Доривор ўсимлик якорц поясидан целлюлоза ва МКЦ олиш
Темиртикан ўсимлиги: Ерда ястаниб (тўшалиб) ўсувчи темиртикан (рус. Я́ корцы стре́лющиеся, или Якорцы назе́м- ные), (лот. Tríbulus terréstris) – жуфт барглилар туркумига ки- рувчи бир йиллик ўт ўсимлиги. Ҳосили ўткир нишли, пишгач отилиб ажралади. Шу сабабли отувчи темиртикан деб аталади (3.23-расм).
3.23-расм. Якорц ўсимлиги: а – гуллаган; б – ҳосилга кирган; в – ҳосили.
Якорц ўсимлик пояидан целлюлоза ва МКЦ қисмини ажра- тиб олиш 3.2. ва 3.3.1. қисмларда келтирилган усулларда олиб борилди [3]. Хом ашё намуна миқдори 100г, ундан олинган цел- люлоза миқдори 26%, микрокристаллик миқдори 15 г (58%) олинди. Целлюлоза ва микрокристаллик целлюлоза толалари- нинг катталаштирилган кўриниши 3.24—3.27-расмларда келти- рилган.
3.24-расм. Якорц микрокристаллик целлюлозаларнинг кўриниши: а) толаларнинг микрофотографияси; б) умумий; в) суспензиясини хона шароитида қуритилгандан кейин.
3.25-расм. Якорц целлюлоза толаларининг микроскопда 40—400 марта катталаштирилган кўриниши.
3.26-расм. Якорц микрокристаллик целлюлоза толаларининг микроскопда 40—400 марта катталаштирилган кўриниши.
3.27-расмда (б) целлюлоза заррачаларининг ўлчамларини 30 мкм лари 50% дан ортиқ, 90 мкм ли йирик қисми 5%. Зар- рачаларнинг ўлчамларини аниқлашда МКЦ суспензиясининг тешиклари 90 мкм бўлган элакдан ўтказдик. Уларнинг сонлари эса микрофотография ёрдамида аниқланган.
б
а
3.27-расм. Якорц микрокристаллик целлюлоза заррачалари: а – микрофотографияси; б – ўлчамларининг тақсимланиши.
Якорц (темиртикан) целлюлозасидан олинган микрокрис- таллик целлюлозанинг физик-кимёвий хоссалари 3.15-жадвал- да келтирилган.
3.15-жадвал
Темиртикан МКЦ физик-кимёвий хоссаси
* целлюлозасиники – 0,48%
Доривор ўсимлик пояларидан олинган целлюлоза ва на- ноцеллюлоза намуналарини рентгенографик тадқиқотлар Shimadzu фирмасининг ХRD-6000 рентген CuKα-нурланувчили дефрактометрида 2θ= 3 – 36о нур тарқатувчи бурчакларида олиб борилди.
Наноцеллюлоза агломератининг ўта мустаҳкамлигига сабаб, ундаги водород боғлари ҳисобланади. Маълумки, водород боғи- нинг кучи валент боғининг кучидан 15—20 баробар паст. Лекин Ван-дер-Вальс кучидан 4—8 баробар кучли. Водород боғлар, – ОН электроманфий атоми О— билан, маълум масофада яқинлаш-
ганда ҳосил бўлади (3.28-расм). Одатда, бу масофа гидроксил гуруҳлар учун (2,7—2,8) 10—8 см бўлади.
3.28-расм. Целлюлоза молекуласи занжирларида водо- род боғлари орасидаги масофанинг шартли схемаси:
а) – микрокристаллик целлюлоза учун h1 + h2 = 2,7—2,8 Å; б) – наноцеллюлоза учун h = 1,5 Å
Масофа камайган сари водород боғининг кучи ортиб бора- ди: (2,7—2,8) 10—8 см – 17—19 кЖ/моль; 1,5х10—8 см – 29—31 кЖ/моль [5]. Демак, целлюлоза гидроксил гуруҳлари орасидаги масофа- нинг кичиклиги агломерацияланган наноўлчамли заррачаларни дезорентациялашнинг қийинлиги, ундаги водорд боғларининг кучлилигидадир. Шу сабабли НЦдан тайёрланган маҳсулотлар ўта пишиқ бўлади.
