CN104641036B - 用于使用压缩的纤维素材料制作部分水解纤维素的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种用于使微细纤维素材料与酸接触并起反应来产生部分水解纤维素的方法和装置，其中，纤维素被压缩以形成较高密度材料，从而降低酸耗并提高反应时间的均匀性。诸如经研磨的木浆之类的纤维素材料被压缩以减小其内的孔隙空间。压缩材料与诸如硫酸之类的酸接触，使得该酸能够芯吸入孔隙空间并与纤维素起反应来产生部分水解纤维素。

Description

用于使用压缩的纤维素材料制作部分水解纤维素的工艺
技术领域
本发明涉及用于通过使纤维素材料与酸起反应来生产部分水解纤维素的工艺。
背景技术
通过来自诸如木浆和棉花之类的来源的纤维素材料的水解作用生产部分水解纤维素为已知的工艺。在该工艺中，硫酸、盐酸或其他强酸或酸的混合物用于使磨细的纤维素颗粒部分地水解以释放部分水解纤维素(其在本献中也被称为纤维素微晶或纳米晶体纤维素)。在搅拌型分批式反应器中，反应温度、酸的浓度和反应时间可以有些许变化，但它们通常分别在60℃±10℃、60+/-10重量百分比(wt％)和约20分钟至60分钟的范围内。可以进行改变的另一个参数是酸-纤维素重量比，通常是在10:1至20:1范围内。一旦已经达到所需的反应时间，用约十倍于初始混合物的质量的适量的水或稀酸对混合物进行猝灭，以停止反应。然后通常通过离心或透析或两者去除大部分的稀酸。稀酸被中和、处理或纯化(以去除在水解期间产生的糖)并且被再浓缩以在该工艺中再利用。该大量的酸的处理物或回收物代表非常高的资金和运行花费。
用于生产部分水解纤维素的常规的现有技术步骤使用相对高的酸-纤维素重量比，如上面提到的在大约10:1至20:1的等级。即使在这些相对高的比率下，产生的混合物仍非常粘稠，并且难以使这两种成分有效地混合或接触在一起，特别是由于经研磨的纤维素具有非常低的密度，使得两个体积是相似的。
上述工艺步骤在现有技术文献中进行了描述，例如：(1)Revol等人的美国专利5,629,055；(2)Clausen等人的美国专利5,188,673；(3)Hester等人的美国专利5,972,118；(4)Jean-Francois Revol、Louis Godbout、Xue-Min Dong、Derek G.Gray、Henri Chanzy和Georg Maret的“Chiral nematic suspensions of cellulose crystallites；phaseseparation and magnetic field orientation(纤维素微晶的手性向列型悬浮体；相分离和磁场取向)”，Liquid Crystals(液晶)，(1994)卷16，1：127号；和(5)Xue Min Dong、Tsunehisa Kimura、Jean-Francois Revol和Derek G.Gray的“Effects of IonicStrength on the Isotropic-Chiral Nematic Phase Transition of Suspensions ofCellulose Crystallites(离子强度对纤维素微晶的悬浮体的各向同性手性向列相变的影响)”Langmuir(兰格缪尔)；(1996)卷12:2076；(6)Qian Xiang,Y.Y.Lee、Pettersson和Robert W.Torget的“Heterogeneous Aspects of Acid Hydrolysis ofα-Cellulose(α纤维素酸水解的非均相方面)”，Applied Biochemistry and Biotechnology(应用生物化学与生物技术),(2003)，卷107:505-513。
对现有技术的水解反应来说重要的是酸与纤维素之间存在高度的混合或接触；否则在纤维素暴露或反应时间上的大的变化可能会导致较高程度的未反应的纤维素或过度反应的纤维素。这在较低的酸-纤维素比的情况下变得更加难以实现。一个原因是经研磨的纤维素——通常密度为约100kg/m3——的体积变得等于或大于其被混合入的酸的体积，在使用硫酸时所述酸具有约1500kg/m3的密度。原因之二是，所得到的混合物具有很高的粘度并且在某些反应时间或全部反应时间内表现得更像是稠膏而非液体。
发明内容
本发明提供了一种用于使精细纤维素材料与酸接触并起反应来生产部分水解纤维素的方法和装置，其中纤维素被压缩以形成更高密度的材料。本发明使得减少了对酸的消耗，并提高了反应时间的均匀性。酸纯化和酸回收的成本或者酸处理的成本相应地减小。
根据本发明的一个方面，提供了一种使纤维素材料与酸起反应来生产部分水解纤维素的方法。纤维素材料被供给并被压缩以产生压缩的纤维素材料。纤维素材料在压缩步骤之前、压缩步骤期间或压缩步骤之后与酸接触，其中，酸与纤维素材料的重量比为1.5:1或更大。压缩的纤维素材料能够吸收酸并与酸起反应，以生产部分水解纤维素。
根据本发明的另一方面，提供了一种使纤维素材料与酸起反应来生产部分水解纤维素的方法。纤维素材料被供给并被压缩以减小其内的孔隙空间并产生压缩的纤维素材料；该压缩的纤维塑材料与酸接触。使得酸能够芯吸入压缩的纤维素材料的孔隙空间中并与纤维素材料进行反应来生产部分水解纤维素。
本发明的另一方面提供了一种用于使纤维素材料与酸反应来生产部分水解纤维素的设备。该设备具有用于将纤维素材料馈送到该设备中以减小其内的孔隙空间并形成压缩的纤维素材料的装置、位于用于压缩的装置的下游处的用于使压缩的纤维素材料与酸接触以将酸芯吸入压缩的纤维素材料中的孔隙空间中的装置、用于在压缩的纤维素材料与吸收的酸之间的反应期间对压缩的纤维素材料与吸收的酸进行保持以形成部分水解纤维素的装置、以及用于从该设备的输出区域释放部分水解纤维素的装置。
本发明的另一方面提供了一种用于使纤维素材料与酸起反应来生产部分水解纤维素的设备。该设备具有输送器、用于将纤维素材料馈送到输送器上的装置、用于在输送器上压缩纤维素材料以形成压缩的纤维素材料的层的辊、用于将酸施加至所述压缩的纤维素材料层以将酸吸收到压缩的纤维素材料中的装置、以及用于在压缩的纤维素材料的层与吸收的酸之间的反应期间对压缩的纤维素材料的层与吸收的酸进行保持以形成部分水解纤维素的装置。
本发明的其他方面和具体实施方式的特征描述如下。
附图说明
图1为根据本发明的设备的一个实施方式示意图，该实施方式包括螺杆式压缩机。
图2为根据本发明的设备的第二实施方式的示意图，该实施方式包括传送带和辊式压缩机。
图3为作为压缩力的函数的纤维素浆塞密度的曲线图。
具体实施方式
本发明的制作部分水解纤维素的方法使用了具有压缩体积的精细漂白的化学浆，或诸如棉之类的其它纤维素材料，这种纤维素材料吸收了酸从而在无外部混合的情况下或在最小的混合的情况下、以低得多的酸-纤维素比提供有效的酸与纤维素的接触。纤维素材料中的吸收是通过芯吸进行的，即，将液体通过毛细作用输送到压缩的纤维素材料中的孔隙空间中。本发明中使用的纤维素材料是精细的，其具有例如在20目至100目范围内的粒度。纤维素材料可以通过研磨、碾磨、或以其他方式粉碎至所需的粒度而被制作成精细的。
在一个实施方式中，干燥、漂白的牛皮浆首先被磨细到在20目至100目范围内的尺寸。磨浆是绒毛状的，并且具有在约50kg/m3至100kg/m3范围内的密度。磨浆然后被压缩以形成压缩的纤维素材料体。压缩的材料的密度可约为500kg/m3或在约200kg/m3至1200kg/m3的范围内。压缩的纤维素材料然后与一定量的硫酸接触并且在没有搅拌的情况下能够使该酸被芯吸到材料中。酸与纤维素的重量比优选地——尽可能地低但仍然能够润湿所有的纤维素——对于约500Kg/m3的纤维素密度而言为约为2:1，但是可以在1.5:1至5:1的范围内。硫酸浓度可以为约60wt％，或在50wt％至70wt％的范围内。替代性地，可使用诸如盐酸，或酸的混合物的其他的酸来代替硫酸。
在接近期望的反应温度的升高的温度下引入酸。因此，酸被预加热至约60℃的温度，或处于约50℃至70℃的范围内。在吸收酸和水解反应期间，混合物的温度维持在约60℃，或处于约50℃至70℃的范围内。反应持续进行直到获得期望程度的纤维素水解，例如，持续约45分钟的时间段，通常在约20分钟至60分钟的范围内。然后通过用水对反应混合物进行猝灭来停止水解反应。作为反应产物的部分水解纤维素然后通过诸如沉淀、离心、透析、过滤和干燥的常规步骤被净化。
