BG112971A - Метод за получаване на избелена микрокристална целулоза от неизбелена целулоза - Google Patents
Метод за получаване на избелена микрокристална целулоза от неизбелена целулоза Download PDFInfo
- Publication number
- BG112971A BG112971A BG112971A BG11297119A BG112971A BG 112971 A BG112971 A BG 112971A BG 112971 A BG112971 A BG 112971A BG 11297119 A BG11297119 A BG 11297119A BG 112971 A BG112971 A BG 112971A
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- cellulose
- acid
- stage
- acid hydrolysis
- hydrolysis
- Prior art date
Links
- 229920000168 Microcrystalline cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 70
- 235000019813 microcrystalline cellulose Nutrition 0.000 title claims abstract description 70
- 239000008108 microcrystalline cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 229940016286 microcrystalline cellulose Drugs 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 76
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims abstract description 68
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 24
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 claims description 88
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 88
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 88
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000008564 Boehmeria nivea Species 0.000 claims description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000000797 Hibiscus cannabinus Species 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 claims description 2
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims description 2
- DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M Sodium bisulfite Chemical compound [Na+].OS([O-])=O DWAQJAXMDSEUJJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims description 2
- 238000010923 batch production Methods 0.000 claims description 2
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims description 2
- 239000011487 hemp Substances 0.000 claims description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 claims description 2
- WBHQBSYUUJJSRZ-UHFFFAOYSA-M sodium bisulfate Chemical compound [Na+].OS([O-])(=O)=O WBHQBSYUUJJSRZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000010267 sodium hydrogen sulphite Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004289 sodium hydrogen sulphite Substances 0.000 claims description 2
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 7
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 abstract description 6
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 abstract description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 33
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 9
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 9
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 6
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 5
- KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N Peracetic acid Chemical compound CC(=O)OO KFSLWBXXFJQRDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000013736 caramel Nutrition 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000002087 whitening effect Effects 0.000 description 3
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 2
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000009896 oxidative bleaching Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- -1 pentose sugars Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000004076 pulp bleaching Methods 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000052 vinegar Substances 0.000 description 2
- 235000021419 vinegar Nutrition 0.000 description 2
- HNSDLXPSAYFUHK-UHFFFAOYSA-N 1,4-bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)CC(S(O)(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC HNSDLXPSAYFUHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-UHFFFAOYSA-N 2-(hydroxymethyl)-6-[4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane-3,4,5-triol Chemical compound OCC1OC(OC2C(O)C(O)C(O)OC2CO)C(O)C(O)C1O GUBGYTABKSRVRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBEHFRAORPEGFH-UHFFFAOYSA-N Allyxycarb Chemical compound CNC(=O)OC1=CC(C)=C(N(CC=C)CC=C)C(C)=C1 FBEHFRAORPEGFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 240000000220 Panda oleosa Species 0.000 description 1
- 235000016496 Panda oleosa Nutrition 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700647 Variola virus Species 0.000 description 1
- 230000003113 alkalizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 235000013325 dietary fiber Nutrition 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000001497 healthy food Nutrition 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 239000002674 ointment Substances 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000009967 tasteless effect Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
- C08B15/02—Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Изобретението се отнася до метод за получаване на избелена микрокристална целулоза от неизбелена целулоза чрез двустепенна киселинна хидролиза и промиване с вода на реакционния продукт след всяка степен, както при хидролизата, така и при последващо избелване на получената микрокристална целулоза. Този метод позволява от неизбелена целулоза за хартия, която съдържа значително количество хемицелулози, да се получи избелена микрокристална целулоза с ниско съдържание на пентозани и с показатели, подходящи за използване, включително във фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата промишленост.
Description
Област на техниката
Настоящото изобретение се отнася до метод за получаване на микрокристална целулоза от неизбелена целулоза чрез двустепенна киселинна хидролиза с междинно промиване с вода и отстраняване на разтворените пентозни захари, както и последващо избелване на получената микрокристална целулоза. Този метод позволява от неизбелена целулоза за хартия, която съдържа значително количество хемицелулози, да се получи избелена микрокристална целулоза с ниско съдържание на пентозани и с показатели подходящи за използване включително във фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата промишлености.
Предшестващо състояние на техниката
От литературата и практиката е известно, че микрокристалната целулоза (МСС) е частично деполимеризирана целулоза с ниска степен на полимеризация (DP). Когато е свободна от органични и неорганични замърсявания, микрокристалната целулоза има структура на прах с бял цвят, без вкус и мирис, неразтворим във вода, разредени киселини и в повечето органични разтворители.
Получаването й от растителни влакна, липсата на токсичност, високата й хигроскопичност и физиологична инертност осигуряват не просто безвредността, а поскоро полезно въздействие върху човешкия организъм като ексципиент за здравословни храни и източник на диетични фибри. Като неабсорбиращо се и неусвоимо баластно вещество, тя спомага за намаляване на калоричността на хранителните продукти, без да влияе на органолептичните им свойства, доказано нормализира обменните процеси в организма и дори намалява риска от появата на новообразувания.
Поради посочените и други дължащи се на химическата й природа качества, микрокристалната целулоза е многофункционален продукт с изключително широко и разнообразно приложение в хранително-вкусовата промишленост, фармацевтичната промишленост и биотехнологиите, в козметичната промишленост, в химическата промишленост и селското стопанство.
