312 Гл. XI. Углеводы,
Более высококачественные сорта изготовляют из бумажной массы, представляющей собой смесь древесной массы с более или менее чистой клетчаткой.
Для получения клетчатки в промышленности пользуются ря дом способов. Наиболее распространенным из них является суль фитный. При выработке клетчатки по этому способу измельчен ную древесину (главным образом еловую) варят при повышен ном давлении в громадных котлах—автоклавах емкостью до 300 м3 и более с раствором кислого сернистокислого кальция C a(H S03)2. Древесина разрушается и частично переходит в рас твор; содержащаяся же в ней клетчатка остается в виде волок нистой массы.
По окончании варки содержимое котла передавливают в гро мадную сцежу—бетонный резервуар с полом из дырчатых пли ток. В сцеже клетчатку отделяют от раствора и промывают водой. Клетчатку отжимают на прессах, высушивают и направ ляют для дальнейшей переработки на бумажную фабрику.
Отделенный в сцеже раствор, так называемый сульфитный щелок, содержит значительное количество сахаристых веществ, которые могут быть использованы для получения спирта путем брожения. Такой «гидролизный спирт», используемый для тех нических целей, получается из непищевого сырья.
Кроме производства бумаги, значительное количество клет чатки применяется для получения искусственного волокна, пла стических масс, лаков и порохов.
Гидролиз клетчатки. Клетчатка, подобно крахмалу, при дей ствии на нее растворов кислот гидролизуется; при этом образует ся П-глюкоза:
(СвН10О6) х -р лН20 ► |
хСеН120 6 |
Это уравнение выражает только |
конечный итог гидролиза. |
На самом деле гидролиз клетчатки происходит постепенно, в ре зультате чего получаются все более и более простые вещества.
При непродолжительном действии на клетчатку крепкой сер ной кислоты она переходит в амилоид, который синеет от иода. Этой реакцией часто пользуются для открытия клетчатки. Иногда вместо серной кислоты и иода для этой цели берут хлорцинкиод, т. е. раствор иода и йодистого калия в насыщенном растворе хлористого цинка.
Образованием амилоида пользуются в технике для приготов ления пергаментной бумаги: непроклеенную бумагу погружают на несколько секунд в 80%-ную серную кислоту и затем промы вают водой и раствором аммиака; при этом на поверхности бу маги образуется слой амилоида, делающий бумагу непроницае мой для воды.
При продолжительном действии на клетчатку минеральных кислот (соляной, серной) клетчатка переходит в гидроцеллюлозу.
167. Клетчатка |
313 |
Гидроцеллюлоза—хрупкое вещество, легко истирается в поро шок, восстанавливает фелингову жидкость, частично растворяет ся в щелочах. Гидроцеллюлоза—смесь неизмененной клетчатки и продуктов ее разрушения и гидролиза.
Образование гидроцеллюлозы происходит и в том случае, если клетчатку, пропитанную даже разбавленной кислотой, вы сушить, особенно в токе горячего воздуха; обработанная таким образом ткань легко рассыпается в порошок. Этим свойством клетчатки пользуются для выделения шерсти из старых тканей, сделанных из смешанной пряжи (хлопка и шерсти). Для этого ткань обрабатывают кислотой и, выдержав в горячей камере, удаляют гидроцеллюлозу. Этот процесс называется карбони зацией.
При более энергичном действии кислот происходит дальней ший гидролиз гидроцеллюлозы с образованием все более и более простых полисахаридов. Конечным продуктом гидролиза клет чатки является глюкоза.
В промышленности для осахаривания клетчатки используют древесные отходы деревообделочных заводов, нагревая их под давлением с 0,1%-ным раствором серной кислоты; полученный таким путем сироп перерабатывают на винный спирт.
По другому способу осахаривание производят на холоду— действием на клетчатку соляной кислотой уд. веса 1,21. Продукты гидролиза затем нагревают для удаления главной массы соля ной кислоты и нейтрализуют содой. Нейтрализованный продукт применяют в качестве корма для скота.
