FI121310B - Process for treating lignocellulosic materials containing pectin - Google Patents

Process for treating lignocellulosic materials containing pectin Download PDF

Info

Publication number
FI121310B
FI121310B FI20075729A FI20075729A FI121310B FI 121310 B FI121310 B FI 121310B FI 20075729 A FI20075729 A FI 20075729A FI 20075729 A FI20075729 A FI 20075729A FI 121310 B FI121310 B FI 121310B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
eller
att
kännetecknat
alkali
temperature
Prior art date
Application number
FI20075729A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20075729A (en
FI20075729A0 (en
Inventor
Bjarne Holmbom
Andrey Pranovich
Jonas Konn
Original Assignee
Kemira Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kemira Oyj filed Critical Kemira Oyj
Publication of FI20075729A0 publication Critical patent/FI20075729A0/en
Priority to FI20075729A priority Critical patent/FI121310B/en
Priority to ARP080104362A priority patent/AR068684A1/en
Priority to AU2008313591A priority patent/AU2008313591A1/en
Priority to US12/516,638 priority patent/US20100269994A1/en
Priority to EP08839424A priority patent/EP2201170A1/en
Priority to CA002670040A priority patent/CA2670040A1/en
Priority to RU2009117645/12A priority patent/RU2009117645A/en
Priority to CL2008003043A priority patent/CL2008003043A1/en
Priority to PCT/FI2008/050574 priority patent/WO2009050336A1/en
Priority to BRPI0806106-8A priority patent/BRPI0806106A2/en
Priority to MX2009005832A priority patent/MX2009005832A/en
Priority to CNA2008800012938A priority patent/CN101568685A/en
Priority to ZA200903900A priority patent/ZA200903900B/en
Publication of FI20075729A publication Critical patent/FI20075729A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI121310B publication Critical patent/FI121310B/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/06Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with alkaline reacting compounds
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21BFIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/02Pretreatment of the raw materials by chemical or physical means
    • D21B1/021Pretreatment of the raw materials by chemical or physical means by chemical means
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21BFIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/02Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/08Removal of fats, resins, pitch or waxes; Chemical or physical purification, i.e. refining, of crude cellulose by removing non-cellulosic contaminants, optionally combined with bleaching
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/10Bleaching ; Apparatus therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

Menetelmä pektiiniä sisältävien lignoselluloosapitoisten materiaalien käsittelemiseksi - Förfarande för behandling av lignocellulosahaltiga materialer som innehäller pektin 5 Keksinnön alaFIELD OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to a process for treating pectin-containing lignocellulosic materials.

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää pektiiniä sisältävien lignoselluloosa-raaka-aineiden käsittelemiseksi suurisaantoisessa massanvalmistusprosessissa käyttämällä yhtä tai useampaa käsittelyvaihetta aikalisissä olosuhteissa olosuhteita säätämällä. Tarkemmin sanottuna esillä oleva keksintö koskee 10 menetelmää lopullisen massan valkaistavuuden lisäämiseksi ja myös prosessivesien kationikulutuksen vähentämiseksi. Esillä oleva keksintö koskee myös tällä menetelmällä aikaansaatua massaa, paperia, pahvia tai pehmopaperia.The present invention relates to a process for treating pectin-containing lignocellulose raw materials in a high-yield pulping process using one or more processing steps under alkaline conditions. More particularly, the present invention relates to a process for increasing the bleachability of the final pulp and also for reducing the cation consumption of process waters. The present invention also relates to pulp, paper, board or tissue produced by this process.

Keksinnön taustaBackground of the Invention

Mekaanisella massanvalmistuksella raaka-aine pyritään muuntamaan riittävän laa-15 dukkaiksi kuiduiksi ilman vakavaa saantojen hävikkiä. Mekaanisten massojen ominaisuuksia voidaan parantaa ennen kuidutusta, kuidutuksen aikana, kuidutusvai-heiden välissä olevilla karkeajakeisilla kuiduilla tai jälkikäsittelyssä kuidutuksen jälkeen. Korkealaatuisen suurisaantoisen massan valmistamiseksi on yleensä tärkeää lisätä vaaleutta poistamalla värillisiä tai kromoforisia rakenteita uhraamatta lii-20 kaa prosessin saantoa. Laajaan katsaukseen tekniikan tasosta voidaan tutustua perehtymällä teokseen Sundholm, J.: Mechanical pulping, Book 5, FapetOy 1999.Mechanical pulping aims to convert the raw material into sufficiently high quality fibers without serious loss of yields. The properties of the mechanical pulps can be improved before, during, during the pulverization of coarse-grained fibers, or after finishing after defibration. In order to produce a high quality high yield pulp, it is generally important to increase the brightness by removing colored or chromophore structures without sacrificing the process yield. An extensive review of the state of the art can be found in Sundholm, J.: Mechanical Pulping, Book 5, FapetOy 1999.

Alkalikäsittelyjä käytetään yleensä hakkeen esikäsittelyssä, kuten kemikuumahier-rettä valmistettaessa, tai valkaistaessa peroksidilla mekaanisia tai kemimekaanisia massoja, kuten hioketta, kuuma-ja kemikuumahierrettä.Alkaline treatments are generally used for the pre-treatment of chips, such as in the production of chemical pulp, or in bleaching of mechanical or chemimechanical pulps, such as ground, hot and chemical pulp, with peroxide.

25 Mekaanisten massojen kromoforit ovat suurimmaksi osaksi peräisin ligniinistä. Nämä rakenteet poistuvat osittain tai muuttuvat ei-kromoforisiksi rakenteiksi valkaisu-prosesseissa. Aikalisissä olosuhteissa suoritettavissa mekaanisen hierteen valmistusprosessin vaiheissa, toisin sanoen pääasiassa hakkeen esikäsittelyn tai massan valkaisun aikana, muodostuu kuitenkin myös uusia kromoforirakenteita, 30 mikä johtuu prosessissa vallitsevista olosuhteista, toisin sanoen korkeista lämpötiloista ja suurista alkalisuuksista. Alkalinen tummuminen on tunnettu ilmiö, jonka yhteydessä muodostuu ortokinoneja ja koniferaldehydejä.The chromophores of mechanical pulps are mainly derived from lignin. These structures are partially removed or converted to non-chromophore structures in bleaching processes. However, during the mechanical pulping process steps under primary conditions, that is, mainly during chip pre-treatment or pulp bleaching, new chromophore structures are also formed, due to the process conditions, i.e. high temperatures and high alkalinity. Alkaline darkening is a known phenomenon that produces orthoquinones and coniferaldehydes.

22

Puun pektiini on yksi niin kutsutun ’’anionisen roskan” ja lopputuotteessa esiintyvien alkalin indusoimien "valkaistumattomien” kromoforien merkittävimmistä lähteistä. Pektiinihappoa, toisin sanoen anionista roskaa, liukenee ja uusia kromofori-rakenteita muodostuu tuloksena alkalin indusoimasta luonnossa esiintyvien pektii-5 nien pilkkoutumisesta.Wood pectin is one of the major sources of the so-called '' anionic debris '' and the alkali-induced 'unbleached' chromophores present in the end product.

Pektiinin pilkkoutuessa suuret pektiinimolekyylit katkeavat pienemmiksi fragmenteiksi, jotka kykenevät diffusoitumaan ulos puusta (’’anioninen roska”) ja muodostuu uusia kromoforisia (terminaalisia) pääteryhmiä.When pectin is cleaved, large pectin molecules break into smaller fragments, which are capable of diffusing out of the wood ('' anionic debris '') and form new chromophoric (terminal) end groups.

Esillä olevan keksinnön yhteydessä saatiin varmuus siitä, että lämpötila on ratkai-10 seva muuttuja, jonka perusteella pektiinin pilkkoutumisaste aikalisissä olosuhteissa määräytyy. Lämpötilan noususta on tuloksena pilkkoutumisen voimakas lisääntyminen ja fragmenttien moolimassan pienentyminen, jolloin kromoforisten pääteryhmien muodostuminen lisääntyy.The present invention provided assurance that temperature is a critical variable that determines the degree of pectin degradation under alkaline conditions. The increase in temperature results in a sharp increase in cleavage and a decrease in the molecular weight of the fragments, thereby increasing the formation of chromophore end groups.

Tämän suhteen analogisesti lämpötilan alentamisesta on tuloksena voimakkaan 15 pilkkoutumisen vähentyminen ja fragmenttien moolimassan suureneminen, jolloin kromoforisten pääteryhmien muodostuminen vähenee.In this regard, by analogy with lowering the temperature, the result is a reduction in vigorous cleavage and an increase in the molecular weight of the fragments, thereby reducing the formation of chromophore end groups.

Pektiinin alkalilla indusoituva pilkkoutuminen on erittäin nopea reaktio: pektiinin reagoitua (pilkkouduttua) tämän pitkäkestoinen aikaiikäsittely alkulämpötilaa korkeammassa (tai matalammassa) lämpötilassa ei enää edistä pilkkoutumista.Alkaline-induced cleavage of pectin is a very rapid reaction: once the pectin has reacted (after cleavage), its prolonged time treatment at a temperature above (or below) the initial temperature no longer promotes cleavage.

20 Keksinnön yhteenveto : Esillä oleva keksintö koskee teollisessa mittakaavassa käytettävää J valkaistavuuden parantamismenetelmää, joka perustuu pysyvien kromoforien muodostumisen ehkäisyyn ja anionisen roskan vapautumisen vähentämiseen pektiiniä sisältävien materiaalien alkalikäsittelyssä, kuten hakkeen esikäsittelyssä 25 tai peroksidivalkaisussa. Keksintö perustuu siihen havaintoon, että kun alkalia lisätään prosessiin, niin lämpötilan on oltava matala, esimerkiksi 70 °C tai tämän alle, koska pektiinin demetylaatio tapahtuu yllättävän nopeasti, minkä jälkeen pektiinin alkalin indusoima pilkkoutuminen minimoituu vaikka lämpötilaa nostettaisiin tai käytettäisiin lisää alkalia. Näissä prosesseissa tavallisesti käytet-30 tävään korkeaan lämpötilaan (-100 °C) verrattuna kyseinen menetelmä tuottaa prosessiveteen kaksi kertaa vähemmän ’’anionista roskaa” ja estää noin 2 % : hukkaanmenon ISO-vaaleudesta.SUMMARY OF THE INVENTION: The present invention relates to an industrial-scale bleach enhancement method based on preventing the formation of stable chromophores and reducing the release of anionic debris in alkali treatment of pectin-containing materials such as chips pre-treatment or peroxide bleaching. The invention is based on the observation that when alkali is added to the process, the temperature must be low, for example 70 ° C or below, since pectin demethylation occurs surprisingly rapidly, after which alkali-induced degradation of pectin is minimized even if the temperature is increased or increased. Compared to the high temperature (-100 ° C) commonly used in these processes, this process produces twice the amount of '' anionic debris '' in process water and prevents loss of about 2% of ISO brightness.

