov, povezane v snope - tako lahko shematično predstavite strukturo celuloze. Dolga vlakna se uporabljajo v tekstilni industriji, kratka vlakna se uporabljajo v proizvodnji na primer papirja in kartona.

Celuloza se ne topi in ne spreminja v paro, ampak začne pri segrevanju nad 150 stopinj Celzija razpadati, pri čemer se sproščajo nizkomolekularne spojine – vodik, metan in ogljikov monoksid (ogljikov monoksid). Pri temperaturah 350 o C in več celuloza zogleni.

Sprememba na bolje

Tako kemični simboli opisujejo celulozo, katere strukturna formula jasno prikazuje dolgoverižno polimerno molekulo, sestavljeno iz ponavljajočih se glukozidnih ostankov. Upoštevajte "n", ki označuje veliko število.

Mimogrede, formula za celulozo, ki jo je izpeljal Anselm Payen, je doživela nekaj sprememb. Leta 1934 angleški organski kemik, nagrajenec Nobelova nagrada Walter Norman Haworth je proučeval lastnosti škroba, laktoze in drugih sladkorjev, vključno s celulozo. Ko je odkril sposobnost te snovi za hidrolizacijo, je naredil svoje prilagoditve Payenove raziskave in celulozno formulo je dopolnil z vrednostjo "n", kar kaže na prisotnost glikozidnih ostankov. Trenutno je videti takole: (C 5 H 10 O 5) n.

Celulozni etri

Pomembno je, da celulozne molekule vsebujejo hidroksilne skupine, ki se lahko alkilirajo in acilirajo ter tvorijo različne estre. To je še ena od najpomembnejše lastnosti ki jih ima celuloza. Strukturna formula različne povezave bi lahko izgledale takole:

Celulozni etri so enostavni ali kompleksni. Enostavne so metil-, hidroksipropil-, karboksimetil-, etil-, metilhidroksipropil- in cianoetilceluloza. Kompleksni so nitrati, sulfati in celulozni acetati, pa tudi acetopropionati, acetilftalilceluloza in acetobutirati. Vsi ti etri se proizvajajo v skoraj vseh državah sveta na stotine tisoč ton na leto.

Od fotografskega filma do zobne paste

Čemu so namenjene? Praviloma se celulozni etri pogosto uporabljajo za proizvodnjo umetnih vlaken, različnih plastičnih mas, vseh vrst filmov (vključno s fotografskimi), lakov, barv, uporabljajo pa se tudi v vojaški industriji za proizvodnjo trdnega raketnega goriva, brezdimnega smodnika. in eksplozivi.

Poleg tega so celulozni etri vključeni v mavčne in mavčno-cementne mešanice, barve za tkanine, zobne paste, različna lepila, sintetične detergenti, parfumi in kozmetika. Z eno besedo, če formula celuloze ne bi bila odkrita leta 1838, sodobni ljudje ne bi imela veliko koristi civilizacije.

Skoraj dvojčka

Malo jih je navadni ljudje ve, da ima celuloza neke vrste dvojčka. Formula celuloze in škroba je enaka, vendar sta dve popolnoma različni snovi. Kaj je razlika? Kljub dejstvu, da sta obe snovi naravni polimeri, je stopnja polimerizacije škroba veliko manjša kot pri celulozi. In če se poglobite še dlje in primerjate strukture teh snovi, ugotovite, da so makromolekule celuloze razporejene linearno in le v eno smer ter tako tvorijo vlakna, medtem ko mikrodelci škroba izgledajo nekoliko drugače.

Področja uporabe

Eden najboljših vizualnih primerov praktično čiste celuloze je navadna medicinska vata. Kot veste, je pridobljen iz skrbno prečiščenega bombaža.

Drugi, nič manj uporabljen celulozni izdelek je papir. Pravzaprav gre za tanko plast celuloznih vlaken, skrbno stisnjenih in zlepljenih skupaj.

Poleg tega se viskozna tkanina proizvaja iz celuloze, ki se pod spretnimi rokami mojstrov čarobno spremeni v lepa oblačila, oblazinjenje za oblazinjeno pohištvo in različne okrasne draperije. Viskoza se uporablja tudi za izdelavo tehničnih jermenov, filtrov in vrvic za pnevmatike.

