FI115978B - Menetelmä ei-kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen puumateriaalista - Google Patents
Menetelmä ei-kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen puumateriaalista Download PDFInfo
- Publication number
- FI115978B FI115978B FI20002519A FI20002519A FI115978B FI 115978 B FI115978 B FI 115978B FI 20002519 A FI20002519 A FI 20002519A FI 20002519 A FI20002519 A FI 20002519A FI 115978 B FI115978 B FI 115978B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- water
- wood
- aromatic compounds
- pulp
- fraction
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 105
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims description 72
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 50
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 26
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 43
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 43
- 229930013686 lignan Natural products 0.000 claims description 36
- 235000009408 lignans Nutrition 0.000 claims description 36
- 150000005692 lignans Chemical class 0.000 claims description 36
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 33
- UKHWOLNMBQSCLJ-BIENJYKASA-N hydroxymatairesinol Chemical compound C1=C(O)C(OC)=CC(C[C@H]2C(OC[C@@H]2[C@H](O)C=2C=C(OC)C(O)=CC=2)=O)=C1 UKHWOLNMBQSCLJ-BIENJYKASA-N 0.000 claims description 25
- YNOCUODOFOEIFZ-UHFFFAOYSA-N Hydroxymatairesinol Natural products C1=C(O)C(OC)=CC=C1CC1C(=O)OCC1C(O)C1=CC=C(OC)C(O)=C1 YNOCUODOFOEIFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims description 24
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 claims description 20
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 18
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 14
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 14
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 14
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 13
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 13
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims description 7
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 6
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 6
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 6
- 239000003480 eluent Substances 0.000 claims description 6
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 5
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims description 4
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 claims description 2
- -1 hemicellulose Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 claims description 2
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims 1
- 229940056692 resinol Drugs 0.000 claims 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 31
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 16
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 12
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229920002581 Glucomannan Polymers 0.000 description 5
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 5
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000003784 tall oil Substances 0.000 description 5
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000008124 Picea excelsa Nutrition 0.000 description 3
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 3
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 3
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 3
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 3
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 3
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 3
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 3
- 235000021286 stilbenes Nutrition 0.000 description 3
- 150000001629 stilbenes Chemical class 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 102100031260 Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Human genes 0.000 description 2
- 101000638510 Homo sapiens Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Proteins 0.000 description 2
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 2
- 229930182558 Sterol Natural products 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 235000012216 bentonite Nutrition 0.000 description 2
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 229930003935 flavonoid Natural products 0.000 description 2
- 150000002215 flavonoids Chemical class 0.000 description 2
- 235000017173 flavonoids Nutrition 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000004076 pulp bleaching Methods 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 150000003432 sterols Chemical class 0.000 description 2
- 235000003702 sterols Nutrition 0.000 description 2
- LUEWUZLMQUOBSB-FSKGGBMCSA-N (2s,3s,4s,5s,6r)-2-[(2r,3s,4r,5r,6s)-6-[(2r,3s,4r,5s,6s)-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)-6-[(2r,4r,5s,6r)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)oxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](OC3[C@H](O[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H]3O)CO)[C@@H](O)[C@H]2O)CO)[C@H](O)[C@H]1O LUEWUZLMQUOBSB-FSKGGBMCSA-N 0.000 description 1
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 1,4a-dimethyl-7-propan-2-yl-2,3,4,4b,5,6,10,10a-octahydrophenanthrene-1-carboxylic acid Chemical compound C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001050985 Disco Species 0.000 description 1
- 229920002230 Pectic acid Polymers 0.000 description 1
- 101710112672 Probable tape measure protein Proteins 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 101710204224 Tape measure protein Proteins 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003217 anti-cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000012223 aqueous fraction Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000001246 colloidal dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 229940046240 glucomannan Drugs 0.000 description 1
- 235000013402 health food Nutrition 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08H6/00—Macromolecular compounds derived from lignin, e.g. tannins, humic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
- C08B37/0057—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Xylans, i.e. xylosaccharide, e.g. arabinoxylan, arabinofuronan, pentosans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Xylans, e.g. rhodymenans; Hemicellulose; Derivatives thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C11/00—Regeneration of pulp liquors or effluent waste waters
- D21C11/0007—Recovery of by-products, i.e. compounds other than those necessary for pulping, for multiple uses or not otherwise provided for
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
115978
MENETELMÄ EI-KUITUPITOISTEN AINESTEN OTTAMISEKSI TALTEEN PUUMATERIAALISTA
Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ei-5 kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen kuitupitoisesta puumateriaalista, joka on käsitelty mekaanisen massan valmistusprosessissa, kuten ns. TMP-prosessissa (Thermomechanical Pulping) tai hiokeprosessissa, oheisen itsenäisen patenttivaatimuksen 1 10 johdanto-osassa määritellyllä tavalla.
Puun mekaaninen massanvalmistus, jolla tuotetaan kuituja paperia ja kartonkia varten, tapahtuu korotetuissa lämpötiloissa, jotka ovat tyypillisesti yli 80° C. Korkea 15 lämpötila on tarpeen kuituja toisiinsa sitovan ligniinin pehmentämiseksi. Lämpötilaa nostamalla kuidut saadaan erotetuksi suhteellisen vahingoittumattomina. Mekaaninen massanvalmistus suoritetaan yleensä käsittelemällä haketta levyjauhimissa, tai jauhamalla puukappaleet pyörivällä 20 jauhinkivellä, jonka hiomapinta on varustettu sopivalla hiovalla aineksella. Hakkeen jauhatuksesta saadaan kuumahierrettä, TMP (Thermomechanical Pulp). Vielä • · · '·* ‘ selektiivisemmin kuidut saadaan erotetuksi käsittelemällä '·'' hake kemiallisesti ennen jauhamista, yleensä alkalisella :.· ; 25 sulfiitilla tai pelkällä emäksellä. Mainittuja mekaanisia • « : massoja käytetään pääasiassa pehmopaperituotteissa ja kartongissa. Jauhaminen levyjauhimella suoritetaan * « 1 tyypillisesti kahdessa vaiheessa, erillisissä jauhimissa.
• · · 30 Mekaanisessa massanvalmistuksessa käytetyt korkeat ’!!! lämpötilat aiheuttavat sen, että huomattava määrä puumateriaalia liukenee tai dispergoituu prosessiveteen.
Kun valmistetaan mekaanista massaa kuusesta (Norway spruce) , joka on Pohjois-Euroopan käytetyin puulaji, *:, 35 puumateriaalista noin 30 - 50 kg/t vapautuu » prosessiveteen. Tämä liuennut, kolloidinen materiaali • · (Dissolved and Colloidal material, DisCo) sisältää 115978 2 pääasiassa hemiselluloosaa, ligniiniä, lipofiilisiä uuteaineita (puuhartsia) ja lignaaneja.
Viime vuosina paperitehtaat ovat joutuneet supistamaan 5 prosessiveden käyttöä vähentääkseen jäteveden määrää ja pienentääkseen täten päästöjä vastaanottavaan vesistöön. Nyt vapautuneet liuenneet ja kolloidiset ainekset, (DisCo-ainekset) kerääntyvät prosessivesikiertoon paperitehtaissa, jotka käyttävät vähän tuorevettä, eli 10 tehtaissa, joiden vesijärjestelmän sulkuaste on korkea. Kerääntyneet DisCo-ainekset aiheuttavat monenlaisia häiriöitä paperinvalmistusprosessiin. Puuhartsi eli pihka voi muodostaa tahmeita saostumia paperikoneen laitteiston pinnalle ja myös dramaattisesti heikentää paperin 15 vahvuutta. Liuenneet ligniinit kuluttavat valkaisukemikaaleja ja huonontavat tuotetun paperin vaaleutta.
Lignaanit ja muut hydrofiiliset uuteaineet, kuten 20 erilaiset stilbeenit ja flavonoidit, kuluttavat myös valkaisukemikaaleja ja voivat niin ollen hapettuessaan vähentää paperin vaaleutta.
• * * • · · '·"· Mekaanisen massan valmistuksessa liukenee myös j 25 epäorgaanisia suoloja. Suolat voivat häiritä sellaisia massan valkaisuprosesseja, joissa käytetään vetyperoksidia, katalysoimalla vetyperoksidi-ionien pilkkoutumista. Suolat voivat myös edistää bakteerikannan * * * ei-toivottua kasvua prosessivesissä. On siis ilmeistä, 30 että mekaanisen massan valmistuksessa vapautuvien DisCo- "!! ainesten poistaminen massasta ennen massan valkaisua ja paperin valmistusta johtaisi moniin taloudellisesti ., * f * merkittäviin etuihin.
* * · * t » 35 Puuainesten liukenemista mekaanisessa massanvalmistuksessa ei voida olennaisesti vähentää massanvalmistusprosessia optimoimalla. DisCo-ainesten negatiivisia vaikutuksia 115978 3 massan valkaisuun ja paperin valmistukseen voidaan kuitenkin välttää, jos mainitut ainekset poistetaan prosessivesistä välittömästi mekaanisen massanvalmistusprosessin j älkeen.
5
Menetelmiä puuhartsin poistamiseksi mekaanisista massoista on esitetty aiemmin mm. US-patenttijulkaisussa 4,922,989, jossa ehdotetaan mekaaniselle massalle turbulenssikäsittelyä massan sakeuden ollessa 7 - 20 %, 10 jolloin hartsinpoiston on sanottu parantuvan.
Tunnettua on myös, että puumateriaalin liukeneminen ja dispergoituminen yleensä minimissään, kun pH on noin 5, mikä on mekaanisessa massanvalmistuksessa luonnollisesti 15 muodostuva pH-arvo, ja että esim. puuhartseja ja pektiinejä vapautuu huomattavasti enemmän kun pH > 7 kuin silloin, kun pH < 7.
Julkaisussa "Factors affecting resin removal from radiata 20 pine mechanical pulps", Appita J. 1990, 3:5, 217-221, tekijät Suckling et al. ovat päätyneet tulokseen, että korkeat pH-arvot lisäävät hartsin liukoisuutta.
Julkaisussa "Deresination of Ultra-High-Recovery Pulps", jtj · 25 Osa II: Screw Press Study, Pulp & Paper Canada 92:9 :**,* (1991) , 47-51, tekijät J. Alamo, D. Ouchi, J. Paris ja J.
• ♦
J"; Wearing ehdottavat, että aikalisiä olosuhteita, joissa pH
> 7, tulisi käyttää parantamaan hartsinpoistoa • * · kemihierteestä (CTMP). Artikkelin kuvasta 2 nähdään, että 30 kun prosessiveden pH nostetaan 4:stä 8:aan, hartsinpoiston t '!!! teho paranee noin 15 %. Kuvatekstissä suositellaan alkalista pH:ta.
* » ·
Toistaiseksi ei kuitenkaan ole meidän tietääksemme 3 5 kehitetty prosesseja muiden mekaanisesta massasta vapautuneiden ei-kuitupitoisten puumateriaali- komponenttien, kuten vesiliukoisten komponenttien 115978 4 talteenottoon.
Näin ollen nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota menetelmä edellä mainittujen ongelmien 5 minimoimiseksi.
Siten keksinnön eräänä tavoitteena on luoda parannettu menetelmä epäpuhtauksien, kuten puuhartsien ja aromaattisten yhdisteiden, poistamiseksi, joilla 10 epäpuhtauksilla voi olla haitallisia vaikutuksia sekä paperikoneen toimivuuteen että paperin laatuun.
Keksinnön tavoitteena on myös luoda menetelmä arvokkaiden liuenneiden ja kolloidisten ainesten ottamiseksi talteen 15 mekaanisen massanvalmistuksen prosessivesistä.
Näin ollen keksinnön tavoitteena on luoda menetelmä, jonka avulla prosessivesistä eristetään myöhempää käyttöä varten sellaiset kohtalaisen puhtaat komponenttifraktiot, joilla 20 voi olla myönteisiä vaikutuksia paperin vahvuuteen.
Lisäksi keksinnön tavoitteena on luoda menetelmä, jonka t i a ϊ,ί ί avulla saadaan talteen arvokkaita aromaattisia yhdisteitä, *: ': joita voidaan käyttää bioaktiivisten yhdisteiden • 2 5 valmistuksessa lääke- ja elintarviketeollisuuden
• 4 I I
tarpeisiin.
« · • a * a a • a s'·' Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu menetelmään ei- a a kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen , 30 puumateriaalista, jota käsitellään mekaanisessa • · | massanvalmistusprosessissa, sen mukaisesti mitä oheisen a a ’···’ itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa on ·· mainittu.
Il I I
I * I · *, 35 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan edullisesti käyttää • ·*·# otettaessa puumateriaalista talteen arvokkaita ei- ’ ’ kuitupitoisia aineksia myöhempää käyttöä varten. Näin 5 115978 ollen keksintö tarjoaa keinon eristää tiettyjä arvokkaita komponentteja ja komponenttiryhmiä, kuten bioaktiivisia yhdisteitä ja glukomannaaneja, erillisellä uuttamisella puumateriaalista tai prosessivesistä, kuten pesuvesistä, 5 laimennusvesistä tai kiertovesistä, joihin mainitut yhdisteet on uutettu.
Menetelmää voidaan käyttää myös vähennettäessä sellaisten prosessivesissä olevien ei-toivottujen ei-kuitupitoisten 10 ainesten konsentraatiota, jotka ovat haitallisia massan-ja paperinvalmistusprosesseille. Nyt esillä oleva keksintö tarjoaa keinon vähentää liuenneiden ja kolloidisten komponenttien konsentraatiota erityisesti mekaanisen massanvalmistuksen ja paperinvalmistusprosessien 15 nesteissä.
Nyt esillä olevan keksinnön mukaan erilaiset arvokkaat ei- kuitupitoiset komponentit saadaan helposti talteen puumateriaalista mekaanisen massan ja paperin 20 valmistusprosesseissa ja ne saadaan erotetuksi suhteellisen puhtaiksi fraktioiksi myöhempää käyttöä varten. Erotuksen jälkeen mainitut puhtaat fraktiot voidaan palauttaa paperinvalmistusprosessiin tai käyttää ... muihin tarkoituksiin, esimerkiksi lääketeollisuudessa.
• · » ’·’ ’ 25 Sellaisia komponentteja tai komponenttiryhmiä, joita * ' voidaan keksinnön mukaisella menetelmällä saada talteen • · ; suhteellisen puhtaina fraktioina, ovat puuhartsit, : ·.: aromaattiset aineet kuten lignaanit, ligniini, stilbeenit, ·*". flavonoidit, puun polysakkaridit ja suolat.
30 • ·
Eräiden arvokkaiden yhdisteiden, kuten lignaani hydroksimatairesinolin (HMR) uuttamiseksi ja ottamiseksi talteen luonnollisessa muodossaan, koko mekaanisen massan valmistusprosessin pH-taso pidetään edullisesti pH < 7, * 35 edullisesti pH:ssa 4-6, kunnes lignaanit on uutettu ja saatu talteen.
t 115978 6
Nyt esillä oleva keksintö soveltuu erityisesti ei-kuitupitoisen aineksen erottamiseksi puumateriaalista, jota käsitellään kuumahierteen (TMP) valmistusprosesseissa. TMP-prosesseissa liuenneiden ja 5 kolloidisten ainesten (DisCo) talteen ottaminen on erityisen helppoa, koska DisCo-ainekset voidaan pestä puumateriaalista suhteellisen matalilla edullisilla pH-tasoilla, jotka ovat alueella pH 5, ja edullisessa lämpötilassa, joka on alle 90° C. Varsinaisessa 10 massanvalmistusprosessissa lämpötila voi hetkellisesti olla korkeampikin. Edelleen, arvokkaat aineet saadaan talteen käyttämällä suhteellisen pieniä vesimääriä, jolloin päästään talteen otettavien ainesten korkeaan konsentraatioon nestefraktiossa.
15 TMP-prosessissa, jossa hyödynnetään nyt esillä olevaa keksintöä, ei-kuitupitoisia aineksia voidaan uuttaa puumateriaalista nestefraktioon uuttolaitteessa, erillisessä uuttovaiheessa. Sen sijaan eräissä TMP-20 prosesseissa, joissa puumateriaalia käsitellään sopivan alhaisissa pH-tasoissa, jolloin pH on noin 4 - 6, ja korkeissa lämpötiloissa, arvokkaat talteen otettavat • « · ' ainekset, kuten vesiliukoiset aromaattiset komponentit, v: liukenevat ja dispergoituvat nestefraktioon sellaisina • 25 konsentraatioina, että mainitut ainekset saadaan erotetuksi ilman erillistä, uuttolaitteessa tapahtuvaa .···. uuttovaihetta. Arvokkaat ainekset voidaan ottaa talteen ,*<, prosessivesistä, kuten pesuvesistä, laimennusvesistä tai kiertovesistä, jotka on joko poistettu sellu- tai , 30 paperitehtaasta tai jätetty sen prosessikiertoon.
* · · ·;;; Alhaisilla pH-tasoilla lämpötila ei ole esimerkiksi HMR:n '···' talteenoton kannalta yhtä merkittävä tekijä kuin ·;· korkeammilla pH-tasoilla. Siksi alemmilla pH-tasoilla voidaan käyttää korkeita lämpötiloja. Korkeammilla pH-35 tasoilla tulee käyttää matalia lämpötiloja.
> I t I I
Ei-kuitupitoisten ainesten uuttaminen puumateriaalista nyt 115978 7 esillä olevan keksinnön mukaisesti tapahtuu edullisesti uuttolaitteessa, jossa puumateriaalista saadut ei-kuitupitoiset ainekset liukenevat ja dispergoituvat vesifraktioon, kun massaan sekoitetaan vettä.
5 Massamateriaali tulisi käsitellä uuttolaitteessa verrattain laimennettuna. Useimmiten tämä edellyttää massamateriaalin laimentamista ennen uuttoprosessia. Laimennusneste, tyypillisesti vesi, voidaan lisätä suoran uuttolaitteeseen, tai se voidaan sekoittaa 10 massamateriaaliin ennen sen syöttämistä uuttolaitteeseen. Paperinvalmistusprosessin jauhinvaiheesta saatu TMP-massa, jonka kuiva-ainepitoisuus on noin 5 - 50 %, tyypillisesti 20 - 40 % ja tyypillisemmin 30 - 40 %, tulee edullisesti laimentaa lisäämällä vettä siten, että kuiva-15 ainepitoisuudeksi saadaan noin 0,5 - 20 %, tyypillisesti 0,5 - 15 %, tyypillisemmin 0,5 - 10 %, ennen kuin massa käsitellään uuttolaitteessa.
Uuttolaitteessa ei-kuitupitoiset ainekset, kuten pienet 20 partikkelit, joissa on puuhartsia, ja vesiliukoiset komponentit, joissa on aromaattisia yhdisteitä, suoloja ja polysakkarideja, dispergoituvat ja liukenevat laimennetun • · f V : massamateriaalin nestefraktioon. Se osa nestefraktiosta, *:··: josta liuenneet ja kolloidiset ei-kuitupitoiset ainekset | 25 halutaan erottaa ja ottaa talteen, erotetaan edullisesti • I · · muusta massamateriaalista puristamalla, mutta joissakin .···, prosesseissa se voidaan erottaa linkoamalla tai jopa ,<··, suodattamalla karkea aines.
, 30 Nyt esillä olevan keksinnön mukaan vesiliukoisten *;;; aromaattisten yhdisteiden uuttaminen tulisi edullisesti ··' suorittaa pH < 7, edullisemmin pH:ssa 4-6. Näin ollen ·;· massan valmistusprosesseissa, kuten CTMP-prosesseissa, f”; joissa massasuspension pH-taso on korkeampi, pH-tasoa 35 tulisi laskea niin, että uuttoprosessille sopiva pH-taso saavutetaan. Massasuspensioon voidaan lisätä sopivaa happoa toivotun pH-tason saavuttamiseksi.
8 115978
Potentiaalisesti arvokkaat liuenneet ja kolloidiset ainekset (DisCo), joita mekaanisen massan valmistuksessa vapautuu puumateriaalista prosessivesiin, sisältävät 5 esimerkiksi puuhartsit, vesiliukoiset aromaattiset yhdisteet, suolat ja polysakkaridit.
Puuhartsin pääkomponenttiryhmät, eli rasvahapot, hartsihapot ja sterolit, ovat kaupallisesti tuotettuja 10 kemikaaleja, joita toistaiseksi on saatu talteen vain sulfaattisellutehtaissa mäntyöljysaippuan muodossa.
Mäntyöljysaippua on happamoitettu ja tislattu, jotta on saatu puhdas rasvahappojen ja hartsihappojen fraktio. Sterolit on otettu talteen joko mäntysaippuasta tai 15 mäntyöljypiestä, joka on muodostunut mäntyöljyn tislauksen jäännöksenä. Puuhartsin talteen otto myös mekaanista massaa valmistavissa tehtaissa, minkä nyt esillä oleva keksintö mahdollistaa, on merkittävä lisä nykyiseen mäntyöljytuotantoon. Puuhartseja, yhtä hyvin kuin niiden 20 tärkeimpiä komponentteja, triglyseridejä ja steryyliestereitä, joita saadaan nyt esillä olevaa keksintöä hyödyntävästä prosessista, voidaan sellaisenaan käyttää useissa eri sovelluksissa.
