Tselluloos referaat (0)

Võrumaa kutsehariduskeskus
PT 10
Taavi Hindrikson
TSELLULOOS
Referaat
Juhendaja :Tiina Asi
Väimela 2012
Tselluloos on Maal enim leiduv orgaaniline ühend. Ta sisaldab 50 % taimedes leiduvast süsinikust ( mida läheb taimedel vaja fotosünteesil ). Rohttaimedes on tselluloosi 15-30 %, puidus 40-50 % üldmassist. Tselluloos on looduslik orgaaniline polümeer, mille makromolekulid koosnevad peamiselt glükoosi jääkidest. Teiste monosahhariidide ja pektiinide jääke on tselluloosi marmormolekulides vähe, nende sisaldus sõltub biosünteesi teguritest. Tselluloos inimese soolestikus ei lagune, kuid soodustab soolte tegevust. Looduslik tselluloos sisaldab alati 4-5% saateaineid. Tselluloosi sisaldub peamiselt taimedes, kuid teda leidub ka seentes , bakterites ja isegi mõnedes alamates mereloomades. Looduslikes materjalides ühinevad tselluloosi üksikmolekulid umbes 60 kaupa kimpudesse, mida nimetatakse mitsellideks . Tselluloos on taimede rakukesta peamine koostisosa , mis tekib tsütoplasmas ja ladestub raksuseintele, andes neile mehaanilise tugevuse. Kiudtaimedes ( puuvillas, linas, kanepis ) moodustavad mitsellid silmaga nähtavaid kiude . Taimtoidulised loomad tselluloosi otseselt ei seedi, tselluloosi lagundavad loomade soolestikus elavad bakterid . Tselluloos on nagu teisedki kiudained halvasti lahustuv aine, ta lahustub ainult mõningate soolade ja kompleksühendite lahustes. Tselluloosi kasutatakse peamiselt paberi tootmiseks. Tselluloosi saadakse eelkõige puidust ( 95% ), palju vähem kasutatakse õlgi, roogu, pressitud suhkruroogu ja muid taimi. Tselluloosi tootmine seisneb ebasobivate ühendite, peamiselt ligniini , lahustamises ja väljapressimises. Ligniini eemaldamisel kaotab puit tugevuse ning üksikuid kiude on üksteisest lihtne eraldada.
Tselluloosi tootmine toimub järgmiselt:

Kõigepealt keedetakse algmaterjal kas aluselises ( leeliselises ) või happelises keeduvedelikus.

Pärast keetmist tselluloos pestakse, pesemisel eemaldatakse lahustunud lisandid.

Seejärel sorteeritakse välja oksatükid ja muud võõrosakesed.