Ne pozabimo na celofan, ki je narejen iz viskoze. Težko si je predstavljati supermarkete, trgovine, embalažne oddelke poštnih uradov brez njega. Celofan je povsod: vanj so zaviti bonboni, vanj so pakirana žita, pekovski izdelki, pa tudi tablice, hlačne nogavice in vsa oprema, od mobilni telefon in konča z daljinskim upravljalnikom za TV.

Poleg tega je čista mikrokristalna celuloza vključena v tablete za hujšanje. Ko pridejo v želodec, nabreknejo in ustvarijo občutek polnosti. Količina porabljene hrane na dan se znatno zmanjša, s tem pa tudi teža.

Kot lahko vidite, je odkritje celuloze naredilo pravo revolucijo ne le v kemični industriji, ampak tudi v medicini.

Čista celuloza oz vlakno(iz latinščine cellula - "celica") - to so snovi, ki so tudi neposredno povezane s sladkorji. Njihove molekule so med seboj povezane z vodikovimi vezmi (šibke interakcije) in so sestavljene iz številnih (2000 do 3000) ostankov B-glukoze. Celuloza je glavna sestavina katerega koli rastlinska celica. Najdemo ga v lesu in v lupinah nekaterih sadežev (na primer sončničnih semen). IN čista oblika celuloza- Je bel prah, netopen v vodi in ne tvori paste. Za ocenjevanje "na dotik" čista celuloza lahko vzamete na primer vato ali puh belega topola.
Praktično je enako. Če primerjamo celulozo in škrob, je škrob bolje hidroliziran. Hidroliza celuloze poteka v kislem okolju, pri čemer najprej nastane disaharid celobioza, nato pa glukoza.
Celuloza se pogosto uporablja v industriji, po čiščenju se proizvaja, kar je vsem znano. celofan(polietilen in celofan se med seboj razlikujeta na dotik (celofan se pri deformaciji ne zdi "masten" in "šumi"), pa tudi umetna vlakna - viskoza (iz latinskega viscosus - "viskozen").
Ko pridejo v telo, se disaharidi (na primer saharoza, laktoza) in polisaharidi (škrob) pod delovanjem posebnih encimov hidrolizirajo v glukozo in fruktozo. To preoblikovanje lahko preprosto izvedete v ustih. Če dolgo časa žvečite drobtino kruha, se pod delovanjem encima amilaze škrob, ki ga vsebuje kruh, hidrolizira v glukozo. To ustvari sladek okus v ustih.

Spodaj je diagram hidroliza celuloze

Prejemanje papirja

Čista celuloza

Kaj mislite, da je vključeno v sestava papirja?! Pravzaprav je to material, ki je sestavljen iz zelo fino prepletenih vlaken celuloza. Nekatera od teh vlaken so združena z vodikovo vezjo (vez, ki nastane med skupinami – OH – hidroksilna skupina). Način pridobivanja papirja v 2. stoletju pred našim štetjem so jo poznali že v stari Kitajski. Takrat so papir izdelovali iz bambusa ali bombaža. Kasneje, v 9. stoletju našega štetja, je ta skrivnost prišla v Evropo. Za sprejemni papirŽe v srednjem veku so uporabljali lanene ali bombažne tkanine.

Največ pa so jih našli šele v 18. stoletju priročen način sprejemni papir- iz lesa. In papir, kakršnega uporabljamo zdaj, so začeli proizvajati šele v 19. stoletju.

Glavna surovina za sprejemni papir je celuloza. Suh les vsebuje približno 40 % te celuloze. Preostanek drevesa so različni polimeri, ki jih sestavljajo sladkorji različnih vrst, vključno s fruktozo, kompleksne snovi - fenolni alkoholi, različni tanini, magnezijeve, natrijeve in kalijeve soli, eterična olja.