Доривор ўсимлик целлюлозаси ва ундан олинган наноцел- люлозаларнинг ИҚ-спектри, замонавий Perkin-Elmer фирмаси- нинг System-2000 Фурье-ИҚ-спектрометрида олиниб, функци- онал гуруҳларининг характеристик тебраниш частоталари, ин- тенсивлиги ва тебраниш валент турлари аниқланди (3.29-расм). ИҚ-спектроскопия усулида молекулани ташкил этган атом ядроларининг тебранма ҳаракати ва молекуланинг масса мар- кази атрофида айланиши қўрилди. 3.16-жадвалда целлюлоза ва ундан олинган наноцеллюлозаларнинг 3750 см—1 ва 500 см—1 ора- лиғидаги соҳаларининг энг муҳим функционал гуруҳларининг
характеристик тебраниш частоталари келтирилган.
3.29-расм. Целлюлозаларнинг ИҚ-спектри: А – целлюлоза; Б – наноцеллюлоза.
3.16-жадвал Целлюлоза ва ундан олинган наноцеллюлозаларнинг функционал гуруҳларининг характеристик тебраниш
частоталари
ИҚ-спектрнинг юқори частотали қисмида (3750 – 3500см—1) ютилиш полосаларининг мавжудлиги молекулалар тарки- бида боғланмаган ОН гуруҳи, спектрнинг 3525 – 3250см—1да эса – ОН гуруҳининг боғланганини билдиради. Спектрнинг 2850—2950см—1оралиқдаги соҳасида (СН) гуруҳнинг симметрик валент тебранишлари туфайли юзага келган ютилиш соҳалари жойлашган. Спектрнинг 1420—1335 ва 1250—1200см—1спектр- лардаги ютилиш соҳалар қайчисимон тебранишлар натижаси- да юзага келган полосалардир. 1305 ва 722 см—1соҳасидаги кам бўлган полосалар эса маятниксимон тебранишлари туфайли юзага келган.
3.17-жадвалдаги маълумотларга қараганда, тебраниш тури валентли бўлиб, интенсивлиги юқори. Ютилиш соҳаси
2910,61см—1 даги -СН функционал гуруҳининг тебраниш тури
ассимметрик валентли бўлиб, интенсивлиги юқори. Қўшбоғли – С ≡ N – ва – С = N – функционал гуруҳлардаги ҳосил қилган атомларнинг массаси бир хил, фақат k – доимийсида фарқ қила- ди. k-доимийлиги қуйидаги формулалар ёрдамида ҳисобланади:
v=. (1). =. (2)
Бу ерда: v – тебраниш частотаси, см—1; π – ўзгармас катталик; с – ёруғлик тезлиги; k – ҳар бир боғ учун характерли бўлган боғ доимийлиги; m – келтирилган масса; m1 ва m2 лар С ≡ N ва С = N ларнинг атомлар массаси. С ≡ N ва С = N гуруҳлар ИҚ-спек- трда ютилиш полосаларининг интенсивлиги жуда паст бўлади. Микрокристаллик целлюлозанинг характеристикасини за- монавий баҳолаш усули. Маълумки [13], МКЦ толачаларининг солиштирма сирти ривожланган бўлиб, кристаллик даражаси билан характерланади. Ҳозиргача маълум бўлган кристаллик даражасини аниқлайдиган усуллар рентгент нурларининг диф- ракциясига, ИҚ-спектроскопия ёки ЯМР 13С қаттиқ жисм (тело)
га асосланган. Кристаллик даражасини аниқлашнинг кенг тарқалган усули – рентген дифракцияси маълумоти ҳисоблана- ди. Ҳисоблаш Сегал таклиф этган эмперик формулага асослан- ган [14] бўлиб, у рефлекс интенсивлигини (кристаллик пик) ва минимум интенсивлигига боғлайди. Лекин бу усул юқорироқ натижа кўрсатиши мумкин. Яъни пахта МКЦси учун 80%, ёғоч МКЦ 63—70% [15,16].
Кристаллик даражасини ЯМР-спектроскопияси С-4 углерод сигнали кристаллик юзасини аморф области юзасига нисбати бўйича баҳоланади. Бу усулда пахта МКЦси учун 82%, ёғоч МКЦ 64—79% [17].
