Микрокристаллик целлюлоза технологияси
Д. Ш. Хамдамова
В. К. Умарова
М. Т. Примкулов
В монографии проанализированы технологии микрокристаллической наноцеллюлозы из хлопковой и древесной целлюлоз и целлюлозы, полученной из стебля лекарственных растений и бахчевых культур. Обобщены результаты экспериментальных исследований авторов по получению МКЦ из альтернативного сырья. Она рассчитана для исследователей в области получения и переработке целлюлозы.
Микрокристаллик целлюлоза технологияси
Д. Ш. Хамдамова
В. К. Умарова
М. Т. Примкулов
Благодарности:
Хамдамова
Умарова
Примкулов
© Д. Ш. Хамдамова, 2023
© В. К. Умарова, 2023
© М. Т. Примкулов, 2023
ISBN 978-5-0062-0665-6
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Д. ?АМДАМОВА, В. УМАРОВА, М. ПРИМ?УЛОВ
МИКРОКРИСТАЛЛИК ЦЕЛЛЮЛОЗА ТЕХНОЛОГИЯСИ
Монография
Олиниши Хоссалари
?yлланилиш со?алари
ТОШКЕНТ – 2021
?амдамова Д., Умарова В., Прим?улов М.
Микрокристаллик целлюлоза технологияси [Матн]: монография
/Д. ?амдамова, В. Умарова, М. Прим?улов. Тошкент 2021.
Илмий му?аррир:
?. Ра?монбердиев – Россия ФА мухбир аъзоси
Та?ризчилар:
И. А. Набиева, т.ф.д, Тошкент тy?имачилик ва енгил саноат институти «Кимёвий технология» кафедраси профессори.
Р. И. Адилов, т.ф.д, профессор. Тошкент кимё-технология институти кафедра мудири.
Монографияда доривор, полиз ва сабзавот yсимликлар поясидан шунингдек, пахта, ё?очдан целлюлоза ва унинг структуравий yзгариши бyл- ган микрокристаллик целлюлоза (МКЦ), наноцеллюлоза олиш усуллари, фи- зик-кимёвий хоссалари ?амда ?yллаш со?алари анализи та?лил ?илинган. Янги хом ашёдан МКЦ олиш ва унинг хоссаларини yрганиш бyйича олиб борилган экспериментал ишлари ?ам умумлаштирилган. Монография тех- ника олий y?ув юртларида целлюлоза технологияси со?аси бyйича таълим олаётган бакалавр, магистр ва докторантлар учун мyлжалланган.
В монографии проанализированы технологии микрокристаллической наноцеллюлозы из хлопковой и древесной целлюлозы и целлюлозы получен- ной из стебля лекарственных растений и бахчевых культур. Обобщены результаты экспериментальных исследований авторов по получению МКЦ из альтернативного сырья. Она рассчитана для бакалавров, магистров и докторантов специализирующихся в области получения и переработки целлюлозы.
Д. ?амдамова, В. Умарова, М. Прим?улов, 2021
ГЛОССАРИЙ
МКЦ – микрокристаллик целлюлоза ПЦ – порошокли целлюлоза
ПД – полимерланиш даражаси
НММО – N – метилморфолин – N – оксид НКЦ – нанокристаллик целлюлоза
МКФ – микрофибрилланган целлюлоза НФЦ – нанофибрилланган целлюлоза ТПЦ – толали порошок целлюлоза
ТШ – техник шартлар И? – инфра?изил
НМЦ – надмолекулярная структура (устмолекуляр целлюлоза) СВЧ – свет высокочастотной (ю?ори частотали нурланиш) ГПК – гетерополикислота
УЗ – ультразвук (ультра товуш) КМЦ – карбоксилметилцеллюлоза РЭМ – растерли электрон микроскоп АСМ – атомносиловой микроскоп
Ц – целлюлоза
ВПП – винил полипирролидон
К И Р И Ш
Целлюлоза Ер шарида кенг тар?алган табиий полимер ва- килларидан бири ?исобланади. Табиий ресурс ?исобланган целюлозанинг ми?дори бир триллион тоннага етади. Бундан таш?ари, биосинтез натижасида бу масса табиатда ?ар йили тахминан 100 млрд тоннадан ортиб боради [1]. Целлюлоза Ер юзидаги барча yсимликлар таркибида, шу жумладан, баъзи сув ости yсимликларида ?ам мавжуд. ?атто баъзи жониворларда (?ис?ичба?а туркумли, тошба?а, шилли?урт) ?оби?и таркибида учрайди. Булардан таш?ари, кимёвий соф целлюлозани баъзи микроорганизмлар синтез ?илади
.
Асосий целлюлоза манбаи ер усти yсимликларидир. Ўтси- мон yсимликлар таркибида целлюлоза 30—40%, ё?очда 45—50%, луб толаларида (зи?ир, рами, каноп, жут ва б.) 60—70%, пахта то- лаларида эса 90% дан ю?ори. Целлюлоза табиий тугамайдиган полимер бyлиб, у турли-туман, yхшаши йy? материал ва мод- далар ишлаб чи?ариш учун ?имматба?о хом ашё ?исобланади.