Priprava celuloze

Priprava celuloze povezana z mehansko obdelavo lesa in nato izvajanjem kemičnih reakcij z žagovino. Drevesa iglavcev zmeljemo v fino žagovino. Ta žagovina se postavi v vrelo raztopino, ki vsebuje NaHSO 4 (natrijev vodikov sulfid) in SO 2 (žveplov dioksid). Vrenje se izvaja pri visok krvni pritisk(0,5 MPa) in dolgo (približno 12 ur). V tem primeru pride do kemične reakcije v raztopini, zaradi česar nastane snov hemiceluloza in snov lignin (lignin- to je snov, ki je mešanica aromatskih ogljikovodikov ali aromatski del drevesa), pa tudi glavni produkt reakcije - čista celuloza, ki izpade kot oborina v posodi, kjer poteka kemična reakcija. Poleg tega lignin reagira z žveplovim dioksidom v raztopini, pri čemer nastanejo etilni alkohol, vanilin, različni tanini in prehranski kvas.

Nadaljnji postopek proizvodnja celuloze povezano z mletjem usedline z uporabo valjev, kar povzroči celulozne delce velikosti približno 1 mm. In ko takšni delci pridejo v vodo, takoj nabreknejo in nastanejo papir. Na tej stopnji papir še ni podoben sebi in je videti kot suspenzija celuloznih vlaken v vodi.

V naslednji fazi dobi papir svoje osnovne lastnosti: gostoto, barvo, trdnost, poroznost, gladkost, za kar so potrebni glina, titanov oksid, barijev oksid, kreda, smukec in dodatne vezivne snovi. celuloznih vlaken. Nadalje celuloznih vlaken obdelan s posebnim lepilom na osnovi smole in kolofonije. Sestavljen je iz smoli. Če temu lepilu dodate kalijev galun, pride do kemične reakcije in nastane oborina aluminijevih smolatov. Ta snov lahko ovije celulozna vlakna, kar jim daje odpornost na vlago in moč. Dobljeno maso enakomerno nanesemo na gibljivo mrežico, kjer jo ožamemo in posušimo. Tu je že formacija papirnati splet. Da bi bil papir bolj gladek in sijoč, ga najprej potisnemo med kovinske in nato med debele papirne zvitke (izvede se kalandriranje), nakar se papir s posebnimi škarjami razreže na liste.

kako misliš, Zakaj papir sčasoma porumeni?!?

Izkazalo se je, da so molekule celuloze, ki so bile izolirane iz lesa, sestavljene iz veliko število strukturne enote tipa C 6 H 10 O 5, ki pod vplivom ionov vodikovega atoma v določenem času izgubijo medsebojne vezi, kar vodi do motenj v celotni verigi. S tem postopkom papir postane krhek in izgubi prvotno barvo. Še vedno se zgodi, kot pravijo, kisanje papirja . Za obnovo propadajočega papirja se uporablja kalcijev bikarbonat Ca(HCO 3) 2), ki vam omogoča začasno zmanjšanje kislosti.

Obstaja še ena, bolj napredna metoda, povezana z uporabo dietilcinkove snovi Zn(C 2 H 5) 2. Toda ta snov se lahko spontano vname v zraku in celo v bližini vode!

Uporaba celuloze

Poleg tega, da se celuloza uporablja za izdelavo papirja, se uporablja tudi zaradi njenih zelo uporabnih lastnosti. esterifikacija z različnimi anorganskimi in organskimi kislinami. V procesu takšnih reakcij nastanejo estri, ki so našli uporabo v industriji. Med samo kemijsko reakcijo se vezi, ki vežejo fragmente molekule celuloze, ne pretrgajo, ampak dobimo novo. kemična spojina z etrsko skupino -COOR-. Eden od pomembne izdelke reakcija je celulozni acetat, ki nastane med interakcijo ocetna kislina(ali njegovi derivati, na primer acetaldehid) in celuloza. Ta kemična spojina se pogosto uporablja za izdelavo sintetičnih vlaken, kot je acetatno vlakno.

Še ena uporaben izdelek - celulozni trinitrat. Nastane, ko nitriranje celuloze mešanica kislin: koncentrirane žveplove in dušikove. Celulozni trinitrat se pogosto uporablja pri izdelavi brezdimnega smodnika (piroksilin). Je tudi celulozni dinitrat, ki se uporablja za izdelavo nekaterih vrst plastike in

Celuloza je naravni polimer glukoze (in sicer ostankov beta glukoze) rastlinskega izvora z linearno molekularno strukturo. Celuloza se drugače imenuje tudi vlaknina. Ta polimer vsebuje več kot petdeset odstotkov ogljika, ki ga najdemo v rastlinah. Celuloza je na prvem mestu med organskimi spojinami na našem planetu.

