EP3275610B1 - Procédé de fabrication de poudre de noeuds de bois enrichie - Google Patents

Procédé de fabrication de poudre de noeuds de bois enrichie Download PDF

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EP3275610B1
EP3275610B1 EP17181319.9A EP17181319A EP3275610B1 EP 3275610 B1 EP3275610 B1 EP 3275610B1 EP 17181319 A EP17181319 A EP 17181319A EP 3275610 B1 EP3275610 B1 EP 3275610B1
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EP
European Patent Office
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threshold
density
sorting
chips
size
Prior art date
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EP17181319.9A
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German (de)
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EP3275610A1 (fr
Inventor
Armand Klem
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Norske Skog Golbey SAS
Original Assignee
Norske Skog Golbey SAS
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27L—REMOVING BARK OR VESTIGES OF BRANCHES; SPLITTING WOOD; MANUFACTURE OF VENEER, WOODEN STICKS, WOOD SHAVINGS, WOOD FIBRES OR WOOD POWDER
    • B27L11/00—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor
    • B27L11/06—Manufacture of wood shavings, chips, powder, or the like; Tools therefor of wood powder or sawdust
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B4/00—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents
    • B07B4/08—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures are supported by sieves, screens, or like mechanical elements
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/02—Pretreatment of the raw materials by chemical or physical means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/02—Pretreatment of the raw materials by chemical or physical means
    • D21B1/023—Cleaning wood chips or other raw materials

Definitions

  • the invention relates to a method for manufacturing enriched wood knot powder according to claim 1.
  • the closest prior art is the document WO 02/098830 A1 .
  • Tree nodes do not have the same structure or chemical composition as the rest of the trunk. These knots form the base of the branches located inside the trunk. Generally, the nodes are more compact and denser than the rest of the trunk.
  • the nodes of some trees contain molecules of interest for different industries, including the pharmaceutical and food industries. Thus, the nodes of conifers are known to contain between 6 and 29% of lignans while this family of products is practically absent from the parts of the trunk distant from the nodes.
  • the knots contain less cellulose than the rest of the trunk, but more light-absorbing substances. In addition, their fibers are shorter. The presence of knots in the chips used to make paper pulp makes it more fragile and darker, making it difficult to obtain a high degree of whiteness. The paper industry therefore seeks as far as possible to remove from the beginning of the manufacturing process the wood chips containing knots.
  • the document WO 02/09893 A1 presents a process for manufacturing a wood knot powder from platelets used as a basis for the paper industry.
  • Platelets containing knots are usually larger than the others. They are separated by passing through a screen and / or through an aeraulic separator. These “oversized” wafers are then crushed to be reduced to chips whose dimensions are between 5 and 30 mm long and 2 to 7 mm thick. The shavings are allowed to dry until a dry matter content of at least 85% is obtained. The dry shavings are then mixed with cold water contained in a tank and left to stand for about 1.5 minutes. The chips containing knots, of a density greater than 1, fall to the bottom of the tank, while the chips free from knots, less dense, remain on the surface.
  • the sedimented fraction at the bottom of the tank is recovered, dried and subjected to a chemical extraction process for lignans.
  • the results of the analyzes show that the total content of lignans in the sedimented fraction is approximately 9.7% and that the sedimented fraction contains between 80 and 100% of lignans.
  • the objective of the invention is to improve the quality of the wood extract to obtain an extract having a high content of lignans and the quality of which allows recovery in fields such as pharmacy or food.
  • wood powder extracts of excellent quality which can be used in particular in the pharmaceutical, agrifood and food sector as well as in the cosmetic field. Legislation in these areas severely limits the type and percentage of solvents that can be used during the extraction phases. In addition, certain elements such as terpenes are only authorized in very small quantities in extracts from wooden knots. The same is true for fungi and bacteria. Another requirement of this sector is not to thermally degrade the extracted molecules. It is important that at no stage in the process does the temperature of the material exceed 40 ° C in order to avoid any chemical degradation of the molecules contained in the powder.
  • the threshold density (D1) for step b) is preferably between 0.75 and 0.85 g / cm 3 .
  • the threshold size (T1) of step b) preferably about 40 mm.
  • step c) With the threshold size (T2) of step c) being equal to 1 cm, the plates containing nodes not exceeding 1 cm in one of their dimensions are not retained.
  • the threshold particle size (T3) used for step d) is preferably less than 7 mm.
