FI92721C - Tapa massan valmistamiseksi - Google Patents

Description

92721

Tapa massan valmistamiseksi. - Sått att framstålla massa

Esillå oleva keksinto koskee tapaa massan valmistamiseksi kuitupitoisesta selluloosa-aineesta jatkuvassa prosessissa keittåmistå vårten.

Amerikkalainen patenttijulkaisu 3 620 911 kuvaa eråstå tapaa paperimassan valmistamiseksi kuitupitoisesta vuotuisten kasvien lignoselluloosa-aineesta, joka sisåltåå kuituja ja ydintå. Sen jålkeen kun kasviaineesta on mårkåmenetelmållå poistettu ydin ja ydin on poistettu kuiduista, saadusta kuitulietekertymåstå poistetaan vesi osittain, ja kuidut kyllåstetåån sitten lisåå-mallå kuitulietteeseen alkalihydroksidiliuosta, jolloin tåmå kyllåståminen on epåjatkuva ja suoritetaan ilmakehån paineessa. Kyllåstettyjen kuitujen ja alkalihydroksidiliuoksen seos joh-detaan sitten keittoprosessiin.

Erååt kasviainetyypit, kuten bagassi, sisåltåvåt eri tyyppisia kuitukudoksia, joilla on erilainen keittoliemen absorptiokyky, ja joilla siten on eri vaatimukset keitolle. Reaktiivisemmat kuidut vaativat våhemmån kemikaaleja keittoa vårten mutta ne vastaanottavat eniten keittolientå, ts. keittoliemi pystyy helpoimmin tunkeutumaan niiden låpi. Toisaalta tiiviimmillå ja kovimmilla kudoksilla on alhaisin vastaanottoaste, ja ne vaativat enemmån kemikaaleja keittåmiseen. Viimeksimainitut kudokset, jotka yleenså kuuluvat sokeriruo'on schlerenquima:an, antavat parhaat kuidut, joka johtaa våkevimpåan massaan keiton jålkeen.

Kaupallisessa kåytosså bagassikuidut keitetåån mainittuja tii-viimpiå kudoksia koskevien vaatimusten mukaisesti poisteen våhentåmiseksi. Avoimemmat ja reaktiivisemmat kudokset keitetåån siten kauemmin kuin olisi vålttåmåtontå. Siksi kåytetåån enemmån kemikaaleja kuin teoreettisesti tarvittaisiin, ja saanto ja lopullinen massalaatu heikkenevåt. Nåmå ongelmat ovat 2 92721 olemassa edellå mainitussa amerikkalaisessa patenttijulkaisussa 3 620 911 ja myos amerikkalaisessa patentti julkaisussa 2 913 362 kuvatulla menetelmållå, joka viimeksimainittu liittyy sellu-loosamassan epåjatkuvaan valmistusmenetelmåån.

Esillå olevan keksinnon tarkoituksena on aikaansaada parannettu tapa massan valmistamiseksi keittoa vårten, jossa kemiallinen neste jakautuu massassa paljon tasaisemmin koko kemikaalien vastaanottamisen luonnollisen epåtasaisuuden kompensoimiseksi, ennenkuin massa syotetåån keittimeen. Keittimeen on lisåttåvå vain våhan tai ei la inkaan. keittolientå, koska massa jo kokonaan on tarkoin kyllåstetty eri tyyppisten kuitukudosten osalta. Kyllåstetty massa keitetaan sitten paljon tasaisemmin ja lyhyemman ajan, ja se vaatii våhemmån hoyryå aikaisemmin kaytettyihin menetelmiin verrattuna. Lisåksi saadaan maksimaa-linen saanto ja laatu.