可选地，可以在吸收和反应期间向压缩的纤维素施用真空以抽出空气，从而促进酸吸收到压缩浆团中并且减少纤维素基质内因存在截留的空气而引起的未被湿润的区域的可能性。
在以上指示的酸的浓度和温度的范围上，观察到在约4:1的酸-浆重量比下无需任何外部混合完整的酸芯吸到压缩浆内即非常快速地发生。在较低的酸-浆重量比下，一些手工操作或外部混合有助于实现充分接触。在比率为1:1时，可能由于使用的纤维素密度为约500kg/m3而没有出现浆与酸的充分接触。在该纤维素密度下，约2:1的最小的酸-纤维素比似乎是最小的。这符合：酸体积等于压缩浆内的空隙度，表示越高密度的纤维素——其具有越低的空隙度——可能需要越少的酸来填满孔隙空间以及使纤维素完全湿润。因此，认为有可能通过增大纤维素密度或利用较小浓稠度的酸来进一步降低酸-浆重量比。这是理想的，因为目标是对于给定的部分水解纤维素产品率而言使酸的用量最小。
在部分水解纤维素的生产中，酸的浓度是很重要的，对于给定的一组条件而言，甚至1％的变化会对于产量和得到的性能具有重大影响。在通常遇到的室内空气的温度和湿度下，“干燥”的浆可以包含约4wt％至10wt％的水。在现有技术中讨论的酸-纤维素重量比，即，约10:1至20:1的情况下，该水含量对于酸浓度具有相对较小的影响。例如，含0.5g的水的10g的纤维素(5％)可以将100g的62wt％的酸的有效浓度降低至61.7wt％。然而，在本发明采用的减少的酸-纤维素重量比，例如约2:1至4:1的情况下，该水分具有大得多的影响。例如，含0.5g的水的10g的纤维素会将20g的62wt％的酸的有效浓度降低至60.5wt％。这种酸浓度的降低也导致反应温度由于混合热而略有增大。
同样，较低的酸-纤维素比也由于纤维素在总质量中的更高得多的百分比而使纤维素温度更多地影响最终混合物温度。
不可取的是，仅将酸的温度或浓度升高至显著地高于以上所述的期望的反应条件以补偿这些效果，这是因为会产生在部分混合物中直至热与浓度平衡前的较高的反应率。优选地是根据需要对纤维素进行预加热和/或干燥。
在本发明的方法的另一实施方式中，并非如以上描述的那样在纤维素材料与酸接触之前完成纤维素材料的压缩，而是在压缩之前或在压缩期间或在二者兼而有之的情况下将酸、或一些酸施加至纤维素材料。该步骤要求足够快地进行压缩，使得在压缩完成之前仅渡过了总体反应时间的小部分，使得在起初接触酸的小部分的纤维素材料与在压缩期间或压缩之后立即经由芯吸接触酸的大批量的纤维素材料之间在酸接触时间方面不存在过大的差异。除了在施加酸的时间点上的这种差异之外，工艺与以上描述的相同。
图1是用于使纤维素材料与酸进行反应的设备的一个实施方式的示意图，其中，螺杆式压缩机用于压缩纤维素材料。该设备20意在基于一连续输送量来操作。该设备20具有圆筒形管22，轴24延伸穿过该圆筒形管22，轴24的轴颈支承(journalled)在管的每个端部26、28处并且轴24能够通过马达30转动。在轴24与管的内表面之间设置有环形空间23，材料通过该环形空间23输送。尽管未在图1中示出，在实践中，或是轴24的直径沿图1中从左至右的方向增大或是管22的内直径沿图1中从左至右的方向减小，以在待被施压的纤维素浆团上产生压缩力。管具有三个主要区段，即，压缩区段32、酸施加区段34和保持区段36。在压缩区段中，轴24具有与之固定并且构造成经由管输送浆并且对其进行压缩的刮板38。浆输入口40和浆漏斗42设置成靠近管的输入端部或输入区域26以将低密度的磨浆馈送到压缩区段32中。
该管22的酸施加区段34由护套44包围，该护套44与管的外表面通过间隙46隔开。在护套内围绕管的周缘设置有多个孔48，由此管的内部空间23与间隙46流体连通。护套中的酸输入口50和酸供给箱52提供了流入到间隙46中、并且因而穿过孔48进入管22的内部空间23中的酸流。孔48提供了用于酸进入压缩浆中的多个引入点以使所需的芯吸路径最小。
压缩区段32优选地位于酸施加区段34之前；然而，该设备还将在首先引入酸或与压缩同时引入酸——只要足够快地进行压缩以在总反应时间的相当大比例已经完成之前完成接触——的情况下运转。
