Отбелка микрокристаллической целлюлозы, полученной методом газофазного гидролиза

Авторы

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-6-173-183

Ключевые слова:

отбелка, микрокристаллическая целлюлоза, отбеливающие агенты, гипохлорит натрия, пероксид водорода, газофазный гидролиз целлюлозы

Аннотация

Одним из основных потребителей микрокристаллической целлюлозы является фармацевтическая промышленность, где такую целлюлозу используют в качестве связующего компонента и наполнителя при прямом прессовании таблеток. Микрокристаллическую целлюлозу получают кислотным гидролизом целлюлозы, при этом, как правило, происходит снижение ее белизны, что связано с деструкцией образующихся при гидролизе сахаров и последующим образованием окрашенных продуктов. Их состав и свойства зависят от способа гидролиза, концентрации кислоты, температуры и времени проведения процесса. Одним из наиболее перспективных методов получения микрокристаллической целлюлозы является газофазный гидролиз целлюлозы газо-воздушными смесями хлористого водорода. Способ отличается высокой скоростью протекания гидролиза, низкими расходом реагентов и энергетическими затратами. Требования фармацевтической промышленности определяют необходимость получения микрокристаллической целлюлозы с высокой белизной. Цель работы – подбор режимов отбелки микрокристаллической целлюлозы с использованием в качестве отбеливающих агентов гипохлорита натрия и пероксида водорода. Для исследования брали микрокристаллическую целлюлозу, полученную газофазным гидролизом беленой древесной целлюлозы. Белизну и величину желтого оттенка микрокристаллической целлюлозы определяли методом цифровой цветометрии на планшетном сканере. Показано, что гипохлорит натрия и пероксид водорода позволяют достичь белизны не менее 90 % и интенсивности желтого оттенка не более 3 усл. ед. Качественная отбелка может быть проведена даже для образцов микрокристаллической целлюлозы с исходной белизной около 40 %. Гипохлорит натрия отбеливает наиболее эффективно при рН отбельного раствора 2…3. Пероксид водорода при рН 10…11 также позволяет добиться высокой белизны микрокристаллической целлюлозы, однако расход активного кислорода в этом случае более чем в 3 раза выше в сравнении с расходом активного хлора. Установлено, что красящие вещества микрокристаллической целлюлозы, полученной методом газофазного гидролиза, состоят из двух хромофорных групп, обесцвечивающихся с различной скоростью. Легкоокисляемая группа компонентов составляет около 90 % от общего количества красящих веществ, а трудноокисляемые компоненты – около 10 % и обуславливают интенсивность желтого оттенка микрокристаллической целлюлозы. Определены режимы отбелки микрокристаллической целлюлозы гипохлоритом натрия и пероксидом водорода с получением образцов, имеющих белизну, сравнимую с белизной импортных образцов.
Для цитирования: Сизов А.И., Пименов С.Д., Строителева А.Д., Строителева Е.Д. Отбелка микрокристаллической целлюлозы, полученной методом газофазного гидролиза //Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 6. С. 173–183. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-6-173-183

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Биографии авторов

А. И. Сизов, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова

канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: AAI-2030-2020

С. Д. Пименов, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова

аспирант; ResearcherID: AAC-9435-2020

А. Д. Строителева, ООО «Кристацел»

химик-аналитик; ResearcherID: AAL-9152-2020

Е. Д. Строителева, ООО «Кристацел»

химик-аналитик; ResearcherID: AAL-9208-2020

Библиографические ссылки

Байдичева О.В., Хрипушин В.В., Рудакова Л.В., Рудаков О.Б. Цветометрия – новый метод контроля качества пищевой продукции // Пищевая пром-сть. 2008. № 5. С. 20–22. Baydicheva O.V., Khripushin V.V., Rudakova L.V., Rudakov O.B. Colorimetry – A New Method for Quality Control of Food Products. Pishchevaya promyshlennost’ [Food Industry], 2008, no. 5, pp. 20–22.

Бернард В. Практика беления и крашения текстильных материалов: Механическая и химическая технология. М.: Легк. индустрия, 1971. 472 с. Bernard V. Practice of Bleaching and Dyeing Textile Materials. Moscow, Legkaya industriya Publ., 1971. 472 p.

Емельянова И.З. Химико-технический контроль гидролизных производств. М.: Лесн. пром-сть, 1976. 328 c. Emel’yanova I.Z. Chemical and Engineering Control of Hydrolysis Production. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1976. 328 p.

Зяблов А.Н., Жиброва Ю.А., Селеменев В.Ф. Цифровая обработка изображений. Достоинства и недостатки // Сорбц. и хроматограф. процессы. 2006. Т. 6, вып. 6. С. 1424–1429. Zyablov A.N., Zhibrova Yu.A., Selemenev V.F. Digital Image Processing. Advantages and Disadvantages. Sorbtsionnye i Khromatograficheskie Protsessy [Sorption and chromatography processes], 2006, vol. 6, iss. 6, pp. 1424–1429.

Иванов В.М., Кузнецова О.В. Химическая цветометрия: возможности метода, области применения и перспективы // Успехи химии. 2001. Т. 70, № 5. С. 411–428. Ivanov V.M., Kuznetsova O.V. Chemical Chromaticity: Potential of the Method, Scope and Prospects. Uspekhi khimii [Russian Chemical Reviews], 2001, vol. 70, no. 5, pp. 411–428. DOI: https://doi.org/10.1070/RC2001v070n05ABEH000636

Кривошеев М.И., Кустарев А.К. Цветовые измерения. М.: Энергоатомиздат, 1990. 241 с. Krivosheyev M.I., Kustarev A.K. Colorimetric Measurement. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1990. 241 p.

