Χημεία και Χημικά Προϊόντα Ξύλου

Ανάλυση Μαθήματος

Διδάσκων: Δήμου Βασιλική

Τύπος Μαθήματος: Υποχρεωτικό

1. Περιγραφή

Δομή του ξύλου. Χημική σύσταση του ξύλου. Χημική σύσταση φλοιού και φυλλώματος. Κατανομή των χημικών συστατικών στα κυτταρικά τοιχώματα. Κυτταρίνη, ημικυτταρίνες, λιγνίνη, εκχυλίσματα. Χημικές ιδιότητες του ξύλου. Χημική αξιοποίηση του ξύλου, χημικά προϊόντα, ξυλοπολτός, χαρτί, πολυμερή προϊόντα κυτταρίνης, προϊόντα υδρόλυσης ξύλου, προϊόντα λιγνίνης, προϊόντα εκχυλισμάτων, ενέργεια.

2. Σκοπός μαθήματος

Με το μάθημα αυτό ο φοιτητής θα πρέπει να γνωρίζει τα χαρακτηριστικά, της ιδιότητες και της χημικές αντιδράσεις της κυτταρίνης, των ημικυτταρινών, της λιγνίνης και των εκχυλισμάτων. Επίσης τις χημικές ιδιότητες και την αξιοποίηση του ξύλου.

3. Εκπαιδευτικοί στόχοι και αναμενόμενες δεξιότητες

Στο τέλος του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση να:

  • αναγνωρίζουν την χημική σύσταση και ανάλυση του ξύλου του φλοιού και του φυλλώματος των δέντρων, την κατανομή των χημικών συστατικών στα κυτταρικά τοιχώματα, τις ιδιότητες των χημικών συστατικών του ξύλου, τις χημικές ιδιότητες και τη χημική συμπεριφορά του ξύλου ως στερεού υλικού και τέλος τα διάφορα χημικά προϊόντα που παράγονται ή μπορούν να παραχθούν από το ξύλο.
  • εφαρμόζουν εργαστηριακά πειράματα προσδιορισμού εκχυλισμάτων, λιγνίνης, ολοκυτταρίνης, ημικυτταρινών.
4.Τρόπος διδασκαλίας
  1. Διαλέξεις 75%
  2. Εργαστήρια/Ασκήσεις 25%
5. Χρήση ηλεκτρονικών μέσων διδασκαλίας
Χρήση e-Media: Power point.

6. Αξιολόγηση φοιτητών

Υποχρεωτικά εργαστήρια: Όχι
Προσωπικές - Ομαδικές εργασίες: Ναι
Ενδιάμεση αξιολόγηση: Όχι
Τελική εξέταση (Γραπτή - Εργαστηριακή): Ναι

