ГИДРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Под гидролизом растительной ткани понимают процесс взаимодействия полисахаридов древесины или однолетних растений с водой (обычно в присут­ствии кислых катализаторов) с образованием простых Сахаров, причем дру­гие компоненты растительной ткани также претерпевают существенные изме­нения.

В качестве катализаторов при гидролизе применяются минераль­ные кислоты (иногда с добавкой солей). Хотя взаимодействие компонен­тов растительной ткани с водой в присутствии щелочных катализаторов также отчасти можно считать процессом гидролиза, происходящие при этом реакции не будут рассматриваться в настоящем разделе, поскольку они подробно представлены в других главах. При кислотном гидролизе образуется смесь, состоящая из моносахаридов, продуктов их рас­пада, органических кислот, лигнина (в остатке) и других ве­ществ.

С момента открытия Браконно в 1819 г. превращения целлюлозы в глюкозу действием концентрированной H2S04 Проблема осахаривания полисахаридов растительной ткани (в основном древесины) привлекала к себе внимание многих исследователей. Параллельно развивались два направления — гидролиз разбавленными кислотами при высоких темпе­ратурах и гидролиз концентрированными кислотами при нормальных температурах. Оба эти направления в настоящее время решены в про­мышленном масштабе.

Изучение продуктов распада моносахаридов в кислой среде привело к открытию весьма ценных для органического синтеза веществ — фур­фурола, левулиновой кислоты, оксиметилфурфурола, что вызвало интен­сивное изучение третьего направления гидролиза — получения этих продуктов.

Промышленное производство фурфурола — продукта распада пен — тоз — расширило сырьевую базу гидролизной промышленности бла­годаря применению для получения фурфурола наряду с листвен­ной древесиной богатых пентозанами однолетних растений, ис­пользуемых обычно в виде сельскохозяйственных отходов: кукуруз­ной кочерыжки, подсолнечной лузги, хлопковой шелухи и т. д. В табл. 161 приведены данные о составе некоторых видов гидролиз­ного сырья. Поскольку химический состав древесины различных пород подробно представлен в соответствующей главе, в таблицу для сравнения с однолетними растениями включены лишь сосна и береза.


ТЕОРИЯ ГИДРОЛИЗА РАСТИТЕЛЬНЫХ ТКАНЕЙ

Легко и трудно гидролизуемыр* полисахариды

Гидролиз полисахаридов растительной ткани может быть выражен следующими реакциями


■гС6Н1206

Гексозы тСЕИ10О5 Пентозы

(CeH10Os)„ + nH20

Гексозаны

(С6Н804)^ + wH80

Пентозаны

Полисахариды растительной ткани гидролизуются кислотами с раз­личной скоростью, причем различие в скорости может достигать десят­ков и даже сотен раз. Резкая разница в скорости гидролиза дает основание условно разделить пилисахариды растительной ткани на легко и трудно гидролизуьмые. К первой группе относятся болыпа з часть гемицеллюлоз, крахмал, камеди, ко второй — целлюлоза и некоторая часть гемицел­люлоз.

Таблица 161

Состав некоторых видов гидролизного сырья

Компоненты % от абсолютно сухого сырья

■ « и

R g 3

£. ОЭ £

Ч ‘ ■• I Й

Ч и го Е Р

— s И

9[73]

Gc : S н< t W В >> о к Н t. ш и с,

Вид снрья

2

Ч се Ч сг

А; с

В № А> As С

Подсолнечная лузга (1) Кукурузная кочерыж а (2) Хлопковая шелуха (2) Овсяная шелуха (3) … Рисовая шелуха (3) …

‘ "ростник (3)……………………..

Гувапая! л О дубина [74] (3

Сосна [2, и 86j

27.90 13.70 31.97 17.17 18.96 20.80 25.63 27.51 27.30 21.21

1.24 1.63 2.05 7.7 18.00 3.41 3.54 0.52 0.20 0.3!

28.70 32.80 43.52 28.90 27.90 36.55 35.95 36.70 36.87 32.06

23.25 37.30 23.Г 33.60 16.09 22.46 15.11 19.75 10.5о 19.70

21.90 35.0П 26.50 34.72 18.10 21.05 20.55 20.79 24.03 31.20

35.40

40.45 28.62 29.05 38.90 38.32 37.35 40.97 34.37

Береза [2, стр fij…………………

Наибольший интерес представляют условия гидролиза целлюлозы и гемицеллюлоз, как основных компонентов клеточных стенок растений.

Известно, что гемицеллюлозы легко переходят в частично гидролизо — ванные, растворимые в воде продукты под действием на растительную ткачь разбавленных кислот при 100" С и воды при температуре ьыше 100 С, причем целлюлоза в этих условиях мало затрагивается. Дальней­ший гидролиз этих продуктов (растворимых в воде полисахаридов) идет в гомогенной среде.

Для гидролиза целлюлозы требуются более жесткие условия (более высокие температура или концентрация кислоты), при которых гидролиз гемицеллюлоз проходит в такие короткие сроки, что полученные из них моносахариды подвергаются значительному распаду, прежде чем закон­чится гидролиз целлюлозы.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв