Phragmites communis trin o‘simligidan ishqorli va kislotali usulda olingan sellyuloza namunalarining termik analizi

Kirish. Hozirgi kunda ekologik toza, qayta ishlanishi mumkin va biologik parchalanadigan materiallar bilan ishlash ilmiy va amaliy jihatdan katta ahamiyat kasb etadi. Shu kontekstda o‘simlik kelib chiqishli polimerlar, xususan sellyuloza, sanoat va biomateriallar sohasida keng qo‘llaniladi. Phragmites communis Trin. (qamish) – tez o‘suvchi va yuqori biomassa hosil qiluvchi o‘simlik bo‘lib, uning tarkibida sellyuloza, gemitsellyuloza va lignin mavjud. Bu o‘simlikdan sellyuloza olish va uning termik xossalarini o‘rganish materialshunoslik va ekologik jihatdan dolzarb masaladir [1]. Sellyulozaning termik barqarorligi uning bioyoqilg‘i, sorbentlar, kompozit materiallar va boshqa funksional materiallar ishlab chiqarishdagi qo‘llanish imkoniyatlarini belgilaydi. Shu sababli turli kimyoviy ishlov berish usullarida olingan sellyulozaning termik xususiyatlarini ilmiy asosda solishtirish zarur. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №2/2026 266 Food industry technologies Adabiyotlar tahlili va metodologiya. Phragmites communis Trin. o‘simligi lignosellyulozali biomassa manbai sifatida keng o‘rganilgan. Biomassa tarkibida sellyuloza 40–50%, gemitsellyuloza 20–30%, lignin 10–25% ni tashkil etadi. Sellyuloza – uzun β-1,4-glikozid zanjirlardan tashkil topgan, kristall va amorf sohalarga ega tabiiy polimer bo‘lib, uning fizik-kimyoviy xossalari struktura va ishlov berish usuliga bog‘liq. Adabiyotlarda o‘simlik biomassaidan sellyuloza ajratishning asosiy usullari sifatida ishqorli va kislotali ishlov berish tavsiya qilingan. Ishqorli ishlov berish (NaOH eritmasi) lignin va gemitsellyulozaning eruvchan fraksiyalarini ajratib, sellyuloza tolalarini shishiradi va qisman tozalaydi. Kislotali ishlov berish esa HCl yoki H₂SO₄ yordamida amorf sohalarni parchalaydi, polimer zanjir uzunligini qisqartiradi va kristall fraksiyani nisbatan oshiradi (Klemm et al., 2005). Shu orqali turli ishlov berish usullari sellyulozaning termik va strukturaviy xossalariga sezilarli ta’sir ko‘rsatadi [2;3]. Sellyulozaning termik xossalarini o‘rganishda TGA va DTA/DSC usullari keng qo‘llaniladi. TGA haroratga bog‘liq massa yo‘qotishni o‘lchaydi va degradatsiya bosqichlarini aniqlash imkonini beradi (Yang et al., 2007). DTA esa endotermik va ekzotermik jarayonlarni ko‘rsatib, Tonset va Tmax haroratlarini aniqlash imkonini beradi (Poletto et al., 2012). Ushbu usullar sellyulozaning degradatsiya mexanizmini va termik barqarorligini batafsil o‘rganish imkonini beradi. Tadqiqot obyekti. Phragmites communis Trin. o‘simligining quritilgan va maydalangan biomassa namunalari. Namuna zarrachalarining o‘rtacha o‘lchami 0,5–1 mm bo‘lib, barcha kimyoviy ishlov berish jarayonlari shu o‘lchamdagi materiallarda amalga oshirildi. Ishqorli ajratish. Namuna 5–10% NaOH eritmasida 80–90 °C da 2–3 soat qaynatildi. Lignin va gemitsellyuloza qisman eritilib, sellyuloza tozalandi. Natijada ishqorli sellyuloza namunasi