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Zum Ende der Seite springen Holzzucker
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BauIng
Quark


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Holzzucker Auf diesen Beitrag antworten Zitatantwort auf diesen Beitrag erstellen Diesen Beitrag editieren/löschen Diesen Beitrag einem Moderator melden       Zum Anfang der Seite springen

Hallo,

Ich sitze zur Zeit an meiner Diplomarbeit. Ein Teil beschäftigt sich mit dem Einfluß der Holzzucker auf das Abbindeverhalten von Klebemörteln auf den Beplankungswerkstoffen (hier Holz).

Es ist allgemein bekannt das Inhaltsstoffe im Holz einen Einfluß auf die Abbindeprozesse im Beton haben. In der Literatur wurden hauptsächlich Holzwolleplatten überprüft und der Einfluß auch nachgewiesen. In meiner Dilpomarbeit soll ich überpüfen ob dieser Einfluß auch bei Klebemörteln zum tragen kommt.

Zum Thema:

Aus meinen bisheriegen Nachforschungen ist der Einfluß auf die wasserlöslichen Kohlenhydrate in dem Holz zurückzuführen. Ich gehe mal davon aus, dass damit die Zucker gemeint sind (Habe so gut wie keine Ahnung von Chemie).

Ich bin nun auf der Suche mit welchem Verfahren ich die wasserlöslichen Stoffe aus dem Holz extrahieren und analysieren kann. Mein Ziel ist es eine Aussage zu treffen - wieviel Zucker(Kohlenhydrate) in welchem Holz ist.

Ich möchte aus meinen Holzproben (OSB- und Spanplatten d=1cm) die wasserlöslichen Kohlenhydrate herauslösen und die Menge bestimmen (Menge aller Kohlenhydrate). Wenn möglich würde ich diese auch noch im Einzelnen bestimmen, also wieviel Glucose und wieviel Xylose usw.

Beispiel:

- Habe eine Probe SPVG (wie groß müste sie sein?)
- Kohlenhydrate herauslösen (wie am besten und einfachsten?)
- Menge der Kohlenhydrate in der Probe bestimmen. (50mg Kohlenhydrate)
- Nähere Analyse: darin enhalte war 50% Glucose und 10% Xylose.....

So in etwa wäre hervorragend. Ich hoffe mir kann jemand eine Methode nennen mit der man dies realisieren kann. Es sollte nicht zu kompliziert sein. Und wenn jemand eine Literaturangabe hat wo ich das vielleicht nachlesen kann, das wäre noch besser.

Ich hoffe ihr könnt mir helfen. Schon mal vielen Dank im Voraus.

Ein Hilfloser Bauingenieur
01.02.2005 10:26 BauIng ist offline E-Mail an BauIng senden Beiträge von BauIng suchen Nehmen Sie BauIng in Ihre Freundesliste auf

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am besten du zerkleinerst deine Probe mit nem Häcksler, dann rein in Muttis Kartoffelgargerät.. Wasser unten rein und aufheizen...

Der Wasserdampf müsste den feinen Holzsplittern die Zucker extrahieren (entziehen)

Danach Lösung über Sieb abfiltrieren bzw Filterpapier..

Nun hätten wir schon mal die Zuckerlsöung...


Du kannst das ganze auch nur im kalten Wasser einrühren ...

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01.02.2005 11:01 Paradoxtom ist offline E-Mail an Paradoxtom senden Homepage von Paradoxtom Beiträge von Paradoxtom suchen Nehmen Sie Paradoxtom in Ihre Freundesliste auf

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Chemischer Holzaufbau

Elementarzusammensetzung des Holzes

Holz besteht überwiegend aus organischen Verbindungen. Diese organischen Verbindungen sind zu

50 % aus Kohlenstoff
43 % aus Sauerstoff
6 % aus Wasserstoff
< 1 % aus Stickstoff

aufgebaut. Die Zusammensetzung schwankt baumartenweise und innerhalb eines Stammes geringfügig, wie am Beispiel auch zwischen Stamm und Zweigen zu sehen ist.
Nicht der Prozentsatz der chemischen Elemente, sondern die unterschiedliche chemische Bindung der genannten Elemente bewirkt die Unterschiede der Eigenschaften bei der Holzverwendung. Vom Stickstoffgehalt wird auf die Dauerhaftigkeit des Holzes geschlossen, da Stickstoff vorwiegend als Eiweiß gebunden wird und Eiweiß häufig die Ernährungsgrundlage für Holzzerstörer bildet. Der Kohlenstoffgehalt ist überall dort von Interesse, wo es um Verbrennung, Verkohlung und Vergasung des Holzes geht.

Chemische Hauptgruppen

Aus den genannten Elementen sind auch die drei Hauptbaustoffe des Holzes zusammengesetzt:

Cellulose ca. 45 %
Holzpolyosen ca. 22 % (18-27%)
Lignin ca. 26 % (22-30%)

sowie aus Nebenbestandteilen, sogenannten akzessorischen Bestandteilen. Die Anteile der chemischen Hauptgruppen in Gewichtsprozenten unterscheiden sich bei den einheimischen Holzarten nur wenig. Jeweilige Höchstwerte sind bei Pappel (56,5%), Birke (27,1%) und Fichte (30,0%) zu erkennen. Der Anteil von Lignin ist bei Nadelhölzern etwas höher als bei den aufgeführten einheimischen Laubhölzern. Der Ligningehalt der Exoten liegt z. T. beträchtlich höher als bei einheimischen Holzarten.

Cellulose

Cellulose bildet die Gerüstsubstanz der unverholzten Zellwand. Sie besteht aus einem fadenförmigen Makromolekül, welche aus d-Glukose-Einheiten aufgebaut ist, wie eingangs erwähnt ca. 45%. Diese Glukose-Einheiten werden mit Hilfe der Energie des Sonnenlichtes, des Bodenwassers und des Kohlendioxyds der Luft gebildet. Die Cellulose besteht aus:

49 % Sauerstoff
45 % Kohlenstoff
6 % Wasserstoff

Das Makromolekül der Cellulose besteht aus dem Glukoserest (Kohlehydrat) C6 H10 O5 mit drei Hydroxylgruppen.
Ein hoher Polymerisationsgrad (1000 bis 5500) bewirkt die besondere Struktur der Cellulose und ist die Voraussetzung für den Aufbau eines gerichteten, elastischen und zugfesten Zellwandgerüstes. Unter Polymerisationsgrad wird die durchschnittliche Anzahl der Anhydroglukose-Einheiten je Makromolekül verstanden, z. B.:

Birke 5500
Kiefer, Aspe 5000
Fichte, Buche 4000

Der Polymerisationsgrad sinkt durch die Einwirkung von Licht, Chemikalien und Fermenten. Liegt der Polymerisationsgrad unter 200, so hat die Cellulose keine Fasereigenschaften mehr.

Holzpolyosen

Die Zellmembranen enthalten außer Cellulose noch andere Kohlehydrate. Sie wurden früher unter dem Sammelbegriff Hemicellulosen zusammengefaßt, heute heißen sie Holzpolyosen, wie eingangs erwähnt sind es ca. 22%. Die Holzpolyosen unterscheiden sich von der Reincellulose dadurch, daß sie sich leichter hydrolysieren lassen und ihr Durchschnittspolymerisationsgrad nur bei 70 bis 150 liegt.

Holzpolyosen sind Polysaccharide, zu ihnen gehören unter anderen Pentosane, Hexosan, und amorphe Polyosen. (Pentosane = 5 Kohlenstoffatome; Hexosane = 6 Kohlenstoffatome)
Die Laubhölzer sind im wesentlichen aus Pentosanen aufgebaut, die Nadelhölzer aus Hexosanen mit Ausnahme von Lärchenholz. Die Aufgaben der Holzpolyosen in der Zellwand sind verschieden:

- stützende Stoffe im Zellwandgerüst
- Reservestoffe
- als Quellstoffe steuern sie die Durchlässigkeit der Membran
- als Klebstoff sorgen sie für die Verkittung der Zellmembran

Die Holzpolyosen haben unterschiedliche Bedeutung bei der Holzverwendung im Bereich der Platten- und Zellstoffproduktion. Beim Dämpfen oder Kochen des Holzes als Vorbehandlung zur Herstellung von Faserplatten, Braunschliff und zur Furnierherstellung werden die Holzpolyosen mit den Kondensaten und Abwässern der stofflichen Nutzung entzogen. Bei Papierzellstoffen ist aber ein hoher Anteil an Holzpolyosen erwünscht wegen

- höherer Ausbeute

Bei der Herstellung von Textilzellstoff sind Holzpolyosen nicht wegen des erhöhten Chemikalienverbrauch nicht erwünscht.

