RU2395636C1 - Способ получения микрокристаллической целлюлозы из автогидролизованной древесины - Google Patents
Способ получения микрокристаллической целлюлозы из автогидролизованной древесины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395636C1 RU2395636C1 RU2009126875/12A RU2009126875A RU2395636C1 RU 2395636 C1 RU2395636 C1 RU 2395636C1 RU 2009126875/12 A RU2009126875/12 A RU 2009126875/12A RU 2009126875 A RU2009126875 A RU 2009126875A RU 2395636 C1 RU2395636 C1 RU 2395636C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- water
- microcrystalline cellulose
- mcc
- production
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Paper (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Способ касается получения микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), которая широко применяется в фармацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности. Используется в качестве стабилизатора водно-латексных красок и эмульсий и сорбента для хроматографии. В медицине МКЦ используется как биологически активная добавка и стабилизатор лекарственных препаратов. Способ получения микрокристаллической целлюлозы включает автогидролиз измельченного древесного сырья. Автогидролиз ведут водяным паром при 180-240°С в течение 2-3 мин. Автогидролизованную древесину обрабатывают кипящей водой. Затем раствором, содержащим СН3СООН, H2O2, H2SO4, при температуре 100-110°С в течение 2,5-3 ч. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к химической переработке целлюлозосодержащего сырья, конкретно к способу получения микрокристаллической целлюлозы (МКЦ), которая широко применяется в фармацевтической, пищевой, парфюмерной промышленности, используется в качестве стабилизатора водно-латексных красок и эмульсий, сорбента для хроматографии. В медицине МКЦ используется как биологически активная добавка и стабилизатор лекарственных препаратов.
Известные способы получения микрокристаллической целлюлозы из древесного сырья включают стадии делигнификации с выделением целлюлозного продукта, отбелку и кислотный гидролиз неорганическими кислотами (соляной, серной, азотной и др.)
Известен способ получения микрокристаллической целлюлозы, включающий стадии взрывного автогидролиза лигноцеллюлозного материала (обработка водяным паром при 185-240°С продолжительностью менее 60 секунд и сброс давления), выделение целлюлозы путем делигнификации автогидролизованной древесины раствором NaOH или органическим растворителем, кислотного гидролиза аморфной части выделенной целлюлозы, повторного взрывного автогидролиза целлюлозной массы. После этого массу охлаждают, нейтрализуют и отделяют МКЦ (US 4645541, опубл. 24.02.1987).
Недостатки данного способа получения МКЦ обусловлены необходимостью применения большого числа стадий.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения микрокристаллической целлюлозы, включающий автогидролиз измельченной древесины при 205-250°С, выдержку при этой температуре 1-15 минут с последующим «выстрелом» массы из реактора. Затем 15 минут с последующим «выстрелом» массы из реактора. Затем автогидролизованный лигноцеллюлозный материал двукратно экстрагируют водой при комнатной температуре, фильтруют, дважды экстрагируют 0,4% NaOH. Далее выделенную целлюлозу отбеливают и подвергают мягкому кислотному гидролизу 2,5 н соляной кислотой. Полученную МКЦ промывают водой, фильтруют и высушивают (SU 1792942, опубл. 07.02.1993).
Недостатки данного способа обусловлены применением большого числа технологических операций и экологически опасных реагентов при делигнификации, отбелке и кислотном гидролизе сырья. Так, применяется двукратная экстракция автогидролизованной древесины водой, двукратная обработка 0,4% NaOH с последующей промывкой и обработкой отбеливающим раствором, содержащим (мас.%): NaOH - 4; Н2O2 - 4; Na2SiO3·9Н20 - 5; MgSO4 - 0,05; остальное - вода. После отбелки массу трижды промывают водой, затем подвергают кислотному гидролизу в 2,5 н HCl в течение 15 минут, промывают водой до нейтральной реакции, фильтруют и высушивают на воздухе.
