Com obtenir cel·lulosa del cotó?

Introducció a l'extracció de cel·lulosa del cotó:
El cotó, una fibra natural, es compon principalment de cel·lulosa, una cadena de polisacàrids formada per unitats de glucosa. L'extracció de cel·lulosa del cotó implica trencar les fibres de cotó i eliminar les impureses per obtenir un producte de cel·lulosa pura. Aquesta cel·lulosa extreta té diverses aplicacions en indústries com la tèxtil, paperera, farmacèutica i alimentària.

Pas 1: recol·lecció i pretractament del cotó:
Recollida: Les fibres de cotó s'obtenen de les capelles de la planta de cotó. Les càpsules es recullen quan maduren i s'obren, revelant les fibres blanques i esponjoses que hi ha al seu interior.
Neteja: Després de la collita, el cotó passa per processos de neteja per eliminar impureses com ara brutícia, llavors i fragments de fulles. Això garanteix que la cel·lulosa extreta sigui d'alta puresa.
Assecat: després s'asseca el cotó netejat per eliminar l'excés d'humitat. L'assecat és crucial, ja que el cotó humit pot provocar un creixement microbià, que pot degradar la qualitat de la cel·lulosa.

Pas 2: processament mecànic:
Obertura i neteja: el cotó sec se sotmet a un processament mecànic per separar les fibres i eliminar les impureses restants. Aquest procés consisteix a obrir les bales de cotó i passar-les per màquines que netegen i espongen encara més les fibres.
Cardat: el cardat és el procés d'alinear les fibres de cotó en una disposició paral·lela per formar una fina xarxa. Aquest pas ajuda a aconseguir uniformitat en la disposició de la fibra, que és crucial per al processament posterior.
Dibuix: En el dibuix, les fibres cardades són allargades i reduïdes a un gruix més fi. Aquest pas garanteix que les fibres estiguin uniformement distribuïdes i alineades, millorant la resistència i la qualitat del producte final de cel·lulosa.

Pas 3: processament químic (mercerització):
Mercerització: la mercerització és un tractament químic que s'utilitza per millorar les propietats de les fibres de cel·lulosa, inclosa l'augment de la força, la brillantor i l'afinitat pels colorants. En aquest procés, les fibres de cotó es tracten amb una solució d'hidròxid de sodi (NaOH) o un altre àlcali a una concentració i temperatura específiques.
Inflor: el tractament alcalí fa que les fibres de cel·lulosa s'inflen, provocant un augment del seu diàmetre i superfície. Aquesta inflor exposa més grups hidroxil a la superfície de la cel·lulosa, fent-la més reactiva per a les reaccions químiques posteriors.
Esbandida i neutralització: després de la mercerització, les fibres s'esbandeixen a fons per eliminar l'excés d'àlcali. L'àlcali es neutralitza mitjançant una solució àcida per estabilitzar la cel·lulosa i evitar més reaccions químiques.

Pas 4: Pulpament:
Dissolució de la cel·lulosa: les fibres de cotó merceritzats es sotmeten a polpa, on es dissolen en un dissolvent per extreure la cel·lulosa. Els dissolvents comuns utilitzats per a la dissolució de la cel·lulosa inclouen N-metilmorfolina-N-òxid (NMMO) i líquids iònics com l'acetat d'1-etil-3-metilimidazoli ([EMIM][OAc]).
Homogeneïtzació: la solució de cel·lulosa dissolta s'homogeneïtza per garantir la uniformitat i consistència. Aquest pas ajuda a aconseguir una solució de cel·lulosa homogènia adequada per al processament posterior.

Pas 5: Regeneració:
Precipitació: un cop dissolta la cel·lulosa, cal regenerar-la a partir del dissolvent. Això s'aconsegueix precipitant la solució de cel·lulosa en un bany sense dissolvent. El no dissolvent fa que la cel·lulosa torni a precipitar en forma de fibres o una substància semblant a un gel.
Rentat i assecat: la cel·lulosa regenerada es renta a fons per eliminar qualsevol residu de dissolvent i impureses. Després s'asseca per obtenir el producte final de cel·lulosa en forma de fibres, escates o pols, depenent de l'aplicació prevista.

Pas 6: Caracterització i control de qualitat:
Anàlisi: La cel·lulosa extreta es sotmet a diverses tècniques analítiques per avaluar la seva puresa, pes molecular, cristal·linitat i altres propietats. Tècniques com la difracció de raigs X (XRD), l'espectroscòpia infraroja de transformada de Fourier (FTIR) i la microscòpia electrònica d'escaneig (SEM) s'utilitzen habitualment per a la caracterització de la cel·lulosa.
Control de qualitat: s'implementen mesures de control de qualitat al llarg del procés d'extracció per garantir la coherència i el compliment dels estàndards especificats. Es controlen i optimitzen paràmetres com la concentració de dissolvents, la temperatura i el temps de processament per aconseguir la qualitat desitjada de cel·lulosa.

Pas 7: Aplicacions de cel·lulosa:
Tèxtils: la cel·lulosa extreta del cotó té un ús extensiu a la indústria tèxtil per a la fabricació de teixits, fils i roba. Es valora per la seva suavitat, absorció i transpirabilitat.
Paper i embalatge: la cel·lulosa és un ingredient clau en la producció de paper, cartró i materials d'embalatge. Proporciona resistència, durabilitat i imprimibilitat a aquests productes.
Farmacèutics: els derivats de la cel·lulosa com l'acetat de cel·lulosa i la hidroxipropil cel·lulosa s'utilitzen en formulacions farmacèutiques com a aglutinants, desintegrants i agents d'alliberament controlat.
Aliments i begudes: els derivats de la cel·lulosa com la metil cel·lulosa i la carboximetil cel·lulosa s'utilitzen a la indústria alimentària com a espessidors, estabilitzadors i emulsionants en diversos productes alimentaris i begudes.

L'extracció de cel·lulosa del cotó implica una sèrie de passos que inclouen la collita, el pretractament, el processament mecànic, el processament químic, la pasta, la regeneració i la caracterització. Cada pas és essencial per aïllar la cel·lulosa pura amb propietats desitjables. La cel·lulosa extreta té diverses aplicacions en indústries com ara tèxtils, papereres, farmacèutiques i alimentàries, la qual cosa la converteix en un polímer natural valuós i versàtil. Els processos d'extracció eficients i les mesures de control de qualitat garanteixen la producció de cel·lulosa d'alta qualitat adequada per a diverses aplicacions.