  • step f By retaining a threshold density (D2) for step f) equal to 1, we take into account the fact that the nodes have a density greater than 1, while the wood which surrounds the nodes has a density close to 0.9 on wood wet and 0.7 on dry wood.
  • the threshold humidity level (H) of step e) is preferably less than 12%.
  • step a) It may happen that the wood chips recovered in step a) contain Douglas fir, which is undesirable. This dark orange wood is easy to detect and remove in step c).
  • Step c) of optical sorting can for example be carried out by means of an optical sensor and / or an X-ray sensor.
  • the X-ray sensor makes it possible to distinguish the plates containing nodes from the other plates, and the optical sorting makes it possible to remove the elements of douglas, the barks and the plates contaminated by the fungi. All these elements are discarded during sorting.
  • step f) sorting by density can be carried out dry using a dry density sorting device, preferably with density sorting stages mounted in cascade with upstream recycling.
  • a gravimetric table that operates in air with density sorting stages mounted in cascade and upstream recycling is indeed preferred to density sorting in water.
  • the wood chips recovered in step a) consist for example of sawmill chips, debarked logs and then put into chips in a cutter or a mixture of the two.
  • the chips can be rejects from the step of sorting wood chips in a process for manufacturing thermomechanical or chemical pulp. They can also be refusals from sawmills or come from the manufacture of molded fiber objects or from the wood paneling industry.
  • the wood chips of step a) can consist of a mixture of 65 to 85%, preferably 70 to 80%, of sawmill chips and 15 to 35%, preferably 20 to 30% of peeled and ground logs.
  • the wooden boards of step a) are preferably boards of one or more of the species chosen from the group comprising Abies alba, Picea abies, Betula pendula, Pinus sylvestris, Abies sibirica, Pinus sibirica, Abies balsamea, Thuja occidentalis , Northern white-cedar, Pinus cembra, Pseudotsuga menziesii (douglas), Larix decidua, Picea glauca, Picea mariana, Picea pingens, Abies pectinata, Abies lasiocarpa, Pinus banksiana, Pinus resinosa, Larix lariciana, Larix sibirica, Thuja plicata, Fagus Sylv , Populus tremula, Populus tremulus, Tsuga heterophylla, Pinus contorta, and Juniperus virginiana (red cedar), and preferably platelets of fir (Abies Alba) and
  • the mechanical sorting in step b) can be carried out using a sieve with plates.
  • the sorting by density of step f) can be carried out by means of a device which vibrates the ground material by blowing air from below, the air carrying away the fractions having a density below the threshold density (D2) .
  • step g) can be carried out by means of an attrition mill putting the ground particles in suspension in the air and agitating them. In this case, it is preferable, during micronization, to maintain the ground material at a temperature less than or equal to 40 ° C., preferably using the air flow from the attrition mill. Micronization makes it possible to mechanically increase the specific surface of the material in order to increase the possibilities of exchange and extraction.
  • the micronized fraction in step g) can be filtered by passing through a 1 mm sieve, the refusal of filtration by sieve is preferably passed back to micronization.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the process.
  • Tree nodes contain bioactive phenolic compounds of interest different market segments including the pharmaceutical and food industries. These molecules can be easily extracted from the knot tissue and are therefore part of the “extractables” family. The molecules contained in the "extractables” depend on the nature of the wood. Lignans are found in particular in softwood knots or flavonoids in hardwood knots.
  • the molecules sought are mainly located in the dense part of the node.
  • the process must therefore make it possible to sort the healthy nodes, then to separate the heart of the node from its periphery.
  • the process uses the difference in density between the center of the knot (greater than 1) and the normal wood which surrounds it which is approximately 0.7 for dry wood and 0.9 for wet wood.
  • the first step consists in obtaining the plates usually used for the manufacture of paper pulp.
  • Paper can be manufactured by various methods, in particular by a process manufacturing thermomechanical pulp (TMP) from a mixture of wood chips.
  • TMP thermomechanical pulp
  • These plates are generally composed for 75% of sawmill plate (coproduct put in chips) and for 25% of thinning logs of fir, spruce, and can contain between 5 and 10% of Douglas fir. Once the logs have been peeled and blistered, they are mixed with the chips from sawmills.
  • step b) the mixture is sorted mechanically in order to take the heaviest fraction and / or whose dimensions are larger than the general mass. Indeed, the knots being denser and harder than the rest of the wood, they are more difficult to grind. Inserts containing knots are generally larger than those containing normal wood.
  • this step b) is part of a preliminary step in the manufacture of paper pulp. In this preliminary step, the stationer removes elements that are too large, too large, abnormally dense and too small which could degrade the quality of the pulp and therefore that of the paper. Only the elements whose dimensions are greater than a threshold size (T1) and / or whose density is greater than a threshold density (D1) are recovered for the manufacture of the powder according to the invention.
  • T1 threshold size
  • D1 threshold density
  • the threshold size (T1) is between 35 and 45 mm, and the threshold density (D1) between 0.7 and 0.9 g / cm 3 , preferably between 0.75 and 0.85 g / cm 3 and ideally 0.8 g / cm 3 . It is in this fraction that the nodes are found.
  • the filing cabinet which allows this sorting is inclined and animated by a rotary rocking movement (sieve with plates). It is fitted with separation grids. Particles that are too dense like the nodes are separated from normal platelets and join the elements that are too large. The proportion of nodes in this classification refusal is around 30%.
  • This step b) makes it possible to multiply by 10 the concentration of the nodes.
  • the first two stages of the process are common to a process for manufacturing paper pulp.
  • the platelets retained at the end of step b) consist of a portion of the platelets rejected by the stationer. This is shown schematically on the figure 1 by the frame surrounding the first two steps.
  • the third step, step c), consists of an optical sorting of the nodes. It allows to obtain at the end of the process a powder more concentrated in knots and the least polluted possible by other elements.
  • a correct knot is a fir or spruce knot having a minimum size (T2) in one of its dimensions and which is free from mold or attack by fungi.
  • T2 minimum size
  • Platelets not containing a knot lower the concentration of active products in the final powder. Blue chips, mold and bark affect the quality of the powder.
  • the fourth step, step d), consists in grinding the platelets collected in step c) until a threshold particle size (T3) is obtained, fixed between 6 and 8 mm, preferably about 7 mm.
  • T3 threshold particle size
  • the knots are ground for example in a grinder equipped with a rotor fitted with knives and a calibrated grid. This step makes it possible to standardize the size of the raw material, to cut into knot core elements and other normal wood elements. It also makes it possible to dry the crushed knots more quickly.
  • a step e to dry the ground material obtained at the end of step d) until its humidity level is lower than a threshold humidity level. (H).
  • H a threshold humidity level.
  • the threshold humidity level is preferably set at 15%, or even 12% or less.
  • step d) After the grinding of step d), and the drying of step e), the density of the core of knots is much greater than that of normal wood. Sorting by density makes it possible to separate heavy elements (core of knots) from light elements (wood or knot tower). The machine vibrates the mixture by blowing air from below which will cause separation. Components with a density greater than a threshold value (D2) are separated from the others. Generally, this threshold density (D2) is fixed at 1.
  • D2 the threshold density
  • the fraction of ground material separated in step f) is subjected to a micronization step in order to increase the specific extraction surface.
  • the apparatus used can be an attrition mill which makes it possible to reduce the powdered material.
  • the particles are suspended in the air and stirred so that they rub and fragment into powder.
  • the large air flow makes it possible to maintain a maximum temperature at 40 ° C which preserves the quality of the molecules to be extracted.
  • the powder is filtered by passing through a 1 mm sieve, the rejects being recycled at the top of the micronization.
  • the threshold particle size (T4) is 1 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • L'invention concerne un procédé de fabrication de poudre de nœuds de bois enrichie selon la revendication 1. L'état de la technique le plus proche est le document WO 02/098830 A1 .
  • Les nœuds des arbres n'ont pas la même structure ni la même composition chimique que le reste du tronc. Ces nœuds constituent la base des branches située à l'intérieur du tronc. Généralement, les nœuds sont plus compacts et plus denses que le reste du tronc. Les nœuds de certains arbres contiennent des molécules intéressantes pour différentes industries, notamment l'industrie pharmaceutique et l'industrie alimentaire. Ainsi, les nœuds des conifères sont connus pour contenir entre 6 et 29 % de lignanes alors que cette famille de produits est pratiquement absente des parties du tronc éloignées des nœuds. Par contre, les nœuds contiennent moins de cellulose que le reste du tronc, mais plus de substances absorbant la lumière. De plus, leurs fibres sont plus courtes. La présence de nœuds dans les copeaux utilisés pour fabriquer de la pâte à papier rend celle-ci plus fragile et plus foncée de sorte qu'il est difficile d'obtenir un degré de blancheur élevé. L'industrie papetière cherche donc dans la mesure du possible à écarter dès le début du processus de fabrication les plaquettes de bois contenant des nœuds.
