چگونه از پنبه سلولز دریافت کنیم؟

مقدمه ای بر استخراج سلولز از پنبه:
پنبه، یک الیاف طبیعی، عمدتا از سلولز، یک زنجیره پلی ساکارید متشکل از واحدهای گلوکز تشکیل شده است.استخراج سلولز از پنبه شامل شکستن الیاف پنبه و حذف ناخالصی ها برای به دست آوردن یک محصول سلولزی خالص است.این سلولز استخراج شده در صنایعی مانند نساجی، کاغذسازی، دارویی و غذایی کاربردهای مختلفی دارد.

مرحله 1: برداشت و پیش تصفیه پنبه:
برداشت: الیاف پنبه از غوزه های گیاه پنبه به دست می آید.غوزه ها زمانی که بالغ می شوند چیده می شوند و باز می شوند و الیاف سفید کرکی درونشان نمایان می شود.
تمیز کردن: پس از برداشت، پنبه تحت فرآیندهای تمیز کردن قرار می گیرد تا ناخالصی هایی مانند کثیفی، دانه ها و تکه های برگ پاک شود.این تضمین می کند که سلولز استخراج شده از خلوص بالایی برخوردار است.
خشک کردن: پنبه تمیز شده سپس برای از بین بردن رطوبت اضافی خشک می شود.خشک کردن بسیار مهم است زیرا پنبه مرطوب می تواند منجر به رشد میکروبی شود که می تواند کیفیت سلولز را کاهش دهد.

مرحله 2: پردازش مکانیکی:
باز کردن و تمیز کردن: پنبه خشک شده برای جدا کردن الیاف و حذف ناخالصی های باقی مانده تحت پردازش مکانیکی قرار می گیرد.این فرآیند شامل باز کردن عدل‌های پنبه و عبور آنها از دستگاه‌هایی است که الیاف را بیشتر تمیز و پف می‌کنند.
کاردینگ: کاردینگ فرآیندی است که الیاف پنبه را در یک آرایش موازی برای تشکیل یک شبکه نازک قرار می دهد.این مرحله به دستیابی به یکنواختی در آرایش الیاف کمک می کند، که برای پردازش بعدی بسیار مهم است.
طراحی: در طراحی، الیاف کارد کشیده شده و به ضخامت ریز تری کاهش می یابد.این مرحله تضمین می کند که الیاف به طور یکنواخت توزیع شده و در یک راستا قرار می گیرند و استحکام و کیفیت محصول نهایی سلولزی را بهبود می بخشد.

مرحله 3: پردازش شیمیایی (مرسریزاسیون):
Mercerization: مرسریزاسیون یک درمان شیمیایی است که برای افزایش خواص الیاف سلولزی از جمله افزایش استحکام، درخشندگی و میل ترکیبی به رنگ استفاده می شود.در این فرآیند، الیاف پنبه با محلولی از هیدروکسید سدیم (NaOH) یا یک قلیایی دیگر در غلظت و دمای خاص درمان می‌شوند.
تورم: درمان قلیایی باعث تورم الیاف سلولزی می شود که منجر به افزایش قطر و مساحت سطح آنها می شود.این تورم گروه های هیدروکسیل بیشتری را روی سطح سلولز نشان می دهد و آن را برای واکنش های شیمیایی بعدی واکنش پذیرتر می کند.
شستشو و خنثی سازی: پس از مرسریزاسیون، الیاف به طور کامل شسته می شوند تا قلیایی اضافی از بین برود.قلیایی با استفاده از محلول اسیدی برای تثبیت سلولز و جلوگیری از واکنش های شیمیایی بیشتر خنثی می شود.

مرحله 4: خمیرگیری:
انحلال سلولز: الیاف پنبه مرسریزه شده سپس در معرض خمیرسازی قرار می گیرند، جایی که در یک حلال حل می شوند تا سلولز استخراج شود.حلال های رایج مورد استفاده برای انحلال سلولز عبارتند از N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) و مایعات یونی مانند 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][OAc]).
هموژنیزاسیون: محلول سلولز محلول برای اطمینان از یکنواختی و قوام همگن می شود.این مرحله به دستیابی به محلول سلولز همگن مناسب برای پردازش بیشتر کمک می کند.

مرحله 5: بازسازی:
رسوب: هنگامی که سلولز حل شد، باید از حلال دوباره تولید شود.این امر با رسوب دادن محلول سلولز در حمام غیر حلال حاصل می شود.غیر حلال باعث رسوب مجدد سلولز به شکل الیاف یا ماده ژل مانند می شود.
شستشو و خشک کردن: سلولز بازسازی شده به طور کامل شسته می شود تا حلال و ناخالصی های باقیمانده از بین برود.سپس خشک می شود تا محصول سلولزی نهایی به شکل الیاف، پولک یا پودر بسته به کاربرد مورد نظر به دست آید.

مرحله 6: شناسایی و کنترل کیفیت:
تجزیه و تحلیل: سلولز استخراج شده تحت تکنیک های تحلیلی مختلفی برای ارزیابی خلوص، وزن مولکولی، بلورینگی و سایر خواص آن قرار می گیرد.تکنیک‌هایی مانند پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) معمولاً برای مشخصه‌یابی سلولز استفاده می‌شوند.
کنترل کیفیت: اقدامات کنترل کیفیت در طول فرآیند استخراج برای اطمینان از سازگاری و پایبندی به استانداردهای مشخص انجام می شود.پارامترهایی مانند غلظت حلال، دما و زمان پردازش برای دستیابی به کیفیت مطلوب سلولز نظارت و بهینه سازی می شوند.

مرحله 7: کاربردهای سلولز:
منسوجات: سلولز استخراج شده از پنبه کاربرد گسترده ای در صنعت نساجی برای تولید پارچه، نخ و لباس پیدا می کند.به دلیل نرمی، جذب و قابلیت تنفس ارزش دارد.
کاغذ و بسته بندی: سلولز یک عنصر کلیدی در تولید کاغذ، مقوا و مواد بسته بندی است.استحکام، دوام و قابلیت چاپ را برای این محصولات فراهم می کند.
مواد دارویی: مشتقات سلولز مانند استات سلولز و هیدروکسی پروپیل سلولز در فرمولاسیون های دارویی به عنوان چسباننده، تجزیه کننده و عوامل با رهش کنترل شده استفاده می شوند.
مواد غذایی و نوشیدنی ها: مشتقات سلولز مانند متیل سلولز و کربوکسی متیل سلولز در صنایع غذایی به عنوان قوام دهنده، تثبیت کننده و امولسیفایر در محصولات غذایی و نوشیدنی های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

استخراج سلولز از پنبه شامل یک سری مراحل از جمله برداشت، پیش تیمار، فرآوری مکانیکی، فرآوری شیمیایی، خمیرسازی، بازسازی و مشخصه سازی است.هر مرحله برای جداسازی سلولز خالص با خواص مطلوب ضروری است.سلولز استخراج شده کاربردهای متنوعی در صنایعی مانند نساجی، کاغذ، داروسازی و مواد غذایی دارد که آن را به یک پلیمر طبیعی با ارزش و همه کاره تبدیل می کند.فرآیندهای استخراج کارآمد و اقدامات کنترل کیفیت، تولید سلولز با کیفیت بالا و مناسب برای کاربردهای مختلف را تضمین می کند.