JPH01282393A - アルカリ性パルプ化工程の制御方法 - Google Patents

アルカリ性パルプ化工程の制御方法

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JPH01282393A
JPH01282393A JP63095364A JP9536488A JPH01282393A JP H01282393 A JPH01282393 A JP H01282393A JP 63095364 A JP63095364 A JP 63095364A JP 9536488 A JP9536488 A JP 9536488A JP H01282393 A JPH01282393 A JP H01282393A
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JP
Japan
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cooking
lignin
delignification
analyzed
steaming
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Pending
Application number
JP63095364A
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English (en)
Inventor
Eero Sjoestrom
エーロ、スイェストレム
Raimo Alen
ライモ、アレン
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Valmet Automation Kajaani Oy
Original Assignee
Kajaani Elecktroniikka Oy
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Publication date
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    • 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
    • D21C7/00Digesters
    • D21C7/12Devices for regulating or controlling
    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、蒸煮液体中に溶解されており、そして分解の
結果リグニンから生ずる重合性生成物の関連組成物を利
用するアルカリ性パルプ化工程、特にマツ及びカバのク
ラフト蒸煮工程の制御(モニター)方法に関する。
(従来の技術及び発明が解決しようとする課M)フィン
ランド特許出願第850208号によれば、類似の蒸煮
制御方法は、木材の炭水化物物質から生じ、そして蒸煮
液体に溶解させられた脂肪酸類の割合、即ち、該割合は
入れ替わってリグニンの溶解に関連して生ずる、の改良
である、間接的方法に基づいている。本発明の方法は、
リグニン分解において検出され、それによって分解生成
物が蒸煮工程において分析し得る現用性に基づいている
アルカリ性蒸煮工程において、木材に存在するリグニン
が除去されると、木材中の一部の炭水化物物質も同様に
分解することは、当業界においては公知である[スイエ
ストレム、イー1.ウッドケミストリー、ファンダメン
タルズ アンド アブリケーションズ、アカデミツク 
プレス、ニューヨーク、1981 (Sj6str6m
、 E、、 Wcod Chemistry、 Fun
damentals and Application
s、 Academis Press、 New Yo
rk、 1981)] 、古液に溶解した有機物質は、
リグニン フラグメントばかりでなく炭水化物分解生成
物および木材からの抽出物から成る。古液のリグニンフ
ラクションは、順ぐりに各種火きさの分子から成り、一
部はモノマー段階から成り、むしろ不均質である[ギー
ラー、ジェイ、アンド リントバーク、オー1.アクタ
ケミ−スカンド ビー 34(3)1980年 161
頁 アンド ニーメラ、ケイ、 アンド スイエストレ
ム、イー1.ホルツホルシュンク 第40巻1986年
第361頁(Gierer、 J、 & Lindbe
rg、O,、Acta Chem、 5cand、 B
 34(3)(1980)161. and Niem
elj、 K。
& Sj6str6m、 E、 Ho!zforsch
ung 40(1986)361)]。
該モノマーは、ベンゼン環において多くの数及び位置が
