Xenlulozơ là gì? Có nguồn gốc, đặc điểm và tính ứng dụng ra sao?

Xenlulozơ có tên tiếng Anh là cellulose. Đây là một hợp chất hữu cơ được sử dụng phổ biến trong đời sống và sản xuất. Là một polisacarit tồn tại phổ biến trong tự nhiên và là thành phần chính trong cấu trúc tế bào thực vật. Để hiểu rõ xenlulozơ là gì, có những tính chất ra sao? Hãy cùng HCleaner tìm hiểu ngay trong bài viết này nhé!

Xenlulozơ là gì?

Xenlulozơ (cellulose) là một hợp chất hữu cơ phong phú nhất trên trái đất. Đây là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách của tế bào thực vật. Nó là một chất dạng sợi tạo thành cấu trúc rắn chắc và không thể hòa tan. Thường được dùng trong sản xuất giấy, dệt may và các vật liệu khác.

Đây là một nguồn tài nguyên tái tạo vì nó có nguồn gốc từ nguyên liệu thực vật và có khả năng phân hủy sinh học, khiến nó trở thành một lựa chọn bền vững hơn so với các vật liệu tổng hợp.

Công thức hóa học của Xenlulozơ

Xenlulozơ (cellulose) có công thức hóa học là [(C6H10O5)]n hoặc [C6H7O2(OH)3]n…Trong đó n có thể nằm khoảng từ 5000-14000. Nó có phân tử khối rất lớn và là một polime hợp thành từ các mắt xích β glicozit (phân tử không không xoắn và không phân nhánh)

Nguồn gốc của Xenlulozơ

Xenlulozơ (cellulose) có nguồn gốc chủ yếu từ thực vật. Nó là một thành phần quan trọng của tế bào thực vật, được tìm thấy trong thân, cành, lá, và rễ. Thực vật có khả năng tổng hợp xenlulozo thông qua quá trình quang hợp, trong đó glucozơ được tổng hợp và sau đó liên kết lại thành các chuỗi xenlulozơ.

Tính chất vật lý của Xenlulozơ

• Dạng sợi trong suốt
• Là thành phần chính để tạo nên lớp thành tế bào thực vật
• Có độ bền kéo cao
• Không hòa tan ở trong nước
• Có khả năng phân hủy sinh học
• Tính ổn định nhiệt tốt, nhiệt độ phân hủy cao.

Những tính chất vật lý này làm cho Xenlulozơ trở thành một vật liệu linh hoạt. Có giá trị với các ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như: sản xuất giấy, dệt may, thực phẩm, dược phẩm và năng lượng tái tạo.

Tính chất hóa học của Xenlulozơ

• Phản ứng thủy phân: Đun nóng Xenlulozơ trong dung dịch axit H2SO4 70% đậm đặc ta sẽ thu được Glucozơ. Phản ứng này thường xảy ra trong dạ dày của động vật ăn cỏ như: trâu, bò…

(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6 (H2SO4,to)

• Phản ứng Este hóa: Xenlulozơ + HNO3/ H2SO4 đặc. Sản phẩm thu được có màu vàng, đốt cháy nhanh, không khói được gọi là Xenlulozo trinitrat.

(C6H10O5)n + nH2SO4 → nC6H12O6 + nHSO4-

• Phản ứng Acetyl hóa (acetylation). Xenlulozơ tác dụng với anhidrit axetic để tạo thành xenlulozơ triaxetat

(C6H10O5)n + n(C4H6O3) → (C6H10O5)n-(OCOCH3)n + n(CH3COOH)

• Phản ứng oxi hóa: Xenlulozơ tác dụng với oxi tạo ra khí CO2 và nước

6nO2 + [C6H7O2(OH)3]n -> 5nH2O + 6nCO2

Cách điều chế và sản xuất Xenlulozơ

Xenlulozơ được điều chế từ nguồn gốc thực vật chứa nó. Các nguồn gốc thực vật phổ biến được sử dụng để điều chế xenlulozơ như: Gỗ thông, gỗ sồi, cây lúa mì, cây ngô, cây tre, cây mía, cây lúa mạch…

Quá trình điều chế Xenlulozơ thường bao gồm các bước chế biến như nghiền, tách vỏ, loại bỏ lignin và các thành phần khác để tách lấy xenlulozơ. Sau đó, xenlulozơ được làm sạch, xử lý và chế biến thành các sản phẩm khác nhau như giấy, sợi tổng hợp, màng và nhiều ứng dụng khác.

Ví dụ: Xenlulozơ được chiết xuất từ ​​vỏ sắn bằng cách sử dụng phương pháp xử lý kiềm, sau đó là quá trình tẩy trắng. Sản lượng xenlulozơ thu được từ phương pháp này là 17,8%. Quá trình thủy phân được thực hiện ở nhiệt độ 50°C trong 2 giờ.

Ứng dụng phổ biến của Xenlulozơ trong đời sống hiện nay

• Sản xuất giấyXenlulozơ được sử dụng làm nguyên liệu chính trong ngành công nghiệp giấy. Nó được chế biến thành bột giấy để sản xuất giấy. Bao gồm giấy in, giấy vệ sinh, giấy gói hàng, giấy bìa và nhiều sản phẩm giấy khác.
• Sản xuất sợi tổng hợp và vải không dệtXenlulozơ cũng được sử dụng để sản xuất sợi tổng hợp, bao gồm sợi viscose và sợi lyocell. Sợi xenlulozơ có đặc tính mềm mại, thoáng khí và thân thiện với môi trường. Thường được sử dụng trong ngành dệt may, sản xuất vải không dệt, nhuộm và các ứng dụng thời trang khác.
• Sản xuất vật liệu đóng gói thực phẩmXenlulozơ được sử dụng trong việc sản xuất các vật liệu đóng gói thực phẩm. Như hộp carton, túi giấy, khay và các loại vật liệu đóng gói khác. Nó có tính năng bền, an toàn và có khả năng phân hủy sinh học, làm cho nó trở thành một lựa chọn thân thiện với môi trường trong lĩnh vực đóng gói.
• Dược phẩm và thực phẩmXenlulozơ được sử dụng làm thành phần trong các sản phẩm dược phẩm và thực phẩm. Bao gồm viên nang, bột thuốc, chất nhũ hóa, chất chống đông và các loại thực phẩm chế biến. Nó có khả năng hấp thụ nước, cung cấp độ nhớt và giữ chặt thành phần trong sản phẩm.
• Xây dựng và vật liệu xây dựngXenlulozơ cũng được sử dụng trong ngành xây dựng và sản xuất vật liệu xây dựng. Nó có thể được sử dụng để cải thiện tính chất cơ học của vật liệu xi măng, thêm vào vữa hoặc sơn để cải thiện khả năng kết dính và tăng độ bền của vật liệu xây dựng.