33

Pektiinien vapautuminen kuusesta valmistetusta TMP:stä kaksinkertaistui korkeassa lämpötilassa suoritetuissa käsittelyissä (80-100 °C) verrattuna esillä olevan keksinnön mukaiseen käsittelyyn matalassa lämpötilassa (20-70 °C). Tämä todettiin myös prosessivesien pienempänä kationikulutuksena (~25 %). Per-5 oksidivalkaistujen kuusimassojen vaaleus oli samalla matalaan lämpötilaan perustuvissa olosuhteissa imeytettyjen massojen kyseessä ollessa jopa 1-2 % ISO:a korkeampi verrattuna korkeaan lämpötilaan perustuviin olosuhteisiin ennen lämpötilan kohottamista haluttuun reaktiolämpötilaan.The release of pectins from spruce TMP doubled in high temperature treatments (80-100 ° C) compared to the low temperature treatment (20-70 ° C) of the present invention. This was also found in the lower cation consumption of process waters (~ 25%). At the same time, the brightness of the Per-5 oxide bleached spruce pulps was up to 1-2% ISO higher for the impregnated pulps under low temperature conditions compared to the high temperature conditions prior to raising the temperature to the desired reaction temperature.

Esillä olevassa keksinnössä on saatu aikaan menetelmä pektiiniä sisältävien ligno-10 selluloosaraaka-aineiden käsittelemiseksi aikalisissä olosuhteissa suoritettavan yhden tai useamman käsittelyvaiheen käyttöön perustuvassa suurisaantoisessa massanvalmistusmenetelmässä, jossa aikalisiä kemikaaleja käytetään matalassa lämpötilassa suoritettavassa käsittelyvaiheessa (T-ι), joka tarkoittaa kohtaa, jossa alkali saatetaan ensimmäisen kerran kosketukseen pektiiniä sisältävän materiaalin 15 kanssa ennen yhtä tai useampaa seuraavaa käsittelyvaihetta samassa tai korkeammassa lämpötilassa (T2). Tällä saadaan aikaan esimerkiksi parantunut vaaleus ja pienempi prosessivesiin vapautuneiden ionisten aineiden määrä.The present invention provides a process for treating pectin-containing ligno-10 cellulose raw materials in a high yield mass production process based on the use of one or more processing steps under alkaline conditions, wherein the alkaline chemicals are used in the first temperature treatment step (T-ι) once in contact with pectin-containing material 15 before one or more subsequent treatment steps at the same or higher temperature (T2). This results, for example, in improved brightness and reduced amount of ionic substances released into the process waters.

Esillä olevassa keksinnössä on lisäksi saatu aikaan tämän keksinnön mukaisella menetelmällä saatu massa tai valkaistu massa sekä mainitusta massasta saatu 20 paperi, pahvi tai pehmopaperi.The present invention further provides pulp or bleached pulp obtained by the process of this invention and paper, cardboard or tissue paper obtained from said pulp.

Esillä olevan keksinnön yksi kohde koskee pektiiniä sisältävän materiaalin valkais-tavuuden lisäämistä ja tästä syystä esimerkiksi valkaistujen massojen vaaleuden lisäämistä.One object of the present invention relates to increasing the bleaching of pectin-containing material and, for this reason, to increasing the brightness of bleached pulps, for example.

Esillä olevan keksinnön vielä yksi kohde koskee anionisten pektiiniaineiden vapau-25 tumisen vähentämistä.Yet another object of the present invention relates to reducing the release of anionic pectin agents.

Esillä olevan keksinnön vielä yksi kohde koskee prosessiveden kationikulutuksen pienentämistä.Yet another object of the present invention relates to reducing the cation consumption of process water.

Esillä olevan keksinnön vielä yksi kohde koskee tiettyjen paperinvalmistusominai-suuksien, kuten massan laadun, parantamista.Yet another object of the present invention relates to improving certain papermaking properties such as pulp quality.

44

Piirrosten iyhyt kuvausBrief Description of the Drawings

Kuvio 1 esittää, että pektiinin hajoaminen aikalisissä olosuhteissa korkeahkossa lämpötilassa johtaa kromoforien muodostumisen lisääntymiseen (1 mg/ml pektiiniä, 94-prosenttisesti metyyliesteröity, 0,3 ml 1 M NaOH, 20-100 °C, 30 min).Figure 1 shows that degradation of pectin under alkaline conditions at elevated temperature results in an increase in chromophore formation (1 mg / ml pectin, 94% methylesterified, 0.3 ml 1 M NaOH, 20-100 ° C, 30 min).

5 Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön periaatetta. Kuvio 2A on lohkokaavio tämän keksinnön vaiheista. Kuvio 2B esittää paperin haluttuja ominaisuuksia, vaaleutta, vettä (ionisten aineiden määrää) ja kuitujen ominaisuuksia, jotka ovat toisistaan riippuvaisia.Figure 2 illustrates the principle of the present invention. Figure 2A is a block diagram of the steps of the present invention. Figure 2B shows the desired properties of the paper, the brightness, the water (amount of ionic substances) and the properties of the fibers, which are interdependent.

Kuvio 3 esittää ketjun katkeamisen kinetiikkaa pH-arvossa 11 ja 40 °C:ssa käsi-10 tellyllä mallipektiinillä (94-prosenttisesti metyyliesteröity).Figure 3 shows the kinetics of chain breakage at pH 11 and 40 ° C with hand-modeled model pectin (94% methylesterified).

Kuvio 4 esittää alustavan koesarjan käsittelykaaviota.Figure 4 shows a processing diagram of a preliminary series of experiments.

Kuvio 5 esittää, kuinka Xyl ja GalA vapautuvat veteen kuusesta valmistetun ’’puhtaan” TMP:n alkalikäsittelyn jälkeen eri lähtölämpötiloissa.Figure 5 shows how Xyl and GalA are released into water after alkaline treatment of spruce "pure" TMP at different starting temperatures.

Kuvio 6 esittää toisen koesarjan käsittelykaaviota.Figure 6 shows a processing diagram of a second set of experiments.

15 Kuvio 7 esittää eri lähtölämpötiloissa valkaistusta TMP:stä valmistettujen arkkien ISO-vaaieusprosenttia.Fig. 7 shows the ISO degree of whiteness of sheets made of bleached TMP at different starting temperatures.

Kuvio 8 esittää lopullisen koesarjan käsittelykaaviota.Figure 8 shows a processing diagram of the final set of experiments.

Kuvio 9 esittää veden kationikulutusta eri lähtölämpötiloissa peroksidin kanssa tai ilman tätä suoritetun TMP:n alkalikäsittelyn jälkeen. Peroksidi toimii puskurina ja >>> : 20 heikentää alkalin vaikutusta.Fig. 9 shows the cation consumption of water at various initial temperatures after or without the alkaline treatment of TMP with or without peroxide. Peroxide acts as a buffer and >>>: 20 weakens the effect of alkali.

Kuvio 10 esittää eri lähtölämpötiloissa valkaistusta ja alkalikäsitellystä TMP:stä valmistettujen arkkien ISO-vaaleusprosenttia. Valkaisuvaiheen alussa käytettävästä matalammasta lämpötilasta saatiin tulokseksi +2 % ISO.Figure 10 shows the ISO brightness percentage of sheets made of bleached and alkali-treated TMP at different starting temperatures. The lower temperature used at the beginning of the bleaching stage resulted in a +2% ISO.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 25 Kemiallisiin reaktioihin voidaan vaikuttaa yleisesti kontrolloimalla reaktion pH:ta ja lämpötilaa. Kontrolloimalla kemiallisia reaktioita hakkeen tai massojen alkalikäsit-telyssä voidaan parantaa joitakin tärkeitä paperinvalmistusominaisuuksia.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Chemical reactions can generally be influenced by controlling the pH and temperature of the reaction. By controlling chemical reactions in alkali treatment of chips or pulps, some important papermaking properties can be improved.

Pektiinit ovat polydispersisiä polymeerejä, ja niillä on pääketju, jossa on osittain metyyliesteröityjä galakturonihappo (GalA) -yksikköjä, joiden välissä on ramnoosi 5 (Rha) -yksikköjä. Kuusipuu sisältää 1,5-2 % pektiinejä ja haapapuu 2-2,5 % (Pra-novich, A.V. Sundberg, K. ja Holmbom, B. (2003) Chemical changes in thermo-mechanical pulp at alkaline conditions. J. Wood Chem. Technol. 23(1): 89-112; Sundberg, A., Sundberg, K., Lillandt, C ja Holmbom, B. (1996) Determination of 5 hemicelluloses and pectin in wood and pulp fibres by acid methanolysis and gas chromatography. Nord. Pulp Pap. Res. J. 11(4)216-219, 226).Pectins are polydispersed polymers and have a backbone of partially methylesterified galacturonic acid (GalA) units with rhamnose 5 (Rha) units between them. Spruce contains 1.5-2% of pectins and aspen 2-2.5% (Pra-novich, AV Sundberg, K. and Holmbom, B. (2003) Chemical changes in thermo-mechanical pulp at alkaline conditions. J. Wood Chem Technol 23 (1): 89-112; Sundberg, A., Sundberg, K., Lillandt, C., and Holmbom, B. (1996) Determination of 5 hemicelluloses and pectin in wood and pulp fibers by acid methanolysis and gas chromatography. .Nord Pulp Pap Res J. 11 (4) 216-219, 226).

Pektiiniaineiden vapautuminen prosessivesiin lisää niin kutsutun ’’anionisen roskan” määrää vesikierrossa. Tämä lisää kemikaalien, kuten paperikemikaalien, kokonaiskulutusta paperikoneen (PM) märkäpäässä ja vähentää PM:n 10 ajettavuutta.The release of pectic substances into process waters increases the amount of so-called '' anionic debris '' in the water cycle. This increases the total consumption of chemicals such as paper chemicals at the wet end of the papermaking machine (PM) and reduces the runnability of the PM 10.

OH 0γ°·°Η3 OH °Y°'CH3 oh JZ, a? a-D-GalA-^a-D-GaIA-H>Cf-D-GalA->a-L-Rha—»a-D-GalA->a-D-GalA 1 —>4 1 —>4 1 —>2 1 —>4 1 —>4OH 0γ ° · ° Η3 OH ° Y ° 'CH3 oh JZ, a? aD-GalA- ^ aD-GaIA-H> Cf-D-GalA-> aL-Rha— »aD-GalA-> aD-GalA 1 -> 4 1 -> 4 1 -> 2 1 -> 4 1 -> 4

Ligniinin otaksutaan yleensä olevan vallitseva kromoforien lähde, josta mekaanisil-15 la massoilla havaittu vaaleuden ylin raja-arvo, havupuilla ~80 % ISO ja lehtipuilla ~85 % ISO, johtuu. Happamilla hemiselluloosilla, kuten pektiineillä, ksylaaneilla ja muilla uronaaneilla, voi kuitenkin olla ratkaiseva osuus mekaanisten massojen per-oksidivalkaisussa saatavan maksimaalisen vaaleuden rajoittamisessa.Lignin is generally believed to be the predominant source of chromophores for which the highest brightness limit observed for mechanical silage masses, ~ 80% ISO for conifers and ~ 85% ISO for hardwoods. However, acidic hemicelluloses such as pectins, xylans and other uronans can play a crucial role in limiting the maximum brightness obtained in the peroxide bleaching of mechanical pulps.

Polymeeriketjun pilkkoutuminen β-eliminaatiomekanismin mukaisesti edellyttää 20 metyyliesteröityjen karboksyyliryhmien mukanaoloa ja se inhiboituu tämän vuoksi demetylaation vaikutuksesta (Kiss J. (1974) β-eliminative degradation of carbohydrates containing uronic acid residues. Adv. Carbohydr. Chem. Biochem. 29: 229 -03; Renard, C.M.G.C. ja Thibault, J.-F. (1996) Degradation of pectin in alkaline conditions: kinetics of demethylation. Carbohydrate Res. 286: 139- 150). Sekä 25 demetylaatio- että β-eliminaatioreaktioiden nopeudet suurentuvat pH:n myötä. pH:n suurentuminen lisää kuitenkin demetylaatiota enemmän kuin β-eliminaatiota, kun taas lämpötilan kohoaminen lisää β-eliminaatiota enemmän kuin demetylaatiota. Kontrolloimalla lämpötilaa alkalikäsittelyprosessin vaiheissa on siksi mahdollista vähentää anionisten pektiiniaineiden vapautumista ja myös lisätä val-30 kaistavien mekaanisten massojen vaaleutta.Cleavage of the polymeric chain according to the β-elimination mechanism requires the presence of methyl esterified carboxyl groups and is therefore inhibited by demethylation (Kiss J. (1974) Carbohydr. Chem. Biochem. 29: 229 -03; Renard, CMGC and Thibault, J.-F. (1996) Degradation of pectin in alkaline conditions: Kinetics of demethylation (Carbohydrate Res. 286: 139-150). The rates of both demethylation and β-elimination reactions increase with pH. However, increasing pH increases demethylation more than β-elimination, while increasing temperature increases β-elimination more than demethylation. By controlling the temperature at the stages of the alkali treatment process, it is therefore possible to reduce the release of anionic pectic substances and also to increase the whiteness of the mechanical pulps to be bleached.

6 OH 0V0-CH* OH 0V0”CH^ o o-ch3 oh o och3 oh β-eliminaatio6 OH 0V0-CH * OH 0V0 ”β-elimination of CH ^ o o-ch3 oh o och3 oh

Pektiinillä tapahtuu aikalisissä olosuhteissa kaksi yhtäaikaista reaktiota: demety-laatio ja β-eliminaatio. Pektiinin herkkyys depolymeroitua β-eliminaation vaikutuk-5 sesta on riippuvaista esteriryhmän esiintymisestä galakturonihapossa. Kun meta-nolin poistuminen pektiinistä on mennyt loppuun, β-eliminaatio pysähtyy. C4:n ja C5:n välille pelkistämättömään päähän ilmaantuu kaksoissidos (Kiss, 1974).Pectin undergoes two simultaneous reactions under demineralized conditions: demethylation and β-elimination. The sensitivity of pectin to depolymerization by the action of β-elimination is dependent on the presence of an ester group in galacturonic acid. When the removal of methanol from pectin is complete, β-elimination stops. A double bond appears between the C4 and C5 at the non-reducing end (Kiss, 1974).

Pektiinien vapautuminen kuusesta valmistetusta TMP:stä kaksinkertaistuu korkeassa lämpötilassa (80-100 °C) suoritettavissa käsittelyissä verrattuna esillä 10 olevan keksinnön mukaiseen matalassa lämpötilassa (20-70 °C) suoritettavaan käsittelyyn. Tämä havaittiin myös prosessivesien pienempänä kationikulutuksena (~25 %). Samalla peroksidivalkaistujen kuusimassojen vaaleus matalaan lämpötilaan perustuvissa olosuhteissa imeytetyillä massoilla nousee 1-2 % ISO suuremmaksi verrattuna korkeaan lämpötilaan perustuviin olosuhteisiin ennen lämpötilan 15 kohottamista haluttuun reaktiolämpötilaan.Release of pectins from spruce TMP doubles in high temperature (80-100 ° C) treatments compared to the low temperature (20-70 ° C) treatment of the present invention. This was also observed with lower cation consumption (~ 25%) of process waters. At the same time, the lightness of the peroxide bleached spruce pulps under low temperature conditions by the impregnated pulps increases by 1-2% ISO compared to the high temperature conditions prior to raising the temperature to the desired reaction temperature.

Matalassa lämpötilassa suoritettavan esikäsittelyn vaikutusta mekaanisilla haapa-massoilla (BCTMP) ei ole tutkittu. Voitaisiin kuitenkin olettaa, että vaikutus olisi vielä selvempi, koska haapa sisältää suunnilleen 25 % enemmän pektiinejä kuin kuusi.The effect of low temperature pretreatment with mechanical aspen pulp (BCTMP) has not been studied. However, it could be expected that the effect would be even more pronounced as aspen contains approximately 25% more pectins than six.

20 Esillä olevassa keksinnössä on saatu aikaan menetelmä pektiiniä sisältävien ligno-selluloosaraaka-aineiden käsittelemiseksi suu risaantoisessa massanvalmistus-prosessissa (ennen paperikoneen perälaatikkoa) käyttäen aikalisissä olosuhteissa suoritettavaa yhtä tai useampaa käsittelyvaihetta. Pektiiniä sisältävä raaka-aine voi olla mikä tahansa sopiva materiaali, kuten puu, havupuu tai lehtipuu tai näiden yh-25 distelmät, haketettu lignoselluloosapitoinen raaka-aine kuten puuhake, olki, kui-dutettu puu tai suurisaantoinen massa.The present invention provides a process for treating pectin-containing ligno-cellulosic feedstock in a high-yield pulping process (prior to a papermaking machine headbox) using one or more processing steps under alkaline conditions. The pectin-containing raw material may be any suitable material, such as wood, coniferous or hardwood or combinations thereof, chopped lignocellulosic raw material such as wood chips, straw, pulp, or high yield pulp.

Alkalista käsittelyvaihetta voidaan käyttää ennen mekaanista kuidutusta tai tätä seuraavaa(-ia) alkalista(-ia) valkaisuvaihetta(-ita). Alkaliset kemikaalit voivat olla mitä tahansa sopivia aikalisiä kemikaaleja, joilla saadaan aikaan natiivien 30 pektiinien metyyliestereiden merkittävään demetyloitumiseen riittävät olosuhteet, 7 tyypillisesti pH 9:n yläpuolella huoneenlämmössä. Alkalin lähtömateriaali voi olla esimerkiksi peräisin hydroksideista, karbonaateista tai sulfiiteista, edullisesti natrium-, kalsium-, ammonium- tai magnesiumhydroksideista, -karbonaateista tai -sulfiiteista, tai näiden yhdistelmistä.The alkaline treatment step may be used prior to mechanical pulping or the subsequent alkaline bleaching step (s). Alkaline chemicals may be any suitable alkaline chemicals that provide conditions sufficient for significant demethylation of native pectin methyl esters, typically above pH 9 at room temperature. The alkali starting material may, for example, be derived from hydroxides, carbonates or sulphites, preferably sodium, calcium, ammonium or magnesium hydroxides, carbonates or sulphites, or combinations thereof.

5 Esillä, olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä aikalisiä kemikaaleja käytetään matalassa lämpötilassa suoritettavassa käsittelyvaiheessa (Ti), joka tarkoittaa kohtaa, jossa alkali on ensimmäisen kerran kosketuksessa pektiiniä sisältävän materiaalin kanssa ennen yhtä tai useampaa peräkkäistä käsittelyvaihetta samassa tai korkeammassa lämpötilassa (T2). On tärkeää, ettei 10 pektiiniä sisältävään materiaaliin ole käytetty mitään edeltävää alkali-käsittelyvaihetta, koska pektiinin alkalilla indusoituva pilkkoutuminen tapahtuu hyvin nopeasti. Päinvastaisessa tapauksessa, jossa alkalia lisätään ensimmäisen kerran matalassa lämpötilassa, tapahtuu demetylaatioreaktio nopeasti, mikä siten estää pektiinin alkalin indusoiman jatkopilkkoutumisen β-eliminaatioreaktioiden 15 vaikutuksesta, Alkalin annos voi olla alueella 0,1-10% (paino/paino) pektiiniä sisältävän materiaalin kuivan olomuodon perusteella ilmoitettuna.In the process of the present invention, alkaline chemicals are used in a low temperature treatment step (Ti), which refers to the point where the alkali is first contacted with the pectin-containing material prior to one or more subsequent treatment steps at the same or higher temperature (T2). It is important that no prior alkali treatment step is used for the material containing 10 pectins, since alkali-induced cleavage of pectin occurs very rapidly. Conversely, when the alkali is added for the first time at low temperature, the demethylation reaction occurs rapidly, thus preventing the alkali-induced further degradation of pectin by β-elimination reactions, the dose of alkali may be in the range 0.1-10% w / w based on dry state of the pectin-containing material. in terms of.

On edullista, että käsiteltävän materiaalin sisältämät pektiinit ovat metyyliesteröity-neitä. Metyyliesteröitymisen aste on yleensä 20-100 % määritettynä yhden metyyliesteriryhmän sisältävien galakturoniyksikköjen prosenttimääränä, ja se on 20 edullisesti 50-70 %.It is preferred that the pectins contained in the material to be treated are methylesterified. The degree of methyl esterification is generally 20 to 100%, determined as a percentage of galacturonic units containing one methyl ester group, and is preferably 50 to 70%.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan parannettua pektiiniä sisältävän materiaalin valkaistavuutta. Tämä johtaa massan vaaleuden parantumiseen sekä pienempään kemikaalikulutukseen ja kustannuksiin, jotka tarvitaan tietyn nimenomaisen vaaleuden aikaansaamiseen. Lisäksi prosessivesiin 25 vapautuu pienempi määrä ionisia aineita. Pienempi liuenneiden aineiden määrä ; vedessä merkitsee pienempiä kemikaalikustannuksia paperin valmistuksessa tai veden käsittelyssä ja pienempää vaikutusta ympäristöön. Se myös parantaa paperikoneen suorituskykyä. Myös massan laatu on parempi, esimerkiksi siinä esiintyy vähemmän tummumista.The process of the present invention provides improved bleachability of pectin-containing material. This results in an improvement in the brightness of the pulp, as well as a reduction in the chemical consumption and costs required to achieve a particular brightness. In addition, the process waters 25 release a smaller amount of ionic substances. Reduced solids content; in water means less chemical costs in paper making or water treatment and less impact on the environment. It also improves paper machine performance. The quality of the pulp is also better, for example, it has less darkening.