種々の程度に置換された基を有する構造のフェノール誘
導体が大部分である。該モノマーフェノール類の形成は
、各実施例に適用される蒸煮条件および使用される原料
物質によって本質的に影響を受ける。このように、例え
ば、カバ科の木材が蒸煮されると、同様に部分的に異な
るリグニン分解生成物は、軟材(針葉樹〉が同様に蒸煮
される時に生ずるそれから形成される。
本発明は、新規なアルカリ性蒸煮工程の制御方法を提供
することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明は、次の手段によって達成される。
(1)リグニン分解生成物として形成されるあるモノマ
ー性化合物が蒸煮中に分析され、そしてそれらの関連濃
度に基づいて所定の脱リグニン化度を達成する蒸煮時間
が決定されることを特徴とする木材または他のセルロー
ス含有物贋のアルカリ性蒸煮工程、特にクラフトおよび
アントラキノン蒸煮の制御方法。
(2)蒸煮工程および特に脱リグニン化の初期に足りる
段階において、多くの古液試料がモノマーの分析用に採
取されることを特徴とする前記第1項に記載の方法。
(3)古液に存在するリグニン分解生産物として形成さ
れるモノマー性化合物が、高速液体クロマトグラフィー
(HPLC)またはガスクロマトグラフィーのいずれか
に基づくクロマトグラフ法によって分離および分析され
ることを特徴とする前記第1項に記載の方法。
(4)古液中に存在するリグニンモノマー類が、そのま
ま、またはトリメチルシリル誘導体形態でキャピラリー
カラムを使用するガスクロマトグラフィーによって分析
されることを特徴とする前記第1項に記載の方法。
(5)ある時間の進行中の蒸煮の段階および所定の付加
脱リグニン化時間が、リグニンモノマー濃度割合に基づ
いて決定され、これらが各蒸煮の適用に別々に決定され
た割合に匹敵することを特徴とする前記第1項に記載の
方法。
(作用) 本発明において、上記のモノマー性分解生成物の量が通
常の方法において蒸煮中に変化するので、その濃度に基
づいである程度の脱リグニン化に要する蒸煮時間が予測
できるという効果に対する新規かつ予測されなかった観
察が今まさになされた。
分解生成物は、蒸煮工程において分析され、そしてその
量に基づいて蒸煮工程がこのように制御できる。全リグ
ニン濃度に基づいて工程を制御する蒸煮方法は、それゆ
えに存在している。古液のリグニン濃度が紫外線スペク
トロメータによって測定されるけれども、全リグニン濃
度の増加が、蒸煮の終り近くに、測定精度に対して相対
的に少なすぎるために、蒸煮の終点の決定に役立つ正確
な方法は、リグニンに基づくことができない[例えば、
スイエストレム、イー、アンド ハゲランド、ピー1.
タラピー、第41巻1964年第280頁参照のこと(
Sji5str6m、 E、 and Haglund
、 P、、丁appi 47(1964)280)]。
ここに表わされた方法は、全く新規な概念に基づいてお
り、別の利益としである脱リグニン化限度を越えると、
分析化合物濃度の比率が飛躍的に増加する観察結果を示
すことである。
本発明の主要な特徴は、特許請求の範囲の記載から理解
できる。
本発明方法の推敲において、詳細な蒸煮液体及びパルプ
の分析は、蒸煮工程においてなされるべきである。これ
らの分析は、リグニンから生ずるフェノール性モノマー
類の含有量の決定に関連すべきである。該化合物の相互
相対濃度(または濃度割合)と全蒸煮生産量(または原
料中に残るリグニン量)との間に、脱リグニン化度に依
存する算術的関係が存在することが、以外にも見いださ
れた。試料がある間隔で蒸煮中に抜き出されると(例え
ば、加熱時間の終り近くまたはその後直ちに)、生成物
含有量に基づいて達成すべきある脱リグニン化度を得る
時間を決定することが可能となる。
その方法の有効な適用の必要条件は、形成されるリグニ
ン分解生成物がそれぞれから分離され、十分な精度で分
析されることである。モノマー性フェノール誘導体含有
量は、酸性古液のクロマトグラフィー法、例えば分離フ
ラクションからのエーテル抽出後ガスクロマトグラフィ
ーで比較的速く測定でき[アレン、アール、二−メラ、
ケイアンド スジェストレム、イー アイ クロマトグ
ラフィー第301巻、1984年第273頁 アンドニ
ーメラ、ケイ アンド スイエストレム、イー、ホルツ
ホルシュンク第40巻1986年第361頁(Alie
n。
R,、Niemelj、 K、 and Sj6str
6m、 E、T、 Chromat。
gr、、 301(1984)273 and Nie
melj、 K、 and Sj6str6m、 E、
 Holzforschung 40(1986)36
1)]、その化合物は相互にそのまままたは分離調製さ
れたトリメチルシリル誘導体の形態で分離される。(打
ち出されたクロマトグラフのピーク面積に基づく)各濃
度、即ちそれらから計算される蒸煮方法制御情報は、コ
ンピューター技術を利用して直ちに得られるであろう。
若し、ガスクロマトグラフィー技術が適用されると、キ
ャピラリーカラム温度が調節され、高濃度でフェノール
誘導体に対するピークの高い分解能力が達成される。必
要な脱リグニン化時間の決定は、蒸煮工程における該フ
ェノール類の相互関連濃度変化の制御に基づくだろう。
本発明が基礎とする方法は、次の実施例により詳細に示
されるだろう。
マツおよびカバのクラフト蒸煮だけが考慮されているけ
れども、もし全蒸煮生成物および脱リグニン化度に対し
て該リグニンモノマーの相対的な形成が各実施例におい
て最初に同様に測定されるならば、本方法は、他のアル
カリ性蒸煮方法(例えば、ソーダ アントラキノン蒸煮
)および他の原料の場合にも等しく適用できることが明
らかである。部分的に異なるリグニン分解生成物が軟材
および硬材(広葉樹)から形成されるから、その方法は
、軟材と硬材チップがグイジエスターに投入されるいわ
ゆる混合蒸煮方法にもその上適用できる。
(実施例) 実施例1 松林[ビナス シルベストリス (PinUS 5yl
vestris) ]から作られた抽出物を含まないチ
ップ(2〜4mmのスクリーンにかけた部分)を実験室
グイジェスターにおいて、液体/木材比を41iter
/kgの比率で、標準的なりラフト蒸煮にがけな[活性
アルカリ22%(NaOHとして)の木材、サルフィデ
ィティ−(Sulphidity) 30%]。蒸煮温
度を一定速度で90分間かけて20℃から175℃に上
昇させて蒸煮を最高温度で90分間続けた。その間、古
液試料をある間隔(90分間)で採取し、そしてモノマ
ー性リグニン誘導体含有フラクションの関連組成物を分
析しな。
第1図は、選択誘導体の助けで形成された、関連寄与比
と、それぞれの期間で達成された全蒸煮量との関係を示
す。第1図は、マツ クラフト蒸煮工程で生産され、か
つ、排液中に溶解させられたモノマー性リグニン誘導体
の相互関連濃度の変化を(0−20)、蒸煮工程で溶解
させられた物質の関数(5−50%)として示す。割合
1(アセトバニロン士バニリン)/(バニリン酸)、2
(バニリン)/(バニリン酸)、3(アセトバニリン)
/(バニリン酸)、4(アセト、(バニリン)/針葉樹
のアルコール+バニリン酸)。その上、脱リグニン化用
に経過した時間は、結果とともに表わされる。
前記フィンランド特許出願(第850208号)に記載
のように、全生産量は、次々と塩素数に依存し、それか
らパルプに残るリグニン量がそれぞれ計算される。
加熱期間の終了の頃およびその直後に、各々のグイジエ
スターで行なわれた類似蒸煮物から多くの前液試料(4
〜6サンプル)を採取することによって、該情報を使用
して、算術的手段によって(蒸煮工程の進行の間に、そ
の結果とモデル蒸煮工程のものとの連続比較)所定の脱
リグニン化度達成時間を決定することが可能である。も
ちろん、他のモノマー比を選んで考えの基礎を構成する
ことも可能である。ガスクロマトグラフィー分析のため
、リグニンフラクションを、鉱酸で酸性とした前液試料
(pHを3以下とする)から抽出し、そして該フラクシ
ョンを前記引例に示されたように分析した。しかしなが
ら、制御に必要ならば、ピーク分析価値を少しも損なう
ことなく、実買的にガスクロマトグラフィーの温度プロ
グラムを上昇させることも可能である。その上、化合物
の同定は、マススペクトロスコピーおよびモデル物質を
用いて行なわれた。
実施例2 実施例1[活性アルカリ20%(N a OHとして)
の木材、サルフィディテ−30%、液体/木材比411
ter/kg ]と類似のクラフト蒸煮をカバの木材(
ベトラ、ベルコサ/ビー、プベセンス(Betula 
verrucosa/B、 Pubescens)から
作った抽出物のないチップ(2〜4珊スクリ一ン部分)
で行ない、そのバッチの温度は均一速度で20℃から1
65°Cに上昇させた。第2図は、特殊な場合において
蒸煮工程の制御の観点から要求される割合が選択化合物
の相互関連濃度に依存することを示す。
第2図は、カバ クラフト蒸煮工程において生産され、
かつ廃液に溶解されられたあるモノマー性リグニン誘導
体の相互関連濃度を(0〜10)、蒸煮工程における物
質の関数として表わす。割合1(アセトシリンボン(a
cetO3yringone)+ジヒドロニア ニア 
エリル(dihydrocboniferyl)アル:
r −ル)/(バニリン酸)、2(アセトシリンボン)
/(バニリンIl>、3(アセトシリボン)/(アセト
バニリン)、4(アセトシリンボン)/(アセトバニリ
ン+シナビル(sinapVl)アルコール)。
この例においても、前記の開示のように塩素数に依存し