« · · '** ' 25 Vesiliukoisista aromaattisista yhdisteistä erityisesti · · · · * * lignaanit ovat antioksidanttisten ja antikarsinogeenisten • · ·,· · ominaisuuksiensa ansiosta potentiaalisesti arvokkaita bioaktiivisia komponentteja lääketieteellisiin . * *. sovelluksiin ja terveysvaikutteisiin elintarvikkeisiin.
,··, 30 Erityisesti tämä pätee havupuulajeista, kuten kuusesta • » (Norway spruce) saataviin lignaaneihin, joissa pääasiallinen komponentti on hyvin bioaktiivinen yhdiste i t · hydroksimatairesinoli (HMR) . HMR:n erottaminen ja eristäminen teollisessa mittakaavassa käy mahdolliseksi 35 nyt esillä olevan keksinnön ansiosta. Erityisesti sen eristäminen pH-tasolla alle pH 7, edullisesti välillä pH 4 - 6, parantaa saantoa.
» * 115978 9
Mekaanisen massanvalmistuksen liuoksissa esiintyvä, moolimassaltaan alhainen ligniini on puhdas, rikitön ja reaktiivinen ligniini, joka voi olla arvokas lisä nykyisin 5 valmistettaviin ligniinituotteisiin.
Polysakkarideista erityisesti liuenneet hemiselluloosat, joiden vallitsevana komponenttina ovat glukomannaanit, ovat hyödyllisiä, koska ne eteerisen mekanismin avulla 10 stabiloivat puuhartsin ja muiden ei-vesiliukoisten tahmeiden materiaalien kolloidista dispersiota. Lisäksi ne vähentävät sellaisten tahmeiden partikkelien saostumistaipumusta muodostamalla partikkelien ympärille hydrofiilisen geelin, joka tekee niistä vähemmän tahmeita 15 (liimamaisia). Edelleen, hemiselluloosat myös vähentävät tai jopa eliminoivat puuhartsin negatiivisia vaikutuksia paperin vahvuuteen.
Ei-kuitupitoiset komponentit voidaan, erään nyt esillä 20 olevan keksinnön tyypillisen suoritusmuodon avulla, uuttaa puumateriaalista mekaanisissa massanvalmistusprosesseissa erillisessä uuttovaiheessa, jossa ei-kuitupitoiset • · · 'S : komponentit uutetaan liuenneina ja kolloidisina *:·*: komponentteina pesul luokseen, tyypillisesti veteen.
• 25 Kuitupitoisesta puumateriaalista erotettu pesuliuos : voidaan väkevöidä ennen sen eri komponenttien talteen .··*. ottoa. Sen jälkeen uuttovaiheesta saatu pesuliuos ensin • tyypillisesti käsitellään, jotta siitä saadaan talteen siihen dispergoituneet hienojakoiset partikkelit, kuten 30 puuhartsi. Puuhartsi voidaan erottaa liuoksesta **·: käyttämällä mikrosuodinta, ultrasuodatusta tai mikrotlotaatiota. Kun pesunesteestä on poistettu puuhartsi ·· ja muut siinä mahdollisesti olevat hienojakoiset partikkelit, jäljelle jäänyt liuos sisältää pääasiassa ·, 35 vettä ja vesiliukoisia komponentteja. Tämän jälkeen liuos ···· voidaan käsitellä siinä olevien vesiliukoisten aromaattisten komponenttien erottamiseksi.
115978 10
Vesiliukoiset komponentit voidaan eristää suhteellisen puhtaina fraktioina optimoimalla nesteen pH ja lämpötila ja käyttämällä sopivia prosessivaiheita kunkin erillisen 5 komponentin tai komponenttiryhmän poistamiseksi.
Erään nyt esillä olevan keksinnön tyypillisen suoritusmuodon mukaisesti prosessivaiheet, joissa halutut komponentit tai komponenttiryhmät erotetaan uuttonesteestä 10 tai nestefraktiosta, kuten prosessivedestä, pesuvedestä tai kiertovedestä ei-kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen mekaanisessa massanvalmistusprosessissa käsiteltävästä puumateriaalista, käsittävät seuraavat vaiheet: 15
Puristuksen tai suodatuksen, jolla suurin osa nestefraktiosta erotetaan massasuspensiosta tai prosessivedestä mekaanisen massan tai paperin valmistusprosessissa.
20 - Uuttamisen, suodatuksen tai vaahdotuksen liukenemattoman kolloidisen puuhartsin poistamiseksi edellä erotetusta nestefraktiosta.
• · « ’ - Aromaattisten komponenttien poistamisen nestefraktiosta käyttämällä aromaattisten komponenttien sorbentteja, • 25 aromaattista ioninvaihtohartsia tai pylväs- tai : nestekromatografiaa.
.···, - Dialyysin tai osmoosin suolojen poistamiseksi nestefraktiosta. Dialyysi poistaa suoloja ja jättää jäljelle vesiliukoisista polysakkarideista koostuvan 30 fraktion, edellyttäen että puuhartsi ja aromaattiset ··;· yhdisteet on poistettu jo aikaisemmin.
··· Puuhartsista vapaaseen liuokseen voidaan erään nyt esillä olevan keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan sekoittaa *. 35 akrylaatin tai divinyylibentseeni-polystyreenihartsin ···· makroretikulaarisia partikkeleja saamaan aikaan aromaattisten aineiden, kuten lignaanien, stilbeenien, 115978 11 flavoinoidien ja ligniinien sorption. Akrylaatti- tai hartsieluentti, joka sisältää absorboituneita aromaattisia aineita, erotetaan liuoksesta, joka jäljelle jäävä eluaattiliuos sisältää pääosin vesiliukoisia suoloja ja 5 polysakkarideja, kuten hemiselluloosaa. Aromaattiset aineet otetaan talteen akrylaatti- tai hartsieluentista polaarisen liuottimen, kuten asetonin, etanolin tai metanolin avulla. Aromaattiset aineet voidaan erottaa eluentista voimakkaalla alkalisella liuoksella, mikäli 10 lignaanien talteen ottamiseen ei ole tarvetta, aiheuttamatta kemiallista muodonmuutosta.
Aromaattiset yhdisteet voidaan edelleen jakaa fraktioiksi, jotka sisältävät joko lignaaneja tai ligniiniä. Tämä 15 voidaan suorittaa esimerkiksi uuttamalla metyyli-tert-butyylieetterillä (MTBE), dialyysillä, käänteisosmoosilla tai käyttämällä kromatografisia menetelmiä.
Lignaanien erottamiseksi ja eristämiseksi 20 prosessinesteistä muuttamatta sitä kemiallista koostumusta, jossa ne puumateriaalissa esiintyvät, ylläpidetään edullisesti pH-tasoa, joka on välillä pH 4 -· 6, kunnes lignaanit on saatu erotetuksi. Tämän pH-alueen ·;··: ulkopuolella lignaanit käyvät läpi useita kemiallisia • · * j 25 muodonmuutoksia.