olinib, distillangan suv bilan yuvildi va neytral muhitgacha tozalandi. Kislotali ajratish. Alohida namuna 2–5% HCl eritmasida 70–80 °C da 1–2 soat ishlov berildi. Kislota amorf sohalarni parchalaydi va kristall fraksiyani nisbatan oshiradi. Namuna distillangan suv bilan yuvilib, neytral muhitga keltirildi va quritildi. Termik analiz. Olingan sellyuloza namunalarining termik xossalari TGA/DTA qurilmalarida o‘rganildi: • Harorat oralig‘i: 20–500 °C • Qizdirish tezligi: 10 °C/min • Muhit: inert (azot) • Namuna massasi: 5–10 mg Tahlil jarayonida massa yo‘qotish bosqichlari, degradatsiya boshlanish harorati (Tonset) va maksimal parchalanish harorati (Tmax) aniqlash rejalashtirilgan. Ushbu metodologiya sellyulozaning ishlov berish turiga bog‘liq termik barqarorligini solishtirish imkonini beradi [4; 5; 6]. Natijalar va muhokamalar. Ishqorli va kislotali usullarda ajratib olingan sellyuloza namunalarining termik xossalari TGA va DTA usullari yordamida o‘rganildi. Har ikkala namunaning termogrammalari ko‘p bosqichli massa yo‘qotish jarayonini namoyon qildi, bu sellyulozaning namlik ajralishi, asosiy polimer zanjirlarining parchalanishi va yuqori haroratlarda karbonlashish bosqichlariga mos keladi. Ishqorli usulda olingan sellyuloza namunasida birinchi massa yo‘qotish bosqichi 18–142 °C oralig‘ida kuzatilib, 17.22% massa yo‘qotish bilan tavsiflandi. Ushbu bosqich adsorbsiyalangan va vodorod bog‘lari orqali birikkan namlikning ajralishi bilan izohlanadi. Namlik miqdorining nisbatan yuqoriligi sellyuloza zanjirlarining gidrofil tabiatini ko‘rsatadi. Asosiy termik degradatsiya bosqichi 277–441 °C intervalda sodir bo‘lib, 68.52% massa yo‘qotish qayd etildi. Degradatsiya boshlanish harorati (Tonset) ≈277 °C ni tashkil etdi. Bu bosqichda β-1,4-glikozid bog‘larining parchalanishi, depolimerizatsiya jarayoni va uchuvchan mahsulotlarning (jumladan levoglukozan) hosil bo‘lishi kuzatiladi. DTA egri chizig‘ida maksimal Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 267 Oziq-ovqat sanoati texnologiyalari issiqlik effekti 354 °C da qayd etildi (Tmax), bu sellyulozaning maksimal parchalanish tezligiga mos keladi. 1-rasm. Ishqorli usulda olingan sellyuloza TGA va DTA/DSC grafigi Yuqori haroratlarda qoldiq miqdori taxminan 15% ni tashkil etdi, bu esa qisman karbonlashish jarayoni hamda tarkibda qolgan lignin yoki mineral komponentlar mavjudligi bilan bog‘liq bo‘lishi mumkin. 2-rasm. Kislotali usulda olingan sellyuloza TGA va DTA/DSC grafigi “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №2/2026 268 Food industry technologies Kislotali usulda olingan namunada dastlabki massa yo‘qotish 19–240 °C oralig‘ida kuzatilib, 11.13% ni tashkil etdi. Ishqorli namunaga nisbatan namlik miqdorining kamligi kislota bilan ishlov berish jarayonida amorf fraksiyalarning qisqarishi va strukturaviy zichlashish bilan bog‘liq bo‘lishi mumkin. Asosiy degradatsiya bosqichi 240–385 °C intervalda sodir bo‘lib, 71.43% massa yo‘qotish bilan xarakterlandi. Degradatsiya boshlanish harorati ≈240 °C bo‘lib, bu ishqorli namunaga