FI126212B - Menetelmä ja järjestelmä ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista - Google Patents
Menetelmä ja järjestelmä ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista Download PDFInfo
- Publication number
- FI126212B FI126212B FI20125345A FI20125345A FI126212B FI 126212 B FI126212 B FI 126212B FI 20125345 A FI20125345 A FI 20125345A FI 20125345 A FI20125345 A FI 20125345A FI 126212 B FI126212 B FI 126212B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- xylan
- cellulose fibers
- sodium hydroxide
- mixture
- extract solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/14—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by function or properties in or on the paper
- D21H21/32—Bleaching agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
- C08B37/0057—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Xylans, i.e. xylosaccharide, e.g. arabinoxylan, arabinofuronan, pentosans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Xylans, e.g. rhodymenans; Hemicellulose; Derivatives thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L29/00—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof
- A23L29/20—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents
- A23L29/206—Foods or foodstuffs containing additives; Preparation or treatment thereof containing gelling or thickening agents of vegetable origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D1/00—Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D1/04—Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
- C01F11/181—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B1/00—Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/14—Hemicellulose; Derivatives thereof
- C08B37/143—Hemicellulose; Derivatives thereof composed by pentose units, e.g. xylose, xylan, pentosans, arabinose (not used)
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/02—Pulping cellulose-containing materials with inorganic bases or alkaline reacting compounds, e.g. sulfate processes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-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
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
- D21H13/02—Synthetic cellulose fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/64—Alkaline compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Geology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
MENETELMÄ JA JÄRJESTELMÄ KSYLAANIN ERISTÄMISEKSI KASVIMATERIAALISTA
Keksinnön kohde
Keksinnön kohteena on menetelmä ja järjestelmä ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista.
Keksinnön taustaa
Hemiselluloosat ovat kasveissa olevia heteropolysakkarideja, jotka ovat tyypillisesti vesiliukoisia ja amorfisia. Ne säätelevät yhdessä ligniinin kanssa kasvin soluseinän vesipitoisuutta. Hemiselluloosien pitoisuus sekä koostumus vaihtelevat eri kasvien välillä. Esimerkiksi puissa hemiselluloosaa on tyypillisesti noin 20 - 35 painoprosenttia puun kuivapainosta, ja puiden hemiselluloosien päätyypit ovat glukomannaani ja ksylaani. Teollisuudessa hemiselluloosia voidaan käyttää sellaisenaan tai ne voidaan jalostaa esimerkiksi sokereiksi. Hemiselluloosien käyttöä rajoittaa se, että niiden eristäminen kasvimateriaalista hyvällä saannolla on tyypillisesti vaikeaa.
Keksinnön lyhyt yhteenveto
Nyt esillä oleva keksintö esittää uuden menetelmän sekä järjestelmän ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista, sopivimmin lehtipuusta, sekä menetelmällä eristetyn ksylaanin, selluloosakuidun ja kalsiumkarbonaatin. Lisäksi esitetään keksinnön mukaisella menetelmällä erotetun ksylaanin käyttö lisäaineena, sopivimmin selluloosapohjaisen kuidun valmistuksessa, paperinvalmistuksessa, ruokatuotteessa, tai kosmetiikkatuotteessa, sekä keksinnön mukaisella menetelmällä erotetun ksylaanin käyttö paksuntimena, emulgaattorina tai päällysteaineena.
Nyt esillä oleva keksintö mahdollistaa ksylaanin eristämisen ksylaania sisältävästä kasvimateriaalista kustannustehokkaasti. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ksylaanin eristämiseen kasvimateriaalista käytetään tyypillisesti edullisia aineita, kuten natriumhydroksidia (NaOH), hiilidioksidia (C02) ja kalsiumhydroksidia (Ca(OH)2).
Keksinnön mukainen menetelmä ksylaanin eristämiseksi on esitetty patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön mukainen järjestelmä ksylaanin eristämiseksi on esitetty patenttivaatimuksessa 9.
Keksinnön mukainen menetelmä käsittää yhden tai useamman alla olevista vaiheista. Toisin sanoen, keksintä käsittää yhden, kaksi, kolme, neljä, viisi, kuusi, seitsemän, kahdeksan, yhdeksän, kymmenen, yksitoista tai kaikki kaksitoista alla kuvailtua vaihetta: - Selluloosakuitujen alkaliuutto. Alkaliuutossa ksylaania uutetaan natriumhydroksidin avulla selluloosakuiduista uuttoliuokseen eli nk. liuottimeen. Tällöin ksylaania siirtyy uutossa käytettävään uuttoliuokseen. Syntynyt uuteliuos käsittää siis uuttoliuosta sekä siihen liuennutta ksylaania.
