Cellulosa
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La cellulosa è uno dei più importanti polisaccaridi. È costituita da un gran numero di molecole di glucosio (da circa 300 a 3.000 unità) unite tra loro da un legame β-1--->4 glicosidico.
La catena polimerica non è ramificata.
Indice |
[modifica] Struttura
Le catene sono disposte parallelamente le une alle altre e si legano fra loro per mezzo di legami ad idrogeno, formando fibrille.
Queste fibrille localmente sono molto ordinate al punto da raggiungere una struttura cristallina.
La parte cristallina è idrofoba, ossia non assorbe acqua, e quindi per poter ottenere un prodotto idrofilo (come il comune cotone) occorre sottoporre la cellulosa ad un insieme di trattamenti detti mercerizzazione, dal nome del chimico e industriale tessile inglese John Mercer che ideò il processo nel 1844 e lo brevettò nel 1851.
Circa la metà delle pareti cellulari delle piante è costituita da cellulosa, ma il cotone, per esempio, è cellulosa quasi al 100%.
La cellulosa viene idrolizzata, in particolari condizioni, nel disaccaride cellobiosio che successivamente viene idrolizzato a glucosio.
Nell'intestino dell'uomo questo processo idrolitico non avviene perché mancano gli enzimi per rompere il legame β-1--->4 glicosidico. Negli stomaci dei ruminanti, invece, sono presenti alcuni batteri simbionti che convertono il legame β in un legame α, scindibile da tutti gli animali.
[modifica] Economia della cellulosa
La "cellulosa" è importante commercialmente in quanto da essa si ricavano numerosi derivati; il "rayon" si ottiene dalla cellulosa in una soluzione di idrossido di sodio e solfuro di carbonio; con lo stesso metodo si può ottenere il "cellophane".
I vari gruppi costituenti la cellulosa possono reagire con acido nitrico per dare il nitrato di cellulosa (un esplosivo conosciuto come "cotone fulminante" o "fulmicotone". Il nome cellulosa fu introdotto nel 1839 da Ansalme Payen, professore francese di Chimica Applicata .
[modifica] Estrazione chimica ed ottenimento di pasta chimica
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I processi chimici sono finalizzati a sciogliere la lignina in fase acquosa acida o alcalina e separarla dalla cellulosa insolubile.
La composizione chimica dipende dalla composizione del legno adoperato; la resa è influenzata da vari fattori, tra cui il tipo di legno, le tecniche di lavorazione e il processo di ottenimento. Può arrivare al 90-95 %. Aspetto: fascetti di fibre di lunghezza variabile, frammenti di fibre e fibre isolate; consumo di energia: circa 12 kcal/tonn di pasta;
[modifica] Qualità della pasta
Una pasta di cellulosa ad alto contenuto di lignina dà luogo a carta con bassa resistenza ad invecchiamento e soggetta ad ingiallimento a causa della presenza di doppi legami. Questa pasta più economica, viene usata per giornali, cartoni.
La pasta più pregiata, detta pasta chimica, permette di ottenere carte di maggior pregio, usate ad esempio per riviste patinate o per altri usi come l'imballaggio alimentare.
[modifica] Fasi del processo
Si svolgono in due fasi:
- 1° fase: SEPARAZIONE: il legno, in fase acquosa, fornisce una pasta grezza e una soluzione di lignina;
- 2° fase: RAFFINAZIONE: dalla pasta grezza, si ottiene la pasta raffinata per allontanamento della lignina clorurata.
[modifica] Tipi di processo
A seconda delle condizioni della 1° fase, i processi si dividono in:
- processo alla soda
- processo al solfato
- processo al bisolfito
I primi due sono processi alcalini, il terzo avviene a pH = 2- 4 e produce come sottoprodotto i ligninsolfonati I processi chimici, rispetto al processo meccanico, sono più dispendiosi però producono paste più stabili per via del più basso contenuto di lignina. La pasta meccanica conserva la durezza e la rigidità del legno; la pasta chimica, grazie alla mancanza di lignina, è molto flessibile e viene compattata più facilmente.