,···. Seuraavissa erityisissä esimerkeissä nyt esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää kuvataan viittaamalla oheisiin piirroksiin, joissa 30 ···· KUVIO 1 esittää esimerkinomaisen kaaviokuvan mekaanisen ‘...· massan ja paperin valmistusprosessien nesteissä ··· olevien liuenneiden ja kolloidisten yhdisteiden f raktioinnista ; 35 KUVIO 2 esittää liuenneiden lignaanien määrää ja koostumusta, jotka lignaanit on erotettu ‘ · prosessinesteistä eri pH-tasoilla lämpötilassa 12 1Ί 5978 90° C; KUVIO 3 esittää liuenneiden lignaanien määrää ja koostumusta, jotka lignaanit on erotettu prosessinesteistä eri pH-tasoilla lämpötilassa 5 60° C; KUVIO 4 esittää lipofUlisten uuteaineiden määrää ja koostumusta eri pH-tasoilla; KUVIO 5 esittää liuenneen ja dispergoituneen hemiselluloosan määrää ja koostumusta eri pH-10 tasoilla, ja KUVIO 6 esittää esimerkinomaisen kaaviokuvan järjestelmästä, jossa sovelletaan nyt esillä olevaa keksintöä.
15 Kuvio 1 esittää esimerkinomaisen kaaviokuvan mekaanisen massan ja paperin valmistusprosessien nesteissä 10 olevien liuenneiden ja kolloidisten yhdisteiden fraktioinnista.
Tällainen prosessineste 10 voi olla 20 - laimennettu liuos uuttolaitteesta, jossa ei- kuitupitoiset yhdisteet on uutettu puumateriaalista, tai prosessivesi mekaanisen massan ja paperin : valmistusprosessista, esimerkiksi pesuvesi, laimennusvesi ·:*·: tai kiertovesi.
: 25 : Verrattain puhtaiden fraktioiden eristämiseksi kaikista ,*··, pääasiallisista ei-kuitupitoisista komponenteista tai III komponenttiryhmistä, joita esiintyy massan ja paperin **' valmistuksen liuoksissa, on edullista liuenneiden 30 komponenttien myöhemmän fraktioinnin kannalta aluksi ···! erottaa kiinteä aines, kuten hienojakoinen kuituaines ja '...· kolloidisesti dispergoituneet puun uuteaineet.
1111 .“·. Näin ollen ensimmäisessä erotusvaiheessa 12 nesteestä 35 erotetaan kuitujen ja isokokoisempien partikkelien fraktio puristamalla, suodattamalla tai jollain muulla sopivalla ' ' tavalla. Nesteestä erotetut kuidut ja isommat partikkelit 115978 13 14 voidaan palauttaa massan ja paperin valmistusprosessiin. Jäljelle jäänyt nestefraktio 16 sisältää yhä hienojakoista dispergoitunutta kuitumateriaalia ja kolloidisesti dispergoituneita puun 5 uuteaineita, kuten puuhartsia (pihkaa). Nämä partikkelit erotetaan nesteestä toisessa erotusvaiheessa 18 käyttämällä sopivia erotustapoja, kuten mikrosuodatusta, ultrasuodatusta, vaahdotusta, linkousta tai uuttamista. Kiinteä rejekti 20 voidaan joko hävittää tai käyttää 10 edelleen.
Toisen erotusvaiheen 18 akseptifraktio 22 sisältää keittoliemiin liuenneita komponentteja, kuten vesiliukoisia aromaattisia yhdisteitä, suoloja ja 15 polysakkarideja. Mainitut komponentit tai komponenttiryhmät voidaan fraktioida molekulaaristen ominaisuuksiensa perusteella, eli koon, hydrofobisuuden, ionisuuden, haihtuvuuden jne. perusteella.
20 Aromaattiset yhdisteet, kuten ligniinit ja lignaanit, voidaan erottaa akseptifraktiosta 22 kolmannessa erotusvaiheessa 24 käyttämällä absorbentteja, aromaattisia ioninvaihtohartseja, pylväs- tai nestekromatografiaa, ... dialyysiä, käänteisosmoosia tai kalvosuodatusta, jolloin • # 25 tulokseksi saadaan eluentti 26, josta ligniinit ja * · e « » lignaanit voidaan ottaa talteen esimerkiksi käsittelemällä :.· · eluenttia polaarisella liuottimena. Vaiheen 24 eluaatti 28 sisältää suoloja ja polysakkarideja. Hemiselluloosa voidaan erottaa suoloista erotusvaiheessa 30 käyttämällä ,···, 30 dialyysiä tai käänteisosmoosia. Suolat erotetaan vaiheen 30 permeaattiin 32. Polysakkaridit otetaan talteen vaiheen 30 rikasteesta 34.
Prosessiolosuhteilla on huomattava merkitys, jotta ,V. 35 komponentit saadaan eristetyksi "luonnollisessa ’.! muodossaan", eli siinä muodossa, jossa ne esiintyvät » » puumateriaalissa. Nyt on yllättäen havaittu, että k k k t 115978 14 lignaanien erottamiseksi ja eristämiseksi prosessinesteistä muuttamatta sitä kemiallista koostumusta, jossa ne esiintyvät puumateriaalissa, pH välillä 3,0 - 6,7 on edullinen koko 5 massanvalmistusprosessin ajan, tai ainakin niin kauan, kun lignaanit uutetaan ja erotetaan nesteestä. Tämän alueen ulkopuolella lignaaneissa tapahtuu useita kemiallisia muodonmuutoksia.
10 KOE 1
Kokeen tarkoituksena oli saada selville DisCo-liuoksesta eri pH-tasoilla erottuvat komponentit.
15 Kuumahierteestä (TMP) otettiin näytteitä ensimmäisen jauhamisvaiheen jälkeen massa- ja paperitehtaassa, joka tuottaa TMP:tä kuusesta. Näitä näytteitä käytettiin DisCo-liuosten valmistamiseen, jotka liuokset sisälsivät liuenneita ja kolloidisia (DisCo) aineksia, sekoittamalla 20 massaan, jonka sakeus oli 1 %, tislattua vettä, minkä jälkeen massa lingottiin kuitujen erottamiseksi. Sekoittaminen tapahtui 90° C lämpötilassa pH:n ollessa 3, 4, 5, 6, 7 ja 8, kullakin 10, 30, 60, ja 180 minuuttia, käyttämällä tärysekoitinta. Linkouksen 500g (30 min) : 25 jälkeen saadut DisCo-liuosten sisältämät lignaanit, ,·, : lipofiiliset uuteaineet ja polysakkaridit analysoitiin kaasukromatografialla.
·’· DisCo-liuoksissa liuenneiden lignaanien koostumus riippui 30 vahvasti massan käsittelyn aikana käytetystä pH:sta.
. Tulokset käyvät ilmi kuviosta 2. Kun pH oli välillä 3-5, koostumus oli käytännöllisesti katsoen vakio. Mutta pH:n ollessa > 6, hydroksimatairesinoli (HMR) laski ,··, huomattavasti. pH:n ollessa 7 ja 8, HMR:n konsentraatio ’·’ 35 oli dramaattisesti alhaisempi kuin pH:n ollessa < 7.
Konidendriinihapon (conidendric acid) konsentraatio ;>· lisääntyi suoraan verrannollisesti HMR:n vähenemiseen, eli 115978 15 lignaanien kokonaiskonsentraatio pysyi käytännöllisesti katsoen vakiona. Koe viittaa siihen, että HMR muuttui konidendriinihapoksi, ja siksi on erittäin tärkeää valita oikea pH massan käsittelyä varten, jotta talteen otetun 5 HMR:n saanto olisi korkea.