Нельсон ва О`Коннорлар ишлаб чиққан кристаллик дара- жасини аниқлаш усули ИҚ-спектроскопияси маълумотларига асосланган. Бу усулда целлюлозанинг кристаллик даражасини аниқлаш 1372 см—1 ютилиш полосаси интенсивлигининг миқдо- рини (СН-группани деформацион тебраниш) 2900 см—1 ютилиш полосаси миқдори интенсивлигига (СН-группани валент тебра- ниш) нисбати олинган. 2900 см—1 ютилиш полосаси ички стан- дарт сифатида қўлланилган, чунки у целлюлозанинг кристал- лигига боғлиқ эмас. Бунда С-Н- боғ деформацион тебраниш ин- тенсивлиги СН-группа тебраниш интенсивлиги структуранинг тартибланишига тўғри пропорционалдир [18]. Бу усул фақат сифат анализи ўрнида қўлланилади, чунки ютилиш полосасига бошқа бир қанча факторлар ҳам таъсир этади.
Целлюлозанинг кристаллик даражасини аниқлашда келти- рилган усуллар абсолют кристаллик даражасини аниқлаш им- конини бермайди, фақат тадқиқот этилаётган целлюлоза фрак- циясида таққослаш маълумотларини беради.
Олинган целлюлоза ва микрокристаллик целлюлоза наму- наларининг устмолекулар структурасидаги ўзгаришини рент- генструктура анализи орқали аниқланди. Структурадаги рент- генография Полимерлар кимёси ва физикаси ИТИ ёрдамида олиб борилди. Тадқиқот натижаси 3.30-расмда келтирилган. Рентген дефрактограммаларда аниқланган рефлекслар уч те-
кисликда олиб борилган. Целлюлоза ва микрокристаллик цел- люлоза намуналарининг рентгенографик тадқиқотлари рентген CuKα-нурланувчили дефрактометрида 2θ = 3 – 36о нур тарқатув- чи бурчаклари остида бажарилади. Кристаллик рефлекси бур- чаги 2θ=22о. (3.31-расм). Намуналарнинг кристаллик даража- си М. Я. Иоелович методикаси бўйича аниқланди [19]. Бу янги усул бўйича моддаларнинг кристаллик даражасини рентгеноген дифрактометрга асосланиб ҳисобланди. Ёйилиш нури бурча- ги бўйлаб функция тезлигининг ўзгариши I = f (2θ) баҳолашга асосланган.
3.30-расм. Целлюлозаларнинг рентгенограммаси:
а – целлюлозаси; б – микрокристаллик целлюлозаси.
Ҳисоблаш учун 2θ бурчак бўйича биринчи модул ҳосиласи интенсивлиги интегралини дифрактограмма эгри чизиғи таги- даги юза интеграли нисбатидан фойдаланилади. Мисол тариқа- сида 3.31-расмда пахта толасининг рентгенограммаси [20] кел- тирилган. Дифрактограмма чизмаси целлюлозанинг кристалл ва аморф қисмлари эгаллаган юзасини аниқлашга асосланган.
Иоелович маълумотига кўра, пахта целлюлозасининг крис- таллик даражаси 70% ни, микрокристаллик целлюлозада эса
– 73%ни ташкил этади.
Рентгенографик тадқиқот бўйича аниқланганда микрокрис- таллик целлюлозани кристаллик даражаси целлюлозаникига қараганда бироз юқори (73%), сабаби целлюлоза H2SO4+H2O2
эритмалари аралашмасида гидролизланганда аморф қисмининг бир қисми эритмага ўтиб кетади.
3.31-расм. Пахта толасининг рентгенограммаси [13]: cr – кристаллик қисм; nc – аморф қисм.
Якорц целлюлозаси ва МКЦ намуналарни кристаллик ин- декси Сегал методи [20] бўйича аниқланди. Бу метод кенг тарқалган бўлиб, кристаллик индекси, Iк, рентген дефракцияси рефлекси интенсивлигига асосланган. 3.30-расмда келтирилган рентгенограмма, қуйидаги эмперик формула ёрдамида ҳисобла- нади:
= – (3). = – / (4)
бу ерда: I002 – 002 рефлексининг интенсивлиги; Iа – нур тарқа- лишини 2θ=19о даги интенсивлиги.
Рентгенография маълумотлари Л. Сегал ва М. Иоелович ме- тодлари бўйича ҳисобланган целлюлоза ва МКЦ намуналари- нинг кристаллик даражаси 3.17-жадвалда келтирилган.
