Pengenalan kepada Pengekstrakan Selulosa daripada Kapas:
Kapas, serat semulajadi, terdiri terutamanya daripada selulosa, rantai polisakarida yang terdiri daripada unit glukosa. Pengekstrakan selulosa daripada kapas melibatkan pemecahan gentian kapas dan penyingkiran kekotoran untuk mendapatkan produk selulosa tulen. Selulosa yang diekstrak ini mempunyai pelbagai aplikasi dalam industri seperti tekstil, kertas, farmaseutikal, dan makanan.
Langkah 1: Penuaian dan Pra-rawatan Kapas:
Penuaian: Gentian kapas diperoleh daripada batang pokok kapas. Bolls dipetik apabila ia matang dan pecah terbuka, mendedahkan gentian putih gebu di dalamnya.
Pembersihan: Selepas penuaian, kapas menjalani proses pembersihan untuk membuang kekotoran seperti kotoran, biji benih dan serpihan daun. Ini memastikan bahawa selulosa yang diekstrak mempunyai ketulenan yang tinggi.
Pengeringan: Kapas yang telah dibersihkan kemudian dikeringkan untuk menghilangkan kelembapan berlebihan. Pengeringan adalah penting kerana kapas basah boleh menyebabkan pertumbuhan mikrob, yang boleh merendahkan kualiti selulosa.
Langkah 2: Pemprosesan Mekanikal:
Pembukaan dan Pembersihan: Kapas kering menjalani pemprosesan mekanikal untuk memisahkan gentian dan mengeluarkan sebarang kekotoran yang tinggal. Proses ini melibatkan membuka bal kapas dan menyalurkannya melalui mesin yang seterusnya membersihkan dan melembutkan gentian.
Carding: Carding ialah proses menjajarkan gentian kapas dalam susunan selari untuk membentuk jaringan nipis. Langkah ini membantu dalam mencapai keseragaman dalam susunan gentian, yang penting untuk pemprosesan seterusnya.
Lukisan: Dalam lukisan, gentian berkard dipanjangkan dan dikurangkan kepada ketebalan yang lebih halus. Langkah ini memastikan bahawa gentian diagihkan sama rata dan sejajar, meningkatkan kekuatan dan kualiti produk selulosa akhir.
Langkah 3: Pemprosesan Kimia (Pengerseran):
Mercerization: Mercerization ialah rawatan kimia yang digunakan untuk meningkatkan sifat gentian selulosa, termasuk peningkatan kekuatan, kilauan dan pertalian untuk pewarna. Dalam proses ini, gentian kapas dirawat dengan larutan natrium hidroksida (NaOH) atau alkali lain pada kepekatan dan suhu tertentu.
Bengkak: Rawatan alkali menyebabkan gentian selulosa membengkak, membawa kepada peningkatan dalam diameter dan luas permukaannya. Bengkak ini mendedahkan lebih banyak kumpulan hidroksil pada permukaan selulosa, menjadikannya lebih reaktif untuk tindak balas kimia seterusnya.
Pembilasan dan Peneutralan: Selepas memerserisasi, gentian dibilas dengan teliti untuk mengeluarkan alkali yang berlebihan. Alkali dinetralkan menggunakan larutan berasid untuk menstabilkan selulosa dan mencegah tindak balas kimia selanjutnya.
Langkah 4: Pulping:
Melarutkan Selulosa: Gentian kapas mercerized kemudiannya tertakluk kepada pulpa, di mana ia dilarutkan dalam pelarut untuk mengekstrak selulosa. Pelarut yang biasa digunakan untuk pelarutan selulosa termasuk N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) dan cecair ionik seperti 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate ([EMIM][OAc]).
Homogenisasi: Larutan selulosa terlarut dihomogenkan untuk memastikan keseragaman dan konsistensi. Langkah ini membantu dalam mencapai penyelesaian selulosa homogen yang sesuai untuk pemprosesan selanjutnya.
Langkah 5: Penjanaan Semula:
Pemendakan: Setelah selulosa dibubarkan, ia perlu dijana semula daripada pelarut. Ini dicapai dengan memendakan larutan selulosa ke dalam mandian bukan pelarut. Bukan pelarut menyebabkan selulosa memendakan semula dalam bentuk gentian atau bahan seperti gel.
Mencuci dan Mengeringkan: Selulosa yang dijana semula dicuci dengan teliti untuk menghilangkan sisa pelarut dan kekotoran. Ia kemudiannya dikeringkan untuk mendapatkan produk selulosa akhir dalam bentuk gentian, kepingan, atau serbuk, bergantung pada penggunaan yang dimaksudkan.
Langkah 6: Pencirian dan Kawalan Kualiti:
Analisis: Selulosa yang diekstrak menjalani pelbagai teknik analisis untuk menilai ketulenan, berat molekul, kehabluran dan sifat-sifat lain. Teknik seperti pembelauan sinar-X (XRD), spektroskopi inframerah transformasi Fourier (FTIR), dan mikroskop elektron pengimbasan (SEM) biasanya digunakan untuk pencirian selulosa.
Kawalan Kualiti: Langkah kawalan kualiti dilaksanakan sepanjang proses pengekstrakan untuk memastikan konsistensi dan pematuhan kepada piawaian yang ditetapkan. Parameter seperti kepekatan pelarut, suhu, dan masa pemprosesan dipantau dan dioptimumkan untuk mencapai kualiti selulosa yang diingini.
Langkah 7: Aplikasi Selulosa:
Tekstil: Selulosa yang diekstrak daripada kapas didapati digunakan secara meluas dalam industri tekstil untuk pembuatan fabrik, benang dan pakaian. Ia dihargai kerana kelembutan, daya serap dan kebolehnafasannya.
Kertas dan Pembungkusan: Selulosa ialah bahan utama dalam pengeluaran kertas, kadbod dan bahan pembungkusan. Ia memberikan kekuatan, ketahanan dan kebolehcetakan kepada produk ini.
Farmaseutikal: Derivatif selulosa seperti selulosa asetat dan hidroksipropil selulosa digunakan dalam formulasi farmaseutikal sebagai pengikat, disintegran, dan agen pelepas terkawal.
Makanan dan Minuman: Derivatif selulosa seperti metil selulosa dan karboksimetil selulosa digunakan dalam industri makanan sebagai pemekat, penstabil dan pengemulsi dalam pelbagai produk makanan dan minuman.
Mengekstrak selulosa daripada kapas melibatkan satu siri langkah termasuk penuaian, pra-rawatan, pemprosesan mekanikal, pemprosesan kimia, pulpa, penjanaan semula dan pencirian. Setiap langkah adalah penting untuk mengasingkan selulosa tulen dengan sifat yang diingini. Selulosa yang diekstrak mempunyai pelbagai aplikasi merentas industri seperti tekstil, kertas, farmaseutikal dan makanan, menjadikannya polimer semula jadi yang bernilai dan serba boleh. Proses pengekstrakan yang cekap dan langkah kawalan kualiti memastikan pengeluaran selulosa berkualiti tinggi sesuai untuk pelbagai aplikasi.
Masa siaran: Mei-06-2024