تاثیر آمونیوم پرسولفات در صنعت چوب و کاغذ

سلولز مهمترین ترکیب ساختاری دیواره های سلول است و بعد از حذف لیگنین و انواع دیگر مواد استخراجی نیز مهمترین ترکیب ساختاری کاغذ محسوب می شود آمونیوم پرسولفات چوب از نظر شیمیایی سلولز یک پلیمر خطی دارای ساختمان میکروفیبریلی شبه بلوری متشکل از واحدهای -DB گلوکوپیرانوزی با اتصالات (۱۴) گلیکوزیدی است همچون بسیاری از پلی ساکاریدها، سلولز پلیمری بسپاشیده با وزن مولکولی زیاد است بسته به نوع منبع سلولزی، درجه پلیمریزاسیون سلولز از ۱۰۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ متفاوت است. سلولز ۱۰۰٪ بلوری شناخته نشده است اما ساختمان سلولز دارای یک بخش بلوری و یک بخش غیر بلوری یا بی شکل است (شکل ۲-۶).

درجه بلورینگی بستگی به منشاء سلولز دارد سلولز پنبه و انواع جلبکها مانند والونیا دارای درجه بلورینگی بسیار بالایی است در حالی که سلولز چوب درجه بلورینگی پایینتری دارد سلولز به وسیلهٔ باکتریها نیز تولید میگردد که البته به عنوان منابع سلولزی برای تولید کاغذ کاربردی ندارند. بهترین مثال در ایــن زمینه سلولز تولید شده به وسیلهٔ باکتری استوباکتر گزیلینوم است که سلولزی به صورت غشاء کوچک در اطراف سلول باکتری تولید میکند اما به نظر میرسد این سلولز مانند سلولز موجود در گیاهان نقش ساختاری ایفا نمیکند بیوژنز سلولز در استوباکتر بسیار مطالعه شده و نشان میدهد که روند شکل گیری سلولز در باکتریها مشابه گیاهان است که در آنها سلولز از واحدهای D-UDP گلوکز از راه بیوسنتز تولید شده و باکتری قادر است واحدهای گلوکزی را به زنجیر در حال رشد پلیمر اضافه نماید شکل (۷۲) زنجیرهای پلی ساکاریدی بعد از بیوسنتز به صورت بلوری آرایش مییابند آمونیوم پرسولفات چوب جزئیات ساختار مولکولی و بلوری سلولز در فصل ۴ آمده است.

همی سلولزها

همی سلولزها گروهی از پلی ساکاریدهای غیر ساختاری با وزن مولکولی کم و اغلب ناهمگن هستند که ارتباطی با سلولز نداشته و از راه بیوسنتز متفاوتی   تولید می شوند نام هنری سلولوز ها نشان دهنده ارتباط یا نزدیکی آنها به سلول نیست نقش حمید لولایی ها در دیواره سلول به خوبی شناخته شده نیست اما وزن مولکولی خیلی کم آنها نمی تواند همه سلول ها را به عنوان یک پلیمر ساختاری مطرح کند (درجه پلیمریزاسیون آنها بیش از ۱۵۰ تا ۲۰۰ است) تحقیقات نظری در خمیر

این زمینه نشان میدهد که همی سلولزها ممکن است نقشی در انتقال آب داشته باشند همی سلولزها معمولاً از واحدهای مونومری هگزوزی مثل D گلوکوپیرانوز -D مانوپیرانوز و -D- گالاکتوپیرانوز و واحدهای پنتوزی مثل D زایلوپیرانوز و – آرابینوفورانوز تشکیل شده اند مقادیر کمی از D- گلوکورونیک اسید یا – گالاکتورونیک اسید و مشتقات -۴- متیل دار شده آنها نیز در ساختمان همی سلولزها وجود دارد و واحدهای مونوساکاریدی مولکولهای همی سلولزها نیز تا حدودی استیل دار شده.اند مطابق اطلاعات جدول ۲-۲، بخش قابل توجهی از همی سلولزها حتی بعد از لیگنین زدایی شیمیایی، در کاغذ باقی می مانند. مهمترین همی سلولز موجود در سوزنی برگان گالاکتوگلوکومانان است که حدود ۲۰ از وزن خشک چوب را تشکیل می دهد. زنجیر اصلی این همی سلولز از پیوندهای (۱۴) D گلوکوپیرانوز و 8-D- مانوپیرانوز تشکیل شده و واحدهای -Da گالاکتوپیرانوز به صورت زنجیرهای جانبی یکطرفه با پیوندهای (۱۶) به زنجیر اصلی ارتباط دارند آمونیوم پرسولفات چوب . میزان واحدهای گالاکتوز در زنجیر جانبی بسته به منبع چوبی متفاوت بوده و نسبت گالاکتوز به گلوکز به مانوز از حدود ۱:۱:۴ره تا حدود ۱:۱:۳ متغیر است. به علاوه این همی سلولز تا حدودی استیل دار شده است. آرابینوزایلن (۴-۱- متیل گلوکورونو دومین همی سلولز مهم در سوزنی برگان محسوب می شود که حدود ۱۰-۵ درصد از وزن خشک چوب را تشکیل میدهد. این همی سلولز از واحدهای -DB زایلوپیرانوز با اتصالهای (۱۴) تشکیل شده است که در موقعیت C توسط L آرابینوفورانوز و در موقعیت CY با D- گلوکورونیک اسید استخلاف شده است نسبت این واحدها حدود ۲ واحد به ازای هر ۱۰ واحد زایلوز است.