Čista celuloza je bombažna vlakna (do osemindevetdeset odstotkov) ali lanena vlakna (do petinosemdeset odstotkov). Les vsebuje do petdeset odstotkov celuloze, slama pa trideset odstotkov celuloze. V konoplji ga je veliko.

Celuloza je bela. Žveplova kislina Pobarva jo modro, jod pa rjavo. Celuloza je trda in vlaknasta, brez okusa in vonja, pri temperaturi dvesto stopinj Celzija se ne sesede, ampak se vname pri temperaturi dvesto petinsedemdeset stopinj Celzija (torej je vnetljiva snov), pri segrevanju pa na tristo šestdeset stopinj Celzija zoglene. Ne moremo ga raztopiti v vodi, lahko pa ga raztopimo v raztopini amoniaka in bakrovega hidroksida. Fiber je zelo močan in elastičen material.

Pomen celuloze za žive organizme

Celuloza je polisaharid ogljikovih hidratov.

V živem organizmu so funkcije ogljikovih hidratov naslednje:

1. Funkcija strukture in podpore, saj ogljikovi hidrati sodelujejo pri gradnji nosilnih struktur, celuloza pa je glavna sestavina strukture rastlinskih celičnih sten.
2. Zaščitna funkcija, značilna za rastline (trnje ali trnje). Takšne tvorbe na rastlinah so sestavljene iz sten odmrlih rastlinskih celic.
3. Plastična funkcija (drugo ime je anabolična funkcija), saj so ogljikovi hidrati sestavni deli kompleksnih molekularnih struktur.
4. Funkcija zagotavljanja energije, saj so ogljikovi hidrati vir energije za žive organizme.
5. Funkcija shranjevanja, saj živi organizmi shranjujejo ogljikove hidrate v svojih tkivih kot hranila.
6. Osmotska funkcija, saj ogljikovi hidrati sodelujejo pri uravnavanju osmotskega tlaka v živem organizmu (npr. kri vsebuje od sto miligramov do sto deset miligramov glukoze, osmotski tlak krvi pa je odvisen od koncentracije tega ogljikovega hidrata v krvi). Osmotski prenos zagotavlja prehranski elementi v visokih drevesnih deblih, saj je kapilarni prenos v tem primeru neučinkovit.
7. Receptorsko delovanje, saj se nekateri ogljikovi hidrati nahajajo v receptivnem delu celičnih receptorjev (molekule na celični površini ali molekule, ki so raztopljene v celični citoplazmi). Receptor se na poseben način odzove na povezavo z določeno kemično molekulo, ki posreduje zunanji signal, in ta signal prenese v samo celico.

Biološka vloga celuloze je:

1. Vlakna so glavni strukturni del rastlinske celične stene. Nastane kot posledica fotosinteze. Rastlinska celuloza je hrana za rastlinojede živali (na primer prežvekovalce), v njihovem telesu se vlaknine razgrajujejo s pomočjo encima celulaze. Je precej redka, zato celuloza v svoji čisti obliki ni zaužita v človeški hrani.
2. Vlaknine v hrani dajejo človeku občutek sitosti in izboljšajo gibljivost (peristaltiko) črevesja. Celuloza je sposobna vezati tekočino (do nič štiri grame tekočine na gram celuloze). V debelem črevesu ga presnavljajo bakterije. Vlakna so varjena brez sodelovanja kisika (v telesu je samo en anaerobni proces). Posledica prebave je nastajanje črevesnih plinov in letenje maščobne kisline. Velika količina Te kisline absorbira kri in jih telo uporabi kot energijo. In količina kislin, ki se ne absorbirajo, in črevesni plini povečajo volumen blata in pospešijo njegov vstop v rektum. Prav tako se energija teh kislin uporablja za povečanje količine koristna mikroflora v debelem črevesu in tam podpira njegovo življenje. Ko količina prehranske vlaknine poveča v hrani, nato obseg koristnega črevesne bakterije izboljša se sinteza vitaminskih snovi.
3. Če svoji hrani dodate trideset do petinštirideset gramov otrobov (vsebujejo vlaknine), narejenih iz pšenice, potem blato povečajo z devetinsedemdeset gramov na dvesto osemindvajset gramov na dan, obdobje njihovega gibanja pa se zmanjša z oseminpetdeset ur na štirideset ur. Ob rednem dodajanju vlaknin v hrano postane blato mehkejše, kar pomaga preprečevati zaprtje in hemoroide.
4. Ko je v hrani veliko vlaknin (na primer otrobi), potem telo zdrava oseba in pacientovo telo sladkorna bolezen prvi tip, postane bolj odporen na glukozo.
5. Vlaknine kot ščetka odstranjujejo umazane usedline s črevesnih sten in absorbirajo strupene snovi, jemlje holesterol in ga vse odstrani iz telesa naravno. Zdravniki zaključili, da ljudje, ki jedo rženi kruh in otrobi redkeje obolevajo za rakom debelega črevesa.

