KR20120098994A - 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정 및 상기 공정을 이용하여 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스 - Google Patents

마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정 및 상기 공정을 이용하여 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스 Download PDF

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이스토 하이스카넨
카즈 백폴크
마리안나 베흐빌레이넨
타이나 캄푸리
페르티 누우시아이넨
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스토라 엔소 오와이제이
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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 섬유를 포함하는 슬러리를 제공하는 단계; 효소로 슬러리를 처리하는 단계 및; 섬유가 분해되도록 슬러리를 기계적으로 처리하는 단계를 포함하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정에 관한 것으로서, 상기 기계적 처리 단계와 효소를 사용하는 처리 단계는 단일 처리 단계에서 동시에 수행된다. 이런 방식으로, 개선되고 에너지 효율적으로 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명은 상기 공정에 따라 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스에 관한 것이다.

Description

마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정 및 상기 공정을 이용하여 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF MICROFIBRILLATED CELLULOSE AND PRODUCED MICROFIBRILLATED CELLULOSE}
본 발명은 셀룰로오스 섬유를 처리함으로써 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하기 위한 공정에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 공정에 따라 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스에 관한 것이다.
셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 폴리머로부터 제조된 다중-구성요소 구조물(multi-component structure) 즉 셀룰로오스 체인(cellulose chain)이다. 리그닌(lignin), 펜토산(pentosan) 및 종래 기술에 공지되어 있는 그 외의 다른 구성요소들이 있을 수 있다. 섬유 내에 있는 셀룰로오스 체인들은 서로 결부되어(attached) 엘리멘터리 피브릴(elementary fibril)을 형성한다. 몇몇 엘리멘터리 피브릴들은 서로에 결합되어 마이크로피브릴(microfibril)을 형성하고 몇몇 마이크로피브릴은 덩어리(aggregate)를 형성한다. 셀룰로오스 체인, 엘리멘터리 피브릴 및 마이크로피브릴 사이의 결합은 수소 결합(hydrogen bond)이다.
마이크로피브릴화 셀룰로오스(MFC)(나노셀룰로오스(nanocellulose)로도 언급됨)는 목재 셀룰로오스 섬유(wood cellulose fiber)로부터 제조된 재료로서, 개별 마이크로피브릴 또는 마이크로피브릴 덩어리는 서로 분리된다. 마이크로피브릴화 셀룰로오스는 일반적으로 매우 얇고(~20 nm) 길이는 종종 100 nm 내지 10μm 사이이다. 하지만, 마이크로피브릴은 예를 들어 10-100μm와 같이 더 길 수도 있다.
박테리아로 마이크로피브릴화 셀룰로오스 또는 나노셀룰로오스를 생산하는 공정도 또 달리 선택할 수 있는 방법이다. 앞에서 기술한 방법과는 대조적으로, 이 방법은 목재 섬유 대신 또 다른 원료로부터 시작하는 생-합성 공정(bio-synthetic process)이다. 하지만, 이 공정은 매우 값비싸며 시간이 많이 소요되는 공정이다.
또한, 섬유를 분리하거나 혹은 분해하는 상이한 화학물질의 도움으로 셀룰로오스로부터 마이크로피브릴을 생산하는 것도 가능하다. 하지만, 이렇게 형성된 피브릴의 길이를 조절하는 것이 어려워서 종종 피브릴은 너무 짧아진다.
마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정의 한 예가 WO2007091942호에 기술되어 있다. 상기 WO2007091942호에 기술된 방법에서, 마이크로피브릴화 셀룰로오스는 정제가공한(refine) 후에 효소 처리에 의해 생산된다.
하지만, 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하기 위한 개선된 공정에 대한 필요성이 여전히 요구된다.
본 발명의 목적은 개선되고 에너지 효율적인 방식으로 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하기 위한 공정을 제공하는 데 있다.
이 목적과 그 외의 다른 이점들은 청구항 제 1 항에 따른 공정에 의해 구현된다. 단일 처리 단계에서 기계적 처리 단계 및 효소 처리 단계를 조합함으로써 매우 우수하게 에너지 효율적으로 마이크로피브릴화 셀룰로오스(MFC)를 생산하는 것이 가능하다. 이것은 독립항 및 종속항에 정의된 공정의 바람직한 구체예들에 의해 구현된다.