  • Le document WO 02/09893 A1 présente un procédé pour fabriquer une poudre de nœuds de bois à partir de plaquettes servant de base à l'industrie papetière. Les plaquettes contenant des nœuds sont généralement plus grandes que les autres. Elles sont séparées en passant sur un crible et/ou dans un séparateur aéraulique. Ces plaquettes « surdimensionnées » sont ensuite broyées pour être réduites en copeaux dont les dimensions sont comprises entre 5 et 30 mm de long et 2 à 7 mm d'épaisseur. Les copeaux sont mis à sécher jusqu'à obtenir une teneur en matière sèche d'au moins 85 %. Les copeaux secs sont alors mélangés à de l'eau froide contenue dans une cuve et laissés au repos pendant environ 1,5 minute. Les copeaux contenant des nœuds, d'une densité supérieure à 1, tombent au fond de la cuve, tandis que les copeaux exempts de nœuds, moins denses, restent à la surface. La fraction sédimentée au fond de la cuve est récupérée, séchée et soumise à un procédé d'extraction chimique des lignanes. Les résultats des analyses montrent que la teneur totale en lignanes dans la fraction sédimentée est d'environ 9,7 % et que la fraction sédimentée contient entre 80 et 100 % des lignanes.
  • L'objectif de l'invention est d'améliorer la qualité de l'extrait de bois pour obtenir un extrait ayant une teneur importante en lignanes et dont la qualité permette la valorisation dans des domaines comme la pharmacie ou l'alimentaire.
  • Cet objectif est atteint par le procédé selon l'invention qui prévoit les étapes suivantes :
    1. a) Récupération de plaquettes de bois ;
    2. b) Tri mécanique des plaquettes de bois et prélèvement de la fraction ayant une densité supérieure à une densité seuil (D1) et/ou une taille supérieure à une taille seuil (T1), la densité seuil (D1) correspondant à la densité moyenne des plaquettes de bois et se situant entre 0,7 et 0,9 g/cm3 et la taille seuil (T1) correspondant à la taille seuil définissant le refus de classage pour taille excessive dans l'étape de tri de plaquettes de bois dans un procédé de fabrication de pâte thermomécanique et/ou la taille seuil (T1) valant 35 à 45 mm ;
    3. c) Tri optique de la fraction de plaquettes prélevée à l'étape b) et collecte des plaquettes présentant des nœuds ayant une taille supérieure à une taille seuil (T2) dans l'une des dimensions et/ou exemptes de contaminants ;
    4. d) Broyage des plaquettes collectées à l'étape c) jusqu'à une granulométrie seuil (T3) comprise entre 6 à 8 mm ;
    5. e) Séchage du broyat obtenu à l'étape d) jusqu'à ce que son taux d'humidité soit inférieur à un taux d'humidité seuil (H) ;
    6. f) Tri par densité du broyat et séparation de la fraction ayant une densité supérieure à une densité seuil (D2) ;
    7. g) Micronisation de la fraction séparée à l'étape f) pour obtenir une poudre ayant une taille de particules maximale inférieure à une granulométrie seuil (T4), la granulométrie seuil (T4) s'élevant à 1 mm ;
    procédé dans lequel les autres variables peuvent prendre les valeurs suivantes :
    • la taille seuil (T2) de l'étape c) vaut 1 cm ;
    • la densité seuil (D2) de l'étape f) vaut 1 ;
    • le taux d'humidité seuil (H) de l'étape e) est inférieur à 15 % ;
    • les contaminants éliminés à l'étape c) comprennent notamment des morceaux d'écorce, des plaquettes attaquées par de la moisissure, des champignons, les plaquettes sans nœuds ou des éléments de douglas.