Патент 2669845 РФ, МПК C08B 15/02. Способ непрерывного гидролиза для получения микрокристаллической целлюлозы: № 2018102867: заявл. 25.01.2018: опубл. 16.10.2018 / А.Ю. Лаптев, Ю.А. Лаптев, А.И. Сизов, С.Д. Пименов. Laptev A.Yu., Laptev Yu.A., Sizov A.I., Pimenov S.D. Method of Continuous Hydrolysis for the Production of Microcrystalline Cellulose. Patent RF no. RU 2669845 C1, 2018.

Рудакова Л.В., Васильева А.П., Шведов Г.И., Поплавская Б.В. Цифровые технологии для определения цветности и белизны лекарственных средств // Фармацевтические технологии и упаковка № 1. 2012. № 2(215). С. 38–40. Режим доступа: http://www.medbusiness.ru/Images/FTU_1-2012_38-40.pdf (дата обращения: 08.11.21). Rudakova L.V., Vasil’yeva A.P., Shvedov G.I., Poplavskaya B.V. Digital Technologies for Determining the Color and Whiteness of Medicines. Farmatsevticheskiye tekhnologii i upakovka № 1, 2012, no. 2(215), pp. 38–40.

Сизов А., Васильев В. Инновационная технология получения микрокристаллической целлюлозы // ЛесПромИнформ, 2019. № 5(143). Режим доступа: https://lesprominform.ru/jarticles.html?id=5391 (дата обращения: 08.11.21). Sizov A., Vasil’yev V. Innovative Technology for Producing Microcrystalline Cellulose. LesPromInform, 2019, no. 5(143).

Тамм Л.А., Чистоклетов Н.В., Платонов А.Ю. Теоретические основы химических превращений моносахаридов в процессах ЦБП. Ленинград: ЛТИЦБП, 1990. 87 с. Tamm L.A., Chistokletov V.N., Platonov A.Yu. Theoretical Basis of Chemical Transformations of Monosaccharides in Processes of Pulp and Paper Industry. Leningrad, LTITsBP Publ., 1990. 87 p.

Хакимова Ф.Х., Ковтун Т.Н. Отбелка целлюлозы. Пермь: Перм. гос. техн. ун-т, 2010. 182 с. Режим доступа: https://elib.pstu.ru/Record/RUPNRPUelib3129 (дата обращения: 08.11.21). Khakimova F.Kh., Kovtun T.N. Cellulose Bleaching. Perm, PSTU Publ., 2010. 182 p.

Kopesky R., Tsai A.G., Ruszkay T.A. Production of Microcrystalline Cellulose. Patent WO no. WO 2004/011501 A1, 2004.

Nguyen X.T. Process for Preparing Microcrystalline Cellulose. Patent US no. US 2004/0074615 A1, 2004.

Rabelo M.S., Colodette J.L., Sacon V.M., Silva M.R., Azevedo M.A.B. Molybdenum Catalyzed Acid Peroxide Bleaching of Eucalyptus Kraft Pulp. BioResources, 2008, vol. 3, no. 3, pp. 881–897.

Schaible D., Sherwood B. Treatment of Pulp to Produce Microcrystalline Cellulose. Patent US no. US 2005/0145351 A1, 2005.

Shishkin Yu.L., Dmitrienko S.G., Medvedeva O.M., Badakova S.A., Pyatkova L.N. Use of a Scanner and Digital Image-Processing Software for the Quantification of Adsorbed Substances. Journal of Analytical Chemistry, 2004, vol. 59, iss. 2, pp. 102–106. DOI: https:// doi.org/10.1023/B:JANC.0000014733.32082.4b

Soldat D.J., Barak Ph., Lepore B.J. Microscale Colorimetric Analysis Using a Desktop Scanner and Automated Digital Image Analysis. Journal of Chemical Education, 2009, vol. 86, iss. 5, pp. 617–621. DOI: https://doi.org/10.1021/ed086p617

Tian J., Wang J., Zhao S., Jiang C., Zhang X., Wang X. Hydrolysis of Cellulose by the Heteropoly Acid H3PW12O40. Cellulose, 2010, vol. 17, pp. 587–594. DOI: https://doi.org/10.1007/s10570-009-9391-0

Toshkov T.S., Gospodinov N.R., Vidimski E.P. Method of Producing Microcrystalline Cellulose. Patent US no. US 3954727 A, 1976.

Trusovs S. Microcrystalline Cellulose. Patent US no. US 6392034 B1, 2002.

Vanhatalo K.M., Dahl O.P. Effect of Mild Acid Hydrolysis Parameters on Properties of Microcrystalline Cellulose. BioResources, 2014, vol. 9, no. 3, pp. 4729–4740. DOI: https://doi.org/10.15376/biores.9.3.4729-4740

Загрузки

Опубликован

09.12.2021

Как цитировать

Сизов, А. И., С. Д. Пименов, А. Д. Строителева, и Е. Д. Строителева. «Отбелка микрокристаллической целлюлозы, полученной методом газофазного гидролиза». Лесной журнал, вып. 6, декабрь 2021 г., сс. 173-8, doi:10.37482/0536-1036-2021-6-173-183.

Выпуск

Раздел

ТЕХНОЛОГИЯ ХИМ. ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ И ПР-ВО ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