3.17-жадвал
Целлюлозаларнинг кристаллик даражаси
*В.Н.Сунайт тадқиқотларидан. ** Иоелович тадқиқотларидан.
Целлюлозанинг кристаллик даражасини ИҚ-спектрограм- ма ёрдамида аниқлашни дастлаб Нельсон ва О`Коннор ишлаб чиқишган. Бу усул бўйича ютилиш полосаси 1372 см—1бўл- ган деформацион тебранишли СН-гуруҳини, юқори интен- сивли, валент тебранишли СН гуруҳни, ютилиш полосаси 2900 см—1 интенсивлигига нисбати асос қилиб олинган. 2900 см—1 ютилиш полосасини эса ички стандарт ўрнида фойдалан- ган. Чунки бу целлюлозанинг кристаллик даражасига боғлиқ бўлмаса-да, шунга қарамасдан деформацион тебраниш интен- сивлиги С-Н боғини валент тебранишли СН- гуруҳи билан цел- люлозанинг кристаллик (тартибланиш) даражасига тўғри про- порционал [20].
Намуналарнинг кристаллик даражасини аниқлаш учун, ИҚ-Фурье-спектрометрини ўртача 500—4000 см—1 частоталари инфрақизил соҳасида олинди. Спектрограмма олиш учун майда заррачали МКЦ намуналари KВr порошоги билан 1:80 нисбатда аралаштириб, пресс-формада таблеткалар кўринишига келти- рилди. Доривор ўсимлиги якорц ва консолидадан олинган цел- люлоза ва микрокристаллик целлюлозаларни ИҚ-спектрлари
3.32 ва 3.33-расмларда келтирилган.
3.32-расм. Якорц целлюлозаси ИҚ-спектри:
А – целлюлоза; Б – микрокристаллик целлюлоза.
3.33-расм. Консолида микрокристаллик целлюлозаси.
Якорц ва консолида доривор ўсимликларидан олинган цел- люлоза ва микрокристаллик целлюлоза намуналарининг тартиб- ланиш даражалари, К1, К2,Нельсон ва О`Коннора методи билан, қуйидаги формулалар ёрдамида аниқланди [21]: К1 = А1429/А897;
К2 = А1372/2900.
Бу ерда: А —оптик зичлик (ўтказиш коэффициент интенсив- лиги).
Ҳисоблаш учун маълумотлар якорц ва консолида ўсимлик целлюлозаси ИҚ-спектрларини ютилиш соҳалари ва интенсив- лиги (ўтказиш коэффициенти), Т%, 3.32 ва 3.33-расмларда ва 3.18-жадвалда келтирилган.
3.18-жадвал
Нельсон ва О`Коннор методи бўйича целлюлоза намуналарининг кристаллик даражасини ҳисоблаш учун якорц ва консолидадан олинган целлюлоза намуналарининг ютилиш соҳалари ва интенсивлиги
Маълумки, спектрофотометрларнинг ишлаш принципи на- мунадан ўтаётган нур интенсивлиги билан шу нурнинг час- тотаси орасидаги боғланишни ўлчашга асосланган. Ютилиш спектроскопиясида интенсивлик икки хил катталик, яъни оптик зичлик ва ўтказиш коэффициенти билан ифодаланиши мумкин.
Оптик зичлик А намунага тушаётган нур интенсивлигини (Io) ундан ўтаётган нур интенсивлигига (I) нисбатининг логарифми- га тенг бўлган бирликсиз катталик. Ўтказиш коэффициенти эса
I/Io га тенг бўлиб, фоизларда ўлчанади.
А = log (I /I); Т (%) = (I/I).100. (5).
Бу ерда: А – оптик зичлик; Т – ўтказиш коэффициенти; Io – намунага тушаётган нур интенсивлиги; I – намунадан ўтган нур интенсивлиги.
Ҳисоблаш. Оптик коэффициент τ, %:
τ = I/I.100. (6)
Шартли равишда Io= 100% деб олинади. Текширилаётган на- мунанинг оптик зичлиги А қуйидаги формула ёрдамида аниқла-
нади:
А= – log I/Io= – log 100
= 2 – log {τ}. (7)
3.19-жадвалдаги маълумотлардан ва (7) формуладан фойда- ланган ҳолда якорц целлюлозаси тартибланиш даражаси ҳисоби:
А1= 2 – log16,73= 2 – 1,22 =0,78.