- Selluloosakuitujen erottamisvaihe, jossa selluloosakuituja erotetaan ksylaania ja natriumhydroksidia sisältävästä uuteliuoksesta.
- Selluloosakuitujen pesuvaihe.
- Ksylaanin saostamisvaihe. Tässä vaiheessa uuteliuoksessa olevaa ksylaania saostetaan hiilidioksidin avulla. Saostamisen seurauksena saadaan saostettua ksylaania sekä nk. kirkastetta.
- Saostetun ksylaanin erottamisvaihe, jossa ksylaania erotetaan mainitusta kirkastetta ja saostettua ksylaania käsittävästä seoksesta.
- Saostetun ksylaanin puhdistaminen, mikä voi käsittää yhden tai useamman pesuvaiheen.
- Saostetun ksylaanin kuiva-ainepitoisuuden nostaminen.
- Kalsiumkarbonaatin saostamisvaihe. Tässä vaiheessa mainittuun kirkasteeseen lisätään kalsiumhydroksidia kalsiumkarbonaatin saostamiseksi. Reaktion seurauksena syntyy myös natriumhydroksidia.
- Saostetun kalsiumkarbonaatin erottamisvaihe. Tässä vaiheessa kalsiumkarbonaattia erotetaan natriumhydroksidin yhteydestä.
- Saostetun kalsiumkarbonaatin puhdistaminen, mikä voi käsittää yhden tai useamman pesuvaiheen.
- Natriumhydroksidin puhdistaminen eli puhtausasteen nostaminen ja/tai natriumhydroksidin konsentraation nostaminen.
- Natriumhydroksidin kierrättäminen, jossa vaiheessa natriumhydroksidia kierrätetään takaisin esimerkiksi ksylaanin uuttamisvaiheeseen.
Keksinnön mukainen järjestelmä käsittää: - Uuttovälineistön ksylaanin uuttamiseksi natriumhydroksidin avulla siten, että muodostuu ksylaania ja natriumhydroksidia käsittävää uuteliuosta, ja/tai - Ensimmäiset erottamisen met selluloosakuitujen erottamiseksi uuteliuoksesta, ja/tai - Ensimmäiset pesuelimet selluloosakuitujen pesemiseksi, ja/tai - Ensimmäiset lisäyselimet hiilidioksidin lisäämiseksi uuteliuokseen ksylaanin saostamiseksi ja uuteliuoksen muuttamiseksi kirkasteeksi, ja/tai - Toiset erottamiselimet saostetun ksylaanin erottamiseksi kirkasteesta, ja/tai - Toiset pesuelimet saostetun ksylaanin puhtausasteen nostamiseksi, ja/tai - Ensimmäiset kuivauselimet saostetun ksylaanin kuiva-ainepitoisuuden nostamiseksi, ja/tai - Toiset lisäyselimet kalsiumhydroksidin lisäämiseksi ja kalsiumkarbonaatin saostamiseksi sekä natriumhydroksidin muodostamiseksi, ja/tai - Kolmannet erottamiselimet saostetun kalsiumkarbonaatin erottamiseksi seoksesta, ja/tai - Kolmannet pesuelimet saostetun kalsiumkarbonaatin puhtausasteen nostamiseksi, ja/tai - Toiset kuivauselimet saostetun kalsiumkarbonaatin kuiva-ainepitoisuuden nostamiseksi, ja/tai - Välineet natriumhydroksidin puhtausasteen ja/tai konsentraation nostamiseksi, kuten esimerkiksi välineet nanosuodatuksen ja/tai haihdutuksen toteuttamiseksi, ja/tai - Kierrätyselimet natriumhydroksidin kierrättämiseksi. Sopivimmin natriumhydroksidia kierrätetään takaisin ksylaanin uuttamisvaiheeseen.
Keksinnön mukaisessa menetelmässä ksylaania erotetaan ksylaania sisältävästä kasvimateriaalista, edullisesti lehtipuusta. Sopivimmin ksylaania erotetaan koivusta ja/tai eukalyptuksesta. Kasvimateriaali, josta ksylaania erotetaan, on sopivimmin käsitelty kemiallisesti ligniinin määrän vähentämiseksi. Toisin sanoen, materiaali on sopivimmin kemiallisesti kuidutettua selluloosakuitua eli nk. sellua.