Keksinnon mukaisesti mainittu tarkoitus saavutetaan pååasiassa suorittamalla peråkkåin seuraavat vaiheet: a) esikyllastetåån mainittu kuituaines sekoittamalla se keit-toliemen kanssa niin, ettå muodostuu kuitususpensio, jonka kuitupitoisuus on noin 5-15 painoprosenttia, b) kyllåstetåån ja nesteytetaån mainittu kuitususpensio ilma-kehan painetta suuremmassa paineessa syottåmållå kuitususpensio keskipakopumppuun, joka kåsittåå kuitususpensioon leikkausvoi-milla vaikuttavan nesteytyselimen, niin ettå kuitukimput erot-tuvat toisistaan ja hajoavat ainakin osittain, c) syotetåån mainittu kuitususpensio puristimeen mainitun keskipakopumpun avulla mainitun kuituaineksen kyllåstamisen keittoliemellå kuitususpensiossa jatkuessa, d) sakeutetaan mainittu kuitususpensio poistamalla vettå mainitussa puristimessa, kun kuitususpensioon samalla kohdistetaan loppukyllåståminen ilmakehån paineen ylittåvåsså paineessa, niin ettå muodostuu pååasiassa tåysin kyllåstetty massa, jonka kuitupitoisuus on noin 20-40 painoprosenttia, edullisesti 20 - 30 painoprosenttia, e) syotetåån aikaansaatu massa keittimeen mainitun paineen 3 92721 avulla, joka pååasiassa tai kokonaan muodostuu mainitun keski-pakopumpun avulla.

Keksintoå selitetåån seuraavassa låhemmin viitaten oheisiln piirustuksiin.

Kuvio 1 esittåå kaaviollisesti laitosta massan valmistamiseksi vuotuisten kasvlen kuitupitoisesta selluloosa-aineesta esillå olevan keksinnon tavan mukaisesti.

Kuvio 2 esittåå esillå olevan keksinnon tavan vuokaavion kåytettåesså kuviossa 1 esitettyå laitosta sekå lisåksi ylåvir-ran puoleista varustusta massan valmistamiseksi raaka-aineesta.

Kuvioon 1 viitaten siinå esitetåån kaaviollisesti laitosta massan valmistamiseksi vuotuisten kasvien kuitupitoisesta selluloosa-aineesta, joka laitos kåsittåå astian 1, jossa on sisåånmenoelin 2 hoyrytetyn vuotuisten kasvien kuitupitoisen selluloosa-aineen syottåmistå vårten. Sisåånmenoelin voi kåsittåå syottolaitteen, kuten kuljettimen, joka ei aiheuta paine-vaikutusta, tai erityisesti, jos kåytetåån tai halutaan pientå ylipainetta astiaan 1, tavanomaisen syottojårjestelmån pyori-vållå taskuventtiilillå. Lisåksi astiassa 1 on sisåånmenojohto 3 keittoliemen syottåmistå vårten ja ulostulo 4 mainitun selluloosa-aineen ja keittoliemen sekoitusta vårten. Ulostulo 4 on liitetty keskipakopumppuun 5, kuten "Kamyr MC-pumpen", joka kåsittåå nesteytyselimen. Keskipakopumppu 5 on johdolla 6 liitetty keittimeen 7 puristimen 8, esimerkiksi ruuvipuristimen kautta. Puristin 8 on suunniteltu keståmåån keittopaineen. Keitetty massa johdetaan ulostulojohdon 9 kautta puhallussåi-lioon (ei esitetty). Keittoliemi annostellaan astiaan 1 såi-liostå 10 mainitun johdon 3 kautta. Puristimessa 8 johdolla 12 såilioon 10 syotetty ylimååråinen neste puristetaan pois« Lisåttåvåt kemikaalit, kuten valkolipeå, mustalipeå tai tiivis-tetyt keittokemikaalit, lisåtåån såilioon 10 johdon 11 kautta tarkoin saådetyisså oloissa.

92721 4 Kåyton aikana hoyrytetty kuituaines sekoitetaan hienonnettuna astiassa 1 olevaan keittoliemeen esikyliastysvaiheen aloitta-miseksi ilmakehån paineessa.