7. Πρόγραμμα διαλέξεων - εργαστηρίων

Εβδομάδα Θεματική ενότητα διαλέξεων
1 Παρουσίαση της μακροσκοπικής δομής του ξύλου, των τύπων και τοιχωμάτων των κυττάρων, των κυττάρων του φλοιού. Παρουσίαση ακανόνιστου ξύλου
2 Παρουσίαση της σύστασης του ξύλου σε στοιχεία και των χημικών συστατικών του ξύλου. Ανάλυση του ξύλου στα συστατικά του, προβλήματα ανάλυσης. Παρουσίαση της επιλογής και προετοιμασίας των δοκιμίων ανάλυσης. Προσδιορισμός των εκχυλισμάτων, της λιγνίνης, της ολοκυτταρίνης, της κυτταρίνης, των ημικυτταρινών και των ανόργανων συστατικών.
3 Παρουσίαση της ποσοτικής ή της αθροιστικής ανάλυσης του ξύλου, μεταβλητότητα στην χημική σύσταση. Παρουσίαση της χημικής σύστασης του ξύλου των κλαδιών των κορυφών και των ριζών. Χημική σύσταση φλοιού και φυλλώματος.
4 Παρουσίαση της κατανομής των χημικών συστατικών στα κυτταρικά τοιχώματα, κατανομή της λιγνίνης, κατανομή των πολυσακχαριτών και των εκχυλισμάτων. Παρουσίαση της εμφάνισης και προέλευσης της κυτταρίνης, απομόνωσή της από το ξύλο, παρουσίαση της χημικής δομής του βαθμού πολυμερισμού του μοριακού βάρους και της υπερμοριακής δομής της κυτταρίνης
5 Παρουσίαση της βιοσύνθεσης της κυτταρίνης, διόγκωση και διάλυση της κυταρίνης και των χημικών αντιδράσεων της κυτταρίνης.
6 Παρουσίαση της εμφάνισης και της προέλευσης των ημικυτταρινών, απομόνωση των ημικυτταρινών. Χημική δομή ημικυτταρινών.
7 Παρουσίαση της εμφάνισης και της προέλευσης της λιγνίνης, απομόνωση από το ξύλο, χημική και υπερμοριακή δομή της λιγνίνης, βιοσύνθεση της λιγνίνης, ιδιότητες και χημικές αντιδράσεις της λιγνίνης.
8 Εμφάνιση εκχυλισμάτων, απομόνωση και διαχωρισμό τους από το ξύλο, πτητικά, ρητινώδη και φαινολικά συστατικά, παρουσίαση των υδατανθράκων, των αζωτούχων ενώσεων, της σουβερίνης. Το pH του ξύλου, σπουδαιότητα των εκχυλισμάτων.
9 Παρουσίαση των χημικών ιδιοτήτων του ξύλου. Χημική δραστικότητας του ξύλου, είσοδο των αντιδραστηρίων στη μάζα του ξύλου, διόγκωση και ρίκνωση του ξύλου, αποικοδόμηση του ξύλου με χημικές ουσίες, θερμική αποικοδόμηση του ξύλου.
10 Βιολογική αποικοδόμηση του ξύλου, αλλοιώσεις του ξύλου από κλιματικούς παράγοντες, χημική τροποποίηση του ξύλου.
11 Παρουσίαση των χημικών προϊόντων του ξύλου. Πολτοποίηση με μηχανικές, χημικές και ημιχημικές μεθόδους, χειρισμός του πολτού. Είδη και τεχνική παραγωγής χαρτιού.
12 Πολυμερή προϊόντα της λιγνίνης, παραγωγή της κυτταρίνης από το ξύλο, διάλυση της κυτταρίνης - παράγωγα, αναγεννημένη κυτταρίνη, εστέρες και αιθέρες κυτταρίνης, μικροκρυσταλλική κυτταρίνη. Προϊόντα υδρόλυσης του ξύλου. Προϊόντα της λιγνίνης.
13 Προϊόντα εκχυλισμάτων. Ενέργεια, άμεση καύση, πυρόλυση, αεροποίηση, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του ξύλου ως πηγή ενέργειας.


Εβδομάδα Θεματική ενότητα εργαστηρίων
1 Ασκήσεις εφαρμογής, χημικά συστατικά του ξύλου.
2 Ασκήσεις εφαρμογής, μεταβλητότητα στην χημική σύσταση του ξύλου.
3 Ασκήσεις εφαρμογής, χημική δομή κυτταρίνης.
4 Ασκήσεις εφαρμογής, βαθμός πολυμερισμού κυτταρινης.
5 Ασκήσεις εφαρμογής, χημική δομή ημικυτταρινών.
6 Ασκήσεις εφαρμογής, μοριακά βάρη παρασκευασμάτων λιγνίνης.
7 Ασκήσεις εφαρμογής, χημική σύσταση λιγνίνη.
8 Ασκήσεις εφαρμογής, διάκριση εκχυλισμάτων
9 Ασκήσεις εφαρμογής, το pH του ξύλου.
10 Ασκήσεις εφαρμογής, αναγνώριση κατηγοριών σήψης.
11 Ασκήσεις εφαρμογής, κατηγοριοποίηση προϊόντων ξύλου.

8. Συγγράμματα
  • Φιλίππου, Ι., Λ., 1986. Χημεία και Χημική Τεχνολογία του Ξύλου. Εκδόσεις Γιαχούδη-Γιαπούλη.

9. Διδακτικές μονάδες (ECTS)
Θεωρία: 3
Εργαστήρια/Ασκήσεις: 1
Διδακτικές Μονάδες: 4