Kuviosta 2 nähdään myös, että HMR voi muuttua konidendriinihapoksi, jos sekoitusta jatketaan 180 minuuttiin pH:n ollessa 5 ja 6.
10
Kuviossa 3 on esitetty tulokset vastaavasta kokeesta, jossa käsittely suoritettiin 60° C lämpötilassa. Voidaan nähdä, että tässä matalammassa lämpötilassa saatiin HMR:lie korkeampi konsentraatio. Pitempi sekoitusaika ei 15 myöskään näytä erityisemmin vaikuttaneen pH: n ollessa 5 ja 6.
Kuviosta 4 nähdään, että DisCo-liuoksissa lipofiilisten uuteaineiden koostumus oli vain hivenen riippuvainen 20 pH:sta, mutta vesifaasiin dispergoituneiden uuteaineiden määrään pH vaikutti erittäin suuresti. Korkeampi pH-taso lisäsi uuteaineiden liukoisuutta. Kun pH oli 8, lipofiilisten uuteaineiden määrä oli noin viisinkertainen verrattuna niiden määrään pH:n ollessa 3. Tämä voidaan : .·. 25 selittää sillä, että korkeammassa pH:ssa muodostuu * · » ,·, ; rasvahappo- ja hartsihapposaippuoita, jolloin saippuat voivat toimia dispergoivina aineina muille lipofiilisille h; uuteaineille.
30 Kuviosta 5 nähdään, että liuenneen ja dispergoituneen : hemiselluloosan määrä pysyi kohtalaisen vakiona läpi pH- alueen 3 - 7. Glukomannaanin määrä laski kuitenkin selvästi pH:n ollessa 8, kun taas liuenneen pektiinin
Iti* ,·>·, määrä nousi. Aikalisissä olosuhteissa luonnonmukaiset 35 glukomannaanit deasetyloituvat, jolloin glukomannaanien vesiliukoisuus vähenee, mikä puolestaan johtaa niiden saostumiseen massakuiduille. Samoissa olosuhteissa 115978 16 pektiinit demetyloituivat, jolloin muodostuneiden polygalakturonihappojen natriumsuolojen liukoisuus on korkeampi .
5 KOE 2
Kokeen tarkoituksena oli selvittää eri komponenttiryhmien erottuminen ja saanto DisCo-liuoksesta.
10 Ensimmäinen osa DisCo-liuosta suodatettiin 0,1 pm paksun kalvosuotimen läpi tyhjiössä, lämpötilassa 90° C. Noin 85 % DisCo-liuokseen dispergoituneesta puuhartsista poistettiin DisCo-liuoksesta yhdessä tästä vaiheesta poistettavan rejektin kanssa. Yli 90 % lignaaneista ja ligniinistä 15 saatiin talteen suodokseen, samaten kuin 85 % liuenneista polysakkarideista.
Toinen osa DisCo-liuosta käsiteltiin mikroflotaatiolaitteessa. Vaahdotuskemikaaleina käytettiin 20 bentoniittia ja polyakryyliamidia (PAM). Bentoniitin ja anionisen PAM .-n yhdistelmä sai aikaan puuhartsin poistossa 20 % laskun. Lignaaneja, ligniiniä tai polysakkarideja ei menetetty käytännöllisesti katsoen lainkaan. Matala ... vaahdotustehokkuus johtuu luultavasti testatun DisCo- * > 25 liuoksen alhaisesta puuhartsikonsentraatiosta.
Väkevämmillä DisCo-liuoksilla päästäisiin luultavasti :.· · parempiin poistotuloksiin myös vaahdottamalla.
Puuhartsin suodatuksesta saatu suodos laskettiin .···, 30 hydrofobisen, vuorovaikutteisen hartsikerroksen (XAD-7) läpi pH:n ollessa 5 aromaattisten aineiden talteen , ottamiseksi. Hartsiin adsorboidut aineet eluoitiin ··* asetonilla tai metanolilla. Lignaanien saanto oli yli 95 ·.,.* %, ja ligniinin saanto jopa 80 %. Talteen otetut lignaanit 35 ja ligniinit voitiin fraktioida uuttamalla metyyli-tert- butyylieetterillä (MTBE) .
t · 115978 17
Hemiselluloosan erotus suoritettiin DisCo-liuokselle puuhartsin poiston jälkeen. Erotus suoritettiin ultrasuodatuksena kalvojen läpi, joiden molaariset suodatusaukot (cut-off) olivat 3, 10 tai 30 kD. Suodatus 5 toteutettiin keskipakoisvoiman avulla. Paras saanto, yli 80 % hemiselluloosasta, saatiin 3 kD:n kalvolla.
Ultrasuodatuskokeessa käytetyn DisCo-liuoksen suuri puuhartsipitoisuus johti siihen, että suodatus tapahtui hitaasti. Parempi hartsinpoisto joko mikrosuodatuksen tai 10 tehokkaan vaahdotuksen avulla, minkä jälkeen seuraisi XAD-7 -käsittelyvaihe lignaanin ja ligniinin poistamiseksi, pitäisi johtaa hemiselluloosan tehokkaampaan ultrasuodatukseen.
15 Edelleen on yllättäen havaittu, että puuhakkeen koko vaikuttaa arvokkaiden lignaanien, kuten HMR:n uuttamiseen. Potentiaalisesti arvokkaat lignaanit, erityisesti hydroksimatairesinolin (HMR) osuus niissä, voidaan uuttaa veteen ja ottaa talteen korkealla saannolla verrattain 20 karkeasta TMP:stä pH-alueella 4-6. TMP:n karkeus voidaan ilmaista Canadian Standard Freeness -lukuna (CSF). Tyypillisesti TMP-massan CSF-arvo ensimmäisen jauhamisvaiheen jälkeen on korkeampi kuin 300. Tässä ,,, vaiheessa TMP-massan karkeus sallii tehokkaan puristuksen, » i · **' * 25 eli liuoksen erotuksen kiinteästä puumateriaalista.
I» » I · · j pH-tason vaikutus HMR:n saantoon näyttää johtuvan erilaisista vaiheista tai HMR-isomerisaatioista eri pH- • · tasoilla. pH-tasojen ollessa yli 5, HMR:n saanto näyttää (..»t 30 vähenevän isomerisaatio- ja kondensaatioreaktioiden * · vuoksi, jotka johtavat HMR-isomeeriin ja konidendriinihappoon (conidendric acid). Myös pH:n ollessa alle 3, näyttää tapahtuvan kondensaatio : ^ konidendriinihapoksi.
.·!·. 35
Kuvio 6 esittää kaaviomaisesti esimerkinomaista **··* järjestelmää, jossa DisCo-liuosta otetaan TMP-prosessin » > 115978 18 ensimmäisestä jauhamisvaiheesta. Kuviossa 6 nähdään TMP-prosessin ensimmäinen ja toinen jauhamisvaihe 40, 42.