在酸施加区段34的下游处设置有抽气区段58。该区段中的管22绕其周缘穿透有多个孔60，并且该区段中的管22被真空护套62围绕并与该真空护套62间隔开，真空护套62具有用于连接至真空泵或其它真空源的真空口64。该区段用于允许从压缩的纤维素材料的浆塞中抽出空气，从而促进酸芯吸入该浆塞中，并且防止空气圈闭在该浆塞内。可选地，抽气区段58可以定位在压缩区段32与酸施加区段34之间。可选地，抽气区段在所述浆塞中空气截留不多的情况下可以全部省去。
保持区段36定位在酸施加区段34与抽气区段58的下游。在该保持区段中，管22被加热护套66包围。该保持区段以所需的温度保持酸与压缩浆的混合物直到达到所需的反应时间。保持区段36的长度被相应地选择。材料在保持区段中的分散或反混应当被最小化，以获得最均匀的反应时间和产品。
可选地，在该设备的酸施加区段和保持区段中，可设置对混合物进行轻轻搅拌的针或其他装置(未示出)以促进酸与纤维素材料之间的接触并减少对酸的需求。
在管的出口端或出口区域28处设置有用于释放发生了反应的材料的输出口68。出口的下游处设置有搅拌槽70。这里，材料可以剧烈地接触水或稀酸以终止反应。替代性地，可使用静态混合器或动态混合器代替搅拌罐。
图2是用于使纤维素材料与酸进行反应的设备的第二实施方式的示意图，其中使用辊来压浆。该设备80具有分别在位于带的输入端部或输入区域88以及输出端部或输出区域90处的辊84、86上可移动的传送带82。一个辊84由马达92驱动。在输入端部88处，设置有浆漏斗94以便将低密度的浆96馈送到传送带上。辊98设置在该漏斗的下游处以便对该辊与传送带82之间的浆96进行压缩，从而在传送带上形成一压缩浆层99。可针对期望的最终纤维素密度和层厚度或所需的芯吸距离对纤维素的量、带宽度、辊压缩作用和带速进行调整。
酸喷雾器100设置在辊98的下游以将经加热的酸溶液喷洒到压缩浆层99上。保持区段102位于酸喷雾器100与带的输出端部90之间。在该保持区段中，以期望的反应温度以及期望的反应时间保持压缩浆和酸的混合物。该区段102由加热护套104封闭以控制反应的温度。可选地，酸喷雾器100可以在加热护套104内。
在保持区段102内，也可以可选地设置一个或更多个附加辊组106以将压力施加至压缩浆层99，以便加快酸渗透、提高酸接触、并减少酸的需求。还可以可选地设置抽气装置108，以将真空施用至空气可渗透的传送带82的下侧并由此施用至压缩层99。
搅拌罐110设置为接纳离开传送带的输出端部90的产品以使材料与水或稀酸接触，以停止水解反应。
辊98的功能可以替代性地使用靴式挤压机或用于移动网部的宽压区挤压机来实现，如在Alheid，US6,045,658里描述的。
例子
比较例1
作为实验对照，10g干燥漂白牛皮浆通过切碎机被研磨到细度为20目至100目。这个步骤之后，松散的、绒毛状浆具有在50kg/m3与100kg/m3之间的密度。在65℃的水浴中，使这种磨细的干燥牛皮浆与90g 60％的硫酸在连续混合的烧杯中反应45分钟。使这个未经压缩的、绒毛状浆与酸进行接触显示出只发生少量的至松散的浆团中的芯吸，并且需要外部混合以迫使浆进入酸中并且使浆完全湿润。所得的混合物最初非常厚并且在所用的酸比下(约9:1的酸-浆重量比，这接近可以使用搅拌容器的下限)很难混合。反应周期之后，又以1000mL的去离子水对该混合物进行猝灭，并允许其沉降过夜。早上倒出澄清的上清液层，并将约300g的剩余悬浮体分成10～30ml的等分试样，将其在实验室规模的分批式离心机中以1100rpm处理10分钟。然后倒出等分试样，重新填充去离子水，并在离心机中再处理两次，直到悬浮体不再分离。这对应于约1.2的pH值。然后把10份单独的等分试样放在透析袋中用去离子水透析直到达到至少3.3的pH值。然后倒出胶态的部分水解纤维素，对其进行超声处理90分钟，通过0.3微米的过滤器过滤并在40℃下干燥过夜形成薄膜。这种控制方法产生0.83g干燥的部分水解纤维素薄膜，表明产量为8.3％。
例2
将例1中描述的低密度浆的样品放置在内径为2.54cm的玻璃缸内并然后使用液压机以各种压缩比对其进行压缩来生产各种密度的压缩的浆塞。压缩浆在压力一旦移除之后仅轻微地再膨胀，使得经压缩的材料保持近似相同的增大的密度。图3中阐明了压缩力与得到的浆密度数据之间的关系。对于大多数以下讨论的试验，使用了约500kg/m3的浆塞密度，该密度为介于较高密度(1000kg/m3)与较低密度(250kg/m3)之间的中间密度。