본 발명은 셀룰로오스 섬유를 포함하는 슬러리를 제공하는 단계; 효소로 슬러리를 처리하는 단계 및; 섬유가 분해되도록 슬러리를 기계적으로 처리하는 단계를 포함하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정에 관한 것으로서, 상기 기계적 처리 단계와 효소를 사용하는 처리 단계는 단일 처리 단계에서 동시에 수행된다. 효소 처리 단계와 기계적 처리 단계를 조합함으로써, 섬유를 보다 훨씬 더 효율적으로 처리하는 공정이 구현되는 것이 입증되었다.
단일 처리 단계 즉 조합된 기계적 처리 단계와 효소 처리 단계는 15분 내지 25시간 동안 지속될 수 있다. 원하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하기 위해 필요한 시간은 예를 들어 사용되는 효소와 기계적 처리 단계의 수준(extent)에 좌우된다.
상기 단일 처리 단계 동안의 슬러리 농도(consistency)는 중량으로 4-45% 사이이며 중량으로 10-30% 사이가 바람직하다. 기계적 처리 단계와 효소 처리 단계를 조합함으로써, 섬유를 포함하는 슬러리의 농도를 증가시키는 것이 가능하다. 기계적 처리 단계는 농도가 높더라도 효율적으로 섬유를 분해하고 섬유에 작용할 것이다.
상기 단일 처리 단계 동안의 슬러리 온도는 95℃ 미만인 것이 바람직하다. 최적 온도는 사용되는 효소에 좌우된다. 너무 높은 온도는 효소를 죽일 것이기 때문에 상기 온도를 사용되는 효소의 최대 온도 미만으로 유지하고 바람직하게는 효소의 최적 작동 온도에 유지하는 것이 중요하다. 상이한 효소는 온도에 대한 상이한 저항성을 가지며 허용되는 최대 온도는 처리 공정 동안 사용되는 효소에 좌우된다.
상기 효소는 셀룰라아제(cellulase)와 같은 효소 작용 셀룰로오스(enzyme affecting cellulose)이며 및/또는 자일라나아제(xylanase)와 같은 효소 작용 셀룰로오스인 것이 바람직하다. 효소 처리 단계 동안 한 타입의 효소 또는 몇몇 서로 다른 타입의 효소를 첨가하는 것이 가능하다. 상기 공정에서 사용되는 효소는 셀룰로오스 섬유를 분해하고 섬유의 활성(activity)과 접근성(accessibility)을 증가시키며 따라서 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산을 향상시킬 것이다.
따라서, 상기 효소는 슬러리의 기계적 처리 단계 이전에 및/또는 기계적 처리 단계 동안 첨가되는 것이 바람직하다. 이 효소는 슬러리의 기계적 처리 단계 이전에 및/또는 기계적 처리 단계 동안 여러 첨가 지점(addition point)들에서 첨가될 수 있다.
상기 기계적 처리 단계 및 효소 처리 단계는 컴팩터(compactor), 슈레더(shredder), 정제기(refiner), 디화이브레이터(defibrator), 펄퍼(pulper) 또는 펌프(pump) 내에서 수행되는 것이 바람직하다.
단일 처리 단계 즉 조합된 기계적 처리 단계와 효소 처리 단계는 하나 보다 많은 추후의 단일 처리 단계들에서 수행될 수 있다. 이런 방식으로, 상기 공정은 기계적 처리 단계가 연성(soften)일 수 있기 때문에 보다 효율적이며 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 과정이 향상될 것이라는 것이 입증되었다.
또한, 본 발명은 위에서 기술된 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정에 따라 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 조합된 처리 단계를 도시한 도면.
도 2는 연속적인 처리 단계 즉 우선 기계적 처리 단계 후에 효소 처리 단계를 수행하는 도면.
본 발명은 마이크로피브릴화 셀룰로오스(microfibrillated cellulose)를 개선되고 에너지 효율적인 방식으로 생산하기 위한 공정에 관한 것이다.