Разрушение клетчатки может происходить и при помощи ми кроорганизмов. Эти процессы имеют громадное значение в при роде; так происходит разрушение на поверхности земли расти тельных остатков. Одним из таких процессов является разруше ние деревянных построек домовым грибком, который при помощи, кислорода воздуха окисляет клетчатку до СОг и НгО. Большое значение имеет метановое брожение клетчатки, производимое некоторыми видами бактерий на дне стоячих вод. Это брожение происходит без доступа воздуха; при этом получаются метан, углекислый газ и жирные кислоты.
Отношение клетчатки к щелочам. Клетчатка, сравнительно легко изменяющаяся под действием кислот, весьма устойчива по отношению к щелочам.
При действии холодных растворов едких щелочей клетчатка сильно набухает и поглощает из раствора щелочь, давая с ней химические соединения. Эти соединения называются алкалицеллюлозами. При действии 18%-ного раствора едкого натра обра зуется алкалицеллюлоза состава {(СбНюС^г • NaOH)]; она мо жет быть отмыта от раствора едкого натра спиртом и затем вы сушена.
314 Гл. XI. Углеводы
Алкалицеллюлоза легко разлагается водой с образованием несколько измененной клетчатки—гидратцеллюлозы. По химиче скому составу гидратцеллюлоза не отличается от клетчатки, ио она более гигроскопична; труднее, чем обыкновенная клетчатка, теряет гигроскопическую воду; легко окрашивается и менее устойчива к химическим воздействиям.
Обработка хлопчатобумажных тканей и пряжи щелочью с по следующей промывкой их водой называется мерсеризацией. При обработке ткани или пряжи щелочью происходит сокращение их размеров приблизительно на 20%, причем ткань становится плот нее, а пряжа—толще. Прочность на разрыв значительно уве личивается. Сокращение размеров и увеличение прочности не изменяется и после отмывки щелочи водой. Если механически воспрепятствовать сжатию, т. е. производить мерсеризацию ткани или пряжи в натянутом состоянии, то волокна приобретают шел ковистый блеск.
Образование гидратцеллюлозы—важная стадия при про цессах изготовления искусственного шелка.
В высшей степени характерна для клетчатки ее способность
растворяться |
в |
аммиачном |
растворе |
окиси |
меди |
[Cu (NH3)4](OH)2. И з |
э т о г о раствора действием воды или кислот |
||||
клетчатка выделяется в виде гидратцеллюлозы. Медно-аммиач ный раствор клетчатки применяется для получения одного из видов искусственного шелка.
Окисление клетчатки. При действии на клетчатку различных окислителей (влажный хлор и его окислы, перекись водорода, марганцовокислый калий) происходит постепенно окисление клетчатки с образованием различных видов оксицеллюлозы. Оксицеллюлоза представляет собой смесь неизмененной клетчат ки с продуктами ее окисления. Оксицеллюлоза содержит вещест ва с альдегидными и карбоксильными группами; она восстанав ливает фелингову жидкость, окрашивается фуксинсернистой кис лотой в малиновый цвет и часто растворяется в щелочах.
Кислород воздуха при обыкновенных условиях почти не дей ствует на клетчатку, но в щелочной среде и при повышенной тем пературе действие его усиливается. В процессе сплавления клет чатки со щелочами при доступе воздуха происходит ее окисление
вщавелевую кислоту.
168.Сложные и простые эфиры клетчатки. В молекуле клет чатки содержатся гидроксильные группы, причем на простей шую формулу клетчатки С6Ню05 приходится три гидроксила, поэтому простейшую формулу клетчатки следует изобразить так:
С6Н70 2(0 Н )3.
Известны сложные эфиры клетчатки, в которых на одну груп пу СбНюОб приходится три остатка молекулы одноосновной кис лоты. Из сложных эфиров клетчатки наибольшее значение име