Največ vlaknin je v pšeničnih in rženih otrobih, v kruhu iz grobo mlete moke, v kruhu iz beljakovin in otrobov, v suhem sadju, korenju, žitih in pesi.

Uporaba celuloze

Ljudje že uporabljajo celulozo za dolgo časa. Najprej so les uporabljali kot gorivo in plošče za gradnjo. Nato so bombažna, lanena in konopljina vlakna uporabljali za izdelavo različnih tkanin. Industrija najprej kemična obdelava lesni material se je začel izvajati zaradi razvoja proizvodnje papirnih izdelkov.

Trenutno se celuloza uporablja na različnih industrijskih področjih. In za industrijske potrebe se pridobiva predvsem iz lesnih surovin. Celuloza se uporablja v proizvodnji celuloze in papirnih izdelkov, v proizvodnji različnih tkanin, v medicini, v proizvodnji lakov, v proizvodnji organskega stekla in na drugih področjih industrije.

Oglejmo si njegovo uporabo podrobneje

Silk acetat pridobivajo iz celuloze in izdelajo njene estre, nenaravna vlakna in film celuloznega acetata, ki ne gori. Brezdimni smodnik je izdelan iz piroksilina. Celuloza se uporablja za izdelavo debelega medicinskega filma (kolodij) in celuloida (plastika) za igrače, film in fotografski film. Izdelujejo niti, vrvi, vato, različne vrste lepenka, gradbeni material za ladjedelništvo in gradnjo hiš. Dobijo tudi glukozo (za medicinske namene) in etilni alkohol. Celuloza se uporablja tako kot surovina kot snov za kemično predelavo.

Za izdelavo papirja je potrebno veliko glukoze. Papir je tanka vlaknasta plast celuloze, ki je bila dimenzionirana in stisnjena s posebno opremo za izdelavo tanke, goste in gladke površine papirnatega izdelka (črnilo ne sme prelivati). Sprva so za izdelavo papirja uporabljali le material rastlinskega izvora, potrebna vlakna pa so iz njega pridobivali strojno (riževa stebla, bombaž, krpe).

A knjigotisk se je razvijal zelo hitro, začeli so izhajati tudi časopisi, tako izdelan papir ni bil več dovolj. Ljudje so ugotovili, da les vsebuje veliko vlaken, zato so začeli rastlinski masi, iz katere so izdelovali papir, dodajati zmlete lesne surovine. Toda ta papir se je hitro strgal in v zelo dolgem času porumenel. kratek čas, zlasti pri dolgotrajni izpostavljenosti svetlobi.

Zato so se začeli razvijati različne metode predelava lesnih materialov kemikalije, ki omogočajo izolacijo celuloze, očiščene različnih nečistoč iz nje.

Za pridobivanje celuloze lesne sekance dolgo časa kuhamo v raztopini reagentov (kisline ali alkalije), nato pa nastalo tekočino očistimo. Tako nastane čista celuloza.

Kisli reagenti vključujejo žveplovo kislino, uporablja se za proizvodnjo celuloze iz lesa z majhno količino smole.

Alkalni reagenti vključujejo:

1. soda reagenti zagotavljajo proizvodnjo celuloze iz trdega lesa in letnic (takšna celuloza je precej draga);
2. sulfatni reagenti, med katerimi je najpogostejši natrijev sulfat (osnova za proizvodnjo bele lužnice in se že uporablja kot reagent za proizvodnjo celuloze iz vseh rastlin).