А2= 2 – log21,50= 2 – 1,33=0,67.
А3= 2 – log16,95= 2 – 1,23=0,77.
А4= 2 – log14,18= 2 – 1,15=0,85.
Якорц целлюлозаси кристаллик даражаси (упорядоченность: К1, К2):
К1 = А1431,19/А901,25 = А1/А2= 0,78/0,67 = 1,16К2= А1371,40/А2918,80 =А3/А4 = 0,77/0,85 = 0,90
Якорц МКЦси тартибланиш даражаси ҳисоби:
А1= 2 – log7,4= 2 – 0,87=1,13.
А2= 2 – log11,5= 2 – 1,06=0,94.
А3= 2 – log6,3= 2 – 0,8=1,2.
А4= 2 – log6,2= 2 – 0,79=1,21.
Якорц МКЦ кристаллик даражаси (упорядоченность: К1, К2):
К1 = А1431,19/А901,25 =А1/А2= 1,13/0,94 = 1,2К2= А1371,40/А2918,80 =А3/А4 = 1,2/1,21 = 0,99
Консолида МКЦситартибланиш даражаси ҳисоби: А1= 2 – log2,56= 2 – 0,41=1,59.
А2= 2 – log4,43= 2 – 0,65=1,35.
А3 = 2 – log6,3= 2 – 0,8=1,2.
А4 = 2 – log6,2= 2 – 0,79=1,21.
Консолида МКЦ кристаллик даражаси (упоядоченность) К1, К2:
К1 = А1431,68/А897,87= А1/А2 = 1,59/1,35 = 1,18.К2= А1371,88/А2909,16=А1/А2= 1,2/1,21 = 0,99.
Ҳисоблаш натижалари 3.19-жадвалда келтирилган.
3.19-жадвал Якорц ва консолида целлюлоза ва МКЦлари заррачаларининг тартибланиш даражаси
3.20-жадвалдан кўринадики, МКЦ заррачаларининг тартиб- ланиш даражаси целлюлозаникига қараганда юқорироқ.
3.20-жадвал
Якорц микрокристаллик целлюлозанинг асосий характеристикаси
Амарант ўсимлиги поясидан целлюлоза олиш
а б в г
3.34-расм. Амарант (лот Amaránthus) – кенг тарқалган бир йиллик ўтсимон ўсимлик. Узунлиги 2—3 м, қалинлиги 10 см гача бўлиши мумкин: а – умумий кўриниши; б
– танасининг бир бўлаги, ранги қизил; в – кўндаланг кесими, ички қисми тўлиқ, оқ рангда; г – бўйлама кесими.
Экстракциялаш. Экстракциялаш учун янги қирқиб олин- ган амаранта поясини 1,5—2,0 см катталикда майдаланиб, тарки- бидаги суюқлик миқдори аниқлангач (88%), 100 г тортиб олиб, учта 1000 мл колбага жойлаштирилди. Ҳар бирига 500 мл дан сув, 10% ли натрий ишқор ва 10% нитрат кислота эритмасидан солинди. Бир соат давомида қайнатилгач, таркибдаги эриган моддалар суюқликка ажралиб чиқди. Экстракция натижасида суюқликнинг тиниқ ранги сариқдан жигаррангга ўтади (3.35- расм).
сувда кислотада ишқорда
3.35-расм. Амарант поясини экстракциялаганда унинг рангининг ўзгариши.
Экстрактнинг ўзгарган оптик зичлиги аниқланди (3.21-жад- вал).
3.21-жадвал
Амарант ўсимлик поясини экстракциясининг оптик зичлиги
Сувда экстракцияланганда экстрактнинг оптик зичлиги 0,58 ни ташкил этган. Ишқор ва кислота эритмаларида экстрактнинг ранги тўқ тусга кирган, оптик зичлиги ҳам 2 бараваргача ортган. Сабаби, ишқор ва кислота эритмаларида поя таркибидаги мод- далар кўпроқ эритмага ажралиб чиққан. Экстракт таркибидаги кимёвий моддаларнинг функционал гуруҳларинианиқлаш мақ- садида, экстрактлардан 50 мл дан олиниб, ИҚ-спектри аниқлан- ган (3.36-расм).