Uuttamisessa käytettävän natriumhydroksidin ansiosta ksylaania saadaan liukenemaan uuttoliuokseen riittävässä määrin ja selvästi paremmin verrattuna esimerkiksi ksylaanin liuotukseen kalsiumhydroksidin avulla. Keksinnön mukaisella menetelmällä on mahdollista saavuttaa teollisesti käytettävä, kustannustehokas prosessi ksylaanin eristämiseksi ksylaania sisältävästä kasvimateriaalista, sopivimmin lehtipuusta. Samassa prosessissa saadaan tuotteina lisäksi saostettua kalsiumkarbonaattia ja selluloosakuituja. Keksinnön etuja ovat muun muassa tyypillisesti halvat apukemikaalit, kuten C02, Ca(OH)2 sekä ksylaanin flokkulaatiossa mahdollisesti apuna käytettävä aluna, sekä massan uutossa käytetyn NaOH:n kierrätettävyys uudelleenkäyttöön.
Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua ksylaania voidaan käyttää esimerkiksi lisäaineena paperin ja kartongin valmistusprosessissa. Ksylaania voidaan käyttää myös esimerkiksi ruokatuotteessa, kosmetiikkatuotteessa, paksuntimena, emulgaattorina tai päällysteaineena.
Piirustusten kuvaus
Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää erään suoritusmuodon mukaisen järjestelmän ksylaanin eristämiseksi pelkistettynä kaaviokuvana.
Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus Tässä hakemuksessa viitataan kuvaan 1, jossa on käytetty seuraavia viitenumerolta: 10 ksylaania sisältäviä selluloosakuituja, 11 selluloosakuituja, joissa on pienentynyt ksylaanipitoisuus, 12 saostettu ksylaani, 13 saostettu kalsiumkarbonaatti CaC03, 14 hiilidioksidi C02, 15 natriumhydroksidi NaOH, 16 kalsiumhydroksidi 17 uuteliuos, 18 natriumkarbonaattia Na2C03 sisältävä kirkaste, 20 alkaliuutto, 21 selluloosakuitujen erottaminen, 22 ksylaanin saostaminen, 23 ksylaanin erottaminen, 24 kalsiumkarbonaatin saostaminen, ja 25 kalsiumkarbonaatin erottaminen.
Termillä ”uuttoliuos” viitataan tässä hakemuksessa uutossa käytettävään liuokseen, nk. liuottimeen, johon siirtyy uuton aikana yhtä tai useampaa yhdistettä lähdemateriaalista. Uuttoliuoksena käytetään natriumhydroksidia 15.
Termillä ”uuteliuos” 17 viitataan tässä hakemuksessa liuokseen, joka käsittää mainittua uuttoliuosta sekä ksylaania.
Termillä ”kirkaste” 18 viitataan tässä hakemuksessa liuokseen, joka käsittää natriumkarbonaattia.
Termillä ”ksylaania sisältävä selluloosakuitu” 10 tarkoitetaan tässä hakemuksessa kasvikuituja, jotka sisältävät käsittelemättöminä ksylaania. Edullisimmin selluloosakuidut ovat lehtipuukuituja, sopivimmin koivukuituja ja/tai eukalyptuskuituja. Lehtipuukuitujen osuus kaikista selluloosakuiduista on edullisesti vähintään 80 %, edullisemmin vähintään 90 %. Ksylaania esiintyy luonnostaan mm. lehtipuun kuitujen sisäosissa. Koivukuitujen ja/tai eukalyptuskuitujen määrä kaikista selluloosakuiduista (kuiva-aineena laskettuna) on edullisesti vähintään 50 p-%:ia, edullisemmin vähintään 70 p-%:ia ja edullisimmin vähintään 90 p-%:ia. Edullisesti keksinnössä käytetään lehtipuusellukuituja, sopivimmin koivusellukuituja ja/tai eukalyptuskuituja.
Valkaistu koivumassa on erinomainen ksylaanin lähde. Koivussa oleva ksylaani on erityisen puhdasta, sillä 98 % koivun hemiselluloosista on ksylaania. Lisäksi koivussa on harvinaisen paljon ksylaania ja tämän vuoksi myös koivusta saatava ksylaanin määrä on suuri, jopa noin 10 % puun kuiva-aineesta. Tämän ansiosta keksinnön mukaisessa ratkaisussa voidaan käyttää esimerkiksi sellaista lehtipuusellua, joka on jauhamatonta tai vähän jauhettua kemiallisesti kuidutettua puukuitua.
