Cellulose - is een koolhydraat en wel een polysaccharide van hoog moleculair gewicht, waarvan de formule kan worden voorgesteld door (C6H10O5)n.
In de natuur komt c. voor als voornaamste bestanddeel van de celwanden van plantencellen (➝ Cel). Onder de dieren komt echte c. voor bij Tunicata. Cellulose is bestendig tegen inwerking van verdunde zuren en alkaliën; hiervan maakt men gebruik, om c. te scheiden van andere plantenstoffen, die daardoor verwijderd kunnen worden. Linnen, watten, katoen en papier bestaan bijna geheel uit cellulose. Zuiver c. zijn zij echter niet en zelfs filtreerpapier is niet heelemaal vrij van begeleidende stoffen.
Katoen bevat 91% c. en vlas ongeveer 77%. Als schijnbaar s.g. van den wand van droge katoenvezels wordt o.a. 1,27 opgegeven en voor het ware s.g. 1,55, waaruit een porositeit van 20% berekend kan worden. Met jodium wordt c. geel gekleurd en na toevoeging van zinkchloride en zwavelzuur blauw. Het beste oplosmiddel voor c. is een ammoniakale oplossing van koperoxyde; uit de oplossing kan het door zuren en zouten worden gepraecipiteerd. Ook in een sterk geconcentreerde oplossing van zinkchloride lost c. op.
Bij hydrolyse van cellulose door koken met minerale zuren ontstaat bijna uitsluitend d-glucose, welke stof dan ook beschouwd wordt als de bouwsteen van het cellulosemolecule. Over het aantal van deze bouwsteenen en de wijze, waarop zij met elkaar verbonden zijn, heerschen verschillende opvattingen. Het geringe reductievermogen van c. tegenover Fehling’s oplossing wijst er op, dat de aldehyde-groep van de meeste glucose-eenheden is vastgelegd. Men heeft berekend, dat op 98 glucosebouwsteenen één vrije aldehyde-groep aanwezig is.
Als meerwaardige alcohol kan men c. veresteren. Met salpeterzuur ontstaan cellulosenitraten, bekend onder den naam van nitrocellulosen, die als grondstoffen voor de bereiding van springstoffen (schietkatoen, cellulosedynamiet), kunstzijde, films enz. gebezigd worden. Cellulose-acetaten ontstaat bij inwerking van azijnzuuranhydried met weinig zwavelzuur; zij worden gebruikt voor de bereiding van kunstzijde, films, lakken, enz.
Uit het gedrag van c. bij voorzichtige verestering en het resultaat van de volledige methyleering blijkt, dat drie vrije hydroxylgroepen per glucose-eenheid aanwezig zijn. Deze zijn gebonden aan het tweede, derde en zesde koolstofatoom. De hydroxylgroepen aan het vierde en vijfde koolstofatoom zijn vastgelegd.
Op honderd glucosebouwsteenen is echter één vrije hydroxylgroep aan het vierde koolstofatoom aanwezig. Volgens nieuwere onderzoekingen bestaat cellulosemolecule uit een opeenvolging van gelijk georiënteerde glucose-resten; het is een aaneenschakeling van zesringen (pyranosen) met zuurstofbruggen tusschen het C-atoom 1 van de eene en het C-atoom 4 van de volgende glucose-rest. Het voorkomen van vrije aldehyde-groepen en van hydroxylgroepen aan het C-atoom 4 aan ongeveer 1% der glucosebouwsteenen wijst er op, dat het cellulosemolecule niet ringvormig is, maar draadvormig en bestaat uit ongeveer 100 pyranose-groepen. Bij acetolyse, d.w.z. door inwerking van azijnzuur, anhydried en zwavelzuur, ontstaat als tusschenproduct van de cellulose-afbraak cellobiose in den vorm van octacetaat, maar ook acetaten van polysacchariden met drie en vier glucosebouwsteenen. Volgens sommigen is niet glucose, maar cellobiose op te vatten als de bouwsteen van het cellulosemolecule. De opvatting, dat c. zou bestaan uit door associatiekrachten verbonden glucose-anhydrieden, is door nieuwere onderzoekingen volkomen van de baan geraakt.
In de natuur zijn het micro-organismen, die door middel van enzymen cellulose voortdurend afbreken (➝ Cellulase). Door inwerking van sterk zwavelzuur gedurende korten tijd ontstaat perkamentpapier. Oxycellulosen ontstaan bij behandeling van c. met oxydatiemiddelen; zij hebben een sterk reductievermogen en een groote affiniteit tot basische kleurstoffen. Hydrocellulosen ontstaan door inwerking van zuren op cellulose. Zoowel hydroals oxycellulose moeten worden opgevat als mengsels van onveranderd cellulose met afbraakproducten.