、それによって各ケースにおいてパルプの残留リグニン
含有量の計算が可能となる。試料の採取、調製および分
析に関連する条件は、実施例1に示されるようである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明によるリグニン誘導体の濃度変化の一
例を示す図であり、第2図は、本発明によるリグニン誘
導体の濃度変化の一例を示す図である。 特許出願人  カヤm:、エレクトロニーカ、オサケイ
ティエ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リグニン分解生成物として形成されるあるモノマ
    ー性化合物が蒸煮中に分析され、そしてそれらの関連濃
    度に基づいて所定の脱リグニン化度を達成する蒸煮時間
    が決定されることを特徴とする木材または他のセルロー
    ス含有物質のアルカリ性蒸煮工程、特にクラフトおよび
    アントラキノン蒸煮の制御方法。
  2. (2)蒸煮工程および特に脱リグニン化の初期に足りる
    段階において、多くの古液試料がモノマーの分析用に採
    取されることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の方法。
  3. (3)古液に存在するリグニン分解生産物として形成さ
    れるモノマー性化合物が、高速液体クロマトグラフィー
    (HPLC)またはガスクロマトグラフィーのいずれか
    に基づくクロマトグラフ法によって分離および分析され
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方法
  4. (4)古液中に存在するリグニンモノマー類が、そのま
    ま、またはトリメチルシリル誘導体形態でキャピラリー
    カラムを使用するガスクロマトグラフィーによつて分析
    されることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    方法。
  5. (5)ある時間の進行中の蒸煮の段階および所定の付加
    脱リグニン化時間が、リグニンモノマー濃度割合に基づ
    いて決定され、これらが各蒸煮の適用に別々に決定され
    た割合に匹敵することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の方法。
JP63095364A 1987-01-23 1988-04-18 アルカリ性パルプ化工程の制御方法 Pending JPH01282393A (ja)

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63095364A Pending JPH01282393A (ja) 1987-01-23 1988-04-18 アルカリ性パルプ化工程の制御方法

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DE (1) DE3812597A1 (ja)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI78130C (fi) * 1987-11-27 1989-06-12 Kajaani Electronics Foerfarande foer bestaemning och kontroll av vedflisblandningarnas proportioner vid alkaliska massakok.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI71584C (fi) * 1985-01-17 1987-01-19 Kajaani Electronics Foerfarande foer styrning av alkaliska cellulosakok.

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DE3812597A1 (de) 1989-10-26
SE8801419D0 (sv) 1988-04-18
FI77275C (fi) 1989-02-10
FI77275B (fi) 1988-10-31
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FI870312A (fi) 1988-07-24
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SE458933B (sv) 1989-05-22

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