Po vseh proizvodnih fazah se papir uporablja za izdelavo embalaže, knjižnih in pisarniških izdelkov.

Iz vsega navedenega lahko sklepamo, da ima celuloza (vlaknina) pomembno čistilno in zdravilno vrednost za človeško črevesje, uporablja pa se tudi na številnih področjih industrije.

Kompleksni ogljikovi hidrati iz skupine polisaharidov, ki so del celične stene rastlin, se imenujejo celuloza ali vlaknine. Snov je leta 1838 odkril francoski kemik Anselme Payen. Formula celuloze je (C 6 H 10 O 5) n.

Struktura

Kljub skupnim značilnostim se celuloza razlikuje od drugih rastlinski polisaharid- škrob. Molekula celuloze je dolga, izključno nerazvejana veriga saharidov. Za razliko od škroba, ki je sestavljen iz ostankov α-glukoze, vključuje veliko med seboj povezanih ostankov β-glukoze.

Zaradi goste linearne strukture molekule tvorijo vlakna.

riž. 1. Zgradba molekule celuloze.

Celuloza ima večjo stopnjo polimerizacijo kot škrob.

potrdilo o prejemu

V industrijskih razmerah celulozo vrejo iz lesa (sekanci). V ta namen se uporabljajo kisli ali alkalni reagenti. Na primer natrijev hidrosulfit, natrijev hidroksid, lug.

Pri kuhanju nastane celuloza s primesmi organskih spojin. Za čiščenje uporabite raztopino alkalije.

Fizične lastnosti

Vlaknine so bela, trdna vlaknasta snov brez okusa. Celuloza je slabo topna v vodi in organskih topilih. Raztopi se v Schweitzerjevem reagentu - raztopini amoniaka bakrovega (II) hidroksida.

Osnovne fizikalne lastnosti:

• uničeno pri 200°C;
• gori pri 275°C;
• samovnet pri 420°C;
• tali se pri 467°C.

V naravi se celuloza nahaja v rastlinah. Nastaja med fotosintezo in opravlja strukturno funkcijo v rastlinah. je aditiv za živila E460.

riž. 2. Rastlinska celična stena.

Kemijske lastnosti

Zaradi prisotnosti treh hidroksilnih skupin v enem saharidu ima vlaknina lastnosti polihidričnih alkoholov in lahko vstopi v reakcije zaestrenja, da tvori estre. Pri razgradnji brez kisika razpade na oglje, vodo in hlapne organske spojine.

Osnovno Kemijske lastnosti vlaken so predstavljeni v tabeli.

Reakcija	Opis	Enačba
Hidroliza	Nastane pri segrevanju v kislem okolju s tvorbo glukoze	(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O (t°, H 2 SO 4) → nC 6 H 12 O 6
Z anhidridom ocetne kisline	Tvorba triacetilceluloze v prisotnosti žveplove in ocetne kisline	(C 6 H 10 O 5) n + 3nCH 3 COOH (H 2 SO 4) → (C 6 H 7 O 2 (OCOCH 3) 3) n + 3nH 2 O
Nitriranje	Reagira s koncentrirano dušikovo kislino pri običajni temperaturi. Nastane ester - celulozni trinitrat ali piroksilin, ki se uporablja za izdelavo brezdimnega smodnika	(C 6 H 10 O 5) n + nHNO 3 (H 2 SO 4) → n
	Do popolne oksidacije pride do ogljikovega dioksida in vode	(C 6 H 10 O 5) n + 6nO 2 (t°) → 6nCO 2 + 5nH 2 O

riž. 3. Piroksilin.

Celuloza se uporablja predvsem za izdelavo papirja, pa tudi za proizvodnjo estrov, alkoholov in glukoze.

Kaj smo se naučili?

Celuloza ali vlaknina je polimer iz razreda ogljikovih hidratov, sestavljen iz ostankov β-glukoze. Del rastlinskih celičnih sten. Je bela snov brez okusa, ki tvori vlakna, ki so slabo topna v vodi in organskih topilih. Celulozo izoliramo iz lesa s kuhanjem. Spojina je podvržena reakcijam esterifikacije in hidrolize ter se lahko razgradi v odsotnosti zraka. Ko se popolnoma razgradi, tvori vodo in ogljikov dioksid.