Реакции углеводов

Гидролитические реакции углеводов - основные реакции углеводов при сульфитной варке. Как целлюлоза, так и гемицеллюлозы принимают участие в этих реакциях. Но целлюлоза в меньшей степени подвергается гидролизу из-за меньшей доступности. Растворение гемицеллюлоз в результате гидролиза при сульфитной варке существенно меньше по сравнению с сульфатной варкой, особенно когда получают целлюлозу с высоким содержанием остаточного лигнина. На слайде 15 приведены кривые изменения содержания различных гемицеллюлоз, целлюлозы, степени их полимеризации, длины волокна в зависимости от выхода полуфабриката.

По мере удаления из древесного остатка гемицеллюлоз они обнаруживаются в щелоке в виде простых сахаров (концентрация редуцирующих веществ РВ). Основными факторами, влияющими на скорость и глубину гидролиза полисахаридов являются температура, концентрация ионов водорода (активная кислотность), продолжительность обработки.

Общее количество обнаруживаемых простых сахаров (РВ) меньше, чем количество гидролизованных полисахаридов, определяемое как разность между их начальным и остаточным содержанием в древесном остатке. Расхождение в балансе углеводов может достигать 40 % и обусловлено следующими причинами:

- неполным превращением олигосахаридов в простые сахара. Чем ниже температура, меньше продолжительность варки, выше рН, тем больше будет в щелоке неинвертированных сахаров;

- сульфонирование простых сахаров ионами бисульфита с образованием α-оксисульфоновых кислот, или так называемых альдегидбисульфитных соединений с легкоотщепляемым SO₂;

- образование углеводсульфоновых кислот в результате присоединения ионов бисульфита по месту разрыва гликозидных связей, слайд 19;

- кислотная дегидратация простых сахаров с образованием фурфурола из пентоз, оксиметилфурфурола из гексоз под действием высокой температуры и кислотности варочного раствора;

- окисление простых сахаров ионами бисульфита с образованием альдоновых кислот, слайд 19

2С₆Н₁₂О₆ + 2 НSO₃ = 2 C₅H₁₁O₅COOH + S₂O₃ + H₂O

Для получения целлюлоз для производства бумаги, богатых гемицеллюлозами, выход их должен быть не ниже 50 % (слайд 15). Относительная стабилизация ксилана и глюкоманнана объясняется отщеплением от их молекул остатков глюкуроновой (от ксилана) и уксусной (от глюкоманнана) кислот, в результате чего молекулы становятся линейными и легко адсорбируются на поверхности фибрилл.

Простые сахара, находящиеся в сульфитном щелоке можно использовать для получения побочных продуктов. Этанол и дрожжи могут быть получены из гексоз (хвойная древесины) кормовые дрожжи из пентоз.