Keksinnön mukaiset selluloosakuidut voivat käsittää jauhamattomia, vähän jauhettuja, ja/tai pitkälle jauhettuja selluloosakuituja. Erään edullisen esimerkin mukaan kuituraaka-aineena käytetyn selluloosamassan SR (Schopper-Riegler)-luku on välillä 10-40, esimerkiksi välillä 15-30.
Alkaliuuttovaiheessa 20 selluloosakuituja uutetaan natriumhydroksidilla 15 ksylaanin liuottamiseksi mainituista kuiduista uuttoliuokseen, jolloin ksylaania liukenee selluloosakuiduista uuttoliuokseen. Tällöin ksylaania tyypillisesti liukenee myös kuitujen sisäosista. Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettujen selluloosakuitujen ksylaanipitoisuus on alentunut. Erään edullisen esimerkin mukaan ksylaanin uuttamista jatketaan kunnes 2-100 %:ia, edullisemmin 5 - 50 %:ia, ja edullisimmin 7-25 %:ia kuidussa olevasta ksylaanista on uutettu kuiduista uuttoliuokseen.
Erään edullisen esimerkin mukaan uutto 20 suoritetaan kuitujen ollessa noin 10 % sakeudessa, esimerkiksi 3-25 % sakeudessa. Erään esimerkin mukaan uutto 20 suoritetaan 3-5 % kuitusakeudessa. Erään toisen esimerkin mukaan uutto 20 suoritetaan 5-15 % kuitusakeudessa.
Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ksylaania uutetaan selluloosakuiduista natriumhydroksidia 15 käyttämällä. Edullisesti uutto 20 suoritetaan 0.25 -1.25 M natriumhydroksidilla (NaOH), edullisemmin 0.5 - 1.0 M natriumhydroksidilla. Erään edullisen esimerkin mukaan uuttoaika on huoneenlämpötilaa käytettäessä (esimerkiksi lämpötilassa 18 - 27 Ό) noin tunnin, esimerkiksi 45 - 90 minuuttia. Uuton jälkeen muodostuneen seoksen pH voi olla esimerkiksi n. 12-13.
Tämän jälkeen ksylaania sisältävä uuteliuos 17 erotetaan selluloosakuitujen yhteydestä. Tämä selluloosakuitujen erottaminen 21 voidaan tehdä esimerkiksi käyttämällä suodatinta, kuten esimerkiksi nk. viirakangasta. Erotetut selluloosakuidut 11 joissa on pienentynyt ksylaanipitoisuus otetaan talteen, minkä jälkeen ne voidaan pestä. Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettuja, vähän ksylaania sisältäviä selluloosakuituja voidaan käyttää esimerkiksi paperinvalmistusprosessissa.
Ksylaanin saostaminen 22 tapahtuu lisäämällä hiilidioksidia 14 sisältävää kaasua, sopivimmin kaasumaista hiilidioksidia 14 uuton jälkeiseen ksylaania sisältävään uuteliuokseen. Uuteliuoksesta ksylaani saostuu tyypillisesti valkoiseksi polymeeriksi. Lisäksi reaktion seurauksena muodostuu natriumkarbonaattia seuraavasti:
Ksylaanin saostamisessa 22 käytetyn hiilidioksidin 14 puhtausaste on sopivimmin välillä 10-100 %:ia. Ksylaanin saostaminen 22 hiilidioksidilla 14 suoritetaan siten, että saostusvaihe aloitetaan vahvasti emäksisessä uutto-liuoksessa. Saostamisen edetessä uuttoliuoksen pH pienenee hiilidioksidi-lisäyksen 14 ansiosta. Sopivimmin seoksen pH pidetään emäksisenä (pH > 7) koko ksylaanin saostamisen ajan. Edullisesti hiilidioksidia 14 lisätään, kunnes seoksen pH on välillä 7,5 - 10,5, edullisimmin välillä 9-10. Erään esimerkin mukaan ksylaanin saostamista 22 tehostetaan lisäämällä seokseen saostusta tehostavaa komponenttia. Erään esimerkin mukaan seokseen lisätään nk. alunaa tai kationista polyakryyliamidia (PAM) flokkausaineeksi.