Celwanden van plantencellen zijn opgebouwd uit langwerpige, kristallijne cellulosemicellen of kristallieten, waartusschen zich een intermicellaire stof bevindt, die uit water en andere materie kan bestaan. Deze kristallieten kan men zich denken als staafjes met rechthoekige doorsneden, waarvan de lengte ongeveer tweemaal de dikte bedraagt. Men veronderstelt, dat zij ongeveer 1/20 micron lang zijn. Elk kristalliet bestaat uit parallel gerangschikte kettingmoleculen van cellulose. De kristallieten kunnen weer gerangschikt zijn tot ketens, welke men fibrillen noemt en waartusschen zich ook weer interfibrillaire stof bevindt. Uitstekende moleculen aan het einde van de kristallieten zouden een soort franje vormen en de franjeslippen van naburige kristallieten zouden elkaar vasthouden (franje-theorie).
Fibrillen kunnen microscopisch worden herkend. De fibrillen van ramievezels kunnen nog juist met het microscoop worden onderscheiden; zij zijn ongeveer 100 kristallieten dik en breed. Belangrijke onderzoekingen zijn in den laatsten tijd gedaan over de structuur der celwanden van wieren van het geslacht Valonia. Hierbij is gebleken, dat de fibrillen der opvolgende lagen of lamellen van den celwand in verschillende richting georiënteerd zijn. De strepingen in de 1e, 3e, 5e, 7e lamel loopen evenwijdig, evenals die in de 2e, 4e, 6e en 8e lamel.
Reeds in 1874 heeft Schwendener er op gewezen, dat natuurlijke celwanden bij rekking na overschrijden der elasticiteitsgrens veel spoediger breken dan metalen draden en dus een veel korter vloeigebied hebben. Later is gebleken, dat vezels niet volkomen elastisch zijn en bij elke rekking naast een omkeerbare ook een niet omkeerbare vervorming optreedt. De vervormbaarheid is des te grooter, naarmate de streping op de vezels een grooteren hoek maakt met de vezelas. Deze verschijnselen vinden een verklaring, als men aanneemt, dat de fibrillen in de lengterichting elasticiteit bezitten en in die richting ook elastisch samenhangen, terwijl zij bij rekking in zijdelingsche richting plastisch vaneen wijken, des te verder en gemakkelijker, naarmate meer interfibrillaire stof voorkomt.
Natuurlijke celwanden zijn dubbelbrekend. De structuur van den celwand, die bestaat uit staafjes, omgeven door een intermicellaire stof, kan ook worden aangenomen op grond van de optische eigenschappen van den celwand. De micellen schijnen ook dragers van eigen dubbele breking te zijn.
Naast c. in engeren zin onderscheidt men hemicellulosen, d.z. polysacchariden, zooals mannanen en galactanen, die bij hydrolyse naast glucose ook galactose en mannose opleveren en pentosanen, bij hydrolyse waarvan pentosen ontstaan. Zij kunnen voorkomen als bestanddeelen van celwanden en tegelijkertijd als reservestof dienst doen. Zij bevinden zich in de celwanden van het endosperm van vele zaden, bijv. van dadel en steennoot (Phytelephas macrocrapa). In het algemeen worden hemicellulosen in alle hoornachtige zaden, zooals in koffieboonen, aangetroffen. In den vorm van slijm komen zij voor in de wortelknollen onzer inheemsche Orchis-soorten (➝ Salepknollen).
Lit.: Iterson, Boëseken, Kruyt, Katz e.a., in Chemisch Weekblad (1933, nr. 30, pag. 2-59).
Melsen.
Fabricatie.
Met cellulose bedoelt men in de papierindustrie de houtcellulose. Zij wordt verkregen door dennen- en loofhout te koken met natronloog (sulfaat en natronprocédé), of met mono- of bisulfieten van kalk of magnesium. Doordat op korteren of langeren tijd met meer of minder stoomdruk wordt gekookt, verkrijgt men een verschillend karakter in de houtcellulose. Bovengenoemde chemicaliën bevrijden de houtvezel van lignin- en andere incrusteerende stoffen, welke de cellulose hard en aan bederf onderhevig maken. De chemische samenstelling van stroo-, katoen-, hennep- en linnenvezel is anders dan bij houtcellulose; er komt meer water in het molecuul voor.
Het voorbereidingsproces, voorafgaand aan het kookproces, is, evenals voor houtslijp, voor het sulfaat-, natron- en het sulfietproces hetzelfde en bestaat hoofdzakelijk uit het verwijderen van schors en bastvezel, daarna het sorteeren en praepareeren van gelijkmatige houtschilfers, het verwijderen van knoesten, om dan per transportband naar de kookketels te gaan. Na het kookproces worden de vezels losgemaakt en uitgewasschen en verder als vezelmelk behandeld door reinigingsmachines; wanneer helder witte cellulose verlangd wordt, moet zij met chloorkalk gebleekt worden. Na dit alles wordt de vezelmelk ontwaterd door middel van een kleine papierbaan met korte en sterke zift, verder door koetswals en pressen tot 60% absoluut droog, soms door een droogpartij tot 85-90% abs. droog, om als halfstof aan de papier-, kunstzijdefabricatie enz. doorgezonden te worden.
Lit.: E. Kirchner, Das Papier (III); de Vooys, Papierfabricage; Valenta, die Rohstoffe der graphischen Druckgewerbe (I).
Tielens.
Gebruik.
Voor het fabriceeren van papier, kunstzijde, schietkatoen, viscose, dextrine, niet-brandbare films, onbrandbaar celluloid.