مقادیر کمی از انواع دیگر همی سلولزها نیز در پهن برگان وجود دارد. به طور خاص چوب ملز دارای مقادیر زیادی همی سلولز آرابینو گالاکتان است در صورتی که در گونه های دیگر چوبی مقدار این همی سلولز ناچیز است. همی سلولز مشترک در بین همه گونه های پهن برگان گلوکورونو زایلان است که اسکلت اصلی آن از -DB زایلوپیرانوز با پیوندهای (۱۴) تشکیل شده است و واحدهای -۴- متیل -Da گلوکورونیک اسید با پیوندهای (۱۲) به صورت جانبی با زنجیر اصلی ارتباط دارند به علاوه اغلب واحدهای زایلوزی در موقعیتهای C و C دارای واحدهای استیل هستند. گلوکورونو زایلان رگان معمولاً بین ۱۵ تا ۳۰ درصد از وزن خشک چوب را تشکیل می دهد. پین برد همچنین پهن برگان دارای مقدار کمی از همی سلولز گلوکومانان به مقدار ۲ الی ۵ درصد وزن چوب هستند. ساختار این گلوکومانانها در پهن برگان بسیار شبیه به ساختار گلوکومانان سوزنی برگان و متشکل از واحدهای D-B- گلوکوپیرانوز و -DR مانوپیرانوز با اتصالات (۱۴) میباشد بسته به گونه چوبی، نسبت گلوکوز به مانوز بین ۲:۱ تا ۱:۱ تغییر میکـ کند. همی سلولزها در محیط اسیدی نسبت به سلولز بسیار آسانتر هیدرولیز می شوند، اما پایداری آنها در محیط قلیایی بیشتر است. اثرات مثبت همی سلولزها روی خصوصیات خمیر و کاغذ امری کاملاً پذیرفته شده است اگرچه دلایل این امر بخوبی شناخته شده نیست برای مثال، مقاومت کششی کاغذ با میزان همی سلولزهای آن ارتباط مستقیمی دارد نظریه هایی وجود دارد که بر مبنای آنها همی سلولزها در حین عملیات تهیه خمیر و پالایش مکانیکی روی سطوح الیاف جذب شده و به نظر میرسد که به پیوند بین الیاف کمک میکنند. همچنین، به دلیل طبیعت غیر بلوری و آبدوست همی سلولزها، آنها ممکن است در افزایش و اکشیدگی الیاف و همچنین انعطاف پذیری الیاف تر در حین شکل پذیری ورق کاغذ نقش داشته باشند. همی سلولزها در محیط قلیایی محلول اند و با استخراج قلیایی می توان به راحتی آنها را از سلولز جداسازی کرد با وجود این این عمل تنها زمانی ممکن است که الیاف چوبی قبلاً لیگنین زدایی شده باشند آمونیوم پرسولفات چوب زیرا همی سلولزها دارای پیوندهای کووالانسی با لیگنین هستند ممکن است این انتظار وجود داشته باشد که عملیات انحلال و حذف همی سلولزها را بتوان در حین خمیرسازی قلیایی انجام داد اما عملاً این امکان وجود ندارد در حین پخت قلیایی چوب، گلوکورونوز ایلان در مراحل اولیه پخت حل میشود، اما در مراحل بعدی پخت روی سطوح الیاف و احتمالاً در درون دیواره های سلولی رسوب میکند. علت این امر تا حدود زیادی ناشی از کاهش انحلال پذیری همی سلولزهای حل شده و ته نشینی آنها به دلیل افت قلیائیت مایع پخت و ناشی از مصرف آن در حین پخت و همچنین تغییرات ساختمانی همی سلولزها مانند حذف گروههای استیل و اسیدی است که سبب افزایش مقاومت همی سلولزها به انحلال در برابر قلیا می.گردد به این دلیل همی سلولز خمیرهای قلیایی (کرافت) بیشتر از خمیرهای اسیدی (سولفیت) است (جدول) ۲-(۲) این ته نشینی مجدد ممکن است عاملی مؤثر در مقاومت بیشتر خمیر کرافت نسبت به خمیرهای سولفیت باشد. اما این تنها دلیل نیست و راجع به این موضوع در فصل ۳ شرح بیشتری

داده شده است.