마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하기 위해 셀룰로오스 섬유를 분해하는 기계적 처리 단계(mechanical treatment)와 효소 처리 단계(enzymatic treatment)를 조합하면 훨씬 효율적인 공정을 제공된다고 입증되었다. 여기서 용어 "분해(disintegration)"는 섬유가 짧아지고 부드러워지거나 또는 그 외의 다른 방식의 처리 단계에 의해 기계적으로 작용하는 것을 의미한다. 슬러리(slurry) 내에서 효소를 균일하게 분포할 수 있게 하기 위하여 효소와 섬유를 포함하는 슬러리를 단순히 교반하거나 또는 혼합하여도 본 발명에 의해 기술된 방식으로 섬유를 분해하지 못할 것이다. 마이크로피브릴화 셀룰로오스의 길이는 짧으며 따라서 슬러리의 처리된 섬유 길이는 본 발명에 따라 조합된 처리 단계에 의해 상당히 줄어든다.
조합된 처리 단계의 시너지 효과로 인해 효율성이 증가된다. 기계적으로 처리되어 섬유가 분해될 것이며 그 뒤 효소가 섬유에 바로 결부되어(attach) 섬유를 부드럽게(soften) 만들 것이다. 기계적 처리 동안 효소가 제공되기 때문에 효소는 결부될 수 있는 더 적합한 위치를 찾게 될 것이며 셀룰로오스에 작용할 것이다. 따라서 더 많은 효소가 섬유에 결부될 수 있으며 섬유를 분해하고 부드럽게 할 수 있는 효소의 수는 증가된다. 이런 방식으로, 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하기 위한 조합된 처리 단계는 훨씬 효율적일 것이다.
일반적으로 셀룰로오스 섬유를 분해하는데 매우 우수한 기능을 보여주지 못하는 효소는 효소 처리 단계가 본 발명에 따른 기계적 처리 단계와 조합될 때에 기능이 향상될 것이다. 따라서 상기 처리 단계들이 연속적으로 수행될 때 효율적이지 못한 효소를 사용하는 것이 가능하다. 증가된 효율은, 효소가 섬유에 결부되고 섬유에 작용하는 적절한 공간이 나타날 때, 효소가 존재하는 사실에 좌우될 수 있다. 종래 기술에서 기술된 것과 같이, 추후 단계에서 효소가 첨가되면 섬유 상에 있는 다수의 적절한 공간들이 유용하지 못하며 즉 효소가 그 위치에서 섬유에 결부되고 섬유를 분해하는 것이 가능하지 못하다.
본 발명에 따른 또 다른 이점으로는, 효소 처리 단계가 훨씬 더 효율적이기 때문에 기계적 처리 단계가 상대적으로 더 부드럽게 수행될 수도 있다. 따라서, 기계적 처리 수준(extent)이 줄어들 수 있기 때문에 기계적 처리 동안 필요한 에너지가 감소되는 것도 가능하다. 이에 따라, 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스의 강도는 증가되고 이와 동시에 비용은 줄어든다.
게다가, 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스가 추후 처리 단계에 비해 당분(sugar)을 덜 포함하며 본 발명에 따른 공정 동안 마이크로피브릴화 셀룰로오스의 수율(yield)이 증가되고 이에 따라 상기 공정을 훨씬 더 효율적으로 만든다고 입증되었다.
본 발명의 이점에 의하면, 조합된 처리 단계는 고농도에서 수행될 수 있다. 섬유를 포함하는 슬러리의 농도는 중량으로 10-30% 사이가 바람직하다. 종래의 효소 처리 단계들은 통상 훨씬 낮은 농도에서 수행된다. 고농도에서 셀룰로오스 섬유의 효소 처리는 예전에는 충분하지 못했는데 이는 우수하게 혼합되지 못하였고 이에 따라 효소가 섬유에 동일하게 작용할 수 없었기 때문이다. 하지만, 효소 처리 단계와 섬유를 분해하는 기계적 처리 단계를 조합함으로써 심지어 고농도에서도 우수하게 혼합하는 것이 가능하다.
슬러리의 농도는 예를 들어 중량으로 4-10%와 같이 상대적으로 낮을 수도 있다. 정제기(refiner) 또는 이와 유사한 그 외의 설비에서 조합된 처리 단계가 수행되면 저농도가 필요할 수도 있는 데 이는 그 외의 경우 온도가 너무 높은 즉 효소의 최대 온도보다 더 높을 수 있기 때문이다. 또한, 펌프 내에서 조합된 처리 단계가 수행되면, 펌프가 고농도의 슬러리를 펌핑할 수 없는 경우 저농도의 슬러리를 가지는 것이 바람직할 수도 있다.