30 Kuvio 2 esittää esillä olevan keksinnön periaatetta. Kuvio 2A on lohkokaavio kek-: sinnön vaiheista. Tn on yksi tai useampi (n £ 2) vaihe T2, T3, T4 ... Kuvio 2B esittää paperin haluttuja ominaisuuksia, vaaleutta, vettä (ionisten aineiden määrää) ja kuitujen ominaisuuksia, jotka ominaisuudet ovat toisistaan riippuvaisia.Figure 2 illustrates the principle of the present invention. Figure 2A is a block diagram of the steps of the invention. Tn is one or more (n £ 2) steps T2, T3, T4 ... Figure 2B shows the desired properties of the paper, the brightness, the water (amount of ionic substances) and the properties of the fibers, which are interdependent.

88

Suurisaantoinen massanvalmistusprosessi voi tarkoittaa kuumahierteen valmistusta tai kemikuumahierteen valmistusta, joissa saanto on yleensä yli 70 %, edullisesti yli 80 % ja edullisemmin yli 85 %.The high yield pulping process may mean the production of hot pulp or chemical pulp, in which the yield is generally greater than 70%, preferably greater than 80%, and more preferably greater than 85%.

Matala lämpötila vaiheessa Ti tässä käytettynä tarkoittaa 70 °C:n tai tätä 5 matalampaa lämpötilaa, edullisesti alle 60 °C:n, edullisemmin alle 50 °C:n lämpötilaa. Tavallisesti voidaan käyttää huoneenlämmöstä (20 °C) mainittuun 70 °C:seen ulottuvaa lämpötila-aluetta. Yhdessä suoritusmuodossa lämpötila on 50-60 °C. Mainitun lämpötilaltaan matalan vaiheen kesto tai T-pn tai T2:n välillä oleva aikaväli voi olla 1 sekunnista 24 tuntiin olevalla alueella, yleensä alle 10 4 tuntia. Yhdessä suoritusmuodossa aikaväli on 1 sekunnista 2 tuntiin olevalla alueella. Vielä yhdessä suoritusmuodossa aikaväli on 2:sta 10:een minuuttia olevalla alueella, esimerkiksi noin 5 minuuttia. On tärkeää, että mainittu aika mahdollistaa demetylaatioreaktioiden tapahtumisen matalahkossa lämpötilassa.The low temperature in step Ti, as used herein, means a temperature of 70 ° C or lower, preferably below 60 ° C, more preferably below 50 ° C. Normally, a temperature range from room temperature (20 ° C) to said 70 ° C may be used. In one embodiment, the temperature is 50-60 ° C. The duration of said low temperature step or the time interval between T-pn or T2 can range from 1 second to 24 hours, generally less than 10 4 hours. In one embodiment, the time interval is in the range of 1 second to 2 hours. In yet another embodiment, the time interval is in the range of 2 to 10 minutes, for example about 5 minutes. It is important that said time allows for demethylation reactions to occur at low temperature in the seam.

Yhdessä suoritusmuodossa vaiheessa Ti käytetään myös muita kemikaaleja, 15 kuten kelatointi-, stabilointi- ja/tai valkaisuaineita, edullisesti perhappia. Vaiheessa Ti käytettävät kemikaalit voidaan myös kierrättää seuraavaan(-iin) vaiheeseen(-iin).In one embodiment, other chemicals such as chelating, stabilizing and / or bleaching agents, preferably peracid, are also used in step Ti. The chemicals used in step Ti may also be recycled to the next step (s).

Yhdessä suoritusmuodossa vaiheessa T2 käytetään kemikaaleja, kuten alkalia, kelatointi-, stabilointi- ja/tai valkaisuaineita, kuten EDTA:ta, DTPA:ta, silikaattia, 20 magnesiumsulfaattia, vetyperoksidia. Vielä yhdessä suoritusmuodossa lämpötila T2-vaiheessa on alueella 70-210 °C.In one embodiment, chemicals such as alkali, chelating, stabilizing and / or bleaching agents such as EDTA, DTPA, silicate, magnesium sulfate, hydrogen peroxide are used in step T2. In another embodiment, the temperature in the T2 phase is in the range of 70-210 ° C.

Vapautuneet anioniset aineet voivat sisältää esimerkiksi galakturonihappoa, gluku-ronihappoa ja 4-O-metyleeniglukuronihappoa. Tämän keksinnön mukainen menetelmä vähentää pääasiassa galakturonihapon määrää.The released anionic agents may include, for example, galacturonic acid, glucuronic acid and 4-O-methylene glucuronic acid. The process of the present invention mainly reduces the amount of galacturonic acid.

25 Yhdessä suoritusmuodossa alkalikäsittelyvaihe on alkaliesikäsittelyvaihe ennen mekaanista kuidutusta korkeassa lämpötilassa (CTMP-kuidutus). Vielä yhdessä suoritusmuodossa alkalikäsittelyvaihe on alkaliesikäsittelyvaihe ennen alkalista peroksidivalkaisua; ennen MC-vaihetta kaksivaiheisessa MC-HC-valkaisu-sekvenssissä tai ennen yhtä yksittäistä HC-vaihetta tai MC-vaiheena, jossa 30 käytetään kontrolloitua lämpötilaa ennen korkeissa lämpötiloissa käytettävää HC-vaihetta.In one embodiment, the alkali treatment step is an alkali pretreatment step before mechanical defibration at high temperature (CTMP defibration). In yet another embodiment, the alkali treatment step is an alkali pretreatment step prior to alkaline peroxide bleaching; prior to the MC step in the two-step MC-HC bleaching sequence or prior to a single HC step or as an MC step using a controlled temperature prior to the high temperature HC step.

’’Kemikuumahierteitä” (CTMP) valmistetaan käsittelemällä lignoselluloosamateriaa-lia, tavallisesti haketta, yhdellä tai useammalla kemiallisella aineella, jolloin tähän sisältyvät toimenpiteet, joissa materiaalia kuumennetaan ja kuidut erotetaan me 9 kaanisesti. Yllä mainituissa yhdistetyissä toimenpiteissä, joihin sisältyvät kuumennus, kemikaalikäsittely ja kuitujen erottaminen, voidaan kontrolloitua lämpötilaa Ti käyttäen suoritettava kemikaalikäsittely suorittaa ennen kuitujen erottamista, tämän aikana tai tämän jälkeen.'' Chemical pulp '(CTMP) is prepared by treating a lignocellulosic material, usually wood chips, with one or more chemical agents, which includes the steps of heating the material and separating the fibers mechanically. In the above combined operations involving heating, chemical treatment and fiber separation, chemical treatment using a controlled temperature Ti may be performed before, during or after fiber separation.

5 CTMP-massoja valmistettaessa yleensä saannoksi, joka toisin sanoen on massan kuivapaino lähtömateriaalin kuivapainoon verrattuna, saadaan 70-90 %, tyypillisesti 85-90 % ja TMP-massoilla 85-95 %, tyypillisesti 90-95 %.Generally, when preparing CTMP pulps, the yield, that is, the dry weight of the pulp relative to the dry weight of the starting material, is obtained in the range of 70-90%, typically 85-90%, and TMP pulps 85-95%, typically 90-95%.

’’Kemiallinen esikäsittely” tarkoittaa yleensä sellaista toimenpidettä, jonka kuluessa lignoselluloosaa sisältävää materiaalia, tavallisimmin haketta, käsitellään joko sul-10 hittiä tai sulfiitin ja natriumhydroksidin seosta sisältävällä nesteellä lämpötilassa, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin 100 °C kylläisyyshöyrynpaineessa. Käsittely natriumhydroksidin ja vetyperoksidin seoksia sisältävillä nesteillä suoritetaan tyypillisesti 60-80 °C:ssa. Kemiallinen käsittely sisältää potentiaalisesti lignosellu-loosamateriaalin tavanomaisen imeyttämisen höyryttämällä, minkä tarkoituksena 15 on edistää valittuja reagensseja sisältävän liuoksen tunkeutumista materiaaliin, minkä jälkeen suoritetaan seuraava(t) ruuvipuristusvaihe(et), joiden tarkoituksena on poistaa mukana tullut ilma ja edistää kemikaalien jakautumista kauttaaltaan puumateriaaliin.'' Chemical pre-treatment 'generally means an operation during which a lignocellulose-containing material, usually chips, is treated with either a sul-10-hit or a sulphite-sodium hydroxide mixture at a temperature equal to or greater than 100 ° C at a saturation vapor pressure. Treatment with liquids containing mixtures of sodium hydroxide and hydrogen peroxide is typically carried out at 60-80 ° C. The chemical treatment potentially involves conventional vapor absorption of the lignocellulosic material material to facilitate infiltration of a solution containing the selected reagents, followed by a subsequent screw extraction step (s) to remove entrained air and promote chemical partitioning.

Lämpötila, jossa käsittely suoritetaan, ei ole yleensä yli 200 °C ja se on tavallisesti 20 alueella noin 120-160 °C. Käsittelymedium on aluksi pH:ltaan alueella 6-12,5.The temperature at which the treatment is carried out is generally not more than 200 ° C and is usually in the range of about 120 to 160 ° C. The treatment medium will initially have a pH in the range of 6 to 12.5.

Kemiallisen esikäsittelyn kesto on riippuvainen prosessin muiden muuttujien valinnasta, mutta se ei ole yleensä yli 1 tunnin pituinen.The duration of the chemical pre-treatment is dependent on the choice of other process variables, but is usually not more than 1 hour.

S02.na ilmoitettuna sulfiitin määrä esikäsittelyssä on esimerkiksi alueella suunnilleen 0,1-10%, tyypillisimmin 0,5-3%, uunikuivalla lignoselluloosapitoisella 25 materiaalilla ja natriumhydroksidin määrä 0-7 % puulajin ja tuotteen ja prosessin vaatimusten mukaan. Η202:η määrä alkalisessa peroksidiesikäsittelyssä voi olla alueella 0,5-12%, tyypillisimmin 3-5%, ja natriumhydroksidin määrä 0,5-10%, tyypillisimmin 2-7 %, puulajin ja tuotteen ja prosessin vaatimusten mukaan.Expressed as SO2, the amount of sulfite in the pretreatment is, for example, in the range of about 0.1-10%, most typically 0.5-3%, with oven-dry lignocellulosic material and sodium hydroxide 0-7%, depending on the species of wood and product and process requirements. The amount of Η202: η in the alkaline peroxide pretreatment may be in the range 0.5-12%, most typically 3-5%, and the amount of sodium hydroxide 0.5-10%, most typically 2-7%, depending on the type of wood and product and process requirements.

Esikäsittelyssä voidaan yhdessä alkalisen sulfiitin tai alkalisen peroksidin kanssa 30 käyttää tiettyjä kemiallisia aineita, esimerkiksi kompleksointi-tai sekvestrointiainei-ta, kuten dietyleenitriamiinipentaetikkahappoa (DTPA), etyleenidiamiinitetraetikka-happoa (EDTA), natriumsilikaattia ja magnesiumsulfaattia (Epsom-suolaa).Certain chemical agents, for example complexing or sequestering agents such as diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), sodium silicate, and magnesium sulfate (magnesium sulfate), may be used in combination with alkaline sulfite or alkaline peroxide.

10 TMP- ja/tai CTMP-massojen tekniikan tason mukainen valkaisu käyttämällä vetyperoksidia alkalisessa mediumissa suoritetaan tyypillisesti lisäämällä suunnilleen 0,5-10-prosenttista vetyperoksidia noin 1-10-prosenttisen natriumsilikaattiliuoksen mukana ollessa suunnilleen arvoltaan 9-11 olevassa pH:ssa ja noin 40-100 °C:n 5 lämpötilassa noin 0,5-2 tunnin ajan suunnilleen 10-30-prosenttisessa sakeudessa. Valkaisukylpy voi myös sisältää tiettyjä lisäaineita, pääasiassa yhtä tai useampaa sekvestrointi- tai kompleksointiainetta, kuten esimerkiksi DTPA:ta.The prior art bleaching of TMP and / or CTMP pulps using hydrogen peroxide in an alkaline medium is typically carried out by adding about 0.5-10% hydrogen peroxide in the presence of about 1-10% sodium silicate solution at a pH of about 9-11 and about 40%. At a temperature of -100 ° C for about 0.5-2 hours at a consistency of about 10-30%. The bleaching bath may also contain certain additives, mainly one or more sequestering or complexing agents, such as DTPA.

Tornivalkaisu tarkoittaa valkaisua, joka tapahtuu tavallisesti suuressa sakeudessa.Tower bleaching refers to bleaching that usually occurs at high consistency.

2-vaiheista valkaisua, jossa HC (suurisakeuksista) -valkaisusuodosta kierrätetään 10 alussa käytettävään MC (keskisakeuksiseen) -vaiheeseen, käytetään yleensä siiloin, kun valkaisun kohteilta edellytetään suurta (>80 % ISO) vaaleutta. Lämpötila valkaisuliemen ja massan ensimmäisen kosketukseentulon kohdalla on samaa tasoa kuin valkaisuvaiheen lämpötila, toisin sanoen hyvällä marginaalilla yli 60 °C, tyypillisesti 70 °C:n ja 90 °C:n välillä.The 2-stage bleaching process, which recycles HC (high consistency) bleaching filtrate to 10 initial MC (medium consistency) steps, is typically used where high (> 80% ISO) brightness is required for bleaching targets. The temperature at the first contact of the bleaching liquor and pulp is at the same level as the temperature of the bleaching step, i.e., with a good margin above 60 ° C, typically between 70 ° C and 90 ° C.

15 Liotusvalkaisu tarkoittaa valkaisua suuressa materiaalisakeudessa yhteen puristetussa massassa matalammissa lämpötiloissa, tavallisesti 20-45 °C:ssa ja pitempinä valkaisuaikoina kuin mitä tavanomaisessa tornivalkaisussa.Soak bleaching refers to bleaching at high material consistency in a pressed pulp at lower temperatures, usually 20-45 ° C and longer bleaching times than conventional tower bleaching.

Kuidutinvalkaisu tarkoittaa valkaisua, joka suoritetaan kuidutusvaiheen aikana lisäämällä joko primaariseen jauhimeen tai sekundaariseen jauhimeen johdettavaan 20 syötteeseen alkalista peroksidia. Tämä tarkoittaa sitä, että lämpötila valkaisuliemen ja massan ensimmäisen kosketukseentulon kohdalla on tavallisesti erittäin : korkea, toisin sanoen 100-160 °C.Defibrator bleaching means bleaching that is performed during the defibration step by adding alkaline peroxide to the feed to either the primary refiner or the secondary refiner. This means that the temperature at the first contact of the bleaching liquor and pulp is usually very high, i.e. 100-160 ° C.

EsimerkiteXAMPLES

Esimerkki 1. Värin muodostuminen pektiineiilä aikalisissä olosuhteissa eri 25 lämpötiloissa Käytettiin kaupallisesti saatavaa metyyliesteröityä pektiiniä (1 mg/ml pektiini, 94-prosenttisesti metyyliesteröityä, 0,3 ml 1 M NaOH, 20-100 °C, 30 min). Kuviosta 1 voidaan havaita, kuinka pektiinin hajoaminen aikalisissä olosuhteissa korkeahkoissa lämpötiloissa (yli 70 °C) johtaa kromoforien voimakkaampaan muodostu-30 miseen, minkä seurauksena tapahtuu vesien voimakasta tummumista.EXAMPLE 1: Color development of pectin under alkaline conditions at various temperatures Commercially available methylesterified pectin (1 mg / ml pectin, 94% methylesterified, 0.3 ml 1 M NaOH, 20-100 ° C, 30 min). From Figure 1, it can be seen how the decomposition of pectin under alkaline conditions at elevated temperatures (above 70 ° C) results in a more intensive formation of chromophores, resulting in severe darkening of the waters.

Kuviosta 3 voidaan havaita, että pektiiniketjun katkeaminen on hyvin nopea reaktio jopa matalissa lämpötiloissa, tässä tapauksessa 40 °C:ssa. Jo 20 sekunnin kuluttua ketjun pituus on pienentynyt 30 %:lla.It can be seen from Figure 3 that the pectin chain break is a very rapid reaction even at low temperatures, in this case at 40 ° C. In just 20 seconds, the chain length has been reduced by 30%.

1111

Esimerkki 2. Pektiinien vapautuminen eri lämpötiloissa esikäsitellystä ’’puhtaasta” TMP:stäExample 2. Release of pectins from "TMP" pre-treated at different temperatures

Kuusesta (Picea abies L.) peräisin olevasta kuumahierteestä otettiin näytteitä suomalaisessa massatehtaassa toisen vaiheen jauhimen jälkeen sakeudeltaan 5 suunnilleen 35-prosenttisina ja massaa varastoitiin -24 °C:ssa siihen asti, kunnes sitä käytettiin.Hot pulp from spruce (Picea abies L.) was sampled at a Finnish pulp mill after a second stage refiner at a consistency of approximately 35% and stored at -24 ° C until used.

’’Puhtaita” TMP-kuituja saatiin uutolla Soxhlet-laitteessa heksaani-asetoniseoksella (9:1 tilavuus/tilavuus) 24 tunnin ajan lipofiilisen materiaalin poistamiseksi. Vesiliukoiset aineet (hemiselluloosat ja pienimoolimassaiset aromaattiset yhdisteet) 10 poistettiin pesemällä huolellisesti. Esiuutettu TMP suspendoitiin tislattuun veteen (pH 5,5) 60 °C:ssa sakeudeltaan 2-prosenttisena ja sekoitettiin 3 h ajan lapa-sekoittimelia (~200 kierrosta minuutissa). TMP-suspensio suodatettiin vakuumissa Buchner-suppilossa paperikoneen viiraa käyttäen. Hienojakoisten ainesten hävikin estämiseksi suodos johdettiin muodostuneen kuituhuovaston läpi kaksi kertaa. 15 TMP suspendoitiin uudelleen tislattuun veteen ja pesutoimenpiteet toistettiin 5 kertaa. Lopullisen suodoksen TOC-arvo oli 4 mg/l. Pesty TMP kuivattiin ilmassa ja varastoitiin pimeässä +4 °C:ssa.'' Pure 'TMP fibers were obtained in a Soxhlet extractor with hexane-acetone (9: 1 v / v) for 24 hours to remove lipophilic material. Water soluble substances (hemicelluloses and low molecular weight aromatic compounds) were removed by careful washing. The pre-extracted TMP was suspended in distilled water (pH 5.5) at 60 ° C with a consistency of 2% and stirred for 3 h with a blade stirrer (~ 200 rpm). The TMP suspension was filtered under vacuum in a Buchner funnel using a papermaking machine wire. To prevent the loss of fines, the filtrate was passed through the formed fiber mycelium twice. The TMP was resuspended in distilled water and the washing operations were repeated 5 times. The final filtrate had a TOC of 4 mg / L. The washed TMP was air dried and stored in the dark at + 4 ° C.

10 g o.d. (uunikuivaa) TMP:tä 95g:ssa suspensiota, jota pidettiin polyeteenistä valmistetuissa muovipusseissa, sekoitettiin huolellisesti. Kaikkia massoja esikuu-20 mennettiin ensin 3 tuntia 70 °C:ssa, minkä jälkeen niiden lämpötila säädettiin kokeita varten tavoitteeksi asetettuun arvoon.10 g o.d. (oven-dry) TMP in 95g of the suspension kept in polyethylene plastic bags was mixed thoroughly. All pulps were first lost for 3 hours at 70 ° C, after which their temperature was adjusted to the target value for the experiments.

Massoja tasapainotettiin ensin eri lämpötiloissa (4 °C, 20 °C ja 70 °C) 1 tunnin ajan, minkä jälkeen niihin lisättiin NaOH:a (katso taulukko 1). 4 °C:ssa ja 20 °C:ssa esikäsiteltävillä massoilla paikoillaanpitoajat olivat 2 ja 1 tuntia, vastaavassa järjes-25 tyksessä ilmoitettuna, minkä jälkeen lämpötila nostettiin vesihauteessa 70 °C:seen. 70 °C:ssa esikäsitelty massa asetettiin suoraan 70 °C:seen säädettyyn vesihauteeseen 90 minuutin ajaksi (kuvio 4).The masses were first equilibrated at various temperatures (4 ° C, 20 ° C and 70 ° C) for 1 hour, after which NaOH was added (see Table 1). At 4 ° C and 20 ° C, the pretreated pulps were stationary for 2 and 1 hours, respectively, followed by raising the temperature in a water bath to 70 ° C. At 70 ° C, the pretreated pulp was placed directly in a water bath set at 70 ° C for 90 minutes (Figure 4).

Lopuksi massat jäähdytettiin jäähauteessa 20 °C:seen. Lopullisen pH:n mittauksen jälkeen massat tehtiin happamaksi sellaisella määrällä 6-prosenttista S02-vesi-30 seosta, että niiden pH-arvoksi saatiin 5. Näytteitä massan suodoksista otettiin kemiallista analyysiä varten.Finally, the pulps were cooled in an ice bath to 20 ° C. After the final pH measurement, the pulps were acidified with an amount of 6% SO2-water 30 to give a pH of 5. Samples of pulp filtrates were taken for chemical analysis.

Kuviosta 5 voidaan havaita, kuinka Xyl ja GalA vapautuvat veteen eri lähtölämpö-tiloissa suoritetun alkalikäsittelyn jälkeen. 20 °C ja 70 °C lämpötilojen välillä esiintyvä GalA:n vapautumisen ero on suuri, toisin sanoen yli 100 %, kun taas neutraa- 12 lien ksylaanien (määritettynä ksyloosimonomeereinä) vapautuminen ei lisäänny käsittelylämpötilaa nostamalla. Tämä on selvä pitävä osoitus siitä, että se alku-lämpötila, jossa alkali kohtaa massan, määrää pektiiniketjun katkeamisnopeuden.Figure 5 shows how Xyl and GalA are released into water after alkali treatment at different starting temperatures. The difference in GalA release between 20 ° C and 70 ° C is high, i.e. more than 100%, while the release of neutral xylans (defined as xylose monomers) is not increased by raising the treatment temperature. This is a clear proof that the initial temperature at which the alkali encounters the mass determines the rate of cleavage of the pectin chain.