Сувнинг ИҚ-спектри. ИҚ-спектрнинг юқори частотали қисмида (3600—3100см—1) ютилиш полосаларининг бор-йўқли- гига қараб, молекулаларнинг таркибида ОН гуруҳининг мав- жудлиги аниқланади. Намлик ҳам шу оралиқда интенсивлиги кам бўлган ютилиш соҳаси кузатилади.
Экстракция жараёни ИҚ-спектрлари 3.36-расмда келтирилган.
Экстракциялаш учун сувнин ИҚ-спектри
Сувли экстрактнинг ИҚ-спектри
Кислотали экстрактнинг
ИҚ-спектри Ишқорли экстрактнинг ИҚ-спектри
3.36-расм. Экстракция жараёнларининг ИҚ-спектри.
Сувли экстрактнинг ИҚ-спектри. ИҚ-спектрнинг характер- ли ютилиш полосалари, 3984,97 – 3123,26 см—1 кузатилади. Во- дород боғлар ҳосил қилмаган. Бу полосада валент тебранишли бўлиб, интенсивлиги жуда юқори. ИҚ-спектрнинг 2669,99см—1, валент тебранишли, интенсивлиги паст. Функционал гуруҳни Si-О да валент тебранишли. Частотаси 950,43см—1 полосада функционал гуруҳи ClO—.
Кислотали экстрактнинг ИҚ-спектридаги ўзига хосли- ги – ютилиш полосалари 3492,63—3404,39 ва 2430,33, 1834,8
– см—1нинг мавжудлигидир. ИҚ-спектрнинг 3492,63—3404,39 см—1 ютилиш полосаларида водород боғ ҳосил қилган ОН гуруҳ
мавжуд. Ютилиш полосанинг 2430,33 см—1 валент тебранишли бўлиб, функционал гуруҳнинг —РН га тўғри келади. 1834,8см—1 частотали полоса жуда интенсив бўлган валент тебранишли
> C=O функционал гуруҳга тўғри келади.
Ишқорли экстрактнинг ИҚ-спектри кислотали экстракт ИҚ-спектрига ўхшаш бўлиб, фарқи ютилиш полосаларининг частоталарида:3566,89 – 3363,4см—1ва 1645,78см—1, 1390,21 см—1. Юқори частотали қисмида, кислотали экстракт каби во- дород боғ ҳосил қилган ОН гуруҳ мавжуд. Қуйи частотали қисмлари: ютилиш полосаси 1645,78см—1функционал гуруҳи – С=С валалент тебранишли юқори интенсив; ютилиш полоса-
си 1390,21 см—1функционал гуруҳи – СН симметрик деформа-
цион урчуқсимон айланма тебранишли.
Пишириш. Пишириш параметрлари: модуль 1: 20, эритма HNO3 10%, 3 соат; NaOH 13% эритма, қайнаш температураси 100—105оС;
Гидролизлаш. Микрокристаллик целлюлоза олиш учун сульфат кислотани 10% ли эритмаси билан 10% ли водород пероксид эритмаси аралашмасида, 1:20 модульда 2 соат даво- мида қайнатиб олинган. Ҳар бир жараёндан кейин целлюлоза- ли масса нейтрал ҳолатгача ювилган. Тайёр МКЦ қуритилиб, дезинтеграторда титилган.
МКЦ заррачаларининг ўлчамлари бўйича фракцион таркиб гистограммаси 3.37-расмда келтирилган. Заррачаларни фракци- ялаш ГОСТ 8269.0—97 келтирилган элаклар ёрдамида бажарил- ган. Элак ячейка ўлчамлари 0,16; 0,315; 0,63; 1,25; 2,5; 5; 10; 20;
– мм.
Микрокристалл заррачаларини 0,16 мм элакдан ўтказилган қисми 59%, 0,315 мм лиси 35%, қолган йириклари 6% га тўғри келади. Маълумки, дори таблеткалар таркибига қўшиладиган МКЦ ўлчамлари 0,16 ва 0,25 мм дан кичик бўлиши керак; 2—2,5 мм ликларини тиббиёт талаблари бўйича таблеткалаш мумкин.
3.37-расм. Амаранта МКЦ ўлчамлари бўйича фракцион таркибини гистограммаси, намуналарининг кўриниши ва ўлчами: 0,16 мм дан кичиги; 0,16 ва 0,315 мм оралиғи; 0,315 ва 0,63 мм оралиғи; 0,63 ва 1,25 мм оралиғи; 1,25 ва
2,5 мм оралиғи.
Хоссалари. Намуналарни физик, физик-кимёвий хоссала- ридан ҳажм массаси, ҳаводаги намликни ютиши, сувда бўкиш даражаси, полимерланиш даражаси, кул миқдори аниқланган.
Ҳажм (сочма) массаси, г/см3—0,31 Сувда бўкиш даражаси, % – 268
Ҳаводаги намликни сорбциялаши, % – 16,1
Кул миқдори, % -целлюлозаники -0,52; МКЦ-0,23. Полимерланиш даражаси – 202
Инфрақизил спектроскопияси
3.38-расм. Амарант целлюлозасининг ИҚ-спектри: 1 – целлюлоза; 2 – микрокристаллик целлюлоза
3.22-жадвал Амарант целлюлозаси ва микрокристаллик целлюлозасининг функционал гуруҳларининг характеристик тебраниш частоталари
3.22-жадвалдан кўринадики, амарант доривор ўсимлиги поясидан олинган целлюлоза ва микрокристаллик целлюлоза- нинг ютилиш частотаси бир-биридан, амалда фарқ қилмайди (3.22-жадвал биринчи ва иккинчи устун). Маълумки, целлюло- занинг ИҚ-спектри, асосан, ҳар бир глюкозид ҳалқасидаги учта турли хил гидроксил гуруҳларининг ютилиш соҳаси билан аниқланади.
3.39-расм. Целлюлозали материаллар ишлаб чиқариш технологиясининг принципиал схемаси:
1 – HNO3 эритмаси учун сиғим; 2,5 – реакторлар; 3,6 —фильтрлар; 4 – Н2 SO4:H2O2 эритмалар аралашмаси учун сиғим; 7 – шнекли транспортёр; 8,9 – қуритиш аппаратлари; 10 – қадоқловчи механизм 11 – тайёр маҳсулотли тара; 12 – ишлатилган суюқлик учун бак.
Бу гидроксил гуруҳлар бошқа гидроксил гуруҳлар билан мо- лекулалар орасида водород боғлар ҳосил қилиши ҳамда ҳалқа- даги кислород атоми билан кўприк ҳосил қилиши мумкин. Шу сабабли стабил устмолекуляр структура ҳосил қилиши мумкин. Целлюлозани гидролизлаб МКЦ олганда, функционал гуруҳида фарқланмайди (3.22-жадвал учинчи устун), фақат структураси- да ўзгариш бўлади, деб ҳисоблаймиз.
Юқорида тадқиқот учун танлаб олинган доривор ўсимлик пояларидан целлюлоза қисмини ажратиб олиш ва ундан мик- рокристаллик целлюлоза олиш технологиясининг принципиал схемаси 3.38-расмда келтирилган.
Амаранта ва расторопшалардан олинган целлюлоза ва микрокристаллик целлюлозалардаги структуравий ўзгаришлар
Келтирилган целлюлоза ва МКЦ ларни структураси рентген- структура, ИК-спектр ва оптик микроскопия усуллари ёрдамида характерланди.
Рентгенструктуравий анализ. Целлюлоза намуналари- нинг кристаллик индексини аниқлаш, ДРОН-3М дифракто- метри ёрдамида амалга оширилди. Бунда катод сифатида Cu- Kα- нурлантириш учун мис пластинкаси олинган ва тўлқин узунлиги λ = 1,54178 Å бўлган рентген нури никель фильтр орқали монохроматик нурга ўтказилган. Тадқиқот 2θ = 3о дан 40о гача (амаранта целлюлоза), 2θ = 3о дан 37о гача (амаранта МКЦ), 2θ = 3о дан 39о гача (расттаропша целлюлоза), 2θ = 3о дан 52о гача (растаропша МКЦ). 3.39-расмда келтирилган рент- генограммаларда уч текисликда кичик бурчакли нур тарқа- лиши натижасида ҳосил бўлган дефрактограмма бурчаклари 2θ келтирилган: 2θ = 15—17;22; 34о амаранта МКЦ, амаранта ва расторопша целлюлоза; расторопша МКЦ тўрт текисликда 2θ = 16; 22; 29 ва 34о бурчакда намуналарнинг структурасидаги ўзга-
ришлар кристалл тузилишига эга бўлиб, рентген дифрактограм- мада турли кўринишдаги кристалли элементлар мавжудлигини кўрсатади.
Амаранта целлюлоза Амаранта МКЦ
2θ = 3о дан40огача 2θ = 3одан37о гача
15—16 22 34
Расторопша целлюлоза 2θ = 3о дан 39огача
16 22 29 34
Расторопша МКЦ 2θ = 3одан 52огача
3.40-расм. Амаранта ва расторопша целлюлоза ва МКЦ рентген нурларининг ёйилиш интенсивлик эгри чизиғи (рентгенграммаси).
Анализлар шуни кўрсатадики, максималдифракция 2θ = 22о да
200 (I) ва целлюлозанинг нормал таралиш бурчаги 2θ = 19о га,
002
яъни нурни 110 ва 200 текислигидан акс тарқалиши (отражение)
га тўғри келади. Целлюлоза намуналарнинг кристаллик индек-
си (Iк) ни расмларда келтирилган рентгенограмма асосида Сегал методи ёрдамида кристаллик пики интенсивлиги баландлиги (I002 – Iа) ни интенсивлик суммасига (I002), фон сигналарини ҳи- собдан чиқаргач, нисбатига бўлиш орқали ҳисобланади [21]:
Iк= I002 – Ia / I002,
бу ерда, I – 2θ = 22о да 200 (I) дифракциянинг максимал
002 002
интенсивлиги; I – 200 ва 110 ни 2θ = 19о да минумим пикларини
баландлиги.
Дифрактограммалар ишлов берилган целлюлозанинг крис- таллик структурасини Миллер 002 ва 001 индексига хос харак- терлайди. Намуналар рентгенструктураси, кристаллик даража- сини (кристаллик блокини), ички кучланиш ва деформациясини миқдорий анализ қилиш имконини беради [8]. Рентгенограмма орқали бир тур структура модификациядан бошқа турига ўти- шини кузатиш мумкин, буни рентген пикларини силжишидан кузатиш мумкин.
ИҚ спектроскопияси. Намуналарни целлюлоза ва МКЦ ларни кристаллик индекслари ютилиш соҳаси 1370 см—1 даги С-Н гуруҳини деформацион тебранишдаги оптик зичлигини
2900 см—1 частотали валент тебранишли СН гуруҳи оптик зич-
лигига нисбати ёрдамида аниқланди (D1370/D2900 [22]). 3.23-жад- валда берилган. Бу ерда 2900 см—1 ютилиш соҳаси ички стан- дарт ўрнида қўлланилган. Амаранта ва растаропша целлюлоза ва МКЦ ларнинг кристаллик индекслари 3.23-жадвалда келти- рилган.
3.23-жадвал
Амаранта ва расторопша целлюлоза ва МКЦ ларнинг кристаллик индекси
Амаранта ва расторопша целлюлоза ва МКЦларининг крис- таллик индекси бир-бирига яқин, ўз навбатида – 0,76—0,74 ва 0,81—0,78. Амаранта целлюлозасининг кристаллик индекси 0,80, расторопшаники эса амарантаникига қараганда 0,10 бирликка кўп, яъни кристаллик даражаси юқорироқ.
Намуналар морфологияси. Целлюлоза толаларининг шак- ли ва ўлчамлари ва МКЦ заррачаларининг ташқи кўринишлари OPTIKA – B-150 микроскопи ёрдамида 100 марта катталашти- риб олинди (3.24-жадвал).
3.24-жадвал
Целлюлоза ва МКЦ намуналарининг микрофотографияси
Иккала намунадан олинган целлюлоза толалари фибриллан- ган кўринишда. Расторопша целлюлозасидан синтез қилинган МКЦ ўлчамлари амарантаникига қараганда йирикроқ. Адаби- ётлардан маълумки, заррачаларнинг бир гуруҳи агломерлашган, бу ҳолат водород боғлари кучи ҳисобига боғлиқ.
Мавжуд ТШ 23773839—001:2017 бўйича ишлаб чиқарилаёт- ган МКЦ-Л га таққослаш учун тарвуз, расторопша ва амаран- та МКЦ 3.24-жадвалда келтирилган.
3.24-жадвал
Тайёр маҳсулот (МКЦ) нинг сифат кўрсаткичлари
Келтирилган доривор ўсимликлардан олинган МКЦ ҳозир- да ишлаб чиқарилаётган пахта ва ёғочдан олинганларнинг ўр- нини тўлиқ босиши мумкин.