Viimase töötlusena enamik tselluloosi pleegitatakse, pleegitamisel eemaldatakse ligniinijäägid ja tselluloos muutub valgemaks ning homogeensemaks.
Selline paberi tootmistehnoloogia leiutati 1850 aastail. Pleegitamisel kasutatakse enamasti kloori ja selle oksiide . Kloori kasutamist pleegitamisel ja väävliühendite kasutamist keetmisel on viimastel aastakümnetel tauninud paljude riikide keskkonnakaitseorganisatsioonid. See on kiirendanud sellealaseid uurimustöid. Uus keedumeetod on leeliskeet, kus kasutatakse väävliühendite asemel metanooli. Pleegitamisel nähakse perspektiivi vesinikperoksiidil ja trihapnikul.
Tselluloos on looduses kõige laiemalt levinud biopolümeer, mida toodetakse aastas ligikaudu 180 miljardit tonni. Peamised tselluloosi produtseerijad on taimed,
kuid tselluloosi on võimelised sünteesima ka mõned loomad (näiteks tunikaadid) ja bakterid (näiteks Acetobacter xylinum). Taimede rakukesta koostises omab tselluloos kindlatkorrastatud struktuuri ning annab rakukestale iseloomuliku tugevuse. Harva on tselluloosrakukestas puhtal kujul, tavaliselt moodustab see koos teiste biopolümeeride – ligniini ja hemitselluloosiga põimunud maatriksi. Tselluloosi funktsioon mikroorganismides ei ole täpselt teada, kuid arvatakse, et aeroobsed bakterid kasutavad enda poolt
produtseeritudtselluloosi „mati― moodustamiseks, mis võimaldab neil vedelik-õhk piiripinnal püsida ning kaitseb ka UV kiirguse eest.
Tsellulloos on D-glükoosi jääkidest koosnev polümeer, milles monomeerid on
omavahel seotud β-1,4-glükosiidsete sidemete kaudu. Kuna iga teine glükoosi jääk ahelas
asetseb eelmisega võrreldes 180o nurga all, siis pole ahela minimaalseks kordusühikuks mitte
glükoosi, vaid tsellobioosi jääk. Tsellobioosi jääkidest koosnevad ahelad on
lineaarsed ja täies pikkuses välja sirutunud. Ahela otstes paiknevad
glükoosijäägid on teineteisest keemiliselt erinevad: redutseerivas otsas on glükoosi C1 hüdroksüülrühm sidemest vaba ning esineb tasakaal tsüklilise poolatsetaalse ja lineaarse
aldehüüdse vormi vahel, mitteredutseerivas otsas on glükoosi anomeerne C1 hüdroksüülrühm
kaasatud glükosiidsesse sidemesse ning on alati tsüklilises vormis. Kõrvuti asetsevad
telluloosi ahelad interakteeruvad omavahel vesiniksidemete vahendusel, moodustades lehtstruktuure. Lehtstruktuurid interakteeruvad omakorda van der Waalsi jõudude kaudu moodustades mikrofibrille
Tselluloos on D-glükoosi jääkidest koosnev polümeer. Monomeerid on omavahel seotud β-1,4-glükosiidsideme kaudu. Tselluloosiahela minimaalseks kordusühikuks on tsellobioosi jääk.
Mitteredutseerivas otsas on glükoos alati tsüklises vormis, redutseerivas otsas esineb tasakaal avatud aldehüüdse ja tsüklilise poolatsetaalse vormi vahel.
Looduses vastutab tselluloosi sünteesi eest plasmamembraanis paiknev tselluloosi
süntaas. Aktiveeritud monomeerina kasutatakse UDP-glükoosi, mis lülitatakse kasvava tselluloosiahela mitteredutseerivasse otsa ning glükosiidse sideme tekkega vabaneb UDP.
Sõltuvalt tselluloosi päritolust võib glükoosijääkide arv ahelas ehk polümerisatsiooni aste
(DP) varieeruda vahemikus 2000-20 000. Taimede plasmamembraanis paiknevad tselluloosi
süntaasid rosettidena, mis tagab kasvavate tselluloosiahelate õige orientatsiooni teineteise
suhtes ja võimaldab mikrofibrillide moodustumist. Puhtalt kristallilisel kujul tselluloos looduses siiski ei esine ning sisaldab ka amorfseid piirkondi, kus ahelad on pakitud ebakorrapäraselt, on poolikud või painde all. Amorfsele tselluloosi osale on ebakorrapärase struktuuri tõttu iseloomulik ahelate vaheline nõrgem seostumine, mistõttu antud piirkonnad alluvad hüdrolüüsile kergemini.
Tselluloos on polüsahhariidide hulka kuuluv looduslik polümeer (C6H10O5)n
Omadused:
Tsellofaan on läbipaistev, paenduv kile, mis laseb halvasti läbi õhku ja õlisid. Tsellofaan on hügroskoopne ja deformeerub ebaühtlase niiskusesisalduse mõjul.
 
Saamine:
Tselluloos moodustab põhiosa taimsest biomassist, praktiliselt puhtal kujul siiski vaid puuvillakiududes. Tsellofaan saadakse looduslikust tselluloosist keemilise töötlemise tulemusena (lahustamine aluses ja saadud lahuse ekstrudeerimine läbi pilu happelisse keskkonda). Tselluloosi ( vatt , paber) töötlemisel kontsentreeritud lämmastikhappega väävelhappe manulusel saadakse nitrotselluloos (tselluloosnitraat).
 
Rakendused :
Puidust saadav tselluloos on lähtematerjaliks paberi tootmisel. Puuvill on oluline tektsiilitööstuse tooraine . Tsellofaani kasutatakse pakkematerjalina (toiduained). Nitrotselluloos on suitsuta püssirohu põhikomponent.