Taulukko 1table 1

Esikäsittely Pääkäsittely Lämpö- NaOH Aika Lämpö- aika Lopullinen pH neutra-tila (°C) (% massan (min) tila (°C) (min) pH loinnin jäl- perusteella)* 20 °C:ssa keen 2 1 120 70 60 8,5__4,6 2 2 120 70 60 10,5 5 20 1 60 70 60 8,0 4,8 20 2 60 70 60 10,1 4,8 70 1 0 70 60 8,6 4,4 70 2 0 70 60 10,5__5,1 5 *1 M NaOH:n lämpötila säädetty spesifiseen käsittelylämpötilaanPretreatment Main treatment Heat-NaOH Time Heat-time Final pH neutral state (° C) (% mass (min) state (° C) (min) after pH conditioning) * at 20 ° C to 2 1 120 70 60 8.5__4.6 2 2 120 70 60 10.5 5 20 1 60 70 60 8.0 4.8 20 2 60 70 60 10.1 4.8 70 1 0 70 60 8.6 4.4 70 2 0 70 60 10.5__5.1 5 * 1 M NaOH temperature adjusted to specific treatment temperature

Esimerkki 3Example 3

Eri lämpötiloissa esikäsitellyn TMP:n valkaistavuusBleachability of TMP pretreated at different temperatures

Esimerkissä 3 käytetty massa oli sama kuin esimerkissä 2 lukuun ottamatta sitä, että näissä kokeissa sitä ei ollut uutettu heksaanilla tai pesty huolellisesti. Osa ve-10 teen liukoisista aineista (hemiselluloosat ja pienimoolimassaiset aromaattiset yhdisteet) poistettiin kuitenkin laimentamalla massa ensin 2-prosenttiseksi, sekoittamalla massaa 60°C:ssa 1 tunnin ajan ja sakeuttamalla massa kuiva-aineen suhteen 20-prosenttiseksi BUchner-suppilolla. Hienojakoisten aineiden säilyttämiseksi ensimmäinen osa suodosta kierrätettiin kuituhuovaston läpi.The mass used in Example 3 was the same as that used in Example 2 except that in these experiments it was not extracted with hexane or thoroughly washed. However, some of the water-soluble solids (hemicelluloses and low molecular weight aromatic compounds) were removed by first diluting the pulp to 2%, mixing the pulp at 60 ° C for 1 hour, and thickening the pulp to 20% with a BUchner funnel. To retain fines, the first portion of the filtrate was recycled through a fiber blanket.

15 Pestyä TMP:tä, DTPA:ta (0,25 %, laskettu kuivan massan perusteella) ja MgS04:a (0,05 %) sekoitettiin huolellisesti polyeteenistä valmistetussa muovipussissa ja seosta pidettiin yön yli huoneenlämmössä. Massa sekoitettiin huolellisesti ja jaettiin muovipusseihin, jotka kukin sisälsivät 10 g o.d.-massaa. Massoja käsiteltiin rinnakkain kunkin esikäsittelylämpötilakokeen suhteen (2 °C, 20 °C ja 70 °C).Washed TMP, DTPA (0.25%, based on dry weight) and MgSO 4 (0.05%) were mixed thoroughly in a polyethylene plastic bag and kept overnight at room temperature. The pulp was thoroughly mixed and divided into plastic bags containing 10 g of o.d. mass each. The pulps were treated in parallel for each pretreatment temperature test (2 ° C, 20 ° C and 70 ° C).

20 Esimerkkiä 2 vastaava käsittelykaavio esitetään kuviossa 6. 10 ml kylmää 3-pro-senttista H2C>2:a lisättiin 2 °C:ssa esikäsiteltyihin massoihin, sekoitettiin ja asetettiin 13 kylmään (0-+2 °C) jäähauteeseen 1 tunnin ajaksi. Seokseen lisättiin ensin 3 ml kylmää Na-silikaattiliuosta (0,1 g/ml), sekoitettiin kylmässä, minkä jälkeen seokseen lisättiin 2,5 ml tai 5 ml 1 M NaOH:a (myös tämä oli kylmää), sekoitettiin huolellisesti ja pidettiin 2 tuntia 0-+2 °C:ssa. 20 °C:ssa esikäsiteltyjä massoja käsitel-5 tiin analogisella tavalla lukuun ottamatta sitä, että kemikaalit lisättiin huoneenlämmössä ja massaa pidettiin 20 °C:ssa 1 tunnin ajan, minkä jälkeen lämpötila nostettiin tavoitteena olevaan 70 °C:n valkaisulämpötilaan. 70 °C:ssa esikäsitellyt massat vietiin suoraan valkaisuvaiheeseen vastaavien kemikaalien lisäämisen jälkeen.The treatment scheme corresponding to Example 2 is shown in Figure 6. 10 ml of cold 3% H 2 O 2 was added to the pretreated masses at 2 ° C, mixed and placed in 13 cold (0-2 ° C) ice baths for 1 hour. To the mixture was first added 3 ml of cold Na-silicate solution (0.1 g / ml), stirred in cold, then 2.5 ml or 5 ml of 1 M NaOH (also this was cold) was added, stirred well and held for 2 hours. At 0- 2 ° C. At 20 ° C, the pretreated pulps were treated in an analogous manner except that the chemicals were added at room temperature and the pulp was kept at 20 ° C for 1 hour, after which the temperature was raised to the target bleaching temperature of 70 ° C. At 70 ° C, the pretreated pulps were taken directly to the bleaching step after the addition of the corresponding chemicals.

10 Kaikki kolme massasarjaa asetettiin 70 °C:seen säädettyyn vesihauteeseen 90 minuutin ajaksi. Massat jäähdytettiin 20 °C:seen jäähauteessa. Lopullisen pH:n mittauksen jälkeen massat tehtiin happamaksi sellaisella määrällä 6-prosenttista SO2-vesiseosta, että niiden pH-arvoksi saatiin 5, minkä jälkeen muodostettiin arkkeja ISO 5269-1979 -standardista tehtyä muunnosta noudattaen.All three sets of pulps were placed in a water bath set at 70 ° C for 90 minutes. The pulps were cooled to 20 ° C in an ice bath. After the final pH measurement, the pulps were acidified with an amount of 6% SO2 in water to a pH of 5, followed by forming sheets according to the ISO 5269-1979 conversion.

15 Kuviossa 7 voidaan havaita eri lähtölämpötiloissa valkaistusta TMP:stä peräisin olevien arkkien prosentuaalinen ISO-vaaleus. Korkeammissa lämpötiloissa vaaleus vähenee merkitsevästi noin 1 ISO-%:n verran.Figure 7 shows the percentage ISO ISO brightness of sheets from bleached TMP at different starting temperatures. At higher temperatures, the brightness is significantly reduced by about 1 ISO%.

Esimerkki 4. Eri lämpötiloissa esikäsitellyn pesemättömän TMP:n valkaista-vuus ja tämän suodosten kationikulutus 20 Esimerkissä 4 käytetty massa oli sama kuin esimerkissä 3. Osa vesiliukoisista aineista (hemiselluloosat ja pienimoolimassaiset aromaattiset yhdisteet) poistettiin sekoittamalla massaa sakeudeltaan 2-prosenttisena 60°C:ssa 2 tunnin ajan. Massa sakeutettiin 20-prosenttiseksi Buchner-suppilolla. Hienojakoisten ainesten säilyttämiseksi kierrätettiin ensimmäinen osa suodosta kuituhuovaston läpi.Example 4. Bleaching Bleaching of Unwashed TMP Pretreated at Various Temperatures and Cation Consumption of Its Filtrates The mass used in Example 4 was the same as in Example 3. Some of the water soluble materials (hemicelluloses and low molecular weight aromatic compounds) were removed by mixing at 2% consistency. 2 hours. The mass was thickened to 20% with a Buchner funnel. The first portion of the filtrate was recycled through a fiber blanket to preserve fines.

25 Pestyä ja suodatettua TMP:tä sekoitettiin DTPA:n (0,25 %) ja MgSO^n (0,05 %) kanssa ja pidettiin yön yli, minkä jälkeen massa jaettiin muovipusseihin, jotka kukin sisälsivät 10 g o.d.-massaa.The washed and filtered TMP was mixed with DTPA (0.25%) and MgSO 4 (0.05%) and kept overnight, then the mass was divided into plastic bags containing 10 g of o.d. mass.

Joidenkin esimerkin 4 kokeiden käsittelykaavio on esitetty kuviossa 8. ’’Matalissa” lämpötiloissa (30 °C, 40 °C, 50 °C ja 60 °C) käsiteltäviksi tarkoitettuja massoja 30 esikäsiteltiin 80 °C:ssa 2 tuntia. ’’Korkeissa" lämpötiloissa (70 °C, 80 °C ja 90 °C) käsiteltäviksi tarkoitettuja massoja ei esikuumennettu. Nämä kokeet suoritettiin lisäämällä massaan NaOH:a ja peroksidia tai ainoastaan alkalia. Kaikki muut muuttujat pidettiin samoina.The treatment scheme for some of the experiments in Example 4 is shown in Figure 8. The masses to be treated at '' low 'temperatures (30 ° C, 40 ° C, 50 ° C and 60 ° C) were pretreated at 80 ° C for 2 hours. The pulps intended to be treated at 'high' temperatures (70 ° C, 80 ° C and 90 ° C) were not preheated. These experiments were performed by adding NaOH and peroxide or alkali alone to the pulp. All other variables were kept the same.

1414

Kutakin massaa esikuumennettiin 1 tunnin ajan halutussa lämpötilassa, niihin lisättiin 10 ml 3-prosenttista H202:a, tämän jälkeen niihin lisättiin nopeasti 3 ml Na-sili-kaattia (0,1 g/ml) ja 2,5 ml 1 M NaOH:a, sekoitettiin huolellisesti (kemikaalit lisättiin ja seoksia sekoitettiin 5 min aikana) ja suspensiota pidettiin vielä 5 min esi-5 kuumennuslämpötilassa (kaiken kaikkiaan ~10 min alkalin kanssa esikuumennus-lämpötilassa). Kaikki pussisarjat asetettiin 70 °C:seen säädettyyn vesihauteeseen 90 minuutin ajaksi.Each pulp was pre-heated at the desired temperature for 1 hour, then added with 10 ml of 3% H 2 O 2, followed by the rapid addition of 3 ml of Na-silicate (0.1 g / ml) and 2.5 ml of 1 M NaOH. , mixed thoroughly (chemicals added and blended for 5 min) and the suspension held for a further 5 min at pre-5 heating temperature (total ~ 10 min with alkali at preheating temperature). All sets of bags were placed in a water bath set at 70 ° C for 90 minutes.

