Celuloze

Celuloze
Celulozes struktūrformula
CAS numurs	9004-34-6
Ķīmiskā formula	(C6H10O5)n
Molmasa	celobiozesstruktūrvienībai 342,3 g/mol
Blīvums	~1500 kg/m3
Kušanas temperatūra	sadalās
Viršanas temperatūra	—
Šķīdībaūdenī	nešķīst

Celuloze(franču:cellulose<latīņu:cellula— 'šūna') ir visizplatītākaisogļhidrātsauguvalstī un galvenā augušūnapvalkusastāvdaļa. To veido arglikozīdsaitēmsaistījušiesglikozesatlikumi.Celulozes polimerizācijas pakāpe augos var sasniegt 15000. Celulozes molekulas augu šūnā ir sakārtotas fibrillās, kurām ir struktūra ar kristāliskām īpašībām.

Cilvēksun daudzi citidzīvnieki,izņemotzālēdājus,celulozi nespēj sagremot, jo viņugremošanas traktosneveidojasfermentitohidrolizēšanai,tomēr celuloze ir nozīmīga pārtikasšķiedrviela.

Ķīmiskā uzbūve

Celuloze irpolisaharīds,kura virkni veido no 2500—12 000 β-D-glikopiranozes atlikumiem, kas savstarpēji saistījušies ar β-(1→4)glikozīdsaitēm.Starp blakus esošajiem β-D-glikopiranozes atlikumiem veidojas arī iekšmolekulārasūdeņraža saites.Anomērā oglekļa atoma β-konfigurācijas dēļ celulozes molekulām ir lineāra uzbūve. Celulozes disaharīdafragmentsircelobioze.

Ķīmiskās īpašības

Celuloze ir ķīmiski diezgan inerta. Tā nešķīstūdenī,organiskajos šķīdinātājos,kā arīsārmuun atšķaidītuminerālskābjušķīdumos, bet šķīst koncentrētāsālsskābē,fosforskābē,72%sērskābesšķīdumā, kā arī tetraamīnvara(II) hidroksīda šķīdumā jebŠveicera reaģentā.

Atrašanās dabā

Kokvilnasšķiedras, kuru sastāvā ir vairāk nekā 90% celulozes

Celuloze gandrīz pilnībā veidokokvilnas,džutas,linušķiedras. Koksnes šūnās apmēram 50% ir celuozes, bet salmos — ap 30%.

Vēsture

Celulozi 1838. gadā atklāja un pirmais aprakstīja franču ķīmiķisAnselms Paija(Anselme Payen).

Papīru ilgu laiku izgatavoja no lupatām. 1844. gadāvācietisFrīdrihs Gotlībs Kellers(Friedrich Gottlob Keller), izstrādāja tehnoloģiju celulozes iegūšanai nokoksnesšķiedrām. 1846. gadāHeinrihs Feltersno Kellera nopirkapatentucelulozes iegūšanai un tālāk attīstīja tehnoloģiju, kas ļāva sākt celulozes ražošanu masveidā.

Drīz pēc tam J. Rots (J. Roth) izstrādāja ķīmisku procesu (sulfītu procesu), izmantojotsērpaskābi.1860. gados amerikānisBenjamins Čū Tilgmens(Benjamin Chew Tilghman) atklāja, ka celulozes atdalīšanai var izmanotkalcija bisulfītuCa(HSO₃)₂.Pirmā sulfītu procesa celulozes fabrika, kas darbojās komerciāli, tika uzcelta 1874. gadā Zviedrijā. Tā izmantojaKarla Daniela Ekmana(Carl Daniel Ekman) izstrādāto tehnoloģiju, kas balstījās uzmagnija bisulfītu.

1900. gados sulfītu process kļuva dominējošais celulozes ražošanā, izspiežot mehānisko procesu. Tika meklētas arī citas tehnoloģijas. 1879. gadā vācietis Kārlis Dāls (Carl F. Dahl) izstrādājasulfātu procesu(sauktu arī par Krafta procesu). Pirmā sulfātu celulozes fabrika sāka darbu 1890. gadā Zviedrijā. Ar atjaunošanas katla izgudrošanu 1930. gados, kas ļāva atgūt gandrīz visas izmantotās ķimikālijas, kā arī Krafta procesa spēju izmantot dažādus koksnes veidus un izgatavot stiprākas šķiedras, 1940. gados sulfātu process kļuva par dominējošo.

Izmantošana

Celulozes molekulu sakārtojuma dēļ tai ir liela mehāniskā stiprība un šķiedrainība, tāpēc to izmantopapīra,mākslīgošķiedru,plastmasu,lakuunspridzekļurūpniecībā. Liela nozīme ir arī tās atvasinājumiem. Celulozi hidrolizējot ar atšķaidītu sērskābi, veidojascelodekstrīni,kas tālāk sadalās celobiozē un visbeidzot — glikozē, kosaraudzējotiegūstetilspirtu.