Вступ до екстракції целюлози з бавовни:
Бавовна, натуральне волокно, складається переважно з целюлози, полісахаридного ланцюга, що складається з одиниць глюкози.Екстракція целюлози з бавовни передбачає руйнування волокон бавовни та видалення домішок для отримання чистого целюлозного продукту.Ця видобута целюлоза має різні застосування в таких галузях, як текстильна, паперова, фармацевтична та харчова.
Крок 1: Збирання та попередня обробка бавовни:
Збір врожаю: бавовняне волокно отримують із коробочок бавовнику.Коробки збирають, коли вони дозрівають і розриваються, відкриваючи пухнасті білі волокна всередині.
Очищення: після збору врожаю бавовна проходить процес очищення для видалення домішок, таких як бруд, насіння та фрагменти листя.Це гарантує, що видобута целюлоза має високу чистоту.
Сушка: очищену бавовну потім висушують, щоб видалити зайву вологу.Сушка має вирішальне значення, оскільки волога бавовна може призвести до зростання мікробів, що може погіршити якість целюлози.
Крок 2: Механічна обробка:
Відкриття та очищення: висушена бавовна проходить механічну обробку для відділення волокон і видалення залишків забруднень.Цей процес передбачає відкриття тюків бавовни та пропускання їх через машини, які додатково очищають і розпушують волокна.
Прочесування: прочесування – це процес вирівнювання волокон бавовни в паралельне розташування для формування тонкого полотна.Цей етап допомагає досягти рівномірності розташування волокон, що є вирішальним для подальшої обробки.
Витягування: під час витягування кардні волокна подовжуються та зменшуються до тоншої товщини.Цей етап забезпечує рівномірний розподіл і вирівнювання волокон, покращуючи міцність і якість кінцевого целюлозного продукту.
Крок 3: Хімічна обробка (мерсеризація):
Мерсеризація: мерсеризація — це хімічна обробка, яка використовується для покращення властивостей целюлозних волокон, включаючи підвищення міцності, блиску та спорідненості до барвників.У цьому процесі бавовняні волокна обробляють розчином гідроксиду натрію (NaOH) або іншого лугу при певній концентрації та температурі.
Набухання: обробка лугом спричиняє набухання целюлозних волокон, що призводить до збільшення їх діаметра та площі поверхні.Це набухання оголює більше гідроксильних груп на поверхні целюлози, роблячи її більш реактивною для подальших хімічних реакцій.
Промивання та нейтралізація: після мерсеризації волокна ретельно промиваються, щоб видалити надлишки лугу.Луг нейтралізується за допомогою кислого розчину для стабілізації целюлози та запобігання подальшим хімічним реакціям.
Крок 4: приготування целюлози:
Розчинення целюлози: Мерсеризовані бавовняні волокна потім піддають целюлозі, де вони розчиняються в розчиннику для вилучення целюлози.Звичайні розчинники, які використовуються для розчинення целюлози, включають N-метилморфолін-N-оксид (NMMO) та іонні рідини, такі як ацетат 1-етил-3-метилімідазолію ([EMIM][OAc]).
Гомогенізація: Розчинений розчин целюлози гомогенізується для забезпечення однорідності та консистенції.Цей етап допомагає отримати однорідний целюлозний розчин, придатний для подальшої обробки.
Крок 5: Регенерація:
Осадження: коли целюлоза розчинена, її потрібно регенерувати з розчинника.Це досягається шляхом осадження розчину целюлози у ванну без розчинника.Нерозчинник змушує целюлозу повторно випадати в осад у вигляді волокон або гелеподібної речовини.
Миття та сушіння: регенеровану целюлозу ретельно промивають для видалення будь-яких залишків розчинника та домішок.Потім її сушать, щоб отримати кінцевий целюлозний продукт у формі волокон, пластівців або порошку, залежно від передбачуваного застосування.
Крок 6: Характеристика та контроль якості:
Аналіз: екстрагована целюлоза проходить різні аналітичні методи для оцінки її чистоти, молекулярної маси, кристалічності та інших властивостей.Такі методи, як рентгенівська дифракція (XRD), інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фур’є (FTIR) і скануюча електронна мікроскопія (SEM), зазвичай використовуються для визначення характеристик целюлози.
Контроль якості: Заходи контролю якості впроваджуються протягом усього процесу видобутку, щоб забезпечити послідовність і дотримання встановлених стандартів.Такі параметри, як концентрація розчинника, температура та час обробки, контролюються та оптимізуються для досягнення бажаної якості целюлози.
Крок 7. Застосування целюлози:
Текстиль: целюлоза, видобута з бавовни, широко використовується в текстильній промисловості для виробництва тканин, пряжі та одягу.Його цінують за м'якість, поглинання та повітропроникність.
Папір і упаковка. Целюлоза є ключовим інгредієнтом у виробництві паперу, картону та пакувальних матеріалів.Це забезпечує міцність, довговічність і придатність для друку цих продуктів.
Фармацевтика: похідні целюлози, такі як ацетат целюлози та гідроксипропілцелюлоза, використовуються у фармацевтичних композиціях як зв’язуючі речовини, дезінтегранти та агенти з контрольованим вивільненням.
Продукти харчування та напої: похідні целюлози, такі як метилцелюлоза та карбоксиметилцелюлоза, використовуються в харчовій промисловості як загусники, стабілізатори та емульгатори в різних продуктах харчування та напоїв.
Видобуток целюлози з бавовни включає ряд етапів, включаючи збір врожаю, попередню обробку, механічну обробку, хімічну обробку, виготовлення целюлози, регенерацію та характеристику.Кожен крок є важливим для виділення чистої целюлози з бажаними властивостями.Екстрагована целюлоза має різноманітне застосування в таких галузях, як текстильна, паперова, фармацевтична та харчова, що робить її цінним і універсальним природним полімером.Ефективні процеси екстракції та заходи контролю якості забезпечують виробництво високоякісної целюлози, придатної для різних застосувань.
Час публікації: травень-06-2024