Kaikki massat jäähdytettiin 20 °C:seen jäähauteessa. Lopullisen pH:n mittauksen jälkeen massat tehtiin happamaksi sellaisella määrällä 6-prosenttista S02-10 vesiseosta, että niiden pH-arvoksi saatiin 5, minkä jälkeen suodoksesta otettiin näytteet ja muodostettiin arkkeja.All pulps were cooled to 20 ° C in an ice bath. After the final pH measurement, the pulps were acidified with an amount of 6% SO2-10 in water to a pH of 5, after which the filtrate was sampled and sheets formed.

Kuviosta 9 voidaan nähdä veden kationikulutus peroksidin kanssa ja ilman tätä eri lähtölämpötiloissa suoritetun TMP:n alkalikäsittelyn jälkeen. Korkeammissa lämpötiloissa (yli 50 °C) erityisesti ainoastaan alkalilla (ei peroksidia) käsitellyillä näyt-15 teillä lisääntyy "anionisen roskan” vapautuminen huomattavasti yli 100 %:n verran. Alkalisella peroksidilla käsitellyillä näytteillä kationikulutuksen lisääntyminen ei ole niin silmiinpistävää kuin ainoastaan alkalilla suoritetun käsittelyn kyseessä ollessa, koska peroksidi toimii alkalin vaikutusta vähentävänä puskurina.Figure 9 shows the cation consumption of water with and without peroxide after alkaline treatment of TMP at different starting temperatures. At higher temperatures (above 50 ° C), especially with alkaline (no peroxide) treated samples, the release of "anionic debris" is significantly greater than 100%. In alkaline peroxide treated samples, the increase in cation consumption is not as striking as with alkaline treatment alone. because peroxide acts as an alkaline reducing buffer.

Kuvio 10 esittää eri lähtölämpötiloissa valkaistusta ja alkalikäsitellystä TMP:stä val-20 mistettujen arkkien ISO-vaaleutta. Matalampi lämpötila ensimmäisessä valkaisu-vaiheessa johti +2% ISO-vaaleuteen verrattuna alkalikäsittelyn alkuvaiheissa käytettyyn korkeampaan lämpötilaan Tämä ero on erittäin merkitsevä ja tärkeä, koska vaaleudeltaan voimakkaiden massojen ylimmät vaaleusyksiköt ovat erittäin kustannustehottomia kemikaalien kulutuksen, COD-kuorman sekä bulkkimateriaa-25 Iin ja saannon menetyksen muodossa.Figure 10 shows the ISO brightness of sheets made from bleached and alkali-treated TMP at different starting temperatures. The lower temperature in the first bleaching stage resulted in + 2% ISO brightness compared to the higher temperature used in the initial alkali treatment. This difference is very significant and important because the high brightness units of high brightness masses are very cost-inefficient for chemical consumption, COD load and bulk material consumption. in terms of.

Analyysit suoritettiin käyttäen seuraavaa laitteistoa ja menetelmiäAnalyzes were performed using the following equipment and methods

Valkaistusta massasta valmistetut paperiarkit tutkittiin käyttämällä SCANin mukaista ISO-vaaleustutkimusta.Bleached pulp paper sheets were examined using the SCAN ISO brightness test.

Hemiselluloosien ja pektiinien sokerikoostumus määritettiin käyttäen metanolyysiä 30 (kuivaan metanoliin valmistettu 2 M HCI), minkä jälkeen suoritettiin muodostuneita sokerimonomeerejä vastaavien TMS-johdannaisten kaasukromatografinen analyysi (Sundberg et ai. 1996). Näytteet pakastekuivattiin ennen metanolyysiä.The sugar composition of hemicelluloses and pectins was determined using methanolysis (2M HCl in dry methanol), followed by gas chromatography analysis of TMS derivatives corresponding to the sugar monomers formed (Sundberg et al. 1996). The samples were freeze-dried before methanolysis.

15 TMP-vesien kationikulutus (CD) määritettiin polyelektrolyyttititrauksella käyttäen anionisena polymeerinä 0,0005 N kaliumpolyvinyylisulfaattia (KVPS) Mutek-yhtiön partikkelivarausdetektorilla 03. Liuenneita ja kolloidisia aineita sisältävät TMP-vesinäytteet yhdistettiin 0,0005 N polybreeniin suoraan määrityskyvetissä ja tit-5 rattiin sitten KPVS:llä.The cation consumption (CD) of TMP waters was determined by polyelectrolyte titration using 0.0005 N potassium polyvinyl sulfate (KVPS) as an anionic polymer on the Mutek particle charge detector 03. TMP water samples containing soluble and colloidal substances were combined with 0.0005 N polybrene directly in assay cuvettes. :with.

Vesiliuosten/suspensioiden pH-arvon seurantaan alkalikäsittelyn aikana käytettiin pH-mittaria Handylab pH 12 (Schott-Geräte GmbH, Mainz, Saksa) yhdistettynä pH-elektrodiin BlueLine 28 pH (pH 0-14/-5-80 °C/Ge).A pH meter Handylab pH 12 (Schott-Geräte GmbH, Mainz, Germany) combined with a pH electrode BlueLine 28 pH (pH 0-14 / -5-80 ° C / Ge) was used to monitor the pH of the aqueous solutions / suspensions during alkali treatment.

Claims (14)

1. Menetelmä pektiiniä sisältävien lignoselluloosapitoisten raaka-aineiden käsittelemiseksi suurisaantoisessa massanvalmistusprosessissa käyttäen yhtä tai useampaa käsittelyvaihetta aikalisissä olosuhteissa, tunnettu siitä, että aikalisiä 5 kemikaaleja käytetään matalan lämpötilan käsittelyvaiheessa (T-ι), mikä tarkoittaa sitä kohtaa, jossa alkali saatetaan ensimmäisen kerran kosketukseen pektiiniä sisältävän materiaalin kanssa ennen yhtä tai useampaa seuraavaa käsittelyvaihetta samassa tai korkeammassa lämpötilassa (T2)1. A process for treating pectin-containing lignocellulosic raw materials in a high yield pulping process using one or more processing steps under alkaline conditions, characterized in that the alkaline chemicals are used in a low temperature treatment step (T-ι), meaning that the alkali is first contacted with the material at one or more subsequent treatment steps at the same or higher temperature (T2) 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att reaktionstemperaturen i ; Ti är 70°C eller lägre, företrädesvis 60°C. 252. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att reactionstemperaturen i; T o 70 ° C Ellera slurry, 60 ° C in french flask. 25 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktio-10 lämpötila Ti.ssä on 70 °C tai sen alapuolella, edullisesti 60 °C:n alapuolella.Process according to Claim 1, characterized in that the reaction temperature in Ti is at or below 70 ° C, preferably below 60 ° C. 3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att det alkaliska be-handlingsskedet utförs före mekanisk defibrering eller före ett eller flera efterföljande alkaliska blekningsskeden. 30 4. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att pek- tinerna i det behandlade materialet är metylförestrade.3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att det alkali be-handlingsskedet utförs mechanical defibrering eller före et eller flera efterföljande alkaline blekningsskeden. 30 4. The patent application of the Förfarande enligt Face to the Föregäende, the kännetecknat av att pektinerna i det behandlade materialer and methylförestrade. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkali-käsittelyvaihe suoritetaan ennen mekaanista kuidutusta tai seuraavaa(-ia) alkali-valkaisuvaihetta(-iheita).Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the alkali treatment step is carried out before the mechanical defibration or the subsequent alkali bleaching step (s). 4. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että käsiteltävän materiaalin pektiinit ovat metyyliesteröityneitä.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the pectins of the material to be treated are methylesterified. 5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att metylförestringsgraden är 20-100 %, definierat som procenten av galakturoniska enheter innehällande en metylestergrupp, företrädesvis 50-70 %. 5 6. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att det pektininnehällande rämaterialet är trä, säsom barrträd eller lövträd eller deras kombinationer, kluvet lignocellulosarämaterial, säsom splintat trä, hackad halm, defibrerat trä, eller högbytesmassa. 10 7. Förfarande enligt vilket som heist av föregaende patentkrav, kännetecknat av att nämnda alkalikälla härstammar frän hydroxider, karbonater eller sulfiter, företrädesvis natrium-, kalcium-, ammonium- eller magnesiumhydroxider, -karbonater eller -sulfiter, eller kombinationer av dessa. 15 8. Förfarande enligt vilket som heist av föregäende patentkrav, kännetecknat av att i skede Ti tillförs ocksä andra kemikalier säsom kelaterande, stabiliserande och/eller blekande medel, företrädesvis peroxygener.5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att methylförestringsgraden 20-100%, definierat som percenten av galakturoniska enheter innehällande en methylesterggupp, företrädesvis 50-70%. 5 6. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att det pectininnehällande junk material, sommer barrträd eller lövträd eller deras kombinationer, kluvet lignocellulosarämaterial, säsom splintat trä, hackad halke. 10 7. Förfarande enligt vilket som Heist av föregaende patentkrav, kännetecknat av att such alkalis härstammar frän hydroxider, carbonater eller sulfiter, förretädesvis sodium, calcium, ammonium eller magnesium hydroxy, carbonater eller sulfiter, eller kombination. 15 8. Förfarande enligt vilket som Heist av föregäende patentkrav, kännetecknat av att i skede Ti tillförs ocksä andra chemikalier säsom kelaterande, stabiliserande och / eller blekande medel, företrädesvis peroxygener. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metyylieste-röitymisen aste on 20-100 %, määritettynä yhden metyyliesteriryhmän sisältävien galakturoniyksikköjen prosenttimääränä, edullisesti 50-70 %.Process according to Claim 4, characterized in that the degree of methyl esterification is 20 to 100%, determined as a percentage of galacturon units containing one methyl ester group, preferably 50 to 70%. 6. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että pektiiniä sisältävä raaka-aine on puu, kuten havupuu tai lehtipuu tai näiden yhdistelmät, haketettu lignoselluloosapitoinen raaka-aine, kuten ; J puuhake, oljet, kuidutettu puu, tai suurisaantoinen massa.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pectin-containing raw material is wood, such as coniferous or deciduous wood or combinations thereof, chopped lignocellulosic raw material, such as; J wood chips, straw, pulp, or high yield pulp. 7. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu alkalilähde on peräisin hydroksideista, karbonaateista 25 tai sulfiiteista, edullisesti natrium-, kalsium-, ammonium- tai magnesiumhydroksi-deista, -karbonaateista tai -sulfiiteista, tai näiden yhdistelmistä.A process according to any one of the preceding claims, characterized in that said alkali source is derived from hydroxides, carbonates or sulphites, preferably sodium, calcium, ammonium or magnesium hydroxides, carbonates or sulphites, or combinations thereof. 8. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa Ti käytetään myös muita kemikaaleja, kuten kelatointi-, stabilointi-ja/tai valkaisuaineita, edullisesti perhappia.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that other chemicals such as chelating, stabilizing and / or bleaching agents, preferably peracid, are also used in step Ti. 9. Förfarande enligt vilket som heist av föregäende patentkrav, kännetecknat 20 av att alkalisatsen är inom intervallet 0,1-10 % (vikt/vikt) av det pektininnehällande materialets torrvikt.9. Förfarande enligt vilket som Heist av föregäende patentkrav, kännetecknat 20 av att alkalisatsen in an interval of 0.1-10% (v / v) av det pectininnehällande materialets torrvikt. 9. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalin annos on alueella 0,1-10 % (paino/paino) pektiiniä sisältävästä materiaalista kuivan materiaalin perusteella ilmoitettuna.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the dose of alkali is in the range of 0.1 to 10% (w / w) of the pectin-containing material, expressed on a dry basis. 10. Förfarande enligt vilket som heist av föregäende patentkrav, kännetecknat av att behandlingstiden av Ti är inom intervallet 1 sekund tili 24 timmar. ' 2510. Förfarande enligt vilket som Heist av föregäende patentkrav, kännetecknat av att behandlingstiden av Ti in inom interval 1 second account 24 timmar. '25 10. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että T-i.n käsittelyaika on alueella 1 sekunti -24 tuntia.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the treatment time of T-i is in the range of 1 second to 24 hours. 11. Förfarande enligt vilket som heist av föregäende patentkrav, kännetecknat av att i skede T2 tillförs kemikalier säsom alkali, kelaterande, stabiliserande och/eller blekande medel. 30 12. Förfarande enligt vilket som heist av föregäende patentkrav, kännetecknat av att temperaturen i skede T2 är inom intervallet 70-210°C.11. Förfarande enligt vilket som Heist av föregäende patentkrav, kännetecknat av att i skede T2 tillförs chemikalier säsom alkali, chelaterand, stabilizer och / eller blekande medel. 30 12. Förfarande enligt vilket som Heist av föregäende patentkrav, kännetecknat av att tempuren i skede T2 within a range of 70-210 ° C. 11. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa T2 käytetään kemikaaleja, kuten alkalia, kelatointi-, 5 stabilointi-ja/tai valkaisuaineita.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that chemicals such as alkali, chelating, stabilizing and / or bleaching agents are used in step T2. 12. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila vaiheessa T2 on alueella 70-210 °C.Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature in step T2 is in the range of 70 to 210 ° C. 13. Massa som erhallits med förfarandet enligt vilket som heist av föregäende patentkrav. 3513. Massa som erhallits med förfarandet enligt vilket som Heist av föregäende patentkrav. 35 13. Minkä tahansa edellisen patenttivaatimuksen mukaisella menetelmällä saatu massa.A pulp obtained by a method according to any one of the preceding claims. 14. Patenttivaatimuksen 13 mukaisesta massasta saatu paperi, pahvi tai pehmopaperi. 15 1. Förfarande för att behandla lignocellulosarämaterial som innehälier pektin i en defibreringsprocess med högt utbyte med utnyttjande av ett eller flera behand-lingsskeden under alkaliska förhällanden, kännetecknat av att de alkaliska kemi-kalierna tillförs i ett behandlingsskede (Ti) med lag temperatur, dvs. vid den punkt ; / där alkali för första gängen är i kontakt med materialet som innehälier pektin, före 20 ett eller flera efterföljande behandlingsskeden vid samma eller högre temperatur (T2).Paper, cardboard or tissue obtained from a pulp according to claim 13. 15 1. Förfarande för att behandla lignocellulosarämaterial som innehälier pektin i en defibreringsprocess med högt utbyte med utnyttjande av et eller flera behand-lingsskeden under alkaline förhällanden, kännetecknat av att alkaline chemistre (lags), vid den point; / där alkali för första gängen business contact med materialet som innehälier pektin, före 20 et eller flera efterföljande behandlingsskeden vid samma eller högre Temperature (T2). 14. Papper, kartong eller tissuepapper framställd av massa enligt patentkrav 13.14. Papper, cardboard eller tissuepapper framställd av pulp enligt patentkrav 13.
FI20075729A 2007-10-17 2007-10-17 Process for treating lignocellulosic materials containing pectin FI121310B (en)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075729A FI121310B (en) 2007-10-17 2007-10-17 Process for treating lignocellulosic materials containing pectin
ARP080104362A AR068684A1 (en) 2007-10-17 2008-10-06 METHOD OF TREATMENT OF LIGNOCELLULOSIC MATERIALS
RU2009117645/12A RU2009117645A (en) 2007-10-17 2008-10-15 METHOD FOR PROCESSING LIGNOCELLULOSE MATERIALS
BRPI0806106-8A BRPI0806106A2 (en) 2007-10-17 2008-10-15 lignocellulosic materials treatment method
EP08839424A EP2201170A1 (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating ligno-cellulosic materials
CA002670040A CA2670040A1 (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating ligno-cellulosic materials
AU2008313591A AU2008313591A1 (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating ligno-cellulosic materials
CL2008003043A CL2008003043A1 (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating lignocellulosic raw materials using one or more treatment steps under alkaline conditions because alkaline chemicals are applied in the low temperature treatment step (t1) before one or more consecutive treatment steps at the same or higher temperature (t2).
PCT/FI2008/050574 WO2009050336A1 (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating ligno-cellulosic materials
US12/516,638 US20100269994A1 (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating ligno-cellulosic materials
MX2009005832A MX2009005832A (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating ligno-cellulosic materials.
CNA2008800012938A CN101568685A (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating ligno-cellulosic materials
ZA200903900A ZA200903900B (en) 2007-10-17 2008-10-15 Method for treating ligno-cellulosic materials