  • Grâce à la poudre de bois obtenue par ce procédé, il est possible d'obtenir des extraits de poudre de bois d'une excellente qualité qui peuvent être utilisés notamment dans le domaine pharmaceutique, agroalimentaire et alimentaire ainsi que dans le domaine de la cosmétique. La législation dans ces domaines limite fortement le type et le pourcentage de solvants pouvant être utilisés lors des phases d'extraction. De plus, certains éléments comme les terpènes ne sont autorisés qu'en très faible quantité dans les extraits issus des nœuds de bois. Il en est de même pour les champignons et les bactéries. Une autre exigence de ce secteur est de ne pas dégrader thermiquement les molécules extraites. Il est important qu'à aucune étape du procédé la température de la matière ne dépasse 40 °C afin d'éviter toute dégradation chimique des molécules contenues dans la poudre.
  • La densité seuil (D1) pour l'étape b) se situe de préférence entre 0,75 et 0,85 g/cm3.
  • La taille seuil (T1) de l'étape b)
    vaut de préférence environ 40 mm.
  • Avec la taille seuil (T2) de l'étape c) valant 1 cm, les plaquettes contenant des nœuds ne dépassant pas 1 cm dans l'une de leurs dimensions ne sont pas retenues.
  • La granulométrie seuil (T3) retenue pour l'étape d) est de préférence inférieure à 7 mm.
  • En retenant une densité seuil (D2) pour l'étape f) valant 1, on tient compte du fait que les nœuds ont une densité supérieure à 1, tandis que le bois qui entoure les nœuds a une densité proche de 0,9 sur bois humide et 0,7 sur bois sec.
  • Le taux d'humidité seuil (H) de l'étape e) est de préférence inférieur à 12 %.
  • Il peut arriver que les plaquettes de bois récupérées à l'étape a) contiennent du douglas, ce qui n'est pas souhaitable. Ce bois, de couleur orange foncé, est facile à détecter et à éliminer à l'étape c).
  • L'étape c) de tri optique peut par exemple être effectué au moyen d'un capteur optique et/ou d'un capteur à rayons X.
  • Le capteur à rayons X permet de distinguer les plaquettes contenant des nœuds des autres plaquettes, et le tri optique permet d'enlever les éléments de douglas, les écorces et les plaquettes contaminées par les champignons. Tous ces éléments sont écartés lors du tri.
  • Lors de l'étape f), le tri par densité peut être effectué à sec à l'aide d'un dispositif de tri par densité à sec, de préférence avec des étages de tri par densité montés en cascade avec un recyclage amont.
  • Une table gravimétrique qui fonctionne à l'air avec des étages de tri par densité montés en cascade et un recyclage amont est en effet préférée au tri par densité dans l'eau.
  • Les plaquettes de bois récupérées à l'étape a) sont constituées par exemple de plaquettes de scierie, de rondins écorcés puis mis en plaquettes dans une coupeuse ou d'un mélange des deux. Notamment, les plaquettes peuvent être des refus issus de l'étape de tri de plaquettes de bois dans un procédé de fabrication de pâte thermomécanique ou chimique. Ils peuvent également être des refus de scieries ou être issus de la fabrication d'objets en fibres moulées ou de l'industrie des panneaux de bois.
  • Les plaquettes de bois de l'étape a) peuvent être constituées d'un mélange de 65 à 85 %, de préférence de 70 à 80 %, de plaquettes de scierie et de 15 à 35 %, de préférence de 20 à 30 % de rondins écorcés et broyés.
  • Les plaquettes de bois de l'étape a) sont de préférence des plaquettes d'une ou plusieurs des essences choisies dans le groupe comprenant Abies alba, Picea abies, Betula pendula, Pinus sylvestris, Abies sibirica, Pinus sibirica, Abies balsamea, Thuja occidentalis, Northern white-cedar, Pinus cembra, Pseudotsuga menziesii (douglas), Larix decidua, Picea glauca, Picea mariana, Picea pingens, Abies pectinata, Abies lasiocarpa, Pinus banksiana, Pinus resinosa, Larix lariciana, Larix sibirica, Thuja plicata, Fagus Sylvatica, Populus tremula, Populus tremulus, Tsuga heterophylla, Pinus contorta, and Juniperus virginiana (red cedar), et de préférence des plaquettes de sapin (Abies Alba) et d'épicéa (Picea Abies).
  • Le tri mécanique de l'étape b) peut être effectué au moyen d'un tamis à plaquettes. Le tri par densité de l'étape f) peut être effectué au moyen d'un dispositif qui fait vibrer le broyat en soufflant de l'air par dessous, l'air emportant les fractions ayant une densité inférieure à la densité seuil (D2).