슬러리의 농도는 심지어 이보다 더 높을 수도 있는데, 중량으로 최대 45%의 농도도 가능할 것이다.
조합된 처리 단계 동안 슬러리의 농도를 증가시키는 것이 가능할 수도 있다. 이 과정은 나사 또는 그 외의 다른 장치로 수행될 수 있는데 여기서 상기 공정 동안 물 또는 액체를 배출하는(withdraw) 것이 가능하다.
효소 처리 단계와 기계적 조합된 처리 단계는 15분-25시간 동안 지속될 수 있으며 1-3시간 사이가 바람직하다. 이때 필요한 시간은 처리된 셀룰로오스 섬유, 효소의 활성(activity) 뿐만 아니라 처리 단계의 pH 및 온도에 좌우된다. 효소로 처리하는 동안 pH는 4-7 사이가 바람직하다. 효소의 활성은 10-1000 nkat/g 사이일 수 있다. 효소의 활성과 pH 값은 둘 다 예를 들어 사용되는 효소와 섬유의 타입에 좌우된다.
자일라나아제(xylanase)와 같이 헤미셀룰로오스(hemicellulose)를 분해하는(break down) 효소를 사용하는 것이 바람직하지만 예를 들어 엔도글루카나아제(endoglucanase)와 같은 그 외의 다른 효소도 사용될 수 있다. 이러한 효소들은 기계적 처리 단계를 향상시키고 기계적으로 처리된 부분이 확장되는 것을 줄여 이에 따라 섬유 강도와 필요한 에너지를 둘 다 줄일 수 있게 하기 위해 첨가될 수 있다. 사용되는 효소는 셀룰로오스 섬유를 분해하는 임의의 목재 퇴화 효소(wood degrading enzyme)일 수 있다. 상기 효소는 섬유의 제 1 층을 분해할 수 있으며 이런 방식으로 섬유의 접근성(accessibility)을 추가로 증가시킬 수 있다. 셀룰라아제(cellulase)가 사용되는 것이 바람직하지만 그 외의 사용가능한 효소의 예로서 자일라나아제(xylanase)와 만나나아제(mannanase)가 있다. 상기 효소는 종종 효소 준비단계(enzymatic preparation)의 주 효소(main enzyme)보다는 그 외의 효소 활성의 작은 부분들을 포함할 수 있는 효소 준비단계에 있다.
기계적 처리 단계와 효소 조합된 처리 단계 동안 온도는 95℃ 미만이 바람직하며 20-95℃ 사이일 수 있다. 하지만, 최적의 작업 온도와 최대 온도는 사용되는 효소 뿐만 아니라 시간과 pH과 같은 처리 단계의 그 외의 다른 변수들에 따라 가변된다. 셀룰라아제가 사용되는 경우, 처리 동안의 온도는 약 50℃일 것이다.
섬유를 포함하는 슬러리에 효소를 첨가하는 단계는 슬러리가 기계적으로 처리되기 전에 및/또는 기계적 처리 동안 수행된다. 한 첨가 지점(addition point)보다 많은 첨가 지점에서 효소를 첨가하는 것이 가능하다. 이러한 첨가 단계는 종종 사용되는 설비에 따라 수행되는데, 이는 상이한 설비 간에서 적절한 첨가 지점들이 변경되기 때문이다.
기계적 처리 단계와 효소 조합된 처리 단계는, 슬러리의 펌핑 동안 펌프 내에서 또는 섬유를 기계적으로 분해하기 위한 그 외의 다른 임의의 공지되어 있는 종래의 설비 내에서, 컴팩터(compactor), 슈레더(shredder), 정제기(refiner), 디화이브레이터(defibrator), 펄퍼(pulper), 나사(screw) 내에서 수행될 수 있다.
또한 변형된 피브릴(modified fibril) 형성 생산 동안 상기 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오소를 변형하는 것도 가능할 수 있다. 이는 예를 들어 나사 또는 그와 유사한 장치로 수행될 수 있다.
조립된 처리 단계 수행 동안의 압력은 증가될 수 있다. 이런 방식으로 섬유 내로 효소가 침투하는 것이 증가될 것이며 온도도 올라가서 상기 공정은 에너지가 덜 필요로 할 수 있다.