От литературата са известни различни методи за получаване на МСС чрез комбинация от киселинна хидролиза и различни други процеси, при което обичайно се използва избелена целулоза за химично преработване, която се характеризира с ниско съдържание на пентозани и която се подлага на доизбелване със специфични окислители за постигане на висока белота.
• * I * · »· · · .••з. .::/ : ’
В патент на САЩ US9469695B2 се описва метод за производство на микрокристална целулоза, включващ подкиселяване и очистване на влакнестия целулозен материал от тежки метали, последвано от промиване и хидролиза на промития целулозен материал при повишена температура, за да се получи смес от микрокристална целулоза и хидролизат, последвано от отделяне на микрокристалната целулоза от хидролизата, при което сместа или отделеният хидролизат или микрокристалната целулоза могат да бъдат подложени на неутрализация. Предложеният метод не отчита белотата на микрокристалната целулоза, която се понижава значително при високата температура на хидролиза.
От BG19462, с аналог патент на САЩ 3,954,727 е известен метод за получаване на микрокристална целулоза, при който хидролизата на целулозата се провежда с разредена сярна киселина при температура от 120 до 160°С, като едновременно се осъществява и химическо дезагрегиране на продукта, който след това се подлага на допълнително избелване, очистване, промиване и сушене.
В международна заявка за патент WO2016182867 се описва метод, който позволява да се получи избелена микрокристална целулоза, както от целулоза за химическо преработване, така и от целулоза за хартия, който включва неутрализиране или алкализиране на суспензия от киселинна микрокристална реакционна смес, обикновено получена чрез киселинна хидролиза или чрез електронно лъчево облъчване, последвано от добавяне на окислител към такава реакционна смес.
От патент RU2298562 С1 е известен метод за производство на микрокристална целулоза от неизбелена целулоза с изходна белота до 65%, която се подлага на едностепенна хидролиза със сярна киселина и на последващо избелване на получената микрокристална целулоза с хлорен диоксид в една степен. В резултат се постига маскимална белота от 80%. Проблемът с белотата на микрокристалната целулоза при този метод се дължи основно на абсорбция на хромофорни структури върху целулозата в процеса на едностепенна киселинна хидролиза.
От международна заявка WO2019095024 е известен метод за получаване на микрокристална целулоза чрез двустепенна киселинна хидролиза и промиване с вода след всяка от степените на хидролиза, който позволява от избелена целулоза за хартия да се получи микрокристална целулоза с достатъчно висока белота, (т.е. без необходимост от допълнително избелване) и с показатели подходящи за използване във фармацевтичната, в козметичната и хранително-вкусовата промишлености, в селското стопанство и химическата промишленост.
Въз основа на гореизложеното може да се обобщи, че повечето от известните методи за получаване на микрокристална целулоза чрез киселинна хидролиза на целулоза не са пригодени за третиране на целулоза с високо съдържание на хемицелулози. Провеждането на киселинна хидролиза в една степен води до значителна абсорбция на хромофорни структури върху целулозата и е съпроводено със значително нарастване на Капа числото и намаление на белотата на целулозата. Всичко това определя необходимостта от разработване на ефикасни производствени процеси, чрез които от неизбелена целулоза да се получи микрокристална целулоза с висока белота и ниско съдържание на пентозани, която е подходяща за използване във фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата промишлености.
КРАТКО ОПИСАНИЕ НА ТЕХНИЧЕСКАТА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
Проблем на настоящето изобретение е да се разработи ефективен метод за получаване на микрокристална целулоза чрез киселинна хидроза на неизбелена целулоза за хартия, така че като краен продукт да се получи избелена микрокристална целулоза с ниско съдържание на пентозани, характерно за целулозата за химично преработване.
Проблемът на изобретението се решава чрез метод за производство на избелена микрокристална целулоза от неизбелена целулоза за хартия, който включва две отделни степени на киселинна хидролиза, всяка от които е последвана от промиване с вода и отстраняване на разтворените пентозни захари, както и последващо избелване микрокристалната целулоза до висока степен на белота.
Методът, съгласно изобретението, включва следните операции:
а) Първа степен на киселинна хидролиза, при която се разтварят основно хемицелулозите и в по-малка степен целулозата,
б) Промиване на целулозата след първата степен на киселинна хидролиза, при което се отстраняват преминалите в разтвор захари;
в) Втора степен на киселинна хидролиза, при която степента на полимеризация на целулозата се понижава до размер на частиците характерен за микрокристална целолоза, а съдържанието на пентозани се понижава до нива, характерни за целулоза за химично преработване;
г) Промиване на получената след втората степен на киселинна хидролиза микрокристална целулоза;
д) Избелване на микрокристалната целолоза, получена след двустепенна киселинна хидролиза, с окислителни избелващи реагенти.
е) Промиване след всяка степен на избелване и изолиране на получената микрокристална целулоза с висока белота.
ДЕТАЙЛНО ОПИСАНИЕ НА ТЕХНИЧЕСКАТА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО
Същността на метода, съгласно изобретението се състои в това, че като първа степен на обработка изходният материал - неизбелена целулоза (като абсолютно суха) с концентрация от 5% до 30% спрямо общото тегло на реакционната смес, се подлага на киселинна хидролиза, при което киселината се добавя в количество от 1.0 до 5.0 тегловни процента, на база теглото на абсолютно сухата целулоза. Хидролизата се провежда при температури от 125°С до 180°С, за предпочитане при температура от 130°С до 160°С и още повече за предпочитане от 135°С до 150°С. Реакционното време в първата степен на киселинната хидролиза е от 10 до 180 минути, за предпочитане от 20 до 150 минути и още повече за предпочитане от 40 до 120 минути.