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20075729 2007-10-17
FI20075729A FI121310B (en) 2007-10-17 2007-10-17 Process for treating lignocellulosic materials containing pectin

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20075729A0 FI20075729A0 (en) 2007-10-17
FI20075729A FI20075729A (en) 2009-04-18
FI121310B true FI121310B (en) 2010-09-30

Family

ID=38656876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20075729A FI121310B (en) 2007-10-17 2007-10-17 Process for treating lignocellulosic materials containing pectin

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20100269994A1 (en)
EP (1) EP2201170A1 (en)
CN (1) CN101568685A (en)
AR (1) AR068684A1 (en)
AU (1) AU2008313591A1 (en)
BR (1) BRPI0806106A2 (en)
CA (1) CA2670040A1 (en)
CL (1) CL2008003043A1 (en)
FI (1) FI121310B (en)
MX (1) MX2009005832A (en)
RU (1) RU2009117645A (en)
WO (1) WO2009050336A1 (en)
ZA (1) ZA200903900B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1250811C (en) * 2001-07-19 2006-04-12 安德里兹有限公司 Four stage alkaline peroxide mechanical pulping
US20040200586A1 (en) * 2002-07-19 2004-10-14 Martin Herkel Four stage alkaline peroxide mechanical pulping
US8845860B2 (en) 2010-09-16 2014-09-30 Georgia-Pacific Consumer Products Lp High brightness pulps from lignin rich waste papers
CN105735022B (en) * 2016-02-24 2018-04-13 孔凡宾 A kind of paper-making pulping liquid and the pulping process using the liquid
CN108071041A (en) * 2017-12-21 2018-05-25 岳阳林纸股份有限公司 A kind of preparation method of mixing material bleaching reducing rules

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5433825A (en) * 1992-02-06 1995-07-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Method for pulping wood chips separate alkali and peroxymonosulfate treatments
US20040200586A1 (en) * 2002-07-19 2004-10-14 Martin Herkel Four stage alkaline peroxide mechanical pulping
US7384502B2 (en) * 2002-12-24 2008-06-10 Nippon Paper Industries Co., Ltd. Process for impregnating, refining, and bleaching wood chips having low bleachability to prepare mechanical pulps having high brightness
US20050003516A1 (en) * 2003-04-16 2005-01-06 Novozymes A/S Enzymatic treatment of paper making
US8262851B2 (en) * 2006-08-10 2012-09-11 Andritz Inc. Processes and systems for the pulping of lignocellulosic materials

Also Published As

Publication number Publication date
CL2008003043A1 (en) 2009-04-24
ZA200903900B (en) 2010-08-25
US20100269994A1 (en) 2010-10-28
RU2009117645A (en) 2011-02-10
CA2670040A1 (en) 2009-04-23
FI20075729A (en) 2009-04-18
FI20075729A0 (en) 2007-10-17
MX2009005832A (en) 2009-06-16
AR068684A1 (en) 2009-11-25
WO2009050336A1 (en) 2009-04-23
EP2201170A1 (en) 2010-06-30
AU2008313591A1 (en) 2009-04-23
CN101568685A (en) 2009-10-28
BRPI0806106A2 (en) 2011-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI129086B (en) Method of producing dissolving pulp
Gehmayr et al. A precise study on the feasibility of enzyme treatments of a kraft pulp for viscose application
Lindstrom Chemical factors affecting the behaviour of fibres-during papermaking
US10023995B2 (en) Process and a dissolving pulp manufactured by the process
CA2967571C (en) Process for the production of a treated pulp, treated pulp, and textile fibres produced from the treated pulp
Gabov et al. Hydrotropic Fractionation of Birch Wood into Cellulose and Lignin: A New Step Towards Green Biorefinery.
US20110168345A1 (en) Method of producing paper and cardboard
FI121310B (en) Process for treating lignocellulosic materials containing pectin
US20090118452A1 (en) Method to Decompose the Natural Structure of Biomass
Johakimu et al. Hemicellulose Extraction from South African Eucalyptus grandis using Green Liquor and its Impact on Kraft Pulping Efficiency and Paper Making Properties.
US5004523A (en) Delignification of lignocellulosic materials with monoperoxysulfuric acid
Wei et al. Understanding the effect of severity factor of prehydrolysis on dissolving pulp production using prehydrolysis kraft pulping and elemental chlorine-free bleaching sequence
Abou-Yousef et al. Multi-stage bagasse pulping by using alkali/Caro’s acid treatment
Akgül et al. Effect of xylanase pretreatment on the kraft pulping of poplar
US5433825A (en) Method for pulping wood chips separate alkali and peroxymonosulfate treatments
Lundqvist et al. Removal of non-process elements from hardwood chips prior to kraft cooking
Wedin et al. CHEMICAL PULPING: Further insights into extended-impregnation kraft cooking of birch
Antonsson et al. A comparative study of the impact of the cooking process on oxygen delignification
EP0287960B1 (en) A process for the production of a hemicellulose hydrolysate and special pulp
Hertzberg Cellulose acetate production from Finnish hardwood and softwood dissolving pulp
Fišerová et al. BLEACHED KRAFT PULP FROM PRE-EXTRACTED BEECH WOOD
Olm et al. Kraft pulping with sulfide pretreatment: Part 2. The influence of pretreatment and cooking conditions on the pulp properties, bleachability in a TCF-sequence and strength properties
Fišerová et al. Hot water and oxalic acid pre-extraction of beech wood integrated with kraft pulping
Chen et al. Pre-extraction of Hemicelluloses from Poplar Chips and its Effect on Kraft Pulping
US20220298725A1 (en) Cellulose material plasticization and viscosity controlled cellulosic material

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 121310

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed