સેલ્યુલોઝ કેવી રીતે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે?

સેલ્યુલોઝની પ્રક્રિયામાં તેના કુદરતી સ્ત્રોતો, મુખ્યત્વે છોડમાંથી, તેને કાઢવા અને શુદ્ધ કરવાની વિવિધ પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે. સેલ્યુલોઝ, એક પોલિસેકરાઇડ, છોડમાં કોષ દિવાલોનો માળખાકીય ઘટક બનાવે છે અને તે પૃથ્વી પર સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં જોવા મળતું કાર્બનિક પોલિમર છે. કાગળ અને કાપડથી લઈને ખોરાક અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સ સુધીના ઉદ્યોગોમાં તેની પ્રક્રિયા મહત્વપૂર્ણ છે.

1. કાચા માલનું સોર્સિંગ:

સેલ્યુલોઝ મુખ્યત્વે છોડમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જેમાં લાકડું અને કપાસ સૌથી સામાન્ય સ્ત્રોત છે. અન્ય સ્ત્રોતોમાં શણ, શણ, શણ અને કેટલાક શેવાળનો સમાવેશ થાય છે. વિવિધ છોડમાં સેલ્યુલોઝનું પ્રમાણ અલગ અલગ હોય છે, જે નિષ્કર્ષણ અને પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતાને અસર કરે છે.

2. પૂર્વ-સારવાર:

સેલ્યુલોઝ નિષ્કર્ષણ પહેલાં, કાચા માલને લિગ્નિન, હેમીસેલ્યુલોઝ અને પેક્ટીન જેવા બિન-સેલ્યુલોસિક ઘટકોને દૂર કરવા માટે પ્રીટ્રીટમેન્ટમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. આ પગલું સેલ્યુલોઝ નિષ્કર્ષણની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે. પ્રીટ્રીટમેન્ટ પદ્ધતિઓમાં યાંત્રિક ગ્રાઇન્ડીંગ, રાસાયણિક સારવાર (દા.ત., એસિડ અથવા આલ્કલી હાઇડ્રોલિસિસ), અને જૈવિક પ્રક્રિયાઓ (દા.ત., એન્ઝાઇમેટિક પાચન) શામેલ છે.

3. સેલ્યુલોઝ નિષ્કર્ષણ:

એકવાર પૂર્વ-સારવાર કર્યા પછી, છોડની સામગ્રીમાંથી સેલ્યુલોઝ કાઢવામાં આવે છે. આ હેતુ માટે ઘણી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

યાંત્રિક પદ્ધતિઓ: યાંત્રિક પદ્ધતિઓમાં સેલ્યુલોઝ તંતુઓ મુક્ત કરવા માટે વનસ્પતિ સામગ્રીને ભૌતિક રીતે તોડી નાખવાનો સમાવેશ થાય છે. આમાં પીસવું, પીસવું અથવા દબાવવું શામેલ હોઈ શકે છે.

રાસાયણિક પદ્ધતિઓ: રાસાયણિક પદ્ધતિઓમાં છોડના પદાર્થોને રસાયણોથી સારવાર આપવામાં આવે છે જેથી બિન-સેલ્યુલોસિક ઘટકો ઓગળી જાય અથવા નાશ પામે, જેનાથી સેલ્યુલોઝ પાછળ રહે. એસિડ હાઇડ્રોલિસિસ અને આલ્કલાઇન સારવાર સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી રાસાયણિક પદ્ધતિઓ છે.

ઉત્સેચક પદ્ધતિઓ: ઉત્સેચક પદ્ધતિઓ સેલ્યુલોઝને તેના ઘટક શર્કરામાં તોડવા માટે સેલ્યુલેઝ ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ કરે છે. રાસાયણિક પદ્ધતિઓની તુલનામાં આ પ્રક્રિયા વધુ પસંદગીયુક્ત અને પર્યાવરણને અનુકૂળ છે.

4. શુદ્ધિકરણ અને શુદ્ધિકરણ:

એકવાર કાઢવામાં આવ્યા પછી, સેલ્યુલોઝ શુદ્ધિકરણ અને શુદ્ધિકરણમાંથી પસાર થાય છે જેથી અશુદ્ધિઓ દૂર થાય અને ઇચ્છિત ગુણધર્મો પ્રાપ્ત થાય. આમાં સેલ્યુલોઝ તંતુઓને શેષ રસાયણો અથવા અન્ય ઘટકોથી અલગ કરવા માટે ધોવા, ગાળણક્રિયા અને સેન્ટ્રીફ્યુગેશનનો સમાવેશ થઈ શકે છે.

૫. રચના અને પ્રક્રિયા:

શુદ્ધિકરણ પછી, સેલ્યુલોઝને તેના હેતુ મુજબ વિવિધ સ્વરૂપોમાં પ્રક્રિયા કરી શકાય છે. સામાન્ય સ્વરૂપોમાં શામેલ છે:

પલ્પ: સેલ્યુલોઝ પલ્પનો ઉપયોગ કાગળ અને કાર્ડબોર્ડ ઉદ્યોગમાં થાય છે. વિવિધ સ્તરની તેજસ્વીતા પ્રાપ્ત કરવા માટે તેને બ્લીચ કરી શકાય છે.

રેસા: સેલ્યુલોઝ રેસા કાપડ અને કપડાંમાં વપરાય છે. તેમને કાંતવામાં આવે છે અને કાપડમાં વણવામાં આવે છે.

ફિલ્મ અને પટલ: સેલ્યુલોઝને પાતળા ફિલ્મ અથવા પટલમાં પ્રક્રિયા કરી શકાય છે જેનો ઉપયોગ પેકેજિંગ, બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશન્સ અને ગાળણક્રિયામાં થાય છે.

રાસાયણિક ડેરિવેટિવ્ઝ: સેલ્યુલોઝને રાસાયણિક રીતે સુધારીને ચોક્કસ ગુણધર્મો ધરાવતા ડેરિવેટિવ્ઝ બનાવી શકાય છે. ઉદાહરણોમાં સેલ્યુલોઝ એસિટેટ (ફોટોગ્રાફિક ફિલ્મ અને કાપડમાં વપરાય છે) અને કાર્બોક્સિમિથાઇલ સેલ્યુલોઝ (ખાદ્ય ઉત્પાદનો અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સમાં વપરાય છે)નો સમાવેશ થાય છે.

નેનોસેલ્યુલોઝ: નેનોસેલ્યુલોઝ એ સેલ્યુલોઝ ફાઇબર અથવા નેનોસ્કેલ પરિમાણોવાળા સ્ફટિકોનો ઉલ્લેખ કરે છે. તેમાં અનન્ય ગુણધર્મો છે અને તેનો ઉપયોગ નેનોકોમ્પોઝિટ્સ, બાયોમેડિકલ સામગ્રી અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સ જેવા વિવિધ અદ્યતન એપ્લિકેશનોમાં થાય છે.

6. અરજીઓ:

પ્રોસેસ્ડ સેલ્યુલોઝનો વિવિધ ઉદ્યોગોમાં વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે:

કાગળ અને પેકેજિંગ: સેલ્યુલોઝ એ કાગળ, કાર્ડબોર્ડ અને પેકેજિંગ સામગ્રીના ઉત્પાદનમાં મુખ્ય કાચો માલ છે.

કાપડ: સેલ્યુલોઝનો સ્ત્રોત, કપાસ, કાપડ ઉદ્યોગમાં કપડાં, ઘરના કાપડ અને ઔદ્યોગિક કાપડ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ખોરાક અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સ: સેલ્યુલોઝ ડેરિવેટિવ્ઝનો ઉપયોગ ખાદ્ય ઉત્પાદનો અને ફાર્માસ્યુટિકલ ફોર્મ્યુલેશનમાં જાડા, સ્ટેબિલાઇઝર્સ અને ઇમલ્સિફાયર તરીકે થાય છે.

બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશન્સ: સેલ્યુલોઝ આધારિત સામગ્રીનો ઉપયોગ ઘાના ડ્રેસિંગ્સ, ટીશ્યુ એન્જિનિયરિંગ માટેના સ્કેફોલ્ડ્સ, ડ્રગ ડિલિવરી સિસ્ટમ્સ અને મેડિકલ ઇમ્પ્લાન્ટ્સમાં થાય છે.

પર્યાવરણીય ઉપાય: સેલ્યુલોઝ આધારિત સામગ્રીનો ઉપયોગ પર્યાવરણીય ઉપચાર હેતુઓ માટે થઈ શકે છે, જેમ કે પાણીની શુદ્ધિકરણ અને તેલ ઢોળવાની સફાઈ.

નવીનીકરણીય ઉર્જા: સેલ્યુલોઝ બાયોમાસને આથો અને એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલિસિસ જેવી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા ઇથેનોલ જેવા બાયોફ્યુઅલમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.

7. પર્યાવરણીય બાબતો:

સેલ્યુલોઝ પ્રોસેસિંગ પર્યાવરણીય અસરો ધરાવે છે, ખાસ કરીને રસાયણો અને ઉર્જાના ઉપયોગ અંગે. નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતોનો ઉપયોગ, રસાયણોનો ઉપયોગ ઓછો કરવો અને પાણી અને રાસાયણિક રિસાયક્લિંગ માટે ક્લોઝ્ડ-લૂપ સિસ્ટમ્સ લાગુ કરવા જેવી વધુ ટકાઉ પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓ વિકસાવવાના પ્રયાસો ચાલી રહ્યા છે.

8. ભવિષ્યના વલણો:

સેલ્યુલોઝ પ્રોસેસિંગના ભવિષ્યના વલણોમાં બાયોડિગ્રેડેબલ પ્લાસ્ટિક, સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ અને નેનોકોમ્પોઝિટ્સ જેવા ઉન્નત ગુણધર્મો ધરાવતી અદ્યતન સામગ્રીનો વિકાસ શામેલ છે. વિવિધ એપ્લિકેશનોમાં અશ્મિભૂત-આધારિત સામગ્રીના નવીનીકરણીય અને ટકાઉ વિકલ્પ તરીકે સેલ્યુલોઝનો ઉપયોગ કરવામાં પણ રસ વધી રહ્યો છે.

સેલ્યુલોઝ પ્રોસેસિંગમાં વ્યાપક ઔદ્યોગિક ઉપયોગો સાથે વિવિધ પ્રકારના ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન કરવા માટે નિષ્કર્ષણ, શુદ્ધિકરણ અને ફોર્મ્યુલેશન સહિતના અનેક પગલાંનો સમાવેશ થાય છે. પ્રોસેસિંગ પદ્ધતિઓને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા અને નવીન સેલ્યુલોઝ-આધારિત સામગ્રી વિકસાવવાના પ્રયાસો આ ક્ષેત્રમાં પ્રગતિને આગળ ધપાવી રહ્યા છે, જેમાં ટકાઉપણું અને પર્યાવરણીય જવાબદારી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવ્યું છે.