컴팩터가 섬유의 크러싱 효과(crushing effect)를 가지기 때문에 컴팩터를 사용하는 것이 바람직할 수 있다고 입증되었으며, 효소 처리 단계와 조합하면 마이크로피브릴화 셀룰로오스의 생산을 향상시킬 수 있다고 입증되었다. 예를 들어, 컴팩터가 사용되었을 때 생산된 당분의 양은 감소하였다고 입증되었다. 또한, 컴팩터 내의 슬러리 농도를 증가시키고 조합된 처리 단계의 우수한 효율을 얻으며 이에 따라 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정의 효율도 증가하는 것도 가능하다. 이는 컴팩터가 섬유를 절단하고 섬유가 짧아지기 때문에 점성이 감소하며 이에 따라 상대적으로 높은 농도로 슬러리를 혼합하고 펌프하는 것이 용이하기 때문이다. 컴팩터 내의 슬러리 농도는 중량으로 15-50% 일 수 있으며, 중량으로 20-35% 사이가 바람직하다.
또한, 고농도를 가진 펄퍼가 조합된 처리 단계를 위해 매우 우수한 장치라는 것이 입증되었다. 이 펄퍼는 섬유를 잘 혼합하고 기계적으로 우수하게 처리할 수 있게 할 뿐만 아니라 상대적으로 긴 시간 주기 동안 처리할 수 있게 한다. 따라서 펄퍼의 도움으로 단일 처리 단계에서 고농도로 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하는 것이 가능할 수 있다.
셀룰로오스 섬유를 포함하는 슬러리를 하나 보다 많은 추후 단일 처리 단계에서 처리함으로써 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하는 것도 가능할 수 있다. 하나 보다 많은 추후 처리 단계를 사용함으로써, 상이한 기계 장치들을 조합하고 슬러리가 우수하게 처리되는 동안 시간을 증가시키는 것도 가능하다. 예를 들어 펌프 내의 슬러리 처리 시간이 너무 짧기 때문에 오직 한 장치로서 펌프를 사용하는 것은 어려울 수 있다. 하지만, 제 1 단일 처리 단계가 펌프 내에서 수행되면, 이 처리 단계를 또 다른 펌프 또는 장치 내에서 추후의 조합된 처리 단계와 조합하는 것이 바람직할 수 있다. 조합된 처리 단계와 함께 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 추후 처리 단계를 가질 수 있다.
슬러리는 본 발명에 따른 조합된 처리 단계 수행 이전에 사전-처리될 수 있다. 우선 컴팩터에서 슬러리를 처리하고 즉 기계적 처리 단계 후에 컴팩터와 같은 적절한 장치 내에서 조합된 처리 단계가 수행되는 것이 바람직할 수 있다.
또한 섬유를 포함하는 슬러리는 필러(filler) 또는 도료(pigment)를 포함할 수 있다. 종래에 사용되는 필러와 도료가 사용될 수 있다.
효소를 변성시키기(denaturate) 위해 온도 혹은 pH를 올림으로써, 처리가 끝난 후에 섬유의 효소 활성을 종료시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 슬러리의 마이크로피브릴화 셀룰로오스 또는 섬유가 사용되거나 혹은 또 다른 처리 단계로 이동되기 전에 수행되는 것이 바람직하다. 조합된 처리 단계 끝에서 온도를 올리는 것도 가능할 수 있다. 이러한 열 처리는 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스가 그라프팅되거나(grafted) 혹은 몇몇 분리된 구성요소들은 마이크로피브릴화 셀룰로오스로 재흡수될 수 있다. 또한 고농도에서 정제가공 단계에서 슬러리를 처리함으로써 효소 활성을 종료하는 것도 가능할 수 있다.
슬러리의 섬유로부터 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스의 양은 중량으로 20% 이상이며 중량으로 60-85% 사이가 바람직하다.