Karkea TMP, jonka kuiva-ainepitoisuus on 35 %, syötetään ensimmäisestä jauhamisvaiheesta 40 linjan 44 kautta 5 uuttolaitteeseen 46. Vettä 48 syötetään uuttolaitteeseen TMP: n laimentamiseksi niin, että kuiva-ainepitoisuudeksi saadaan 5 %. Uuttolaitteessa 46 käsitelty TMP poistetaan linjan 50 kautta ruuvipuristimeen 52, josta TMP kuiva-ainepitoisuudessa 35 % syötetään linjan 54 kautta toiseen 10 jauhamisvaiheeseen 42. TMP:stä ruuvipuristimessa erotettu DisCo-liuos syötetään linjan 56 kautta seuraavaan käsittelyyn, esimerkiksi ei-kuitupitoisten yhdisteiden talteenottoon. Merkittävä etu uutettaessa karkeaa TMP:tä, esimerkiksi ensimmäisestä jauhamisvaiheesta saatavaa 15 TMP:tä lopullisen, paperilaatuisen TMP:n asemesta, on että uuteliuos saadaan puristetuksi ulos entistä tehokkaammin, esimerkiksi käyttämällä ruuvipuristinta.
Jos eräässä esimerkinomaisessa uuttoprosessissa, jossa 20 sovelletaan edellä kuvattua järjestelmää, lisätään uuttolaitteeseen 17,1 m3 vettä TMP-tonnia kohden, ja ruuvipuristimesta saataisiin 17,1 m3 DisCo-liuosta, DisCo- .‘j‘; liuoksen sisältäessä 1,5 kg lignaaneja, 5,8 kg ligniiniä, 17,9 kg hemiselluloosaa ja 4,3 kg pihkaa, saantona • » ; ,·. 25 voitaisiin saada 45 tonnia puhdasta HMR:ää per 100 000
* · I
*!1 ' tonnia massaa.
» » 1 1 1 1 Nyt esillä oleva keksintö tarjoaa menetelmän erilaisten *<··' arvokkaiden, ei-kuitupitoisten komponenttien, kuten 30 bioaktiivisen HMR:n, erottamiseksi halutussa muodossa ja korkealla saannolla, mahdollistaen komponenttien käytön !it|! teollisessa mittakaavassa. pH- ja lämpötilatasoilla on merkittävä osa talteenottoprosessissa. Lisäksi hartsien erottaminen DisCo-liuoksista ennen lignaanien ja 3 5 hemiselluloosan erottamista parantaa arvokkaiden komponenttien erotusta.
• » 115978 19
Nyt esillä olevaa keksintöä ei ole tarkoitettu rajoitettavaksi vain tässä selityksessä kuvattuun suoritusmuotoon, vaan se kattaa kaikki oheisten vaatimusten mukaiset menetelmät.
5
Claims (17)
1. Menetelmä ei-kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen puumateriaalista, jota käsitellään mekaanisessa 5 massanvalmistusprosessissa, kuten TMP-prosessissa tai hiokeprosessissa, joka menetelmä sisältää seuraavat vaiheet: - uutetaan ei-kuitupitoisia aineksia, kuten puuhartseja, aromaattisia yhdisteitä, suoloja ja polysakkarideja, 10 mainitusta puumateriaalista nestefraktioon, kuten prosessiveteen, pesuveteen, laimennusveteen, kiertoveteen tai muuhun sopivaan vesipohjaiseen nesteeseen, ja otetaan mainitut ei-kuitupitoiset ainekset talteen mainitusta nestefraktiosta, 15 tunnettu siitä, että ei-kuitupitoisten ainesten talteen ottamiseen kuuluu vaihe, jossa aromaattiset yhdisteet erotetaan mainitusta nestefraktiosta, ja - nestefraktion pH-taso ylläpidetään pH-tasolla < pH 7, 20 edullisesti pH 3:n ja pH 6,7:n välillä, tyypillisesti pH 4:n ja pH 6:n välillä, uutto- ja talteenottoprosessin ajan aromaattisten yhdisteiden erottamiseen saakka.
... 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu • · · ’*’ ’ 25 siitä, että ei-kuitupitoiset komponentit uutetaan » T • * · * » ' · mainitusta puumateriaalista ennen sen käsittelyä pH- ·,; · tasolla, joka on yli pH 7, edullisesti ennen sen käsittelyä pH-tasolla, joka on yli pH 6. • · « t « ,··*, 30
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, * * tunnettu siitä, että mainitusta nestefraktiosta otetaan talteen vesiliukoiset aromaattiset yhdisteet » · · erotusvälineillä, joilla saadaan aikaan vesiliukoisia aromaattisia yhdisteitä sisältävä eluenttif raktio, ja 35 eluaattif raktio.
*;· 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu 115978 siitä, että mainituissa erotuselimissä käytetään aromaattisia ioninvaihtohartseja, muita aromaattisten komponenttien sorbentteja, neste- tai pylväskromatografiaa tai muita vastaavia, sopivia prosesseja vesiliukoisten 5 aromaattisten yhdisteiden erottamiseksi muista yhdisteistä.
5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä sisältää mainitun eluenttifraktion 10 lisäkäsittelyn lignaanien erottamiseksi muista fraktion sisältämistä vesiliukoisista aromaattisista yhdisteistä, jolloin mainittu lisäkäsittely sisältää kromatografisia menetelmiä, uuttofraktioinnin, käsittelyn polaarisella liuottimena tai muilla sopivilla välineillä. 15
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä sisältää vesiliukoisista aromaattisista yhdisteistä erotetun lignaanifraktion lisäkäsittelyn, hydroksimatairesinolin (HMR) erottamiseksi 20 muista lignaanifraktion yhdisteistä.
7. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, *V : tunnettu siitä, että - nestefraktio sisältää TMP-prosessista saatua : 25 prosessivettä, ja • · · · - lisäksi prosessivedestä erotetaan siihen dispergoituneet ainekset, kuten pienet partikkelit tai puuhartsi .···. suodattamalla, flotaatiolla tai muulla sopivalla mekaanisella tai fysikaalisfyysisellä menetelmällä. 30 •;;j
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu *·*·’ siitä, että dispergoituneet ainekset erotetaan ;· prosessivedestä ennen aromaattisten yhdisteiden erottamista. * · ·
9. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että eluaatista erotetaan polysakkaridit, kuten 35 115978 hemiselluloosa, dialyysin, käänteisosmoosin, nanosuodatuksen, linkousprosessin tai muun sopivan, sinänsä tunnetun menetelmän avulla.
10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ei-kuitupitoiset ainekset erotetaan puumateriaalista, jota käsitellään jauhimessa TMP- massan valmistusprosessissa.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että massasuspensio poistetaan jauhimen ensimmäisestä j auhamisvaiheesta, - massasuspensio syötetään uuttolaitteeseen, 15. uuttolaitteessa uutetaan ei-kuitupitoinen materiaali massasuspension puumateriaalifraktiosta massasuspension nestefraktioon, - massasuspensio poistetaan uuttolaitteesta, - uuttolaitteesta poistettu massasuspensio jaetaan korkean 20 sakeuden omaavaan massasuspensio-osaan ja liuososaan, joka liuososa sisältää massanvalmistusprosessissa käsiteltävästä puumateriaalista uutettuja kolloidisia ja * liuenneita ei-kuitupitoisia aineksia, ·;·· - kiinteä massasuspensio-osa syötetään jauhimen toiseen • 25 vaiheeseen, ja : - vesiliukoiset aromaattiset yhdisteet erotetaan .···. liuososasta.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu 30 siitä, että t * · - uuttolaitteeseen syötetty massa laimennetaan lisäämällä vettä joko uuttolaitteeseen tai laitteeseen syötettävään ··· massaan. *_ 35
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttolaitteeseen syötetty massasuspensio ' ’ laimennetaan sakeudesta noin 5 - 50 %, tyypillisesti 20 - 115578 40 %, tyypillisemmin 30 - 40 %, sakeuteen noin 0,5 - 20 %, tyypillisesti 0,5 - 15 %, tyypillisemmin 0,5 - 10 %, ja uuttolaitteesta poistettu massasuspensio jaetaan nesteosuuteen ja korkeasakeuksiseen massasuspensio-5 osuuteen, jonka sakeus on noin 5 - 50 %, tyypillisesti 20 - 40 %, tyypillisemmin 30 - 40 %.
14. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lignaanit, sisältäen hydroksimatairesinolin, 10 erotetaan nesteosuudesta.
15. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puumateriaali syötetään jauhimeen hakkeena, jonka Canadian Standard Freeness (CSF) on > 300. 15
16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että prosessissa, johon kuuluu mekaanisen massan valmistusprosesseja pH-tasolla, joka on > 7, nestefraktion pH: ta säädetään siten, että se on < 7, tyypillisesti 20 välillä 4 - 6, ennen vesiliukoisten aromaattisten yhdisteiden uuttamista puumateriaalista nestefraktioon.
: 17. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, ‘e·: tunnettu siitä, että mainittu nestefraktio erotetaan : 25 mainitusta puumateriaalista puristamalla. • · · 1 > i I „ 115978
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20002519A FI115978B (fi) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | Menetelmä ei-kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen puumateriaalista |
| EP01983623A EP1358384A1 (en) | 2000-11-16 | 2001-11-15 | Method for recovering non-fibrous substances from wood material |
| PCT/FI2001/000990 WO2002040767A1 (en) | 2000-11-16 | 2001-11-15 | Method for recovering non-fibrous substances from wood material |
| AU2002215068A AU2002215068A1 (en) | 2000-11-16 | 2001-11-15 | Method for recovering non-fibrous substances from wood material |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20002519 | 2000-11-16 | ||
| FI20002519A FI115978B (fi) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | Menetelmä ei-kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen puumateriaalista |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20002519A0 FI20002519A0 (fi) | 2000-11-16 |
| FI20002519A7 FI20002519A7 (fi) | 2002-05-17 |
| FI115978B true FI115978B (fi) | 2005-08-31 |
Family
ID=8559513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20002519A FI115978B (fi) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | Menetelmä ei-kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen puumateriaalista |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1358384A1 (fi) |
| AU (1) | AU2002215068A1 (fi) |
| FI (1) | FI115978B (fi) |
| WO (1) | WO2002040767A1 (fi) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI123107B (fi) * | 2005-10-31 | 2012-11-15 | Metso Paper Inc | Menetelmä ja laitteisto uuteaineiden poistamiseksi kuitupitoisesta suspensiosta |
| EP2067793B2 (en) | 2007-11-27 | 2014-05-21 | Innventia AB | Utilization of a wood hydrolysate |
| AT519059B1 (de) * | 2016-09-02 | 2018-07-15 | Andritz Ag Maschf | Verfahren zur Abtrennung von Hemizellulosen aus Biomasse-Aufschlussprozesswasser oder verbrauchten Laugen |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO128074B (fi) * | 1972-04-25 | 1973-09-24 | Papirind Forskningsinst | |
| SE445051B (sv) * | 1980-04-10 | 1986-05-26 | Sca Development Ab | Sett vid tillverkning av mekanisk, i huvudsak hartsfri cellulosamassa |
| SE8405128L (sv) * | 1984-10-15 | 1986-04-16 | Kamyr Ab | Behandling av hogutbytesmassa |
-
2000
- 2000-11-16 FI FI20002519A patent/FI115978B/fi not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-11-15 WO PCT/FI2001/000990 patent/WO2002040767A1/en not_active Ceased
- 2001-11-15 EP EP01983623A patent/EP1358384A1/en not_active Withdrawn
- 2001-11-15 AU AU2002215068A patent/AU2002215068A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI20002519A7 (fi) | 2002-05-17 |
| AU2002215068A1 (en) | 2002-05-27 |
| WO2002040767A1 (en) | 2002-05-23 |
| EP1358384A1 (en) | 2003-11-05 |
| FI20002519A0 (fi) | 2000-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11377790B2 (en) | Method for extracting biomass | |
| FI12359U1 (fi) | Liukoisia hiilihydraatteja sisältävä fraktio | |
| Koivula et al. | Evaluation of various pretreatment methods to manage fouling in ultrafiltration of wood hydrolysates | |
| CZ20002531A3 (cs) | Způsob odvodňování kalů z papírenského průmyslu | |
| FI115978B (fi) | Menetelmä ei-kuitupitoisten ainesten ottamiseksi talteen puumateriaalista | |
| EP3436516B1 (en) | Method of producing hemicellulose extracts | |
| WO2004050983A1 (en) | Method and system for treatment of wood chips | |
| CN101589134B (zh) | 用于增大黑液中的妥尔油皂的分离收率的添加剂 | |
| US4842688A (en) | Method of removing macromolecular organic dissolved and colloidal material from wood processing industry effluents | |
| Sitholé et al. | DERESINATION OPTIONS IN SULPHITE PULPING. | |
| Konn et al. | Chemical reactions in chemimechanical pulping: material balances of wood components in a CTMP process | |
| FI68680C (fi) | Foerfarande foer hartshaltsminskning vid framstaellning av cellulosamassor ur lignocellulosamaterial | |
| US4812207A (en) | Method of removing lignin from bleach plant effluents | |
| EP4263936B1 (en) | Use of an anionic lignin-carbohydrate complex as a dispersing agent and method for pulp manufacturing | |
| Strand | The pH-dependent phase distribution of wood pitch components in papermaking processes | |
| CA2986655C (en) | A method and an apparatus for washing a crude lignin, a soluble carbohydrate containing fraction, a solid fraction and their use | |
| JP6521798B2 (ja) | 製紙用添加剤 | |
| JP6075976B2 (ja) | 溶解クラフトパルプの製造方法 | |
| FI123107B (fi) | Menetelmä ja laitteisto uuteaineiden poistamiseksi kuitupitoisesta suspensiosta | |
| CN116897233A (zh) | 以木料为原材料生产产品的方法 | |
| US20240175206A1 (en) | Method for producing products based on non-woody biomass as raw material | |
| FI122689B (fi) | Menetelmä uuteaineiden poistamiseksi selluloosamassasta | |
| Treimanis et al. | Are the pulp fiber wall surface layers the most resistant ones towards bleaching? | |
| FI12360U1 (fi) | Ligniinifraktio ja ligniinikoostumus | |
| FI20195378A1 (fi) | Menetelmä ja laitteisto raakaligniinin pesemiseksi, liukoinen hiilihydraattia sisältävä fraktio, kiintoainefraktio ja niiden käyttö |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: CIBA SPECIALTY CHEMICALS HOLDING INC. |
|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 115978 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |