Получение микрокристаллической целлюлозы из тресты технической конопли

Получение микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), как одного из широко востребованных продуктов переработки целлюлозы, из альтернативных источников целлюлозосодержащего сырья является актуальнейшей задачей на сегодняшний день. В качестве альтернативного источника микрокристаллической целлюлозы рассматривается техническая конопля, которая имеет ряд преимуществ по сравнению с другим растительным сырьем, таких как большой объём ежегодного воспроизведения биомассы; невысокие затраты на её возделывание; высокая урожайность по стеблю; содержание лигнина значительно ниже по сравнению с древесиной; упрощённая делигнификация. Техническая конопля перед началом варки размалывалась до размеров 10-20 мм. Из-за высокого содержания костры в размолотой технической конопле разработан многостадийный технологический режим получения микрокристаллической целлюлозы. Многостадийный технологический режим получения микрокристаллической целлюлозы состоит из предгидролиза (натронной варки), пероксидно-молибдатной делигнификации, кислотного гидролиза и отбелки. Натронная варка, по сравнению с сульфатной или сульфитной варкой, обусловлена экологичностью из-за отсутствия соединений серы. Пероксидно-молибдатная делигнификация выбрана из-за более полного удаления остаточного лигнина из растительного сырья. Гидролиз полученного полупродукта минеральными кислотами обусловлен тем, что это самый распространенный и доступный способ получения микрокристаллической целлюлозы. Отбелка необходима для придания окончательных свойств, так как полученная МКЦ представляет собой мелкодисперсные частицы кремового цвета. Применение раствора серной кислоты для кислотного гидролиза тресты технической конопли по предлагаемой технологической схеме получения МКЦ приводит к уменьшению степени полимеризации на 55-60 единиц по сравнению с применением раствора соляной кислоты при этой же технологической схеме получения МКЦ. Микрокристаллическая целлюлоза из тресты технической конопли, полученная с использованием более высоких температур при натронной варке, при одинаковых режимах на других стадиях характеризуется более низкой белизной, из чего следует, что более оптимальным технологическим режимом получения МКЦ из тресты технической конопли является применение низкотемпературной натронной варки при начальной стадии.

1. Александров А.А., Валишина З.Т., Момзякова К.С., Дебердеев Т.Р., Ямашев Т.А., Канарский А.В., Дебердеев Р.Я. Сравнительный анализ способов получения целлюлозы из конопляного волокна и оценка ее качества // Вестник Технологического университета. 2021. Т. 24. № 8. С. 42-45.

2. Александров А.А., Печеный Е.А., Нуриев Н.К., Момзякова К.С., Дебердеев Р.Я., Валишина З.Т. Оптимизация фазы делигнификации при выделении целлюлозы из тресты конопли натронным способом // Вестник Технологического университета. 2020. Т. 23. № 11. С. 34-37.

3. Атаханов А.А. Получение, структура, свойства и технология производства хлопковой микрокристаллической и наноцеллюлозы: автореф. дисс. ... канд. хим. наук. Ташкент. 2016. 32 с.

4. Аутлов С.А., Базарнова Н.Г., Кушнир Е.Ю. Микрокристаллическая целлюлоза: структура, свойства и области применения (обзор) // Химия растительного сырья. 2013. № 3. С. 33-41.

5. Ахметшин И.Р. Получение микрокристаллической целлюлозы из лигноцеллюлозного материала, активированного паровзрывной обработкой: автореф. дисс. ... канд. техн. наук / КНИТУ. Казань, 2018. 16 с.

6. Болтовский В.С. Применение метода автогидролиза-взрыва при переработке растительной биомассы // Труды БГТУ серия 2. 2021. 1. С. 40-50.

7. Валишина З.Т., Александров А.А., Матухин Е.Л., Храмова Е.В., Косточко А.В. Целлюлоза на основе альтернативных источников отечественного сырья: целлюлоза из пенькового волокна // Вестник Технологического университета. 2015. Т. 18. № 2. С. 259-262.

8. Вураско А.В., Минакова А.Р., Дрикер Б.Н., Сиваков В.П., Косачева А.М. Технология получения целлюлозы из недревесного растительного сырья // Химия растительного сырья. 2010. № 2. С. 165-168.

9. Денисова М.Н., Кухленко А.А., Павлов И.Н. Исследование влияния параметров гидротропной делигнификации на физико-химические характеристики целлюлозы из шелухи овса // Ползуновский вестник. 2017. № 2. С. 95-98.

10. Кушнир Е.Ю., Аутлов С.А., Базарнова Н.Г. Получение МКЦ непосредственно из древесины под воздействием микроволнового излучения // Химия растительного сырья. 2014. № 2. С. 41-45.

11. Марченко Г.Н., Нугманов О.К., Шакиров Р.И., Дебердеев Р.Я. Структурно-химические свойства целлюлозы и её аналогов. Новые источники сырья, методы их переработки. Казань: Печать-Сервис-XXI век, 2017. 293 с.

12. Момзякова К.С., Дебердеев Т.Р., Александров А.А., Печеный Е.А., Нуриев Н.К., Ямашев Т.А., Канарский А.В., Дебердеев Р.Я. Управление яркостью травянистой целлюлозы на стадии её отбелки // Вестник Технологического университета. 2021. Т. 24. № 2. С. 49-55.

13. Момзякова К.С., Дебердеев Т.Р., Валишина З.Т., Шинкарёв А.А., Дебердеев Р.Я., Ибрагимов А. В. Получение, структура, свойства микрокристаллической и наноцеллюлозы из хлопка // Химическая промышленность. 2019. № 6. С. 22-26.

14. Пен Р.З., Каретникова Н.В., Вшивкова И.А., Шапиро И.Л. Свойства пероксидной целлюлозы из однолетних растений. 7. Отбелка целлюлозы из однолетних растений // Химия растительного сырья. 2015. № 2. С. 37-42.

15. Dufresne A. Nanocellulose from nature to High Performance Tailored Materials. Berlin. Germany. 2012. 477 p.