Дастлаб француз кимёгари Ансель Пайен 1838 йили ё?оч ?и- пи?и ва пайрахага кимёвий ишлов бериш жараёнида толали ?у- жайраларни ажратиб олишга муваффа? бyлади. У ?ужайралар- ни «целлюлоза» деб номлаган. Целлюлоза термини кимё фани ва технологиясида му?им са?ланиб келинмо?да [2].
Олимлар целлюлоза толаларини механик, кимёвий усул- ларда майдалаб, сиртмолекуляр тузилишини поли молекуляр (структурасини) yзгартириб, турли ма?садлар учун материал- лар олиш усулларини ишлаб чи?мо?далар. Жумладан, кимёв- ий усулда чу?ур гидролизга учратиб, майдаланган толали цел- люлоза микрокристаллик целлюлоза (МКЦ), механик куч таъ- сирида майдаланганлари – толали порошокли целлюлоза (ПЦ) деб номланади. МКЦга ?yшимча кимёвий ва физикавий кучлар
Gluconacetobacter xylinus (М.Я.Иолович. ВМС, Сер А.2016,58 (6),604—624).
таъсир этиб, yта майда заррачалар кyринишига келтирилган ма?сулотни наноцеллюлоза (НЦ) деб номлаш 1974 йили Норио Тиангучи томонидан таклиф этилган. МКЦ, ПЦ ва НЦ ларнинг полимерланиш даражаси аввалги структуравий кyринишдаги (целлюлоза) дан бир неча баробар кичик эканлиги хоссаларида ?ам катта фар? борлиги ани?ланган [3].
Майда толали порошок кyринишига келтирилган целлюлоза 1956 йилдан бошлаб саноат ми?ёсида ишлаб чи?арила бош- ланган. Гранула кyринишда ишлаб чи?ариш эса 1967 йилдан бошланган. Дастлаб, порошок кyринишдаги целлюлоза моди- фикацияланган пахта целлюлозасидан олиниб, косметика, ози?- ов?ат, тиббиёт ва фармацевтика саноатида ?yлланила бошлан- ган. ?озирги кунда МКЦ структуравий агент, ?ую?лаштирувчи, эмульгатор ва стабилизатор yрнида, ов?атни ?азм ?илишда да?ал толалар yрнида фойдаланилмо?да. МКЦни олиш ва ?yллаш усуллари бyйича кyплаб адабиётларда мавжуд [4—8]. Асосан, МКЦни пахта, ё?оч ва ?исман, нодарахт yсимликлардан олин- ганлиги бyйича маълумотлар келтирилган. Микрокристаллик целлюлозанинг yзига хос хоссаларини ?исобга олиб, олимлар уни XXI асрнинг исти?болли материали деб ?исобламо?далар. Дунёда 2017 йили 900 миллион долларлик, 2025 йилга келиб эса 1451миллион долларлик МКЦ ишлаб чи?ариш мyлжаллан- мо?да, бунда yсиш даражаси 2018 – 2025 йилларда 5,5% ни таш- кил этади**
. Дунёда МКЦ га бyлган талаб ю?ори. Масалан, Россия йилига 2500 т МКЦни ?атор мамлакатларга (Германия – 46%, А?Ш – 26%, ?индистон – 10%, Хитой – 8% бош?а мам- лакатлардан – 10%) импорт ?илади.
Дунёда ишлаб чи?арилган МКЦнинг яримидан кyпи фарма- кологияда ?yлланилади.
Монографияда пахта ва ё?оч целлюлозаларидан, шунингдек, доривор, полиз ?амда сабзавот yсимлик пояларидан ?ар хил
Microcrystalline Cellulose (MCC) Market by Source Type and Application: Global Opportunity Analysis and Industry Forecast 2018 —2025 / Allied Market Research. Portland, October 2018. —212 pp.
ма?садлар учун ПЦ, МКЦ, НЦ олиш, унинг физик ва физик- кимёвий хоссаларини yрганишга ба?ишланган. Монографияни Олий таълим тизимида целлюлоза технологияси мутахассисли- ги бyйича та?сил олаётган бакалавр, магистр ва докторантлар, шунингдек, со?а инженер техниклар учун фойдали, деб ?и- соблаймиз.
I боб. ЦЕЛЛЮЛОЗА
Целлюлоза – органик бирикма, у ю?ори молекулали углерод (полисахарид) бyлиб, асосий ?исми yсимлик девори – ?ужайра- ларидан ташкил топган. У yсимлик тy?ималарига муста?кам- лик ва эластиклик хусусиятини беради. Целлюлоза чизи?ли стреорегуляр, яримкристалл полисахарид, унинг макромолеку- ласи D-глюкопиранозалардан ташкил топган бyлиб, «эгар» кон- формация кyринишида бир-бири билан 1,4-?-гликозид бо?лари билан «бош-оё?» типида туташган. Водород бо?лари ёрдами- да молекуляр занжир ?осил ?илади. ?ис?артирилган кимёвий
формуласи (С6Н10О5) n ёки элементар звеноси – [С6Н7О3 (ОН) 3] n кyринишда ёзилади. Ўз навбатида винт y?и бyйлаб 10,3? тар- тибланган, структура формуласи ?уйидаги кyринишларда ифо-
даланади:
Элементар звеносини молекуляр массаси 162,1406 г/моль; зичлиги 1,53—1,55 г/см