Между двете степени на киселинна хидролиза се провежда междинно промиване на целулозата с дестилирана вода, без да е необходима неутрализация.
Във втората степен на метода съгласно изобретението се провежда киселинна хидролиза на промитата след първата степен целулоза (като абсолютно суха) с концентрация от 5% до 30% спрямо общото тегло на реакционната смес. Киселината се добавя в количество от 0.5 до 5.0 тегловни процента, на базата на теглото на аболютно сухата целулоза. Хидролизата се провежда при температури от 100°С до 180°С, за предпочитане при температура от 120°С до 160°С и още повече за предпочитане от 130°С до 150°С. Реакционното време във втората степен на хидролиза е от 10 минута до 180 минути, за предпочитане от 20 минутни до 150 минути и още повече за предпочитане от 40 до 120 минути.
Промиването на получената получената след втората степен на киселинна хидролиза неизбелена микрокристална целулоза се извършва с дестилирана вода.
Част от промивните води от втората киселинна степен могат да се използват при междинното промиване.
Двете степени киселинна хидролиза могат да се провеждат в един и същ реактор или поотделно като периодичен или непрекъснат процес.
Неочевидно за специалиста в областа беше установено, че при провеждане на първата степен на киселинна хидролиза още в началото на процеса, но при различно времетраене като функция от реакционната температура, се преминава през момент, в който рязко се понижава Капа числото и се разтварят значителна част от хемицелулозите и свързани с тях хромофорни структури. Завършването на първата степен на хидролиза към този момент, обезпечава тяхното извеждане от системата чрез междинното промиване. Така, във втората степен на киселинна хидролиза значително се ограничават деструктивните процеси с разтворените захари, водещи до образуване на нови хромофорни структури и се намалява до минимум възможността за тяхната абсорбцията върху целулозата. Получената неизбелена микрокристална целулоза е със съществено по-ниско Капа число от изходната неизбелена целулоза и от тази получена само след едностепенна киселинна хидролиза, което от своя страна е предпоставка за по-ефективно и при по-нисък разход на реагенти избелване. Значително по-ниско е и съдържанието на пентозани, което е съпоставимо с нивата в целулоза за химично преработване.
Избелването на получената неизбелена микрокристална целулоза се провежда с класически окислителни избелващи реагенти като: водороден пероксид в алкална среда; кислород под налягане в алкална среда (самостоятелно или съвместно с водороден пероксид); хлорен диоксид и пероцетна киселина. Условията на избелване са стандартни за съответните реагенти. Температурата при избелването е в границата от 50°С до 110°С, за предпочитане при температура от 60°С до 100°С и още повече за предпочитане от 70°С до 100°С. Продължителността на избелването в отделните степени е от 10 минута до 240 минути, за предпочитане от 20 минутни до 180 минути и още повече за предпочитане от 30 - 120 минути. Разходът на избелващ реагент и на добавената NaOH е от 0.2 до 5.0 тегловни процента, на базата на теглото на аболютно сухата целулоза. Налягането при провеждане на избелване с кислород е от 0.2 до 7.0 atm. Броят на степените на избелване и разходът на избелващи реагенти е по-малък от този необходим за избелване на изходната целулоза, което се определя от същественото намаление на Капа числото, в резултат на киселинната хидролиза. След всяка степен на избелване се провежда промиване с вода.
Финалното промиване на получената получената избелена микрокристална целулоза се извършва с обезсолена вода. Част от промивните води могат да се използват при промиване след предходни степени.
Съгласно изобретението, като изходен влакнест материал се използва неизбелена целулоза, която може да бъде: сулфатна целулоза; сулфитна целулоза; натронова целулоза; целулоза получена след изваряване с органични разтворители или след преработване на отпадъчна хартия.
Използваната като изходен материал целулоза може да бъде от иглолистна дървесина, от широколистна дървесина, от недървесни растителни суровини, като от слама, коноп, кенаф, рами, бамбук и други целулозосъдържащи селскостопански растително отпадъци.
Използваната целулоза може да е със високо съдържание на пентозани над 15 /о.
Хидролизата в първата и втората степен на киселинна хидролиза в метода съгласно изобретението може да се провежда с разредени органични киселини (оксалова, мравчена, оцетна и др.), разтвори на натриев бисулфит и на натриев бисулфат, с разредени неорганични киселини, за предпочитане минерални киселини като хлороводородна (солна) киселина, сярна киселина и азотна киселина.
Предимствата на метода, съгласно изобретението са:
- получаване на микрокристална целулоза с висока белота чрез киселинна хидролиза на неизбелена целулоза и последващо избелване при съществено по-нисък разход на реагенти и при съкратен брой степени в сравнение с тези, които биха били необходими за избелването на изходната целулоза;
- провеждането на киселинната хидролиза в две степени и промиването на целулозата след първата степен води до ограничаване на деструктивните процеси с разтворените захари и образуването на хромофорни структури, в резултат на което се намалява до минимум и възможността за абсорбция на тези структури върху целулозата;
- получената неизбелената микрокристална целулоза е със съществено по-ниско Капа число от изходната целулоза, което определя и по-ефективното протичане на процеса на избелване;
- чрез подходящ температурно-времеви режим на двустепенната киселинна хидролиза и след допълнително избелване се получава избелена микрокристална целулоза с ниско съдържание на пентозани, характерно за целулозата за химично преработване и с показатели, подходящи за използване във фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата промишлености;
'.· · : : : · : *
- между двете степени на киселинна хидролиза се провежда промиване на реакционния продукт без корекция на pH;
- допълнително съществено предимство на двустепенното водене на процеса на киселинна хидролиза е много по-равномерното му протичане.
Примерно изпълнение на изобретението
Изобретението се илюстрира със следващите примери, които го поясняват без да ограничават обхвата му на закрила.
Изпитанията са извършени с неизбелена и кислородно-делигнифицирана широколистна целулоза, която се характеризира със съдържание на пентозани в целулозата над 18%.
Киселинната хидролизата в първа и втора степен се провежда във въртящи се 2 литрови лабораторни автоклави от неръждаема стомана, които са изолирани чрез термоустойчив полимер от евентуален контакт на киселината с метала.
Автоклавите се зареждат с предварително дезинтегрирана целулозна маса, която съдържа 30 g абе. суха целулоза, е определена концентрация на масата и добавено към нея необходимо количество разредена киселина.
Автоклавите се поставят във вана с полиетиленгликол, която е продварително подгрята до необходимата температура. Времето за темпериране на автоклавите е 5 минути. След завършване на хидролизния процес автоклавите се изваждат и охлаждат със студена вода.
Получената микрокристална целулоза се промива на бюхнерова фуния с вакуум помпа през филтър е размери на порите 2 — 3 pm. Първият филтрат се отделя за анализ за захари и фурфурал на течна хроматографска система HPLC Dionex съгласно NREL Technical Report (NREL/TP-510-42623). Всяка проба се промива е дестилирана вода. Провежда се и частично междинно промиване между степените киселинна хидролиза, при което масата се разрежда с дестилирана вода до 5% концентрация, след което се филтрува.
Избелването с СЮ2, водороден пероксид и пероцетна киселина се провежда при съответни условна в полиетиленови пликчета поставени във водна баня. Избелването с кислород се провежда под налягане във въртящи се автоклави.
Промиването след всяка степен на избелване се извършва с дестилирана вода, а крайното промиване с дълбоко обезсолена вода.
Размерът на частиците и тяхното разпределение по големина е охарактеризирано на лазерен анализатор Fritsch Analysette 22 Micro Tec Plus. Средната степен на полимеризация на целулозата DP е определена съгласно стандарта на фармакопеята, а белотата съгласно ISO 2470. Съдържанието на пентозани в целулозата е определено съгласно TAPPI Т223 cm-10, а Капа числото съгласно ISO 302:2004. Добивът на МСС е определен тегловно.
Пример 1
В Таблица 1 са представени резултатите от едностепенна и двустепенна киселинна хидролиза на кислородно-делигнифицирана целулоза, характеризираща се с Капа число 8.83% и съдържаниена пентозани 19.7%. Киселинната хидролиза е проведена с разредена сярна киселина при разход на киселина по отношение на абсолютно сухата целулоза 3.0% за първата степен и 2.0% за втората степен. Реакционната температура е 150 С, а концентрацията на масата 12,5 Λ и за двете степени. Продължителността на процеса е 60 минути за първата степен и 60 и 90 минути за втората. Целулозата е промита след първата киселинна степен с дестилирана вода.
При условията на водене на процеса преди втората степен на киселинна хидролиза, не се наблюдава абсорция на карамели и продукти на разграждане на захарите върху МСС. При тази температура след 60 мин., съдържанието на пентозани се понижава до 11%, а Капа числото до 4.6. Средната степен на полимеризация се понижава до 460.
Табл. 1 Киселинна хидролиза на стандартна кислородно-делигнифицирана целулоза при
| условия на хидролиза | добив, % | глюкоза, % от асц. | ксилоза, % от асц. | ФурФур, % от асц. | DP по SCAN | DP по фарм. | пентозани % | капа число |
| Първа ст | епен киселинна хидролиза на стандартна кислородно-делигнис ппи разход на к-на 3%; продължителност 60 мин и температур | шцирана цел а Т 150°С | улоза | |||||
| 3.0% H2SO4 60 мин. | 82.8 | 1.66 | 8.16 | 0.45 | 577 | 461 | 10.98 | 4.58 |
| Втора степен | киселинна хидролиза на стандартна кислородно-делигнифицирана целулоза при раз 2%. продължителност 60 и 90 мин и температура 150 С______________ | под на к-на | ||||||
| 60 мин. | 75.5 | (1.66+2.33) 3.99 | (8.16+2.62) 10.78 | 0.75 | 400 | 319 | 6.70 | 4.48 |
| 90 мин. | 71.9 | (1.66+2.30) 3.96 | (8.16+2.95) 11.11 | 0.79 | 377 | 301 | 6.42 | 3.89 |
След втората степен на хидролиза съдържанието на пентозани допълнително се понижава до 6%. Средната степен на полимеризация е малко над 300. Капа числото след втората степен на киселинна хидролиза достига нива от 4 единици, което е предпоставка за по-ефективно избелване.
Избелването с пероксид е проведено при концентрация на масата 10/о, температура 70°С, продължителност 120 мин., разход на пероксид 1.0% и разход на NaOH 2.5%.
Избелването с СЮ2 е проведено при концентрация на масата 10%, температура 70°С, продължителност 60 минути, разход на аС1 2.0% и 2.5%.
Микрокристалната целулоза, получена след двустепенна киселинна хидролиза на кислородно-делигнифицирана неизбелена целулоза се избелва до висока белота в две степени на избелване (табл.2), като се наблюдава допълнително слабо понижение на съдържанието на пентозани и на средната степен на полимеризация на целулозата.