화학적, 기계적 또는 화학기계적 펄프와 같이 상이한 모든 종류의 펄프가 슬러리에서 사용될 수 있다. 종이 또는 페이퍼보드(paperboard) 건식 또는 습식 분해 섬유 혹은 재생(recycled) 섬유를 사용하는 것도 가능하다. 본 발명의 이점은 불순물에 대해 민감하지 않아서 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하기 위해 분해 섬유 혹은 심지어 재생 섬유를 사용할 수 있게 한다는 사실이다. 섬유는 표백되거나(bleached) 혹은 표백되지 않을(unbleached) 수도 있지만 표백된 섬유가 바람직한데 이는 리그닌(lignin) 함량이 줄어들며 따라서 원하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산하는데 필요한 에너지가 덜 들기 때문이다. 셀룰로오스 섬유는 감자 섬유(potato fiber) 또는 오트 섬유(oat fiber)와 같은 농업 원료로 생산된 견목(hardwood) 및/또는 연목(softwood) 섬유일 수 있다.
본 발명에 따라 생산된 셀룰로오스 재료는 필름(film) 제조 용도로 사용될 수 있다.
본 명세서에서 기술한 것과 같은 공정에 따라 연목 크라프트 펄프(softwood kraft pulp)로부터 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스는 매우 우수한 필름 형성 성질을 구현하는 것으로 입증되었다.
마이크로피브릴화 셀룰로오스(MFC)는 종종 나노셀룰로오스(nanocellulose)로 지칭된다. 피브릴화되었으며 표면에 마이크로피브릴을 가지고 슬러리의 수상(water phase) 내에 위치되고 분리된 마이크로피브릴 또는 휘스커(whisker)는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 정의에 포함된다.
실시예
80 nkat/g 활성을 가진 엔도글루카나아제 농후 효소로 기계적 처리 및 효소 처리 조합으로 소나무 크라프트 펄프(pine kraft pulp)를 처리하였다. 이 펄프는 20중량%의 농도를 가지며 3시간 동안 50℃±3℃의 온도로 pH 5로 처리하였다. 그 뒤, 상기 펄프를 현미경으로 검사하였다. 참조를 위해, 우선, 동일한 펄프를 20중량%의 펄프 농도로 5시간 동안 기계적으로 처리한 뒤, 조합된 처리 단계에서와 같이 동일한 효소, 사용량, pH 및 온도를 사용하여 3시간 동안 5중량%의 펄프 농도에서 효소 처리 단계를 수행하였다.
결과는 도 1과 도 2에서 볼 수 있다. 도 1은 본 발명에 따른 조합된 처리 단계를 도시하며 도 2는 연속적인 처리 단계 즉 우선 기계적 처리 단계 후에 효소 처리 단계를 수행하는 도면이다.
상기 도면들로부터, 섬유가 본 발명에 따라 처리될 때 이 섬유가 분해되는 것을 명확하게 볼 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 공정은 추후 단계들에서 기계적 처리와 효소 처리가 개별적으로 수행되는 경우와 비교할 때 마이크로피브릴화 셀룰로오스를 생산할 때, 보다 효율적이게 된다.

Claims (9)

  1. - 셀룰로오스 섬유를 포함하는 슬러리(slurry)를 제공하는 단계;
    - 효소로 상기 슬러리를 처리하는 단계; 및
    - 상기 섬유가 분해되도록 상기 슬러리를 기계적으로 처리하는 단계를 포함하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정에 있어서,
    상기 기계적 처리 단계와 효소로 처리하는 단계는 단일 처리 단계에서 동시에 수행되는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일 처리 단계는 15분 내지 25시간 동안 지속되는 것을 특징으로 하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 단일 처리 단계 동안의 슬러리 농도는 중량으로 4-45% 사이이며 중량으로 10-30% 사이가 바람직한 것을 특징으로 하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단일 처리 단계 동안의 슬러리 온도는 95℃ 미만인 것을 특징으로 하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 효소는 셀룰라아제(cellulase)와 같은 효소 작용 셀룰로오스(enzyme affecting cellulose) 및/또는 자일라나아제(xylanase)와 같은 효소 작용 헤미셀룰로오스(enzyme affecting hemicellulose)인 것을 특징으로 하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 효소는 상기 기계적 처리 단계 이전에 또는 상기 기계적 처리 단계 동안 상기 슬러리에 첨가되는 것을 특징으로 하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단일 처리 단계는 컴팩터(compactor), 슈레더(shredder), 정제기(refiner), 디화이브레이터(defibrator), 펄퍼(pulper) 또는 펌프 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬러리는 하나 보다 많은 추후의 단일 처리 단계들에서 처리될 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기술된 마이크로피브릴화 셀룰로오스 생산 공정에 따라 생산된 마이크로피브릴화 셀룰로오스.
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