Pretratamiento biotecnológico de materias primas alternativas para la obtención de celulosa esférica

Abstract

La celulosa es el polímero natural más abundante en la tierra con propiedades como biocompatibilidad, biodegradabilidad y estabilidad química y térmica. Las pulpas para disolver tienen características como alto contenido de celulosa (90-98%), bajo contenido de hemicelulosas, muy poca lignina residual y distribución de peso molecular muy uniforme. La extracción alcalina, en frío o en caliente, se considera un método de purificación tradicional para la remoción de carbohidratos. El proceso de viscosa utilizado para la disolución de celulosa implica el envejecimiento de una pulpa para disolver con NaOH concentrado, luego se trata con sulfuro de carbono para obtener el xantato de celulosa, que se solubiliza en NaOH diluido formando la solución de viscosa. Se puede reducir el consumo de sulfuro de carbono mediante tratamiento enzimático de la pulpa, incrementando la accesibilidad de los oxhidrilos y la reactividad de Fock del material celulósico. La celulosa esférica tiene amplia aplicación en las industrias farmacéuticas, petroquímica y biotecnológicas. Las perlas de celulosa y sus derivados poseen propiedades como disponibilidad y bajo precio, forma esférica, alta porosidad, hidrofilidad y reactividad química en derivatizaciones. Las partículas esféricas se obtienen por Transición Sol-Gel Térmica que consiste en la dispersión de viscosa en un solvente inmiscible a una temperatura de 90°C y en presencia de surfactante. Las características del producto están determinadas por las condiciones del proceso de emulsificación, la composición del medio de dispersión, la intensidad de agitación y la temperatura de la transición sol-gel. La composición y calidad de la viscosa son de gran importancia.

Cellulose is the most abundant natural polymer on earth with properties such as biocompatibility, biodegradability and chemical and thermal stability. Dissolving pulps have characteristics like high cellulose content (90-98%), low hemicellulose content, very low residual lignin, and a molecular weight distribution very uniform. Alkaline extraction, either cold or hot, is considered a traditional method of purification for carbohydrate removal. Viscose process used for cellulose dissolution involves aging dissolving pulp with concentrated NaOH, and then treated with carbon sulfide to obtain cellulose xanthate, which is dissolved in dilute NaOH to obtain viscose solution. The consumption of carbon sulfide can be reduced by enzymatic treatment, which increases the accessibility of the hydroxyl groups and Fock’s reactivity of the cellulosic material. Spherical cellulose has wide application in the pharmaceutical, petrochemical and biotechnological industries. Cellulose beads and its derivatives have properties such as availability and low cost, spherical shape, high porosity, hydrophilicity and chemical reactivity in derivatizations. Spherical particles are obtained by Thermal Sol-Gel Transition which consists in viscose dispersion into an immiscible solvent at a temperature of 90°C in presence of surfactant. Product characteristics are determined by the conditions of emulsification process, composition of dispersion medium, intensity of stirring and temperature of sol-gel transition. Composition and quality of viscose are very important too.