Задачей изобретения является упрощение процесса за счет совмещения стадий делигнификации, отбелки и кислотного гидролиза, сокращение расхода химических реагентов и воды, снижение экологического ущерба.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения микрокристаллической целлюлозы сначала осуществляют автогидролиз измельченного древесного сырья водяным паром при 180-240°С в течение 2-3 минут и обработку автогидролизованной древесины водой, затем проводят в одну стадию делигнифицию, отбелку, кислотный гидролиз аморфной части целлюлозы, после чего продукт промывают и сушат. Согласно изобретению автогидролизованную древесину экстрагируют кипящей водой при гидромодуле 50 в течение 3 ч и затем обрабатывают раствором, содержащим 20-30 мас.% СН3СООН, 4,2-10,2 мас.% Н2O2, 1,5-3 мас.% H2SO4, при температуре 100-110°С в течение 2,5-3 ч.
В отличие от прототипа в предлагаемом изобретении автогидролизованную древесину обрабатывают кипящей водой при гидромодуле 50 в течение 3 ч, а делигнификацию, отбелку и кислотный гидролиз аморфной части целлюлозы проводят в одну стадию.
Данные отличительные признаки позволяют:
- значительно упростить получение МКЦ из автогидролизованной древесины за счет сокращения числа стадий и их продолжительности;
- повысить экономичность способа за счет сокращения расхода реагентов и воды;
- повысить экологическую чистоту процесса за счет исключения опасных делигнифицирующих реагентов и минеральных кислот.
Предлагаемое изобретение позволяет получить МКЦ хорошего качества. Так, степень полимеризации составляет 83-187, что соответствует степени полимеризации промышленных образцов МКЦ (СП<250). Индекс кристалличности Кр полученной МКЦ составляет 0,68-0,71, что соответствует индексу кристалличности МКЦ из древесной сульфитной целлюлозы (0,67) [Микрокристаллическая целлюлоза /Г.А.Петропавловский, Н.Е.Котельникова // Химия древесины, 1979. - №6. - С.3-21]. Высокую кристалличность полученной целлюлозы подтверждает рентгенограмма, представленная на чертеже.
Предлагаемый способ подтверждается конкретными примерами.
Пример 1. 50 г воздушно сухой щепы древесины осины (фракция 5-10 мм, влажность 4,9%) помещают в реактор объемом 0,8 л, в который подают насыщенный водяной пар при температуре 180°С и давлении 1,0 МПа. Продолжительность обработки щепы насыщенным водяным паром составляет 2 минуты. После истечения указанного времени открывают шаровой кран, через который автогидролизованная масса древесины "выстреливается" из реактора в приемник объемом 40 л. Автогидролизованную массу количественно собирают и подвергают поэтапной обработке. Сначала из нее извлекают водорастворимые вещества путем кипячения в воде при 100°С и гидромодуле 50 в течение 3 ч. Массу отфильтровывают от раствора и подвергают одновременной делигнификации, отбелке и кислотному гидролизу путем обработки раствором состава (% от массы лигноцеллюлозного сырья): СН3СООН - 23,6; Н2O2 - 6,4; H2SO4 - 2,0, в течение 3 ч при температуре 110°С. Затем полученный целлюлозный продукт отделяют фильтрованием, промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции и сушат сначала на воздухе, а затем при температуре 103°С до постоянного веса. Использованный варочный раствор подвергают вакуумной регенерации и до 80% его объема снова используют в процессе получения МКЦ.
Выход МКЦ составил 15,5 г, что соответствует 32,3% от массы исходной абсолютно сухой древесины осины.
Примеры 2-12. Выполняются аналогично примеру 1, но при вариации фракций сырья, условий взрывного автогидролиза, режимов обработки смесью уксусной кислоты, пероксида водорода и серной кислоты, концентрации компонентов в смеси (см. табл.).
Таким образом, предлагаемый способ получения микрокристаллической целлюлозы позволяет упростить процесс получения МКЦ за счет совмещения стадий делигнификации, отбелки и кислотного гидролиза, сократить расход химических реагентов и воды, снизить экологический ущерб.