Lignin

Lignin tritt nicht als selbständiger Baustein auf, sondern als Begleiter von Cellulose. Lignin (wie eingangs erwähnt, mit Anteilen von ca. 26% des Holzes) besteht aus

60 % Kohlenstoff
34 % Sauerstoff
6 % Wasserstoff

Ligninreiche Hölzer sind demzufolge kohlenstoffreicher als ligninarme. Lignin ist ein bräunlich-weißer, krümeliger, aromatischer, völlig amorpher Stoff. Lignin läßt sich durch Säuren nicht hydolysieren und hat einen geringen Polymerisierungsgrad. Seine Bausteine sind nicht wie bei der Cellulose zu langen Ketten aneinandergereiht, sondern zu einem dreidimensionalen Molekül vernetzt. Die Isolierung des Lignins aus der Zellwand ist nicht möglich, ohne daß das Lignin angegriffen und in seiner ursprünglichen Beschaffenheit zerstört wird. Lignin füllt die Zwischenräume in den Fibrillen und zwischen ihnen quasi als Imprägnierungsmittel. Die einzelnen Ligninarten weisen wesentliche Unterschiede auf, je nachdem, ob es sich um Laubholz oder Nadelholz handelt.

Für Lignin des Fichtenholzes gilt z. B. die chemische Formel C9 H8,1 O 2,4 ( OCH3 )0,9

Lignin ist ein wenig strukturierter Füllstoff, der das pflanzliche Gewebe erst zum Holz macht, ähnlich dem Beton im Stahlbeton.
Der Lignin- bzw. Cellulosegehalt hängt von den Wuchsgebieten ab. So wird die Ligninbildung z.B. durch Wärme gefördert, siehe Tropenhölzer. Die Druckfestigkeit steigt mit dem Ligningehalt.

Weitere Bestandteile des Holzes

Diese werden auch akzessorische Bestandteile genannt. Diese Stoffe sind für verschiedene Baumarten charakteristisch bzw. werden wirtschaftlich genutzt. Es betrifft insbesondere die Speicherstoffe.

Ätherische Öle und Harze

Sie kommen vor allem in Koniferen vor und befinden sich dort in interzellulären Hohlräumen.
Sie sind ökonomisch von Bedeutung als

- Lösungsmittel
- Geruchstoffe
- Harz für Kolophonium und Terpentinöl (besonders bei Kiefern und deren Stockholz) weniger bei Lärche, Fichte und Douglasie

Stärke und Fette

Sie sind wichtige Speicherstoffe des Holzes. Sie werden in den Parenchymzellen des Holzes eingelagert und ermöglichen bei Laubhölzern z. B. schon vor dem Laubausbruch die Holzbildung.
Der Gesamtanteil am Volumen beträgt nur etwa 2 %. Ein besonders hoher Stärkegehalt ist bei Bergahorn und Ulme zu verzeichnen.

Gerbstoffe

Gerbstoffe verwandeln tierische Haut in Leder. Sie kommen in den Parenchymzellen der Markstrahlen vor und sind besonders bei Kastanie und Eiche zu finden. Bei Edelkastanie kommen sie im Splint- und im Kernholz vor. Bei Fichte sind die Gerbstoffe fast nur in der Rinde (Lohrinde) zu finden.
Durch ihre Oxydationsprodukte wird die Farbe vieler Kernhölzer bestimmt.

Übrige Bestandteile

- Phenolische Substanzen:

Diese Stoffe sind nur in geringen Mengen vertreten und haben als Kerninhaltsstoffe eine praktische Bedeutung, z. B. im Kernholz der Kiefer als Pinosylvin, welches stark toxisch gegen Bakterien, Pilze und Insekten wirkt (außer bei Ki-Baumschwamm). Außerdem ist dieser Stoff dafür verantwortlich, daß sich Kiefernholz nicht in saurer Sulfitkochung zu Zellstoff aufschließen läßt. Zu dieser Gruppe zählen auch verschiedene Farbstoffe tropischer Baumarten, z.B. das Hämatoxylin im Blauholz.