Kun esikyliastetty kuituaines saapuu keskipakopuinppuun 5, tåmån nesteytyselimet kohdistavat kuituaineeseen leikkausvoimia, niin ettå suspensio siirtyy nesteytettyyn muotoon. Tainan tapainen sopiva pumppu on kuvattu amerikkalaisessa patenttijulkaisussa 4 435 122. Tainan nesteytyksen avulla erilliset kuitukimput erottuvat toisistaan niin, etta jokainen kuitukumppu vastaan-ottaa vålttåmåttomån måårån keittokemikaaleja. Tallå tavalla keittoliemen vastaanottamista vårten paljastuvat kaiken tyyp-piset kudokset, ts. myos ne kudokset, jotka ovat tiiviimpia, tiheåmpiå ja kovempia. Nesteytys johtaa myos tasaisempaan kuituaineksen ja keittoliemen sekoittumiseen. Keskipakopumppua 5 kåytetåån niin, etta se aikaansaa paineen, joka puristimen sisåånmenossa mitattuna on noin 50 - 100% keittimen 7 paineesta. Samalla kun kuituaineen ja keittoliemen sekoitus nesteytyy, siihen kohdistuu kyllåståminen keskipakopumpun 5 aiheuttamassa kasvaneessa paineessa. Tåmå painekyllåstys jatkuu keskipakopumpun 5 syottåesså sekoitusta johdon 6 kautta puristimeen 8, jossa painekyllåstyksen vaikutus edelleen kasvaa.

Puristin 8 aikaansaa kuituaineksen ja keittoliemen lopullisen painekyllåstyksen ja varmistaa, ettå lisåå keittolientå tunkeu-tuu kuituihin ja kuitukimppuihin. Tållå on erityistå merkitystå, kun kuituaines sisåltåå tiiviimpiå ja tiheåmpiå kuitukimppuja, jotka on riittåvåsså måårin kyllåstettåvå keittoliemellå.

Puristimella 8 on useampia tarkoituksia. Se poistaa kuituai-neesta ylimååråisen keittoliemen ennenkuin sekoitus syotetåån keittimeen. Se aikaansaa kaikentyyppisten kudosten lopullisen painekyllåstyksen, myos niillå kudoksilla, joihin tunkeutuminen normaalioloissa on vaikeampaa. Se nostaa ulos syotetyn sekoi-tuksen kuitupitoisuuden halutulle tasolle. Sen lisåksi, ettå puristin aikaansaa lopullisen painekyllåstyksen, se toisin sanoen toimii sakeuttamislaitteena, poistaen kuituaineen ja

II

5 92721 keittoliemen sekoituksesta vettå ja aikaansaaden keittovaihee-seen sopivan sakeuden. Puristimen sisåånmeno- ja ulostulopåiden pienen paine-eron ansiosta voidaan kåyttåå alkaalisia keitto-liemiå, jotka tavallisesti antavat massalle liukkaan koostumuk-sen, mika saattaa aiheuttaa ongelmia erityisesti ruuvipuristi-milla, joilla kåytetåån suuria paine-eroja. Kuituaineeseen jååvåå keittolienta valvotaan ja såådetåån aikaisemmilla li-såyksillå ja vedenpoistoprosesseilla, niin ettå kuituaines sisåltåå riittåvån maarån keittokemikaaleja keittåmistå vårten. Kuten edella selitettiin, kierråtetåån puristimesta 8 otettu ylimååråinen keittoliemi varastosåilioon 10.

Massa syotetaån puristimesta 8 keittimeen 7, joka voi olla mitå tahansa sopivaa tyyppia, esim. jatkuvatoiminen vaaka- tai pystykeitin. On ymmarrettåvå, etta massan keittimeen syottåmi-seksi vaadittava paine aikaansaadaan påaasiassa pumpulla 5. Puristimen yli vaikuttava paine-ero on suhteellisen pieni, esimerkiksi 1-2 bar. Keittimesså yllåpidettåva paine voi olla noin 7 bar, jolloin pumppu 5 aikaansaa puristimen sisåanmenossa mitattuna noin 5-6 bar syottopaineen. Yleenså keskipakopumppu 5 pitaå koko jårjestelmån puristimeen 8 saakka suuressa paineessa. Haluttaessa voidaan puristimen ulostulopååhån tai puristimen ja keittimen våliseen johtoon jårjeståå hienonnus-laite. Muodostuva kuitutulppa on kuitenkin paljon våhemmin kokoonpuristunut kuin tavallisesti tavanomaisissa kettojårjes-telmisså ruuvipuristinta kåytettåesså. Keskipakopumppu 8 våhen-tåå keittimen 7 takaisinpåin suuntautuvan puhalluksen ongelman minimiinså. Varmistustoimena voidaan kuitenkin sijoittaa ta-kaiskuventtiili keskipakopumpun 5 ja puristimen 8 vålille.

Kuvio 2 esittåå vuokaavion, joka pååasiassa kuvion 1 mukaisen laitoksen lisaksi kåsittåå varustuksen vuotuisten kasvien kuitupitoisen selluloosa-aineen esikåsittelemiseksi hienonnet-tuun muotoon, joka soveltuu astiaan 1 syotettåvåksi.

Raaka-aine, kuten sokeriruokobagassi, josta on poistettu ydin, ja jonka kuitupitoisuus on noin 8 - 10%, varastoidaan varastoon __- 1“ 92721 6 13/ josta kuituaine syotetåån kuitulinjalla 14 jatkuvatoimiseen keittimeen 7, sen jålkeen kun se esillå olevan keksinnon eråån suoritusmuodon mukaisesti on kuitulinjassa 14 kulkenut useampien erilaisten kåsittelyvaiheiden låpi.

Ensimmåinen kåsittelyvaihe merkitsee raaka-aineen puristamista sopivassa puristimessa 15 mahdollisimman suuren vesimåårån poistamiseksi raaka-aineesta, niin ettå mustalipeåhaihduttimien kuormitus pienenee ja ettå sen sijasta voidaan syottåå keitto-lientå laimentamatta sitå ei-halutulla tavalla. Sopiva kuitu-pitoisuus mainitun puristamisen jålkeen on noin 30 - 35% raaka-aineen ollessa bagassia. Puristusneste siirretåån veden-puhdistusjårjestelmåån johdolla 16, kun taas bagassi syotetåån repimislaitteeseen 17, joka rikkoo ja avaa aikaisemmissa puristusvaiheissa syntyvåt kuitumdykyt. Repimislaitteen 17 ulostulossa voidaan johdosta 18 lisåtå ennalta mååråtty måårå keittolientå kuitupitoisuuden alentamiseksi. Bagassi syotetåån sitten hieromislaitteelle 19, kuten FROTAPULPER®, jossa siihen vaikutetaan hieromalla niin, ettå kuituniput avautuvat lisåå ja kemikaalien vastaanottaminen paranee. hieromisvaikutus aloittaa myos esikyllåstamisen, jos keittolientå on lisåtty aikaisemmin, ja johtaa kemikaalien tasaisempaan jakautumiseen. Hieromisvai-kutusta valvotaan ja såådetåån erittåin tarkasti syottotehon avulla, jotta kuituja ei vahingoitettaisi. Hoyryå ei lisåtå hieromislaitteeseen tai sitå ennen, ja siksi kemikaalien vaikutus pidetåån alhaisella tasolla.

Tållå tavalla hienonnettu bagassi syotetåån hoyrysekoittimeen 20, johon hoyryå syotetåån johdolla 21 låmpotilan nostamiseksi ennalta mååråtylle tasolle, kuten 70 - 80°C. Hoyrytetty bagassi annostetaan sitten astiaan 1, johon vielå lisåtåån keittolientå johdolla 22, niin ettå saadaan noin 5 - 15% kuitupitoisuus, ts. tuloksena oleva massa tai suspensio sisåltåå ylimåårån keittolientå.

Hoyrystetyn kuituaineen kuvatulla mekaanisella kåsittelyllå ja keittoliemen lisååmisellå siten saatu suspensio syotetåån sitten 7 92721 keskipakopumppuun 5, joka sisåltåå nesteytyselimen, jolla massaan vaikutetaan leikkausvoimilla, niin ettå massa siirtyy nesteytettyyn tilaan, kuten ylla selitettiin.

Keskipakopumppu 5 syottåå massan pitkånomaiseen puristimeen 8, jossa on erilaiset kåsittelyvyohykkeet. Ensimmaisesså puristin-vyohykkeesså massaa tiivistetåån ylimaaråisen keittoliemen poistamiseksi. Tåmå poiste syotetåån johdolla 23 såilioon 10, joka sisåltåå keittoliemivaraston. Ruuvlpuristimen 8 seuraavas-sa eli vålivyohykkeesså lisåtåån johdolla 24 tuoretta keitto-lientå, joka nain olien muodostaa ylimåårån, ja joka absorboituu mainitussa vålivyohykkeesså.

Tåmån absorptiobyohykkeen jålkeen on toinen puristinvyohyke, jossa massaa tiivistetåan lisåå ylimååråisen keittoliemen poistamiseksi, jota kierråtetåån såilioon 10 johdon 25 kautta. Toistuvat puristusvaiheet ruuvipuristimessa aikaansaavat massan lopullisen kyllåstymisen ja varmistavat, ettå lisåå keittolientå tunkeutuu kuituihin ja kuitukimppuihin. Ruuvipuristin 8 nostaa ulos syotetyn massan kuitupitoisuuden toivotulle tasolle, kuten noin 25 - 35%, edullisesti noin 30%.

Edellå kuvioon 2 viitaten selitetty menetelmå mahdollistaa keittoliemen lisåykset massaan ainakin kolmessa kohdassa pitkin kuitulinjaa 14, jolloin ensimmåinen lisåys tapahtuu repimis-laitteella 17, toinen astiassa 1 ja kolmas lisåys ruuvipuris-timella 8. Haluttaessa voidaan keittolientå myos lisåtå keski-pakopumpulla 5. Massan esikyllåståminen kuitulinjassa 14 ennen ruuvipuristinta 8, massan kyllåståminen keskipakopumpulla 5 ja johdossa 6 sekå lopullinen puristuskyllåståminen ruuvipuristimessa 8 varmistavat sen, ettå keittimeen syotettåvå massa on tåysin kyllåstettyå, ja ettå normaalisti keittolientå ei tarvitse lisåtå. Keittåminen voidaan siten suorittaa maksimaa-lisella pitoisuudella tarkoin valvotuissa oloissa. Lisåksi suurempi kuitupitoisuus merkitsee sitå, ettå keittåmiseen tarvitaan våhemmån hoyryå, ja ettå keittåmisjakso voidaan 3 92721 våhentåå minimiinsa, niin ettå saanto, laatu ja kustannukset voidaan optimoida.

Esilla olevan keksinnon mukaista tapaa voidaan erityisesti soveltaa vuotuisten kasvien epåhomogeenista rakennetta oleviin kuituaineisiin, jotka ovat kuitupitoisen lignoselluloosa-aineen muodossa, kuten sokeriruokobagassi, pumpulinvarret, maissinvar-ret, pellava, rami, hamppu, sisalhamppu, espartoruoho ja muut viljellyt kasviaineet, kuten ruo'ot, varret ja vanat, joita tavallisesti toimitetaan jåtetuotteina.

Soveltuvia ovat kaiken tyyppiset keittomenetelmåt, kuten kraft-massamenetelmå, soodamenetelmå ja neutraali natriumsulfiitti-menetelma.

It i i

Claims (12)

1. Tapa massan valmistamiseksi jatkuvassa prosessissa keittå-mistå vårten kuitupitoisesta selluloosa-aineesta, tunnettu siitå, ettå se kåsittåå peråkkåin suoritettavat seuraavat vaiheet: a) esikyllåstetåån mainittu kuituaines sekoittamalla se keit-toliemen kanssa niin, ettå muodostuu kuitususpensio, jonka kuitupitoisuus on noin 5-15 painoprosenttia, b) kyllåstetåån ja nesteytetåån mainittu kuitususpensio ilma-kehån painetta suuremmassa paineessa syottåmållå kuitususpensio keskipakopumppuun (5), joka kåsittåå kuitususpensioon leikkaus-voimilla vaikuttavan nesteytyselimen, niin ettå kuitukimput erottuvat toisistaan ja hajoavat ainakin osittain, c) syotetåån mainittu kuitususpensio puristimeen (8) mainitun keskipakopumpun (5) avulla mainitun kuituaineen keittoliemellå kyllåståmisen kuitususpensiossa jatkuessa, d) sakeutetaan mainittu kuitususpensio poistamalla vettå mai-nitussa puristimessa (8), kun kuitususpensioon samalla kohdis-tetaan loppukyllåståminen ilmakehån paineen ylittåvåsså paineessa, niin ettå muodostuu pååasiassa tåysin kyllåstetty massa, jonka kuitupitoisuus on noin 20 - 40 painoprosenttia, edulli-sesti 20 - 30 painoprosenttia, e) syotetåån aikaansaatu massa keittimeen mainitun paineen avulla, joka pååasiassa tai kokonaan muodostuu mainitun keskipakopumpun (5) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå mainittu esikyllåståminen suoritetaan ilmakehån paineessa tai våhåisesså ylipaineessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå kuitususpensiosta poistetaan vettå mainitun puristimen (8) ainakin kahdessa toisistaan etåisyydelle jårjestetysså puris-tusvyohykkeesså, ja ettå keittolientå lisåtåån puristimen (8) vålivyohykkeesså. 10 92721

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå keittoliemen ylimaarå lisatåån puristimen (8) mainittuun våli-vyohykkeeseen, ja ettå mainittu keittoliemen ylimaarå poistetaan puristimen (8) mainitussa toisessa vyohykkeesså.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå mainitut keittoliemen poistetut ylimååråt kierråtetåån kuitu-linjalle (14).

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå keskipakopumppu (5) syottåå puristimelle suspensiota paineella, joka puristimen sisåånmenossa mitattuna on noin 50 - 100% keittimesså (7) vallitsevasta paineesta.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå massa valmistetaan vesipitoisesta kuituaineesta (13), jonka kuitupitoisuus on alle noin 20%, ettå mainittuun kuituaineeseen kohdistetaan ennen mainittua esikyllåståmistå vedenpoistotoimenpide (15) noin 20 - 40%, edullisesti 30 - 40% olevan kuitupitoisuuden aikaansaamiseksi, ja ettå mainittuun kuituaineeseen kohdistetaan hienonnustoimenpide (17), jonka aikana lisatåån keittolientå suspension muodostamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå mainittu hienonnustoimenpide kåsittåå repimisen ja hieromisen kuitumoykkyjen avaamiseksi, erillisten kuitumoykkyjen erotta-miseksi toisistaan, keittoliemen jakamiseksi ja esikyllåståmi-sen aloittamiseksi.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 2-8 mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå kuituainetta alustavalla hoyrykåsittelyllå (20) låmmitetåån låmpotilaan noin 70 - 120°C, edullisesti 80 - 100°C.

9 92721 Patenttivaatiamkset

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitå, ettå mainittu lopullinen painekyllåståminen suoritetaan ruuvipuristimen (8) avulla. u 92721

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tapa, tunnettu siitå, etta mainittu kuitupitoinen selluloosa-aine on kuitupi-toista selluloosa-ainetta vuotulsista kasveista, kuten sokeri-bagassista, josta on poistettu ydin.

12 92721