1 / 39

HEMIJSKA PRERADA DRVETA

HEMIJSKA PRERADA DRVETA. I z borni predmet Odsek: Šumarstvo. Hemijski sastav drveta. Zidovi ćelija drveta izgrađeni su od tri vrste biopolimera: CELULOZE HEMICELULOZA LIGNINA. Ugljenohidratne komponente. Hemijski sastav drveta. Drvo je kompozitni materijal:

tivona
Download Presentation

HEMIJSKA PRERADA DRVETA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. HEMIJSKA PRERADA DRVETA Izborni predmet Odsek: Šumarstvo

  2. Hemijski sastav drveta Zidovi ćelija drveta izgrađeni su od tri vrste biopolimera: CELULOZE HEMICELULOZA LIGNINA Ugljenohidratne komponente

  3. Hemijski sastav drveta Drvoje kompozitnimaterijal: Celuloza obezbeđuje potporu Hemiceluloze čine deo matrične supstance koja oblaže mikrofibrile celuloze preko vodoničnih mostova i drugih medjumolekulskih interakcija Lignin je posmatran kao inkrustrirajuća supstanca koja «slepljuje» polisaharide u kompozitni materijal, preko pravih kovalentnih veza sa hemicelulozama

  4. Hemijski sastav drveta - LIGNIN • Nazivpotičeodlatinskerečilignum(drvo)spadauosnovne (glavne, gradivneilistrukturne) polimernekomponentedrvenastihbiljaka. • Čini 20 – 30 % suve supstance za drvne vrste umereno-kontinentalne klimatske zone. • Prosečan sadržaj lignina: • u četinarskim vrstama je 26-32%, • u lišćarskim je nešto niži, 20-28%.

  5. Prosečnihemijskisastavdrveta četinarai lišćara

  6. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Opšta svojstava lignina: Amorfni trodimenzionalni polimeri Vrlo reaktivni zahvaljujuci raznovrsnim funkcionalnim grupama Čvrsto upakovani izmedju mikrofibrila celuloze Fizički i hemijski vezani sa hemicelulozama Zajedno sa celulozom i hemicelulozama izgradjuju zidove ćelija Razvoj lignifikovana je tekao paralelno sa razvojem sprovodnih tkiva - vaskularne biljke su uvek lignifikovane

  7. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Smatrasedajeupravoproceslignifikovanjazidova ćelijaomogućiorazvitakmehaničkihiprovodnihtkiva, kojasudoprinelarazvojudrvenastihbiljakainjihovomrastuuvisinu. Lignini, (nerastvorni polifenoli) kao proizvodi sekundarnog metabolizma vaskularnih biljaka deponuju se u ćelijskim zidovima. Istovremeno, lignin ćelijskim zidovima daje podesne osobine, što omogućava stvaranje visokih, masivnih formi.

  8. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Uloga lignina kao gradivne komponente ćelijskih zidova drveta je višestruka: Predstavljaju fizičku prepreku napadu mikroba - lignin se može posmatrati i kao fizička barijera prodoru enzima mikroorganizama u zidove ćelija, - zaslužan za dugovečnost drveća – dostižu starost i do 5000 godina (sekvoja, kao veoma dugovečna vrsta sadrži i do 37% lignina, što je znatno više nego kod ostalih vrsta)

  9. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Različiti tipovi lignina prema biljnom poreklu: Lignini normalnog i reakcionog drveta Lignini drveta lišćara i četinara Lignini lišćara: različiti u zidovima vlakana i sudova

  10. Hemijski sastav drvetaLIGNIN • Elementarni sastav lignina: • Lignini zrelog drveta samo 3 elementa C, H i O UgljenikVodonikKiseonik • Četinari 64 % 6 % 30 % • Lišćari 60 % 6 % 34 %

  11. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Propanski niz od 3 C atoma, obeleženi sa a , b, g Fenilno jezgro (6-člani prsten, C atomi obeleženi 1-6) R1, R2 (3 i 5 C atomu) = H i/ili -OCH3 HEMIJSKA GRAĐA: Lignin je prirodni aromatski polimer fenilpropanske strukture. Fenilpropanskastruktura lignina:

  12. Hemijski sastav drveta - LIGNIN trans-sinapil alkohol trans-p-kumaril alkohol trans-koniferil alkohol H-pG-p S-p p-hidroksifenilpropanska (gvajacilpropanska jedinica) (siringilpropanska jedinica) tri cimetna alkohola: p-kumaril, koniferil i sinapil alkohol u osnovi su fenil propanske gradje svih lignina Monomerni prethodnici lignina (monolignoli):

  13. Hemijski sastav drveta - LIGNIN H G S Fenilpropanske jedinice građe lignina

  14. Hemijski sastav drveta - LIGNIN a)arilglicerol- b-aril etarska (b-O-4 ) b) fenilkumaranska (a-O-4, b-5 ) c) diariletarska (4-O-5 ) d) (pino) -, (siringa) - rezinolna ((a-O-g, g-O-a) b-b ) e) neciklična benzil aril etarska (a-O-4 ) f) 1,2 diarilpropanska (b-1 ) g) bifenilna ( 3-5) h) dibenzodioksocin (osmočlani prsten; 3-5, a -O-4, b-O-4 )

  15. Hemijski sastav drveta - LIGNIN a)arilglicerol- b-aril etarska ( b-O-4 ) podstruktura, koja sadrži b-O-4 vezu dominantan je tip vezivanja u ligninu, (oko 50% veza u ligninu četinara i skoro 60% veza u ligninu lišćara)

  16. Hemijski sastav drvetaLIGNIN b)b-5 vezau ligninu predstavljena jefenilkumaranskom podstrukturom koja nastaje kuplovanjem R5 i Rboblika fenoksi radikala cimetnih alkohola a -O-4 veza Prosečan sadržaj fenilkumaranske podstrukture u ligninu četinara je 9-12%, a u ligninu lišćara oko 6%.

  17. Hemijski sastav drvetaLIGNIN c) diariletarskapodstruktura predstavlja 4 -O-5 etarsku vezu između dve fenilpropanske jedinice u ligninu u ligninu četinara je 3,5-8%, u ligninu lišćara oko 6,5%.

  18. Hemijski sastav drveta - LIGNIN d) b-bveza (rezinolna struktura)u ligninu predstavljena je pino-, odnosno siringarezinolnom podstrukturom, koja osim ove b-bC-C veze sadrži i dve etarske veze (a-O-gig-O-a). (sadržaj b-btipa veze veći u ligninu lišćara oko 3%, nego u ligninu četinara - 2% četinara ).

  19. Hemijski sastav drveta - LIGNIN e) neciklična benzil aril etarska (a-O-4 ) - mala verovatnoća postojanja,

  20. Hemijski sastav drveta - LIGNIN f) 1,2 diarilpropanska (b-1) podstruktura predstavlja b-1 vezu u ligninu. ova podstruktura uključuje prosečno 8 jedinica na 100 C9 jedinica u ligninu lišćara, odnosno 7-10 u ligninu četinara

  21. Hemijski sastav drveta - LIGNIN g)bifenilna ( 3-5 podstruktura ) predstavlja 3-5 C-C vezu između dve fenilpropanske jedinice u ligninu. Zastupljenost ove veze je oko 4,5%.

  22. Hemijski sastav drveta - LIGNIN h) dibenzodioksocin podstruktura, predstavljena osmočlanim prstenom formiranim između tri fenilpropanske jedinice (veze 3-5, a -O-4, b-O-4 ) u četinarskom ligninu.

  23. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Glavni načini kuplovanja izmedju slobodnih radikala

  24. Hemijski sastav drveta - LIGNIN

  25. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Raspodela različitih struktura u ligninu lišćara i četinara (%).

  26. Hemijski sastav drveta - LIGNIN KLASIFIKACIJA LIGNINA • Lignin se može klasifikovati prema učešću fenilpropanskih jedinica • p-hidroksifenilpropanska, • gvajacilpropanska i • siringilpropanska jedinica iz kojih je izgrađen.

  27. Hemijski sastav drveta - LIGNIN KLASIFIKACIJA LIGNINA Među biljnim vrstama dominantne su dve velike grupe lignina, i to: gvajacilni lignini ( G-lignini), koji nastaju kao polimerizacioni proizvodi pretežno koniferil alkohola i karakteristični su za četinarske vrste, i gvajacilno-siringilni lignini (GS-lignini), koji nastaju kopolimerizacijom koniferil i sinapil alkohola, u skoro ravnopravnom odnosu, a tipični su za lišćarske vrste

  28. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Lignini lišćara su heterogenijeg hemijskog sastava odnosu na četinarske, na šta ukazuje njihova veća promenjivost u pogledu sadržaja G- i S- jedinica. I za lišćare i za četinare lignine struktura lignina zavisi od anatomske oblasti drveta iz koje potiču. Ta promenjivost odnosi se na S/G odnos (odnosno sadržaj metoksilnih grupa u ligninu), sadržaj H-jedinica, tip i broj etarskih i C-C veza, kao i sadržaj karakterističnih funkcionalnih grupa lignina, pre svega slobodnih fenolnih grupa (PhOH), ...

  29. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Hipotetička struktura lignina lišćara

  30. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Mnoštvo veza drže biopolimere zajedno u kompozitnoj strukturi ćelijskih zidova: Celuloza i hemiceluloze su asocirane vodoničnim vezama Lignin i hemiceluloze kovalentnim vezama

  31. Hemijski sastav drveta - LIGNIN • Kovalentne veze između lignina i hemiceluloze mogu biti: • Estarske preko ostataka uronskih kiselina • Etarske preko primarnih hidroksila iz ostataka monosaharida (sa ostacima galaktoze i arabinoze)

  32. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Šećeri koji predstavljaju tačke grananja hemiceluloza su ujedno i mesta akumulacije lignina Ostaci uronskih kiselina, arabinoze i galaktoze su prevashodno vezani za lignine

  33. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Kovalentne veze izmedju lignina i polisaharida drveta

  34. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Kovalentne veze izmedju lignina i polisaharida drveta

  35. Hemijski sastav drveta - LIGNIN • Ultrastruktura zidova ćelija traheida smrče

  36. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Raspodela lignina u ćelijskim zidovima: • Povećana koncentracija lignina u srednjim membranama (preko 70%) • Glavna masa lignina u sekundarnom zidu (90% od ukupnog lignina) – zbog velike debljine sekundarnog zida

  37. Hemijski sastav drveta - LIGNIN • Lignini kompresionog drveta: • Kondenzovanija struktura lignina u kompresionom drvetu mozda pomaže da se izdrži stres od dodatnog mehaničkog pritiska… (jedna hipoteza)

  38. Hemijski sastav drvetaVarijabilnost sastava Tenziono drvo je svetlije boje i sadrži znatno više celuloze, a manje lignina od normalnog drveta. Kompresiono drvo je tamnije boje, i sadrži znatno više lignina, a manje celuloze od normalnog drveta.

  39. Hemijski sastav drveta - LIGNIN Industrijski lignini: Alkalni lignini (soda lignini) i kraft lignini Dobijeni iz lugova posle pulpovanja drveta ili rastvorom NaOH ili belim lugom (smesa Na2S i NaOH) Alkali i kraft lignini se dobijaju iz otpadnih lugova Tamne boje

More Related