Tämän jälkeen jäljelle muodostunut liuos eli nk. kirkaste 18 sekä ksylaani 12 erotetaan mahdollisimmin hyvin toisistaan ksylaanin erottamisvaiheessa 23. Saostetun ksylaanin 12 erottamisvaihe 23 voidaan toteuttaa esimerkiksi seisottamalla saostettua ksylaania 12 sisältävää kirkastetta 18 useita tunteja, esimerkiksi 1 - 8 tuntia. Tällöin saostunutta ksylaania 12 laskeutuu seisotustilan, kuten esimerkiksi säiliön, pohjalle, josta mainittu laskeutunut ksylaani 12 kerätään talteen. Vaihtoehtoisesti saostetun ksylaanin 12 erottamisvaihe 23 voidaan toteuttaa esimerkiksi sentrifugoimalla. Lisäksi tai vaihtoehtoisesti saostetun ksylaanin 12 erottamisvaihe 23 voidaan toteuttaa esimerkiksi suodatintekniikkaa käyttämällä.
Eristetty saostettu ksylaani 12 voidaan käsitellä edelleen esimerkiksi pesemällä nesteellä, edullisesti vedellä ja/tai asetonilla ja/tai etanolilla. Saostetulle ksylaanille voidaan tehdä myös nk. dialysointi-käsittely suolojen poistamiseksi.
Lopuksi ksylaanin 12 kuiva-ainepitoisuutta sopivimmin nostetaan, kunnes sen kuiva-ainepitoisuus saavuttaa ennalta määrätyn tason. Sopivimmin kuivaus tapahtuu nk. spray ja/tai pakastekuivatuksena.
Jäljelle jääneeseen kirkasteeseen 18 lisätään kalsiumhydroksidia 16 kalsiumkarbonaatin saostamiseksi 24. Sopivimmin seosta sekoitetaan kalsiumhydroksidin 16 lisäämisen jälkeen. Tämän jälkeen seokseen voidaan antaa seistä. Lopuksi saostunut kalsiumkarbonaattisakka 13 erotetaan.
Lisättävän kalsiumhydroksidin määrä voi olla esimerkiksi noin 0.5 moolia / mooli NaOH. Eräässä esimerkissä lisättävän kalsiumhydroksidin määrä on 0.2 - 1.0 moolia / mol NaOH. Kalsiumhydroksidin 16 lisääminen kirkasteeseen 18 paitsi saostaa kalsiumkarbonaattia myös muuttaa ksylaanin saostamisen yhteydessä muodostunutta natriumkarbonaattia natriumhydroksidiksi. Reaktio, jossa kalsiumhydroksidi 16 reagoi muodostuneen natriumkarbonaatin kanssa siten, että lopputuotteena saadaan saostunutta kalsiumkarbonaattia (PCC) 13 sekä natriumhydroksidia 15 on seuraava:
Reaktion seurauksena pH nousee tyypillisesti noin arvoon 13.
Reaktio-olosuhteet joilla voidaan vaikuttaa PCC:n 13 partikkelien kokoon ja laatuun (mm. lämpötila, pH, aika, väkevyys) määritellään sopivimmin siten, että saavutetaan haluttu, ennalta määritelty PCC:n 13 partikkelikoko ja -muoto.
Kalsiumkarbonaatin saostamisen 24 jälkeen saostettu kalsiumkarbonaatin kuiva-ainepitoisuutta nostetaan eli natriumhydroksidia 15 poistetaan seoksesta kalsiumkarbonaatin erottamiseksi 25. Tämä voidaan toteuttaa esimerkiksi suodatustekniikalla tai sentrifugoimalla. Sopivimmin poistettu natriumhydroksidi otetaan talteen ja kierrätetään osittain tai kokonaan.
Prosessista talteen kerätty natriumhydroksidi 15 voidaan käyttää uudestaan esimerkiksi ksylaanin uuttamiseen, tai se voidaan ohjata johonkin toiseen prosessiin, tai se voidaan kerätä talteen muuta jatkokäyttöä varten. Mainittu prosessista talteen kerätty suodos voidaan käsitellä natriumhydroksidin puhtausasteen lisäämiseksi.
Keksinnön ansiosta on mahdollista erottaa ksylaania kasvikuiduista, edullisimmin lehtipuukuiduista. Samalla keksinnön mukaisessa prosessissa voi valmistua saostettua kalsiumkarbonaattia sekä selluloosakuituja teollisuuden tarpeisiin. Keksinnön mukaisessa prosessissa tarvittava natriumhydroksidi 15 voidaan ainakin osittain kierrättää prosessissa. Erityisen hyvin keksinnön mukainen menetelmä sopii ksylaanin eristämiseksi valkaistusta koivumassasta ja/tai eukalyptusmassasta. Erään esimerkin mukaan ksylaanin uuttaminen suoritetaan kuidun valkaisun yhteydessä, sopivimmin viimeisen valkaisuvaiheen yhteydessä.
Keksintö ei rajoitu pelkästään kuvassa 1 ja edellä olevassa selostuksessa esitettyihin esimerkkeihin, vaan sen sijaan keksinnölle on tyypillistä se, mikä on esitetty seuraavissa patenttivaatimuksissa.
Claims (9)
1. Menetelmä ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista, jossa menetelmässä käytetään ksylaania sisältäviä selluloosakuituja, edullisesti lehtipuusta peräisin olevia selluloosakuituja, ja jossa menetelmässä seuraavassa järjestyksessä: - uutetaan (20) ksylaania natriumhydroksidin avulla mainituista selluloosakuiduista ksylaania sisältävän uuteliuoksen (17) muodostamiseksi, - poistetaan mainitusta selluloosakuituja ja uuteliuosta (17) käsittävästä seoksesta selluloosakuituja mainitun uuteliuoksen (17) erottamiseksi mainitusta seoksesta, - lisätään hiilidioksidia (14) mainittuun uuteliuokseen (17) ksylaanin saostamiseksi, jolloin muodostuu nestemäistä kirkastetta (18) ja saostunutta ksylaania (12), - erotetaan seoksesta mainittua kirkastetta (18) ksylaanin eristämiseksi mainitusta seoksesta, - lisätään kalsiumhydroksidia (16) mainittuun kirkasteeseen (18) saostetun kalsiumkarbonaatin sekä nestemäisen natriumhydroksidin (15) muodostamiseksi, ja - poistetaan mainitusta natriumhydroksidia ja saostettua kalsiumkarbonaattia sisältävästä seoksesta natriumhydroksidia kalsiumkarbonaatin eristämiseksi mainitusta seoksesta.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähintään 90 % mainituista kasvikuiduista on lehtipuusta peräisin olevia valkaistuja, kemiallisesti kuidutettuja selluloosakuituja.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähintään 50 % mainituista kasvikuiduista on koivusta ja/tai eukalyptuksesta peräisin olevia selluloosakuituja.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että natriumhydroksidia kierrätetään prosessin sisällä uudelleen käytettäväksi, edullisesti ksylaanin uuttamiseksi.
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä hiilidioksidia lisätään ksylaanin saostamiseksi, kunnes seoksen pH on välillä 7,5-10.
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä toteutetaan integroituna kemiallisen massanvalmistuksen yhteyteen, jossa on yksi tai useampi valkaisuvaihe, jolloin mainittu uutto (20) suoritetaan mainittujen selluloosakuitujen viimeisen valkaisuvaiheen yhteydessä tai sen jälkeen.
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen selluloosakuitujen sisältämästä ksylaanista uutetaan 5-50 %.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuja selluloosakuituja on jauhettu, ja että selluloosakuitujen jauhautuneisuusaste uuton alkaessa SR (Schopper-Riegler)-lukuna ilmaistuna on välillä 10-40.
9. Järjestelmä ksylaanin eristämiseksi ksylaania käsittävästä kasvimateriaalista, joka järjestelmä käsittää - uuttovälineistön ksylaanin uuttamiseksi natriumhydroksidin avulla siten, että muodostuu ksylaania ja natriumhydroksidia käsittävää uuteliuosta (17) , - ensimmäiset erottamiselimet selluloosakuitujen erottamiseksi uuteliuoksesta, - ensimmäiset lisäyselimet hiilidioksidin lisäämiseksi uuteliuokseen ksylaanin saostamiseksi sekä kirkasteen (18) muodostamiseksi uuteliuoksesta, - toiset erottamiselimet saostetun ksylaanin (12) erottamiseksi kirkasteesta (18) , - toiset lisäyselimet kalsiumhydroksidin (16) lisäämiseksi, jolloin muodostuu saostettua kalsiumkarbonaattia (13) sekä natriumhydroksidia (15), ja - kolmannet erottamiselimet saostetun kalsiumkarbonaatin (13) erottamiseksi seoksesta.
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20125345A FI126212B (fi) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Menetelmä ja järjestelmä ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista |
| CA2873716A CA2873716C (en) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | A method and a system for isolating xylan from plant material, as well as xylan, calcium carbonate, and cellulose fibre |
| EP13768365.2A EP2831123B1 (en) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | A method and a system for isolating xylan from plant material, as well as xylan, calcium carbonate, and cellulose fibre |
| PL13768365T PL2831123T3 (pl) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | Sposób i układ do wyodrębniania ksylanu z materiału roślinnego, jak również ksylan, węglan wapnia i włókno celulozowe |
| PCT/FI2013/050338 WO2013144446A1 (en) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | A method and a system for isolating xylan from plant material, as well as xylan, calcium carbonate, and cellulose fibre |
| PT13768365T PT2831123T (pt) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | Método e sistema para o isolamento de xilano a partir de material vegetal, bem como xilano, carbonato de cálcio e fibras celulósica |
| CN201380016939.0A CN104302675B (zh) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | 用于从植物材料分离木聚糖的方法和系统，以及木聚糖、碳酸钙和纤维素纤维 |
| US14/389,183 US20150064331A1 (en) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | Method and a system for isolating xylan from plant material, as well as xylan |
| ES13768365T ES2703048T3 (es) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | Un método y un sistema para aislar xilano de material vegetal, así como xilano, carbonato de calcio y fibra de celulosa |
| BR112014024048A BR112014024048A2 (pt) | 2012-03-27 | 2013-03-26 | método e sistema para isolar xilana a partir de material de planta, xilana, fibra de celulose, carbonato de cálcio precipitado, e, uso de uma xilana |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20125345A FI126212B (fi) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Menetelmä ja järjestelmä ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20125345A FI20125345A (fi) | 2013-09-28 |
| FI126212B true FI126212B (fi) | 2016-08-15 |
Family
ID=49258310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20125345A FI126212B (fi) | 2012-03-27 | 2012-03-27 | Menetelmä ja järjestelmä ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150064331A1 (fi) |
| EP (1) | EP2831123B1 (fi) |
| CN (1) | CN104302675B (fi) |
| BR (1) | BR112014024048A2 (fi) |
| CA (1) | CA2873716C (fi) |
| ES (1) | ES2703048T3 (fi) |
| FI (1) | FI126212B (fi) |
| PL (1) | PL2831123T3 (fi) |
| PT (1) | PT2831123T (fi) |
| WO (1) | WO2013144446A1 (fi) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3666798A1 (de) * | 2018-12-11 | 2020-06-17 | Lenzing Aktiengesellschaft | Xylan aufweisende zusammensetzung und verfahren zur herstellung einer xylan aufweisenden zusammensetzung |
| DE102020101915A1 (de) * | 2020-01-28 | 2021-07-29 | Holger Wondraczek | Verfahren zum Extrahieren von Xylanverbindungen aus zerkleinerten Holzbestandteilen |
| CN116690742B (zh) * | 2023-05-17 | 2024-09-17 | 千年舟新材科技集团股份有限公司 | 一种联产文石型纳米碳酸钙的竹材改性方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1754208A (en) * | 1926-10-20 | 1930-04-08 | Bradley Mckeefe Corp | Production of cooking liquor which contains sodium hydroxide |
| CA2238292A1 (en) * | 1997-05-21 | 1998-11-21 | S & S Lime, Inc. | Method of obtaining and using particulate calcium carbonate |
| US6464827B1 (en) * | 2000-11-28 | 2002-10-15 | Praxair Technology, Inc. | Method of digesting wood with an alkaline liquor by adding an acidic agent to precipitate dissociated lignin |
| CN1283649C (zh) * | 2005-05-10 | 2006-11-08 | 南京师范大学 | 净化木聚糖的制备方法 |
| GB0917248D0 (en) * | 2009-10-02 | 2009-11-18 | Calcitech Synthetic Minerals Ltd | Production of calcium carbonate |
| FI124142B (fi) * | 2009-10-09 | 2014-03-31 | Upm Kymmene Corp | Menetelmä kalsiumkarbonaatin ja ksylaanin saostamiseksi, menetelmällä valmistettu tuote ja sen käyttö |
| FI20096326A0 (fi) * | 2009-12-15 | 2009-12-15 | Valtion Teknillinen | Modifioitu biomateriaali, sen käytöt sekä modifiointimenetelmät |
| FI125278B (fi) * | 2010-08-20 | 2015-08-14 | Upm Kymmene Corp | Menetelmä kalsiumkarbonaatin saostamiseksi sekä menetelmän käyttö |
| FI123309B (fi) * | 2011-04-08 | 2013-02-15 | Upm Kymmene Corp | Menetelmä paperimassan valmistamiseksi ja paperimassa |
-
2012
- 2012-03-27 FI FI20125345A patent/FI126212B/fi not_active IP Right Cessation
-
2013
- 2013-03-26 PT PT13768365T patent/PT2831123T/pt unknown
- 2013-03-26 BR BR112014024048A patent/BR112014024048A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2013-03-26 ES ES13768365T patent/ES2703048T3/es active Active
- 2013-03-26 CN CN201380016939.0A patent/CN104302675B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-03-26 US US14/389,183 patent/US20150064331A1/en not_active Abandoned
- 2013-03-26 CA CA2873716A patent/CA2873716C/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-03-26 PL PL13768365T patent/PL2831123T3/pl unknown
- 2013-03-26 EP EP13768365.2A patent/EP2831123B1/en not_active Not-in-force
- 2013-03-26 WO PCT/FI2013/050338 patent/WO2013144446A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2873716C (en) | 2017-01-03 |
| US20150064331A1 (en) | 2015-03-05 |
| BR112014024048A2 (pt) | 2017-07-04 |
| EP2831123A1 (en) | 2015-02-04 |
| EP2831123B1 (en) | 2018-09-19 |
| EP2831123A4 (en) | 2015-12-09 |
| PT2831123T (pt) | 2018-12-28 |
| CA2873716A1 (en) | 2013-10-03 |
| CN104302675A (zh) | 2015-01-21 |
| ES2703048T3 (es) | 2019-03-06 |
| CN104302675B (zh) | 2018-05-01 |
| FI20125345A (fi) | 2013-09-28 |
| WO2013144446A1 (en) | 2013-10-03 |
| PL2831123T3 (pl) | 2019-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2247785B1 (en) | A method for separating lignin from black liquor, a lignin product, and use of a lignin product for the production of fuels or materials | |
| US8246779B2 (en) | Maintenance of sulfur concentration in Kraft pulp processes | |
| KR20110123184A (ko) | 높은 알파 용해 펄프 제조를 위한 방법 및 시스템 | |
| CN103061186A (zh) | 制浆黑液的处理方法及其产品的应用方法 | |
| FI126212B (fi) | Menetelmä ja järjestelmä ksylaanin eristämiseksi kasvimateriaalista | |
| CN105339544B (zh) | 生产再生的纤维素和半纤维素的方法 | |
| CN106432372A (zh) | 一种木质纤维水解液生物处理方法 | |
| RU2713239C1 (ru) | Способ выделения гемицеллюлоз из технологических вод процесса преобразования биомассы в волокнистую массу или отработанных щелоков | |
| CN106368032B (zh) | 一种同时制备纤维素纤维和半纤维素溶液的方法 | |
| SE519032C2 (sv) | Förfarande för modifiering av cellulosafibrer i samband med kokning | |
| WO2012136887A2 (en) | A method for manufacturing paper pulp, and paper pulp | |
| FI126765B (fi) | Menetelmä ligniinikomponentin valmistamiseksi, ligniinikomponentti ja sen käyttö ja tuote | |
| TW201641518A (zh) | 纖維素之製造方法 | |
| CH717412B1 (it) | Procedimento per la produzione di prodotti cartacei. | |
| JPH04333686A (ja) | ピッチ抑制剤としてのヒドロキシ塩化アルミニウム | |
| IT202000011149A1 (it) | Procedimento per la produzione di prodotti cartacei. | |
| SE452347B (sv) | Forfarande vid rening av hartskontaminerade lutar vid en pappersmassaindustri | |
| FI127631B (fi) | Menetelmä fosforin vähentämiseksi prosessista peräisin olevasta jätevedestä | |
| JP2024533413A (ja) | 繊維質原料の処理方法 | |
| KR20200121421A (ko) | 해조류 펄프의 제조 공정을 위한 표백 방법. | |
| CS233656B1 (cs) | Způsob čištění buničin pro výrobu papírů pro základní sortiment elektrolytických kondenzátorů | |
| PL232637B1 (pl) | Sposób usuwania nadmiarowej mineralnej frakcji drobnej podczas obróbki masy makulaturowej i instalacja do obróbki masy makulaturowej |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: UPM-KYMMENE CORPORATION Owner name: STORA ENSO OYJ |
|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 126212 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
| MM | Patent lapsed |