  • La micronisation de l'étape g) peut être effectuée au moyen d'un broyeur à attrition mettant les particules de broyat en suspension dans l'air et les agitant. Dans ce cas, il est préférable, lors de la micronisation, de maintenir le broyat à une température inférieure ou égale à 40°C, de préférence à l'aide du flux d'air du broyeur à attrition. La micronisation permet d'augmenter mécaniquement la surface spécifique de la matière afin d'augmenter les possibilités d'échange et d'extraction.
  • La fraction micronisée à l'étape g) peut être filtrée en passant à travers un tamis de 1 mm, le refus de la filtration par tamis étant de préférence repassé à la micronisation.
  • L'invention est décrite ci-dessous plus en détail au moyen de la figure 1 qui montre un schéma de principe du procédé.
  • L'objectif du procédé de l'invention est de fabriquer de la poudre de nœuds enrichie. Les nœuds des arbres contiennent des composés phénoliques bioactifs pouvant intéresser différents segments de marché et notamment les industries pharmaceutiques et alimentaires. Ces molécules peuvent être facilement extraites des tissus des nœuds et font donc partie de la famille des «extractibles ». Les molécules contenues dans les « extractibles » dépendent de la nature du bois. On trouve notamment des lignanes dans les nœuds de résineux ou des flavonoïdes dans les nœuds de feuillus.
  • Les molécules recherchées se situent surtout dans la partie dense du nœud. Le procédé doit donc permettre de trier les nœuds sains, puis de séparer le cœur du nœud de sa périphérie. Le procédé utilise la différence de densité entre le centre du nœud (supérieure à 1) et le bois normal qui l'entoure qui est d'environ 0,7 pour du bois sec et 0,9 pour le bois humide.
  • La première étape, appelée étape a), consiste à se procurer des plaquettes utilisées habituellement pour la fabrication de la pâte à papier. Le papier peut être fabriqué par différents procédés, notamment par un procédé fabriquant de la pâte thermomécanique (TMP) à partir d'un mélange de plaquettes de bois. Ces plaquettes sont généralement composées pour 75% de plaquette de scierie (coproduit mis en plaquettes) et pour 25% de rondins d'éclaircies de sapin, d'épicéa, et peuvent contenir entre 5 et 10 % de pin douglas. Une fois les rondins écorcés et mis en plaquettes par broyage, ces dernières sont mélangées aux plaquettes provenant de scieries.
  • À l'étape suivante, étape b), le mélange est trié mécaniquement afin de prélever la fraction la plus lourde et/ou dont les dimensions sont plus importantes que la masse générale. En effet, les nœuds étant plus denses et plus durs que le reste du bois, ils sont plus difficiles à broyer. Les plaquettes contenant des nœuds sont généralement plus grandes que celles qui contiennent du bois normal. Dans la pratique, cette étape b) fait partie d'une étape préliminaire de la fabrication de la pâte à papier. Dans cette étape préliminaire, le papetier enlève les éléments trop grands, trop gros, anormalement denses et trop petits qui pourraient dégrader la qualité de la pâte et donc celle du papier. Seuls les éléments dont les dimensions sont supérieures à une taille seuil (T1) et/ou dont la densité est supérieure à une densité seuil (D1) sont récupérés pour la fabrication de la poudre selon l'invention. Concrètement, la taille seuil (T1) vaut entre 35 et 45 mm, et la densité seuil (D1) entre 0,7 et 0,9 g/cm3, de préférence entre 0,75 et 0,85 g/cm3 et idéalement 0,8 g/cm3. C'est dans cette fraction que se trouvent les nœuds. Le classeur qui permet ce tri est incliné et animé d'un mouvement de balancement rotatif (tamis à plaquettes). Il est muni de grilles de séparation. Les particules trop denses comme les nœuds sont séparées des plaquettes normales et rejoignent les éléments trop gros. La proportion de nœuds dans ce refus de classage est d'environ 30%.
  • Cette étape b) permet de multiplier par 10 la concentration des nœuds.
  • Dans la pratique, les deux premières étapes du procédé sont communes à un procédé de fabrication de pâte à papier. Les plaquettes retenues à la fin de l'étape b) sont constituées par une partie des plaquettes refusées par le papetier. Ceci est schématisé sur la figure 1 par le cadre entourant les deux premières étapes.
  • La troisième étape, étape c), consiste en un tri optique des nœuds. Elle permet d'obtenir à la fin du procédé une poudre plus concentrée en nœuds et la moins polluée possible par d'autres éléments.
  • Les plaquettes préalablement prélevées à l'étape b) sont disposées sur un tapis et soumises à un tri permettant de sélectionner les plaquettes contenant des nœuds corrects. Un nœud correct est un nœud de sapin ou d'épicéa ayant une taille minimum (T2) dans l'une de ses dimensions et qui est exempt de moisissure ou d'attaque de champignons. Généralement, on retient les nœuds ayant au moins 1 cm de long dans l'une de leurs dimensions. En effet, on trouve parmi les plaquettes sortant de l'étape b) des éléments de douglas, des plaquettes attaquées par le bleu (champignon) ou la moisissure, des morceaux d'écorce et bien sûr une quantité importante de plaquettes sans nœud qui ne contiennent que très peu de produits actifs intéressants.
  • Les plaquettes ne contenant pas de nœud font baisser la concentration en produits actifs dans la poudre finale. Les plaquettes bleues, les moisissures et les écorces altèrent la qualité de la poudre.
  • La quatrième étape, l'étape d), consiste à broyer les plaquettes collectées à l'étape c) jusqu'à obtenir une granulométrie seuil (T3), fixée entre 6 et 8 mm, de préférence environ 7 mm. Les nœuds sont broyés par exemple dans un broyeur équipé d'un rotor muni de couteaux et d'une grille calibrée. Cette étape permet d'homogénéiser la taille de la matière première, de découper en éléments de cœur de nœud et d'autres éléments de bois normal. Elle permet également de sécher plus rapidement les nœuds broyés.
  • Il est prévu dans le cadre de l'invention, dans une étape e), de sécher le broyat obtenu à la sortie de l'étape d) jusqu'à ce que son taux d'humidité soit inférieur à un taux d'humidité seuil (H). En enlevant l'humidité, la différence de densité des particules de cœur de nœuds par rapport aux particules de bois simple est augmentée. En effet, la densité des nœuds est dans tous les cas supérieure à 1, tandis que la densité du bois simple s'élève à environ 0,9 pour le bois humide et à seulement 0,7 pour le bois sec. Cette différence de densités plus importante facilitera l'étape suivante consistant en un tri par densité. Le séchage permet également de faciliter la mise en poudre ultérieure et il évite la dégradation de la matière en la stabilisant. Le taux d'humidité seuil est de préférence fixé à 15 %, voire à 12 % ou moins.
  • Après le broyage de l'étape d), et le séchage de l'étape e), la densité du cœur de nœuds est bien plus importante que celle du bois normal. Le tri par densité permet de séparer les éléments lourds (cœur de nœuds) des éléments légers (bois ou tour de nœud). La machine fait vibrer le mélange en soufflant de l'air par le dessous ce qui va provoquer la séparation. Les composants ayant une densité supérieure à une valeur seuil (D2) sont séparés des autres. Généralement, cette densité seuil (D2) est fixée à 1. L'avantage de ce procédé de tri pneumatique par densité réside dans le fait que le broyat n'est pas humidifié à nouveau comme c'est le cas lors du tri par sédimentation dans une cuve d'eau. Les étapes d), e) et f) permettent d'enrichir la poudre finale en multipliant par 5 la concentration en molécules d'intérêt.
  • Afin de faciliter l'extraction chimique des molécules intéressantes contenues dans la poudre de bois ainsi obtenue, il est préférable de microniser le broyat pour passer d'une granulométrie (T3) à une granulométrie inférieure à une valeur seuil (T4). Pour cela, la fraction de broyat séparée à l'étape f) est soumise à une étape de micronisation en vue d'augmenter la surface spécifique d'extraction. L'appareil utilisé peut être un broyeur par attrition qui permet de réduire la matière en poudre. Les particules sont mises en suspension dans l'air et en agitation afin qu'elles se frictionnent et qu'elles se fragmentent en poudre. Le flux d'air important permet de maintenir une température maximale à 40°C ce qui préserve la qualité des molécules à extraire. Après séparation de l'air dans un filtre à manches, la poudre est filtrée en passant à travers un tamis de 1 mm, les refus étant recyclés en tête de micronisation. La granulométrie seuil (T4) est de 1 mm.
  • Toutes ces étapes sont accompagnées de contrôle qualité et d'un suivi du produit tout au long de sa transformation.
  • Une étude a été réalisée pour montrer l'importance des différentes étapes. Cette étude est résumée dans le tableau ci-dessous :
    Figure imgb0001
  • Ces résultats montrent que le tri préalable des plaquettes et le séchage avant le tri gravimétrique sont particulièrement importants.

Claims (13)

  1. Procédé de fabrication de poudre de nœuds de bois enrichie comprenant les étapes suivantes :
    a) Récupération de plaquettes de bois ;
    b) Tri mécanique des plaquettes de bois et prélèvement de la fraction ayant une densité supérieure à une densité seuil (D1) et/ou une taille supérieure à une taille seuil (T1), la densité seuil (D1) correspondant à la densité moyenne des plaquettes de bois et se situant entre 0,7 et 0,9 g/cm3 et la taille seuil (T1) correspondant à la taille seuil définissant le refus de classage pour taille excessive dans l'étape de tri de plaquettes de bois dans un procédé de fabrication de pâte thermomécanique et/ou la taille seuil (T1) valant 35 à 45 mm ;
    c) Tri optique de la fraction de plaquettes prélevée à l'étape b) avec collecte des plaquettes présentant des nœuds ayant une taille supérieure à une taille seuil (T2) dans l'une des dimensions et exemptes de contaminants ;
    d) Broyage des plaquettes collectées à l'étape c) jusqu'à une granulométrie seuil (T3) comprise entre 6 et 8 mm ;
    e) Séchage du broyat obtenu à l'étape d) jusqu'à ce que son taux d'humidité soit inférieur à un taux d'humidité seuil (H) ;
    f) Tri par densité du broyat et séparation de la fraction ayant une densité supérieure à une densité seuil (D2) ;
    g) Micronisation de la fraction séparée à l'étape f) pour obtenir une poudre ayant une taille de particules maximale inférieure à une granulométrie seuil (T4), la granulométrie seuil (T4) s'élevant à 1 mm ;
    procédé dans lequel les autres variables peuvent prendre les valeurs suivantes :
    - la taille seuil (T2) de l'étape c) vaut 1 cm ;
    - la densité seuil (D2) de l'étape f) vaut 1 ;
    - le taux d'humidité seuil (H) de l'étape e) est inférieur à 15 % ;
    - les contaminants éliminés à l'étape c) comprennent notamment des morceaux d'écorce, des plaquettes attaquées par de la moisissure, des champignons, les plaquettes sans nœuds ou des éléments de douglas.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que
    - la densité seuil (D1) pour l'étape b) se situe entre 00,75 et 0,85 g/cm3; et/ou
    - la taille seuil (T1) de l'étape b) vaut environ 40 mm; et/ou
    - le taux d'humidité seuil (H) de l'étape e) est inférieur à 12 %.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape c) de tri optique est effectuée au moyen d'un capteur optique et/ou d'un capteur à rayons X.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape f), le tri par densité est effectué à sec à l'aide d'un dispositif de tri par densité à sec, de préférence avec des étages de tri par densité montés en cascade avec un recyclage amont.
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaquettes de bois de l'étape a) sont des plaquettes de scierie, des rondins écorcés et broyés ou un mélange des deux, notamment sont des refus issus de l'étape de tri de plaquettes de bois dans un procédé de fabrication de papier thermomécanique.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les plaquettes de bois de l'étape a) sont un mélange de 65 à 85 %, de préférence de 70 à 80 %, de plaquettes de scierie et de 15 à 35 %, de préférence de 20 à 30 % de rondins écorcés et broyés.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaquettes de bois de l'étape a) sont des plaquettes de sapin, d'épicéa et/ou de pin douglas.
  8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tri mécanique de l'étape b) est effectué au moyen d'un tamis à plaquettes.
  9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tri par densité de l'étape f) est effectué au moyen d'un dispositif qui fait vibrer le broyat en soufflant de l'air par dessous, l'air emportant les fractions ayant une densité inférieure à la densité seuil (D2).
  10. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la micronisation de l'étape g) est effectuée au moyen d'un broyeur à attrition mettant les particules de broyat en suspension dans l'air et en agitation.
  11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le broyat lors de la micronisation est maintenu à une température inférieure ou égale à 40°C, de préférence à l'aide du flux d'air du broyeur à attrition.
  12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape g) la fraction micronisée est filtrée en passant à travers un tamis de 1 mm.
  13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le refus de la filtration par tamis lors de l'étape g) est repassé à la micronisation.
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