例3
由磨细的干燥牛皮浆形成的四个经压缩的浆塞——每个直径2.54cm、高约1cm(总共10.6g)——与65℃的60wt％的硫酸在酸-浆重量比为4.5:1的情况下利用本发明的芯吸接触方法接触45分钟。在反应期间，每隔几分钟仅轻微地搅拌混合物以帮助维持小型的实验室规模的设备中的温度均匀性。在45分钟后，使用约1000mL的去离子水对混合物进行猝灭，然后沉淀、离心、透析、过滤和干燥成如以上针对示例1所描述的膜。这种芯吸方法也产生了0.83g干燥的部分水解纤维素膜，从而说明在使用示例1的一半的酸比率的情况下产生了类似的7.8％的产量。
例4
已经发现，在约63wt％至64wt％以上的硫酸浓度下，在芯吸性能上有显著的转变。在该阈值浓度以上，磨浆浆塞不再迅速地吸收硫酸。相反，产生小于约1mm厚的薄粘膜，这进一步抑制了酸吸收。额外的试验证实了这种效果甚至在酸被冷却至零下6℃时仍保持。不仅在高于该酸浓度阈值时浆不再进行芯吸，而且也不太可能利用压力(约40psig)、真空(约-10psig)或二者的结合迫使酸穿过浆塞。高于该浓度阈值时，需要将浆破碎成非常小的部分的相当剧烈的混合来实现充分接触。为利用纤维素的芯吸属性，并使接触效率最大，有益的是停留在该阈值的浓度以下，否则将需要显著的混合或非常短的芯吸距离，这在该混合物的性质的情况下是很难实现的。可以相信的是混合的酸——诸如硫酸和盐酸——或其它影响酸的水溶性属性的可溶解添加剂的用途可被用于扩展芯吸可进行的酸浓度范围。同样可以相信的是在压缩的纤维素——例如通过使用图2的设备——呈足够薄的层的形式的情况下，可以使用高于63wt％至64wt％的硫酸浓度。
鉴于之前公开的内容，如对本领域的技术人员而言明显的是，在不偏离本发明的范围的情况下，在本发明的实践中，有可能进行许多替代和改型。因此，本发明的范围根据权利要求书来理解。

Claims (33)

1.一种使纤维素材料与酸起反应来产生纤维素微晶的方法，所述方法包括：
(a)提供干燥的纤维素材料；
(b)对所述干燥的纤维素材料进行压缩以产生压缩的纤维素材料,其中，对所述干燥的纤维素材料进行压缩的步骤减少所述干燥的纤维素材料内的孔隙空间；
(c)在步骤(b)之后使所述干燥的纤维素材料与酸溶液接触，其中，所述酸溶液与所述纤维素材料的重量比在1.5:1至5:1的范围内；以及
(d)使所述压缩的纤维素材料能够通过芯吸来吸收所述酸并与所述酸起反应，以产生纤维素微晶。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压缩的纤维素材料内的孔隙空间中包含空气。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述干燥的纤维素材料具有10wt％或更少的水含量。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述干燥的纤维素材料具有在4wt％至10wt％的范围内的水含量。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述压缩的纤维素材料的密度在200kg/m3至1200kg/m3的范围内。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述压缩的纤维素材料的密度在450kg/m3至550kg/m3的范围内。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述酸溶液与所述纤维素材料的重量比在2:1至5:1的范围内。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述酸溶液与所述纤维素材料的重量比在4:1至5:1的范围内。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述酸为硫酸。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述酸溶液中所述酸的浓度小于64wt％。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述酸溶液中所述酸的浓度在50wt％至70wt％的范围内。