- Tropolone kommen in Cypressengewächsen z. B. als

Thujaplicin bei Thuja plicata
Nootkatin bei Chamaecyparys nootkatensis (nach einem Indianerstamm benannt, Holz ist leicht, dauerhaft, widerstandsfähig gegen Pilze und Insekten gut zu bearbeiten
Taxin bei Taxus baccata

- Mineralstoffe und Aschegehalt:

Die anorganischen Verbindungen können nach einer Verbrennung des Holzes in seiner Asche nachgewiesen werden.
Der Aschegehalt beträgt 0,3 bis 1 % der Holztrockensubstanz. Dabei ist der Aschegehalt der Laubhölzer höher als jener der Nadelhölzer.
Junges Holz und Rinde haben einen höheren Aschegehalt. Vor der Zeit des Kalibergbaues wurden Kalisalze auf dem Wege des Pottaschebrennens gewonnen. Kalisalze waren nötig für die Glasherstellung.

Chemische Zusammensetzung von Normalholz und Richtgewebe

Die Angaben zeigen, daß sich im Druckholz der Koniferen wesentlich weniger Cellulose befindet als im Normalholz, dafür aber wesentlich mehr Lignin nachgewiesen werden kann. Im Zugholz der Laubhölzer sind die Verhältnisse genau umgekehrt. Hier befindet sich wesentlich mehr Cellulose, dafür etwas weniger Lignin im Zugholz. Vergleicht man Normalholz von Fichte und Kiefer, so stellt man fest, daß der Cellulosegehalt praktisch gleich hoch ist. Große Unterschiede gibt es hingegen bei den Holzpolyosen:

Fichte 24,3 %
Buche 32,5 %

Holz im lebenden Stamm ist schwach sauer bei pH-Werten von 4,1 bis 6,2.

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Kohlenhydrate

sind Aldehyde oder Ketone, keine Hydrate des C

Einteilung und Benennung

Anzahl der Zuckermoleküle: Mono-, Di-, Polysaccharide
Anzahl der C-Atome: Triose ( 3 ), Tetrose ( 4 ), Pentose, Hexose,
Hauptgruppe als funktionelle Gruppe: Aldosen und Ketosen
Ringform bei Halbacetalbildung: Pyranosen ( Sechsring ) und Furanosen ( Fünfring )
räumlicher Bau: D- und L-Form
Drehwinkel bei opt. Aktivität: rechts- oder linksdrehend
OH-Gruppe in der Halbacetalform: a- und b-Form
opt. Aktivität

Moleküle wie Karbonsäuren, AS, KH usw. sind in der Lage die Drehrichtung des eingestrahlten Lichtes zu verändern Þ Bestimmung best. Drehwinkel ( links - , rechts + )
Voraussetzung:

C = asymm. C-Atom = C-Atom mit 4 versch. Substituenten
bei mehreren C in einem Molekül -> mehrere opt. Isomere ( 2n )
Isomerentypen: - Enatiomere = Isomere sind Bild und Spiegelbild zueinander
Gemische aus Enatiomeren = Racemat
- Diastereomere = Isomere sind keine Spiegelbildisomere
keine opt. Aktivität bei Spiegelachse durchs Molekül
Halbacetalbildung

Reaktion eines Aldehyds o. Ketons mit einem Alkohol
bei weiterer Reaktion mit Alkohol -> Vollacetal
D-Glucose Halbacetalform
Fischerprojektion in Fischerprojektion Haworth

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Polarimetrie

Organische Verbindungen, dessen C ? Atome asymmetrisch sind, haben die Faehigkeit die Polarisationsebene vom Licht um einen bestimmten Winkel zu drehen. Mit Hilfe dieses Winkels der Drehung bestimmen wir die quantitative Konzentration der optisch aktiven Substanzen in Loesungen.



Das Geraet, das zur Messung benutzt wird, heisst Polarimeter. Kohlenhydrate sind organische Stoffe, dessen C ? Atome asymmetrisch sind, so dass wir mit dieser Methode die Konzentration von Zucker in Blut, Urin u.s.w. messen koennen.

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BauIng
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Vielen Dank für die ganzen Infos. Könntest du mir aber das vorgehen noch etwas genauer beschreiben. Das beste wäre ein Buch in dem dieser Versuch beschrieben ist.

Also schön nach dem Motto man nehme 100g Holz koche dies 1h usw...
02.02.2005 15:54 BauIng ist offline E-Mail an BauIng senden Beiträge von BauIng suchen Nehmen Sie BauIng in Ihre Freundesliste auf

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brauchst du nicht unbedingt kochen... wenn das Holz fein genug ist-- sägespäne etc.-- dann reicht ein schütteln über 24h oder ähnliches..

so genau kenn ich mich da nicht aus!!

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