Claims (1)
- Способ получения микрокристаллической целлюлозы, включающий автогидролиз измельченного древесного сырья водяным паром при 180-240°С в течение 2-3 мин, обработку автогидролизованной древесины водой, последующую делигнификацию, отбелку, кислотный гидролиз, промывку и сушку целевого продукта, отличающийся тем, что автогидролизованную древесину экстрагируют кипящей водой при гидромодуле 50 в течение 3 ч, затем делигнифицируют, отбеливают и гидролизуют в одну стадию путем обработки раствором, содержащим 20-30 мас.% СН3СООН, 4,2-10,2 мас.% H2О2, 1,5-3 мас.% Н2SO4, при температуре 100-110°С в течение 2,5-3 ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009126875/12A RU2395636C1 (ru) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Способ получения микрокристаллической целлюлозы из автогидролизованной древесины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009126875/12A RU2395636C1 (ru) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Способ получения микрокристаллической целлюлозы из автогидролизованной древесины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2395636C1 true RU2395636C1 (ru) | 2010-07-27 |
Family
ID=42698077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009126875/12A RU2395636C1 (ru) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Способ получения микрокристаллической целлюлозы из автогидролизованной древесины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2395636C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102817265A (zh) * | 2012-08-20 | 2012-12-12 | 新疆光大山河化工科技有限公司 | 一种弧形微晶纤维素的制备方法 |
RU2472808C1 (ru) * | 2011-08-15 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) | Способ получения целлюлозы (варианты) и устройство для его осуществления |
CN111471113A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-07-31 | 天津科技大学 | 一种纤维素纳米纤丝(cnf)的制备方法 |
-
2009
- 2009-07-13 RU RU2009126875/12A patent/RU2395636C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472808C1 (ru) * | 2011-08-15 | 2013-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук (ИПХЭТ СО РАН) | Способ получения целлюлозы (варианты) и устройство для его осуществления |
CN102817265A (zh) * | 2012-08-20 | 2012-12-12 | 新疆光大山河化工科技有限公司 | 一种弧形微晶纤维素的制备方法 |
CN111471113A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-07-31 | 天津科技大学 | 一种纤维素纳米纤丝(cnf)的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU756976B2 (en) | Method for separating lignocellulose-containing biomass | |
US9149064B2 (en) | Method of producing nanofibrillar cellulose with high absorptivity to fat and cholate | |
US20040244925A1 (en) | Method for producing pulp and lignin | |
RU2710394C2 (ru) | Способ и установка для увеличения концентрации содержащей растворимые углеводы фракции, содержащая растворимые углеводы фракция и твердая фракция | |
RU2395636C1 (ru) | Способ получения микрокристаллической целлюлозы из автогидролизованной древесины | |
JP2014511907A (ja) | マイクロおよびナノ結晶セルロースの製造方法 | |
Kassim et al. | Isolation and characterization of macerated cellulose from pineapple leaf | |
Suzuki et al. | Characterization of Cellulose Nanofiber from Steam-exploded Japanese Cedar. | |
RU2556940C1 (ru) | Способ получения нитратов целлюлозы | |
Isroi | JURNAL SELULOSA | |
RU2304647C2 (ru) | Способ получения целлюлозы (варианты) | |
Sukmawan et al. | Microfibrillated cellulose extraction from bagasse using a modified kitchen blender | |
Das et al. | Nanocellulose Preparation from Diverse Plant Feedstocks, Processes, and Chemical Treatments: A Review Emphasizing Non-woods. | |
Jahan et al. | Alternative pulping process for producing dissolving pulp from jute | |
Denisova et al. | Characteristics of cellulose produced using a hydrotropic method in a universal thermobaric unit | |
RU2203995C1 (ru) | Способ получения микрокристаллической целлюлозы | |
Weerappuliarachchi et al. | Synthesis of cellulose microcrystals (CMC)/nylon 6, 10 composite by incorporating CMC isolated from Pandanus ceylanicus | |
JP2017535690A (ja) | セルロース生産方法 | |
RU2590882C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
Östberg et al. | Some aspects on the activation of dissolving pulps and the influence on the reactivity in a following viscose stage | |
RU2768635C1 (ru) | Способ получения льняной целлюлозы | |
Penloglou et al. | Efficient conversion of an underutilized low-lignin lignocellulosic biomass to cellulose nanocrystals and nanofibers via mild chemical-mechanical protocols | |
RU2684082C1 (ru) | Способ получения микрокристаллической целлюлозы | |
RU2803626C1 (ru) | Способ получения микрокристаллической целлюлозы | |
JP2005171397A (ja) | 微細セルロース繊維の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130714 |