ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение холоцеллюлозы из "Практические работы по химии древесины и целлюлозы" Холоцеллюлозой называют углеводный комплекс древесины. Она получается как остаток после удаления лигнина из предварительно проэкстрагированной органическими растворителями древесины. В состав холоцеллюлозы входят целлюлоза и гемицеллюлозы (пентозаны, гексозаны и уроновые кислоты). Последние находятся в холоцеллюлозе в неизмененном состоянии и химически отличаются от гемицеллюлоз, выделенных щелочной обработкой древесины. Они содержат все карбоксильные и ацетильные группы древесины и все углеводные метоксилы. Выход холоцеллюлозы для древесины хвойных пород составляет около 70—75%, а для лиственной древесины 72—79%. [c.150] При выделении холоцеллюлозы эффективность метода делигнификации оценивается по следующим показателям удалению максимального количества лигнина, достижению наибольшего выхода углеводного материала за счет сохранения гемицеллюлоз, минимальному разрушению целлюлозы. К сожалению, эти требования не всегда легко выполнить. Поэтому при выборе метода делигнификации следует учитывать цель выделения холоцеллюлозы из древесины. При определении содержания в древесине углеводной части вышеуказанные требования следует удовлетворить, по возможности, полнее, тогда количество получаемой холоцеллюлозы будет равно разности между общим весом абсолютно сухой древесины и количеством лигнина, определяемого по сернокислотному способу. Таким образом, определение содержания холоцеллюлозы одновременно является и косвенным способом определения содержания лигнина. [c.150] Холоцеллюлоза содержит всю целлюлозу древесины. Определение целлюлозы путем выделения холоцеллюлозы, установления ее количества и вычитания содержащихся в ней неглюкоз-ных полисахаридов дает более правильное представление о составе растительного сырья, чем непосредственное определение содержания целлюлозы. [c.150] Наилучшей считают следующую схему анализа древесного сырья [1]. Сначала древесину экстрагируют органическим растворителем, а затем горячей водой и определяют содержание экстрактивных веществ, после чего определяют зольность древесины, содержание лигнина и холоцеллюлозы. Эти составные части древесины в сумме должны дать 100%. Остальные полисахариды древесины, кроме целлюлозы, т. е. пентозаны, метилпентозаны, маннан, галактан, а также уроновые кислоты, ацетильные и метоксильные группы определяют в исходном сырье. [c.150] Первоначально не было установлено строгого различия между целлюлозой в древесных клеточных стенках и сопровождающими ее полисахаридами — гемицеллюлозами. Выделяемые из древесины препараты целлюлозы содержали значительные количества гемицеллюлоз. Так, целлюлоза, полученная по методу Кросса и Бивена (путем чередующихся обработок хлором и горячим раствором сульфита натрия), содержала значительное количество гемицеллюлоз, но в то же время не являлась холоцеллюлозой, так как при ее выделении вместе с лигнином удалялась довольно большая часть гемицеллюлоз. Возникновение интереса к выделению всей углеводной части древесины привело к разработке более совершенных методов делигнификации с минимальным повреждением углеводной части хлорирования древесины хлором и двуокисью хлора, а также обработки хлоритом натрия или перуксусной кислотой. Совершенствовались также методы удаления хлорированного лигнина (применение различных органических оснований и растворителей). [c.151] Следует заметить, что метод Риттера не лишен недостатков. [c.151] Предложены модификации метода выделения холоцеллюлозы, основанного на хлорировании древесины, предусматривающие проведение хлорирования не на стеклянном фильтре или в тигле, а в водной суспензии, и более тщательную экстракцию [И, 12]-Это увеличивает эффективность обработки, ускоряет делигнификацию и уменьшает деструкцию целлюлозы. Продолжительность определения холоцеллюлозы можно сократить, заменив растворитель 95%-ный спирт диоксаном [13]. Наилучшим растворителем хлорированного лигнина при определении холоцеллюлозы, по-видимому, является раствор моноэтаноламина в диоксане. Методика с применением диоксанового раствора моноэтаноламина также приводится ниже. [c.152] В настоящее время для выделения холоцеллюлозы наряду с методом хлорирования часто применяют обработку древесины хлоритом натрия ЫаСЮг в уксуснокислой среде. Считают, что этот метод также дает возможность выделить холоцеллюлозу без значительных потерь углеводов. Делигнифицирующее действие хлорита натрия обусловлено выделяющейся при его разложении двуокисью хлора и поэтому оно является сравнительно