nisbatan pastroq qiymatdir. Mazkur holat kislotali gidroliz jarayonida polimer zanjirlarining qisqarishi va polimerizatsiya darajasining kamayishi bilan izohlanadi. DTA natijalariga ko‘ra maksimal parchalanish harorati 362 °C ni tashkil etdi, ya’ni ishqorli namunaga nisbatan biroz yuqori. Bu holat kristall fraksiyaning nisbatan yuqori ulushi bilan bog‘liq bo‘lishi mumkin. Shuningdek, issiqlik effekti qiymatining yuqoriroqligi (≈493 mJ) degradatsiya jarayonining intensiv kechganligini ko‘rsatadi. Yuqori haroratlarda qoldiq miqdori 8–10% atrofida bo‘lib, ishqorli namunaga nisbatan kamroq ekanligi kuzatildi. Bu kislota bilan ishlov berish jarayonida lignin va boshqa noorganik qo‘shimchalarning samaraliroq ajratilganligini ko‘rsatadi. Solishtirma muhokama. Har ikkala namunaning termik xatti-harakatlari o‘xshash mexanizm asosida kechgan bo‘lsa-da, ayrim muhim farqlar aniqlandi. Kislotali usulda olingan sellyulozada degradatsiya boshlanish haroratining pastligi polimer zanjirlarining qisqarishi bilan izohlanadi. Shu bilan birga, maksimal parchalanish haroratining biroz yuqoriroq bo‘lishi kristallik darajasining ortganligini ko‘rsatadi. Ishqorli namunada esa degradatsiya boshlanish harorati yuqoriroq bo‘lib, bu uning nisbatan barqarorroq amorf-kristall tuzilishga ega ekanligini bildiradi. Qoldiq miqdorining yuqoriligi esa tarkibda qisman lignin yoki boshqa termik barqaror komponentlar saqlanib qolganligini taxmin qilish imkonini beradi. Umuman olganda, kislotali ishlov berish sellyulozaning strukturaviy tozaligini oshirgan bo‘lsa-da, polimer zanjir uzunligini kamaytirganligi sababli termik parchalanishning erta boshlanishiga olib kelgan. Ishqorli usul esa nisbatan yuqoriroq boshlang‘ich termik barqarorlikni ta’minlagan. 1-jadval. Ishqorli va kislotali usullarda olingan sellyulozaning asosiy termik ko‘rsatkichlari (TGA/DTA natijalari) Ko‘rsatkich Ishqorli usul Kislotali usul Namlik yo‘qotish oralig‘i (°C) 18–142 19–240 Namlik yo‘qotish (%) 17.22 11.13 Asosiy degradatsiya oralig‘i (°C) 277–441 240–385 Degradatsiya boshlanishi, Tonset (°C) ≈277 ≈240 Maksimal parchalanish harorati, Tmax (°C) 354 362 Asosiy massa yo‘qotish (%) 68.52 71.43 Yuqori haroratdagi qo‘shimcha yo‘qotish (%) — 9.80 Qoldiq miqdori (%) ~15 ~8–10 Issiqlik effekti (mJ) 212.14 493.63 Izoh. Tonset – asosiy degradatsiya boshlanish harorati; Tmax – maksimal parchalanish tezligiga mos keluvchi harorat. Xulosa. Tadqiqot natijalari shuni ko‘rsatdiki, Phragmites communis Trin. o‘simligidan ishqorli va kislotali ishlov berish orqali sellyuloza ajratib olish mumkin. Ishqorli ishlov berish sellyulozaga yuqori boshlang‘ich termik barqarorlikni ta’minlagan, kislotali ishlov berish esa sellyulozaning kristall fraksiyasini oshirgan, ammo degradatsiya boshlanishini biroz tezlashtirgan. Ushbu natijalar biomassa asosidagi funksional materiallar va polimer mahsulotlarni ishlab chiqarishda sellyulozaning termik barqarorligini baholash uchun ilmiy asos yaratadi. Development of science and technology Scientific and technical journal №2/2026 269