2. Способи виготовлення целюлози
Виготовлення целюлози базується на розщепленні менш стійких лігніну та геміцелюлоз в клітинній стінці деревини.
2 способи мають практичне застосування: кислотний та лужний.
Сировиною є тріска, яку виготовляють з балансів, шляхом подрібнення на рубальних машинах; використовуються також відходи лісопиляння і заготівок.
Кислотний. Тріску завантажують у котел, додають сульфітну варильну кислоту Са(НSО3) + Н2SО3, і варять при 130-150 °С та 0,5-1 МПа протягом 5-12 год. У процесі варіння розщеплюється| лігнін і частково гідролізується геміцелюлоза. Варіння завершується отриманням целюлозної маси і розчину сульфатного лугу.
Використання хвойної деревини - небажано, тому що обладнання треба очищувати від смоли.
Потім целюлозу очищують від лігніну (різні ступінь делігніфікації: <2% - м"яка; 2-3,5% - середньої жорсткості; >3,5% - жорстка, це низькоякісна, іде на картон). Кращі сорти, що підлягають подальшій хімічній обробці називаються віскозною целюлозою.
Лужний - найпоширеніший, використовують всі породи. Подрібнену на тріску деревину завантажують у котли 75-160м3 , який заповнюють розчином їдкого натрію NaOH і сірчистого натрію Na2S. Варять 3...5 годин при 170-180 °С 0,8-1,0МПа. Розчин варильний після регенерації знову використовують, це сприяє меншому забрудненню водойм.
Целюлоза як сировина широко використовується в хімічній промисловості. Середній вихід целюлози становить 40-50% від маси сировини.
при взаємодії з 20% розчином NaOH - лужна целюлоза - віскоза;
під дією сірчаної кислоти віскозу переробляють на штучний шовк та корд для шин; - суміш азотної та сірчаної кислот - нітроцелюлоза;
- при незначних домішках в розчині нітратів - кіноплівка, целулоїд; при значних - бездимний порох;
- домішок оцтового ангідриду + каталізатор + розчинник оцтової кислоти - ацетатцелюлоза - негорючі кіноплівки, ацетатне волокно; - водовідштовхуючі тканини.
Гідроліз. Деревина гідролізується у водному розчині мінеральних кислот. При цьому гідролізується не тільки геміцелюлоза, як це спостерігається при варінні целюлози, а й целюлоза в прості цукри (глюкоза, ксилоза тощо), з яких після хімічної переробки отримують ксиліт, сорбіт тощо.
Гідроліз дає змогу раціонально використовувати усі відходи деревини (лісопиляння, лісорозробки низькосортної дров"яної деревини). Попередньо всі товстомірі відходи подрібнюються на тріску.
У промисловості використовують розбавлену сірчану кислоту (0,5-0,6%), яку нагрівають до 140-150 °С, і заповнюють гідролізний апарат тріскою. Апарати мають різний об"єм (18-160 м3). При температурі 140-150 °С гідролізуються геміцелюлози, і лише при 180-190 °С починає гідролізуватися целюлоза. У процесі охолодження гідролізату конденсується фурфурол, що має запах свіжого хліба.
Використання фурфуролу - пластмаси, смоли, медичний препарат фурацелін, отрутохімікати проти комах і грибів. Велику кількість фурфуролу отримують з порід, багатих пентозанами (береза, осика).
Гідролізат нейтралізують гашеним вапном (молоком) і перетворюють у сусло, яке поміщають у чани для бродіння. Під дією ферментів цукри бродять, утворюється етиловий спирт і виділяється вуглекислий газ, який використовують для виготовлення рідкої вуглекислоти і сухого льоду.
Етиловий спирт - цінний технічний продукт - для приготування синтетичного каучуку, лаків, фарб, лікарських препаратів, харчових продуктів тощо. В харчовій промисловості. Залишок після виділення спирту ( барда) містить пентозами, з яких отримують кормові дріжджі, що містять до 85% білків.