мягким. [c.152] Уайз с сотрудниками модифицировал хлоритный метод [16, 8, 17], значительно сократив общую продолжительность обработки и изменив концентрацию реагентов (методику см. ниже). [c.152] Однако выход холоцеллюлозы, полученный по хлоритному методу, не соответствует ее количеству в древесине и поэтому предлагают полученный продукт называть хлоритной холоцеллюлозой [13], хотя в литературе есть также и указания, что хлоритный метод вызывает меньшее разложение самой цел-лозы, чем хлорирование с последующей экстракцией [14]. [c.152] Как показали исследования, проведенные на кафедре химии древесины и целлюлозы ЛТА, разрушение гемицеллюлозной части можно уменьшить, если проводить обработку перуксусной кислотой в водно-спиртовой или водно-диоксановой среде. При этом выход холоцеллюлозы увеличивается, а содержание остаточного лигнина уменьшается. Эти исследования подтвердили, что при обработке древесины водным раствором перуксусной кислоты происходит значительное разрушение гемицеллюлозной части. [c.153] Для определения холоцеллюлозы применяется аппарат, изображенный на рис. 51. Древесные опилки предварительно освобождают от экстрактивных веществ. Взвешивают около 2 г воз-душно-сухих опилок (с точностью до 0,0002 г) в стеклянном пористом фильтре, помещенном в бюкс. При слабом отсосе через увлажненный образец древесины при охлаждении ледяной водой пропускают хлор. После 3-минутного хлорирования снимают воронку, перемешивают древесину и снова хлорируют в течение 2 мин. Заливают древесину спиртом и через 1 мин отсасывают. После этого отключают вакуум, спускают ледяную воду и заливают в фильтр горячий (75° или выше) 3%-ный (по объему) раствор моноэтаноламина в 95%-ном спирте, тщательно перемешивают и оставляют на 2 мин, а затем отсасывают. Обработку растворителем производят еще раз, промывают дважды 957о-ным спиртом и дважды холодной водой с отсосом. Всю обработку повторяют до тех пор, пока остаток древесины не примет белый цвет или пока цвет не перестанет меняться при хлорировании. Второе и все последующие хлорирования продолжают 2—3 мин. Более продолжительное действие хлора и образующейся НС1 может привести к гидролизу холоцеллюлозы и снижению ее выхода. [c.153] Выделенную холоцеллюлозу промывают два раза спиртом для удаления этаноламина, два раза холодной водой, снова спиртом до нейтральной реакции на лакмус и окончательно эфиром. [c.153] Холоцеллюлозу подсушивают сначала на воздухе для удаления эфира, а затем сушат 2 72 ч в сушильном шкафу при 105 3°С (холоцеллюлозу, предназначенную для каких-либо анализов, сушат при 60° С в вакууме). Фильтр с высушенной холоцеллюлозой помещают в бюкс, охлаждают в эксикаторе и взвешивают. Содержание холоцеллюлозы рассчитывают в процентах от веса абсолютно сухой неэкстра-гированной древесины (с точностью до 0,1%). [c.154] Определение содержания целлюлозы по холоцеллюлозе. Для определения содержания целлюлозы, аналогичной целлюлозе Кросса и Бивена, фильтр с холоцеллюлозой помещают в стакан емкостью 600 мл, добавляют 200 мл 1,3%-ной Н2504 и выдерживают 2 ч на кипящей водяной бане, уровень воды в которой должен совпадать с уровнем кислоты в стакане (постоянство уровней поддерживают добавлением воды). Смывают содержимое фильтра в тот же стакан дистиллированной водой и фильтруют через тот же фильтр. Промывают гидролизованную холоцеллюлозу на фильтре с отсосом горячей водой до нейтральной реакции на лакмус, а после чего 20 мл спирта и 20 мл эфира. Подсушивают фильтр сначала на воздухе, а затем сушат до постоянного веса в сушильном шкафу при 105° С. Рассчитывают содержание целлюлозы Кросса и Бивена в процентах от исходной абсолютно сухой древесины. [c.154] Древесную муку предварительно экстрагируют спирто-бензолом (1 2), а затем 957о-ным спиртом, или же сначала спиртом, а затем эфиром. 25 г проэкстрагированной древесины суспендируют в 250 мл воды при 0—5°, несколько минут энергично-перемешивают и пропускают быстрый ток хлора в течение 5 мин. Температура смеси при этом несколько повышается (до 5—10°). [c.155] Смесь фильтруют на фарфоровой воронке и промывают спиртом. Остаток древесины переносят из воронки в стакан и обрабатывают по несколько минут кипящим спиртом, два раза кипящим 3%-ным раствором моноэтаноламина в 95%-ном спирте и снова два раза кипящим спиртом. Каждый раз используют 250 мл соответствующего реагента, перемещивают и отфильтровывают. Хлорирование и экстракцию повторяют несколько раз до получения белого продукта. Выделенную холоцеллюлозу промывают дважды холодной водой, а затем спиртом и эфиром и сушат на воздухе. [c.156] Вернуться к основной статье