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纤维素材料为经研磨或碾磨的纤维素材料。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纤维素材料具有在20目至100目范围内的粒度。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述纤维素材料包括木浆。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(c)在不对所述压缩的纤维素材料进行搅拌的情况下进行。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(c)在对所述压缩的纤维素材料进行搅拌的情况下进行。
17.根据权利要求1或2所述的方法，还包括将所产生的纤维素微晶与所述酸分离。
18.根据权利要求1或2所述的方法，还包括在步骤(b)之前对所述纤维素材料进行预加热。
19.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(d)在处于50℃至70℃的范围内的温度下进行。
20.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤(c)之前，所述酸被加热到处于50℃至70℃的范围内的温度。
21.根据权利要求1或2所述的方法，还包括使步骤(d)的产物与包括水的流体接触以终止所述反应。
22.根据权利要求1或2所述的方法，还包括从所述压缩的纤维素材料中抽出空气。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，抽出空气的步骤通过向所述压缩的纤维素材料施用真空来进行。
24.一种用于使纤维素材料与酸起反应来产生纤维素微晶的设备，所述设备包括：
(a)用于在所述设备的输入区域处将纤维素材料馈送到所述设备中的装置；
(b)用于对所述纤维素材料进行压缩以减少所述纤维素材料中的孔隙空间并形成压缩的纤维素材料的装置；
(c)位于所述用于压缩的装置的下游处、用于使所述压缩的纤维素材料与酸接触的装置，用于将所述酸芯吸到所述压缩的纤维素材料中的所述孔隙空间中；
(d)用于从所述压缩的纤维素材料中抽出空气的装置；
(e)用于在所述压缩的纤维素材料与所吸收的酸之间的反应期间保持所述压缩的纤维素材料与所吸收的酸以形成纤维素微晶的装置；以及
(f)用于从所述设备的输出区域释放所述纤维素微晶的装置。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，所述用于抽出空气的装置包括用于向所述压缩的纤维素材料施用真空的装置。
26.根据权利要求24或25所述的设备，其中，所述用于使所述压缩的纤维素材料与所述酸接触的装置包括多个酸施加点。
27.根据权利要求24或25所述的设备，其中，所述用于压缩的装置为螺杆式压缩机。
28.根据权利要求24或25所述的设备，其中，所述用于压缩的装置为辊式压缩机。
29.根据权利要求24或25所述的设备，其中，所述用于压缩的装置为靴式挤压机。
30.根据权利要求24或25所述的设备，还包括用于对所述压缩的纤维素材料与所述酸的混合物进行搅拌的装置。
31.一种用于使纤维素材料与酸起反应来产生纤维素微晶的设备，所述设备包括：
(a)输送器；
(b)用于将纤维素材料馈送到所述输送器上的装置；
(c)用于在所述输送器上对所述纤维素材料进行压缩以形成压缩纤维素材料层的辊或靴式挤压机；
(d)用于将酸施加至所述压缩纤维素材料层以将所述酸吸收到所述压缩的纤维素材料中的装置；以及
(e)用于在所述压缩纤维素材料层与所吸收的酸之间的反应期间保持所述压缩纤维素材料层与所吸收的酸以形成纤维素微晶的装置。
32.根据权利要求24、25和31中的任一项所述的设备，还包括用于使所述压缩的纤维素材料与所述酸之间的反应猝灭的装置。
33.根据权利要求31所述的设备，还包括用于从所述压缩的纤维素材料中抽出空气的装置。
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