Степените на избелване и разходът на избелващи реагенти е по-малък от този необходим за избелване на изходната целулоза, което се определя от същественото намаление на Капа числото, в резултат на киселинната хидролиза.
Установи се, че провеждането на степените на избелване с С1О2 в кисела среда, като последна степен осигурява необходимото ниско пепелно съдържение на микрокристалната целулоза.
Наблюдавана беше по-висока скорост на избелване на микрокристална целулоза в сравнение с избелването на целулоза за хартия.
Табл. 2 Избелване с С1О2 и Н2О2 на МСС получена след двустепенна киселинна хидролиза
| ня стянпяптня [гислопопно-лелигниЛиципана целулоза __________________________ | |||||
| Условия на избелване | DP по Фаомакоп. | белота, % ISO | съдърж. на пепел,% | пентозани, % | среден размер МСС, μπι |
| След в гора оспен киселинна хидролиза на стандартна кислородно-делигнифицирана при .......... ..... па масата 12.5%: температура T 150‘ С. продължителност 60 мин и разход на киселина 2% | |||||
| 1 ет. избелване 1.0% разход Н2О2 2.5% разход NaOH 120 мин., 70°С, 10% конц. | |||||
| II ст. избелване с С1О2 2.0% разход аС1 60 мин.. ΌΌ. 10% конц. | 307 | 88.5 | 0.2086 | 6.27 | 31.3 |
| След втора степен киселинна концентрация па маста 12.5%: I ст. избелване 1.0% разход Н2О2 2.5% разход NaOH 120 мин., 70° С, 10% конц. | хидролиза на стандарта кислородно-делигнифицирана при температураТ 150РС. продължителност 90 мин и разход на кисе. | шна 2% | |||
| II ст. избелване с С1О2 2.5% разход аС1 60 мин., 70° С, 10% конц.______ | 286 | 91.0 | 0.0449 | 5.88 | 31.6 |
Представеният пример показват кислородно-делигпифицирана неизбелена целулоза, чрез двустепенна киселинна хидролиза и последващо избелване, може да се получи микрокристална целулоза, отговаряща на изискванията на европейската фармакопея и характеризираща се със съдържание на пентозани съпоставимо с това на търговските продукти микрокристална целулоза, които се получават от избелена целулоза за химично преработване.
Пример 2
В Таблица 3 са представени резултатите от едностепенна и двустепенна киселинна хидролиза на неизбелена широколисна целулоза, характеризираща се с Капа число 18.01% и съдържаниена пентозани 19.9%. Киселинната хидролиза е проведена с разредена сярна киселина при разход на киселина по отношение на абсолютно сухата целулоза 3.5% за първата степен и 2.0% за втората степен. Реакционната температура е 150-С, а концентрацията на масата 12,5% и за двете степени. Продължителността на процеса е 60 минути за първата степен и 60 и 90 минути за втората. Целулозата е с дестилирана вода.
процеса преди втората степен на киселинна промита след първата киселинна степен При условията на водене на хидролиза, не се наблюдава абсорция на карамели и продукти на разграждане на захарите върху МСС. При тази температура след 60 мин., съдържанието на пентозани се понижава до 10%, а Капа числото до 13. Средната степен на полимеризация се понижава до 460.
Табл. 3 Киселинна хидролиза на стандартна неизбелена целулоза при концентрация и. масата
| 12.5% и темп условия на хидролиза | ература добив, % | Г 150°С глюкоза, % от асц. | ксилоза, % от асц. | фурфур, % от асц. | DP по SCAN_ | DP по фарм. | пентозани % | капа число |
| Първа степен на киселинна хидр< 3.5%; продъл | злиза на стандартна неизбелена целулоза при разход на ,..,™ .опет ап мин и температура Т 150°С_____________ | к-на | ||||||
| 7.65 | 0.43 | 580 | 463 | 10.06 | 13.04 | |||
| 3.5%H2SO4 60 мин. | 79.2 | 1.44 | ||||||
| Втора степен киселинна хидролиза на _____продължи | тандартна и специфична неизбелена целулоза при разход па Тропот 60 И 90 мин и температура 150°С----- | |||||||
| (7.65+1.7 8) 9.43 | 0.60 | 410 | 328 | 5.85 | 12.28 | |||
| 60 мин. | 68.4 | (1.44+1.39) 2.83 | ||||||
| 11.56 | ||||||||
| 90 мин. | 69.0 | (1.44+1.82) 3.26 | (7.65+2.1 1) 9.76 | 0.67 | 369 | 295 | 5.73 |
• .::u.. : · * ’··:
Вижда се, че след втората степен на киселинна хидролиза съдържанието на пентозани допълнително се понижава до нива под 6%. Средната степен на полимеризация е около 300. Капа числото се понижава след втората степен на киселинна хидролиза до нива около 12 единици, което е предпоставка за по-ефективно избелване.
Избелването с пероксид е проведено при концентрация на масата 10%, температура 70°С, продължителност 120 мин., разход на пероксид 2.0 % и разход на NaOH 2.5%.
Избелването с С1О2 е проведено при концентрация на масата 10%, температура 70°С, продължителност 60 минути, разход на аС1 0.5%, 1.0/о и 2.0/о.
Табл. 4 Избелване е С1О2 и Н2О2 на МСС получена след двустепенна киселинна хидролиза
| на неизбелена целулоза Условия на избелване | DP по гЬяпмякоп. | белота, % ISO | съдърж. на пепел, °/« | пентозани, % | среден размер МСС, pm__ |
| След втора степен на кисслш масата 12.5%^ температура Т I ст. избелване 2.0% разход Н2О2 2.5% разход NaOH 120 мин,, 70“ С, 10% конц. II ст. избелване с С1О2 2.0% разход аС1 | та хидролиза на стандартна неизоелена целу 150°С, продължителност 60 мин и разход н^ь | чоза при концентрация на •исслина 2%_______ | |||
| III ст. избелване с С1О2 1.0% разход аС1 | 311 | 90.3 | 0.1094 | 5.52 | 31.8 ---— |
| 60 мин.. 0 ( . Ю <> конн.___ След взори степен на киселини | 1 хидролиза на стандарта неизбелена целулоза ιιρι | концентрация на масата ιζ.θ/ц- | |||
| 1 ст. избелване 2 .0% разход Н2О2 2.5% разход NaOH 120 мин., 70’С, 10% конц. II ст. избелване с С1О2 2.0% разход аС1 | |||||
| III ст. избелване с С1О2 0.5% разход аС1 60 мин., 70“С, 10% конц.______ | 300 | 89.9 | 0.0293 ___ | 5.04 | 32.4 |
Микрокристална целулоза с висока белота и с показатери, отговарящи на изискванията на европейската фармакопея се получава при избелване на микрокристална целулоза, която е получена след двустепенна киселинна хидролиза на неизбелена целулоза (табл.4).
Степените на избелване и разходът на избелващи реагенти е по-малък от този необходим за избелване на изходната целулоза, което се определя от същественото намаление на Капа числото, в резултат на киселинната хидролиза.
/1¾ · : : / * : ’J
Установи се, че провеждането на степените на избелване с СЮг в кисела среда, като последна степен осигурява необходимото ниско пепелно съдържение на микрокристалната целулоза.
Наблюдавана беше по-висока скорост на избелване на микрокристална целулоза в сравнение с избелването на целулоза за хартия.
Пример 3
Изследванията са проведени с неизбелена широколисна целулоза, характеризираща се с Капа число 16.62% и съдържаниена пентозани 19.6/о.
Киселинната хидролиза е проведена с разредена сярна киселина при разход на киселина по отношение на абсолютно сухата целулоза 3.5% за първата степен и 2.0/о за втората степен. Реакционната температура е 150°С, а концентрацията на масата 12,5 Λ и за двете степени. Продължителността на процеса е 30, 60, 90, 120 и 150 минути за първата степен и 60 и 90 минути за втората (табл.5). Целулозата е промита след първата степен на киселинна хидролиза с дестилирана вода, като е проведено и частично междинно промиване.
В хода на първата степен на киселинна хидролиза, се наблюдава съществено понижение на средната степен на полимеризация на целулозата и на съдържанието на пентозани, като процесът е съпроводен със съответно понижение на добива.
Неочаквано за специалиста в областта беше установено, че Капа числото рязко се понижава с около 4 единици в самото начало на киселинната хидролиза, като при тази реакционна температура след 60-тата минута на провеждане на първата степен на киселинна хидролиза нараства съществено и при 150 минути достига стойност, която надвишава с 2 единици тази на изходната целулоза. Този ефект може да се обясни с протичане на абсорция на карамели и продукти на разграждане на захарите върху МСС.
След втората степен на киселинна хидролиза с продължителност 60 и 90 минути съдържанието на пентозани допълнително се понижава до 2.8% - 3.8%, а средната степен на полимеризация е 247 - 281. Капа числото на микрокристалната целулоза практически не се променя след втората степен на киселинна хидролиза.
.• чз..: : / . : ···
Табл. 5 Киселинна хидролиза на стандартна неизбелена целулоза при концентрация на масата
| 12.5% и температура Т | 150 С глюкоза, % от асц. | ксилоза, % от асц. | ФурФур, % от асц. | DP по SCAN | DP по фарм. | пентозани % | капа число | |
| условия на хидролиза | добив, % | |||||||
| Първа степ< | гн кисела | 1нна хидрол 12.5%; кони | иза на стандартна неизбелена целу ентпация на Н28О4 3.5% и темперг | лоза при 1тура Т 1 | концентрацм 50°С | я на | ||
| 3.5%H2SO4 30 мин. | 78.8 | 1.69 | 7.95 | 0.55 | 590 | 472 | 8.91 | 12.39 |
| 3.5%H2SO4 | 74,6 | 2.64 | 9.22 | 0.98 | 543 | 434 | 7.34 | 12.81 |
| 3.5%H2SO4 | 72,1 | 3.21 | 9.31 | 1.29 | 458 | 366 | 5.42 | 14.71 |
| 3.5%H2SO4 | 70.9 | 3.86 | 8.96 | 1.81 | 416 | 333 | 4.66 | 17.35 |
| 3.5%H2SO4 | 67.7 | 4.90 | 8.68 | 2.52 | 360 | 288 | 3.60 | 18.32 |
| Втора c | тепен кис | елинна хидролиза на стандартна неизбелена целуло пполължителност 60 и 90 мин и температура 15 | за при раз 0°С | ход на к-на 2°/ | 0, | |||
| 60 мин. 1 степен + 90 мин. | 65.3 | (2.64+2.35) 4.99 | (9.22+1.10) 10.32 | 1.23 | 351 | 281 | 3.78 | 12.82 |
| 90 мин. I степен + 60 мин. II степен___ | 64.5 | (3.21+2.47) 5.68 | (9.31+1.18) 10.48 | 1.43 | 309 | 247 | 2.82 | 15.18 |
Следователно от гледна точка на оптималното избелване на микрокристалната целулоза е желателно при условията на провеждане на двустепенната киселинна хидролиза с междинно промиване с вода, първата степен на киселинна хидролиза, при посочената реакционна температура, да бъде е оптимална продължителност от около 60 минути, при което се постига крайно Капа число на микрокристалната целулоза с 4 единици по-ниско от това на изходната целулоза.
Избелването с пероксид е проведено при концентрация на масата 10%, температура 70»С, продължителност 120 мин., разход на пероксид 2% и разход на NaOH 2.5%.
Избелването с С1О2 е проведено при концентрация на масата 10%, температура 70°С, продължителност 60 минути, разход на аС12.0%.
Λ Λ Λ _ * ·14. : ···
r.n Μ η ня МСС получена след едностепенна и двустепенна киселинна Табл. 6 Избелване с С1О2 и Н2О2 на МСС получена след
| хидоолиза на неизбелена цел Условия на избелване | улоза___ DP по | белота, % ISO | пентозани, % __ | среден размер МСС, pm __ |
| (р а р м к oil» 1 | ________ „„..τταητιπι неизбелена целулоза | |||
| ......ап...... 1 степен и 90 мин. II степен киселииш^^ --- | — | |||
| , I;—й__------- ----—τ- Ι ст. изоелване | ||||
| 2.0% разход Н2О2 2.5% разход NaOH | ---- | |||
| 120 мин., 70 С, Ю/оконц. 11 ст. избелване с СЮ2 2.0% разход аС1 | 262 | 88.2 | 3.47 | 32.7 |
| оо мин.. 0 С. 10°> конц. | ________1 | ................................................... | ||
| Слея 90 mhil ]_степен_и60_!*1ин | П степен кисе^инн^хт^™^^^^ | лу»юза— .- | ||
| I ст. избелване | ||||
| 2.0% разход Н2О2 2.5% разход NaOH | _________— | |||
| 120 мин., 70 С, ш/о конц. II ст. избелване с СЮ2 2.0% разход аС1 | 238 | 84.7 | 2.75 | 26.8 |
| (10 М1111.._(н_. 10_о_КОП1£____ След 150 мин. 1 степен кисели | целулоза____ | |||
| »на --- | ||||
| 1 ст. избелване | ||||
| 2.0% разход Н2О2 2.5% разход NaOH | _____ | |||
| 120 мин., 70 О, Ю/о конц._____ II ст. избелване с СЮ2 2.0% разход аС1 60 мин., 70° С, 10% конц. | 273 _____ | 81.2 | 3.46 | 35.4 |
Технологичен ефект от проведеждапето на избелване след двустепенна киселинна хидролиза на неизбелеиа целулоза при реакционна температура от 150°С, при продължителност на първата степен 60 минути и на втората 90 минути (табл.6) е получаването на микрокристална целулоза с висока белота, ниско съдържание на пентозани и с показатери отговарящи на изискванията на европейската фармакопея.
По-високите стойности на Кана числото при неизбелената микрокристална целулоза закономерно едностепенно водене водят до по-ниска белота след избелването, като при на процеса на киселинна хидролиза белотата на микрокристалната целулоза е със 7% по-ниска.
Claims (12)
1. Метод за получаване на избелена микрокристална целулоза от целулоза с концентрация от 5% до 30% спрямо общото тегло на реакционната смес, чрез двустепенна киселинна хидролиза с разредена киселина, включващ междинно промиване с вода на целулозата, получена след първата степен на киселинна хидролиза, характеризиращ се е това, че като изходна суровина се използва неизбелена целулоза, първата степен на киселинна хидролиза се провежда с разредена киселина в количество от 1.0 до 5.0, на база теглото на абсолютно сухата целулоза при температури от 125°С до 180°С за време от 10 до 180 минути, след което промитата след първата степен на киселинна хидролиза целулоза с концентрация от 5% до 30% спрямо общото тегло на реакционната смес се подлага на втора степен на киселинна хидролиза с разредена киселина в количество от 0.5 до 5.0 тегловни процента, на база теглото на абсолютно сухата целулоза, при което хидролизата се провежда при температури от 100°С до 180°С, за време от 10 минути до 180 минути, последвано от промиване с вода и избелване на получената неизбелена микрокристална целулоза, като след всяка степен на избелване микрокристалната целулоза се промива с вода, а финалното промиване на получената избелена микрокристална целулоза се извършва с обезсолена вода.
2. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че температурата на провеждане на първата степен на киселинна хидролиза е за предпочитане от 130 С до 160°С и още повече за предпочитане от 135°С до 150°С.
3. Метод, съгласно претенция 1 и 2, характеризиращ се с това, че температурата на провеждане на втората степен на киселинна хидролиза е за предпочитане от 120°С до 160°С и още повече за предпочитане от 130°С до 150°С.
4. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че времето за провеждане на първата степен на киселинна хидролиза е за предпочитане 20 до 150 минути и още повече за предпочитане от 40 до 120 минути.
5. Метод, съгласно претенция 1 и 4, характеризиращ се с това, че времето за провеждане на втората степен на киселинна хидролиза е за предпочитане 20 до 150 минути и още повече за предпочитане от 40 до 120 минути.
6. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че киселината в първата и втората степен на киселинна хидролиза може да бъде разредена органична киселина, воден разтвор на натриев бисулфит, воден разтвор на натриев бисулфат, разредена неорганична киселина, за предпочитане минерална киселина.
7. Метод, съгласно претенция 1 и 6, характеризиращ се с това, че разредената органична киселина може да бъде оксалова, оцетна, мравчена киселина.
8. Метод, съгласно претенция 1 и 6, характеризиращ се с това, че разредената минерална киселина може да бъде хлороводородна киселина, сярна киселина, азотна киселина.
9. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че целулозата може да бъде неизбелена сулфатна целулоза; неизбелена сулфитна целулоза, натронова целулоза, целулоза получена след изваряване с органични разтворители или след преработване на отпадъчна хартия.
10. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че целулозата може да бъде от иглолистна дървесина, от широколистна дървесина, от недървестни растителни суровини като слама, коноп, кенаф, рами, бамбук и други целулозосъдържащи селскостопански растителни отпадъци.
11. Метод, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че целулозата може да е със съдържание на пентозани над 15 тегловни % спрямо общото й тегло.
12. Метод, съгласно претенции от 1, характеризиращ се с това, че двете степени на киселинна хидролиза могат да се провеждат в един и същ реактор или поотделно като периодичен или непрекъснат процес.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112971A BG67533B1 (bg) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Метод за получаване на избелена микрокристална целулоза от неизбелена целулоза |
| EP20761133.6A EP4041777A1 (en) | 2019-07-25 | 2020-07-14 | Method of bleached microcrystalline cellulose production from unbleached pulp |
| PCT/BG2020/000028 WO2021012023A1 (en) | 2019-07-25 | 2020-07-14 | Method of bleached microcrystalline cellulose production from unbleached pulp |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112971A BG67533B1 (bg) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Метод за получаване на избелена микрокристална целулоза от неизбелена целулоза |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG112971A true BG112971A (bg) | 2021-01-29 |
| BG67533B1 BG67533B1 (bg) | 2023-06-15 |
Family
ID=72234611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG112971A BG67533B1 (bg) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Метод за получаване на избелена микрокристална целулоза от неизбелена целулоза |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4041777A1 (bg) |
| BG (1) | BG67533B1 (bg) |
| WO (1) | WO2021012023A1 (bg) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BG19462A1 (bg) | 1973-08-02 | 1975-06-25 | ||
| RU2298562C1 (ru) | 2005-12-19 | 2007-05-10 | Государственное учреждение Институт химии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения микрокристаллической целлюлозы |
| FI126649B (fi) | 2010-06-07 | 2017-03-31 | Aalto Univ Found | Uusi menetelmä mikroselluloosan valmistamiseksi |
| RU2556143C1 (ru) * | 2014-04-07 | 2015-07-10 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Способ получения нанокристаллической целлюлозы из багассы |
| MX2017014612A (es) | 2015-05-14 | 2018-03-01 | Fmc Corp | Metodo para hacer celulosa microcristalina blanqueada. |
| BG67355B1 (bg) | 2017-11-17 | 2021-07-15 | Свилоза - Ад | Метод за получаване на микрокристална целулоза |
-
2019
- 2019-07-25 BG BG112971A patent/BG67533B1/bg unknown
-
2020
- 2020-07-14 WO PCT/BG2020/000028 patent/WO2021012023A1/en unknown
- 2020-07-14 EP EP20761133.6A patent/EP4041777A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG67533B1 (bg) | 2023-06-15 |
| EP4041777A1 (en) | 2022-08-17 |
| WO2021012023A1 (en) | 2021-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AT503610B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines zellstoffes | |
| SU1194282A3 (ru) | Способ разложени лигноцеллюлозного материала | |
| RU2579395C2 (ru) | Способ получения микроцеллюлозы | |
| JP6474897B2 (ja) | 処理パルプの製造方法 | |
| RU2571735C2 (ru) | Способ получения микроцеллюлозы | |
| JP6748115B2 (ja) | 漂白微晶質セルロースの製造方法 | |
| CN101223314A (zh) | 综合森林生物精炼厂的新产品和方法 | |
| CA2378927C (en) | Preparation of chemical pulp and xylose, utilizing a direct acid hydrolysis on the pulp | |
| EP3710487B1 (en) | Method for production of microcrystalline cellulose | |
| JP2019007128A (ja) | 溶解パルプ | |
| US10415183B2 (en) | Method of producing regenerated cellulose and hemicellulose | |
| RU2501325C2 (ru) | Способ получения микрофибриллярных пектинсодержащих целлюлозных волокон | |
| BG112971A (bg) | Метод за получаване на избелена микрокристална целулоза от неизбелена целулоза | |
| CA2568594A1 (en) | Method for producing a dissovling pulp | |
| AT503611B1 (de) | Verfahren zur herstellung eines zellstoffes | |
| Fatemi et al. | Optimization of a Bleaching Process for the Conversion of Sugar Beet Pulp Alpha-Cellulose with a High Whiteness Index and Purity | |
| RU2590882C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| RU1796632C (ru) | Способ получени порошковой целлюлозы | |
| US4445969A (en) | Process for the delignifying bleaching of cellulose pulp by activating the pulp with NO2 and oxygen | |
| RU2253710C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| AT503612A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines zellstoffes | |
| FI70056C (fi) | Foerfarande foer delignifiering av cellulosamassa | |
| FI20185448A1 (fi) | Menetelmä paperisellun esikäsittelemiseksi |