RU2501810C1 - Method of producing microcellulose - Google Patents
Method of producing microcellulose Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501810C1 RU2501810C1 RU2012132736/05A RU2012132736A RU2501810C1 RU 2501810 C1 RU2501810 C1 RU 2501810C1 RU 2012132736/05 A RU2012132736/05 A RU 2012132736/05A RU 2012132736 A RU2012132736 A RU 2012132736A RU 2501810 C1 RU2501810 C1 RU 2501810C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulp
- temperature
- solution
- water
- minutes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения микрофибриллярных целлюлозных волокон из растительного сырья различного происхождения. Полученное вещество имеет широкое применение в пищевой и непищевой отраслях промышленности.The invention relates to a method for producing microfibrillar cellulose fibers from plant materials of various origins. The resulting substance is widely used in food and non-food industries.
Микроцеллюлоза, известная также как микрокристаллическая целлюлоза, или микрофибриллярные целлюлозные волокна, используется в качестве регулятора реологии, структурообразователя и загустителя в пищевой промышленности, а также имеет широкое применение в непищевой промышленности при производстве биоразлагаемых упаковок, пленок, мелованной бумаги, мембран и других материалов.Microcellulose, also known as microcrystalline cellulose, or microfibrillar cellulose fibers, is used as a rheology regulator, structurant and thickener in the food industry, and is also widely used in the non-food industry in the production of biodegradable packaging, films, coated paper, membranes and other materials.
Известен способ получения микрокристаллической целлюлозы, включающий обработку исходного целлюлозного материала с высоким усилием сдвига при повышенной температуре и повышенном давлении реакционной смеси, состоящей из целлюлозного материала, соединения, содержащего активный кислород, и воды, в течение периода времени, эффективного для деполимеризации целлюлозного материала до средней степени деполимеризации не более 400, либо где давление на выходе продукта находится в интервале 137,9-10342,1 кПа, либо где значение pH реакционной смеси в процессе экструзии находится в интервале 8-2. В качестве соединения, содержащего активный кислород, используется пероксид водорода (патент РФ №2343160, С08В 15/00, С08В 16/00, опубл. 10.01.2009). Данный способ позволяет снизить расход реагентов и временные затраты на производство, однако требует применения специального экструзионного оборудования.A known method for producing microcrystalline cellulose, including processing the starting cellulosic material with high shear at elevated temperature and elevated pressure of a reaction mixture consisting of cellulosic material, a compound containing active oxygen, and water, for a period of time effective to depolymerize the cellulosic material to medium the degree of depolymerization is not more than 400, or where the pressure at the outlet of the product is in the range of 137.9-10342.1 kPa, or where the pH of the reaction mixture in pr cession extrusion is in the range 8-2. As a compound containing active oxygen, hydrogen peroxide is used (RF patent No. 2343160, C08B 15/00, C08B 16/00, publ. 10.01.2009). This method allows to reduce the consumption of reagents and time costs for production, however, it requires the use of special extrusion equipment.
Известен способ получения микрокристаллической целлюлозы, включающий гидролиз исходного целлюлозного материала белизной до 65% в растворе серной кислоты концентрацией 5-10% при атмосферном давлении и температуре 100-105°С в течение 0,5-3 часов и последующую отбелку полученного материала диоксидом хлора с расходом 0,5-3,0% от массы абсолютно сухого материала при температуре 70°С в течение 1-3 часов до полного поглощения диоксида хлора (патент РФ №2298562, С08В 15/02, D21C 1/04, опубл. 10.05.2007). Данный способ позволяет сократить расход реагентов, однако требует применения высокотоксичных реагентов.A known method of producing microcrystalline cellulose, including hydrolysis of the original cellulosic material with a whiteness of up to 65% in a solution of sulfuric acid with a concentration of 5-10% at atmospheric pressure and a temperature of 100-105 ° C for 0.5-3 hours and subsequent bleaching of the obtained material with chlorine dioxide flow rate of 0.5-3.0% by weight of absolutely dry material at a temperature of 70 ° C for 1-3 hours until complete absorption of chlorine dioxide (RF patent No. 2298562, C08B 15/02, D21C 1/04, publ. 10.05. 2007). This method allows to reduce the consumption of reagents, but requires the use of highly toxic reagents.
Известен способ получения пищевой добавки путем щелочного гидролиза растительного сырья, согласно которому выжимки корнеплодов сахарной свеклы или других растений подвергаются действию гидрата окиси натрия или калия в насыщенной известковой воде при pH 13-14 (SV, авт.св. №1799252, 1993). Недостатком данного способа является то, что в результате предложенного гидролиза в составе ткани образуются смешанные натрий-кальциевые или калий-кальциевые соли полиуроновых кислот, в результате чего вещество становится очень рыхлым, образуются мелкие частицы, затрудняющие фильтрацию.A known method of producing a food additive by alkaline hydrolysis of plant materials, according to which squeezed root crops of sugar beet or other plants are exposed to sodium hydroxide or potassium hydrate in saturated lime water at pH 13-14 (SV, ed. St. No. 1799252, 1993). The disadvantage of this method is that as a result of the proposed hydrolysis in the composition of the fabric, mixed sodium-calcium or potassium-calcium salts of polyuronic acids are formed, as a result of which the substance becomes very loose, small particles are formed that impede filtration.
Известны способы получения микрофибриллярной целлюлозы из различных сырьевых материалов растительного происхождения путем кислотного и/или щелочного гидролиза с возможными стадиями отбелки, сушки и гомогенизации с последующим применением в пищевой и непищевой промышленности (US 2004074615 (A1), 2004; US 7005514 (B2), 2006; US 5068121 (A), 1991; US 2003116289 (A1), 2003; US 7074300 (B2), 2006; US 20080146701 (A1), 2008).Known methods for producing microfibrillar cellulose from various raw materials of plant origin by acid and / or alkaline hydrolysis with possible stages of bleaching, drying and homogenization with subsequent use in the food and non-food industry (US 2004074615 (A1), 2004; US 7005514 (B2), 2006 ; US 5068121 (A), 1991; US 2003116289 (A1), 2003; US 7074300 (B2), 2006; US 20080146701 (A1), 2008).
Известен способ получения пищевых волокон из свекловичного жома, предусматривающий извлечение сахара и удаление всех растворимых веществ путем промывки жома водой, дезинфекции и пробелки раствором перекиси водорода или озонированием или облучением (CS 270967, A23L 1/21, 1991). Недостатками способа являются высокая себестоимость метода, образование веществ, которые неблагоприятно воздействуют на организм человека.A known method for producing dietary fiber from beet pulp is to extract sugar and remove all soluble substances by washing the pulp with water, disinfecting and whitening with a solution of hydrogen peroxide or ozonation or irradiation (CS 270967, A23L 1/21, 1991). The disadvantages of the method are the high cost of the method, the formation of substances that adversely affect the human body.
Известен способ получения пищевого волокна из жома свеклосахарного производства, включающий прессование жома, паровую обработку насыщенным паром с температурой 125-130°С в течение 15-20 минут. Обработанную растительную массу экстрагируют 3-5%-ным раствором перекиси водорода в течение 15-20 минут для пробеливания. После экстракции волокна прессуют до содержания сухих веществ 15,0-16,0%, сушат и измельчают до порошкообразного состояния (Патент РФ №2175844, A23L 1/214, A23L 1/308, С13С 3/00, опубл. 20.11.2001). Высокотемпературная обработка позволяет устранить запах исходного сырья и решить проблему микробиологической чистоты продукта, однако приводит к снижению степени влагоудержания целлюлозных волокон.A known method of producing dietary fiber from beet pulp beet pulp production, including pressing pulp, steam treatment with saturated steam with a temperature of 125-130 ° C for 15-20 minutes. The treated plant mass is extracted with 3-5% hydrogen peroxide solution for 15-20 minutes for whitening. After extraction, the fibers are pressed to a dry matter content of 15.0-16.0%, dried and ground to a powder state (RF Patent No. 2175844, A23L 1/214, A23L 1/308, C13C 3/00, publ. November 20, 2001) . High-temperature processing allows you to eliminate the smell of the feedstock and solve the problem of microbiological purity of the product, however, reduces the degree of moisture retention of cellulose fibers.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату в части способа является способ производства микрофибриллярной целлюлозы, согласно которому сырье, в частности пульпа сахарной свеклы, подвергается кислотному или щелочному гидролизу, в результате чего происходит удаление пектина и гемицеллюлоз. При кислотном гидролизе используется деионизированная вода, концентрированный раствор соляной или серной кислоты при соблюдении температурного и временного режимов. При щелочном гидролизе используют раствор гидроксида натрия или гидроксида калия. При этом возможно добавление сульфита натрия для предотвращения окислительных процессов. Из полученной суспензии извлекают твердый осадок и подвергают повторному щелочному гидролизу с выполнением аналогичных условий, после чего из полученной суспензии извлекают твердый осадок путем фильтрации и промывают пульпу. Затем проводят отбелку с использованием хлорита натрия или гипохлорита натрия или перекиси водорода и повторно извлекают твердый осадок путем фильтрации и разводят водой до содержания сухих веществ 2-10%. После этого проводят гомогенизацию. В результате получают продукт, содержащий 80% основных целлюлозных волокон, простые карбоновые кислоты и соли. Получаемый таким образом продукт образует устойчивые суспензии и может быть использован в пищевой промышленности в качестве заменителя жира, стабилизатора для эмульсий, загустителя для напитков, спредов, молочных десертов и мясных продуктов (патент US 5964983 (А), 1999). Недостатками описанного способа являются: использование химически активных реагентов (хлорита и гипохлорита натрия), непригодных для использования в пищевой промышленности; использование деионизированной воды на всех ступенях процесса, что приводит к повышению себестоимости продукта; получаемый таким образом продукт образует суспензии, а не структурообразующий гель, обладающий реологическими свойствами.The closest to the invention in technical essence and the achieved result in terms of the method is a method of producing microfibrillar cellulose, according to which the raw material, in particular sugar beet pulp, is subjected to acid or alkaline hydrolysis, resulting in the removal of pectin and hemicelluloses. In acid hydrolysis, deionized water, a concentrated solution of hydrochloric or sulfuric acid are used, subject to temperature and time conditions. In alkaline hydrolysis, a solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide is used. It is possible to add sodium sulfite to prevent oxidative processes. A solid precipitate is recovered from the resulting suspension and subjected to repeated alkaline hydrolysis under similar conditions, after which a solid precipitate is recovered from the resulting suspension by filtration and the pulp is washed. Then bleaching is carried out using sodium chlorite or sodium hypochlorite or hydrogen peroxide and the solid precipitate is recovered by filtration and diluted with water to a solids content of 2-10%. After that, homogenization is carried out. The result is a product containing 80% basic cellulose fibers, simple carboxylic acids and salts. The product thus obtained forms stable suspensions and can be used in the food industry as a substitute for fat, a stabilizer for emulsions, a thickener for beverages, spreads, dairy desserts and meat products (US patent 5964983 (A), 1999). The disadvantages of the described method are: the use of chemically active reagents (chlorite and sodium hypochlorite), unsuitable for use in the food industry; the use of deionized water at all stages of the process, which leads to an increase in the cost of the product; the product thus obtained forms suspensions, and not a structure-forming gel with rheological properties.
Вышеперечисленные недостатки известных способов, каждый отдельно или все вместе, снижают технологическую эффективность из-за неселективности используемых реагентов и блокировки активных групп, обеспечивающих сеточную структуру, повышают стоимость производства, вызывают сложности при масштабировании производства, не позволяют получить продукт с заявленными свойствами.The above disadvantages of the known methods, each separately or all together, reduce technological efficiency due to the non-selectivity of the reagents used and the blocking of the active groups that provide the network structure, increase the cost of production, cause difficulties in scaling production, do not allow to obtain a product with the claimed properties.
Задачей изобретения является разработка способа получения микрофибриллярных целлюлозных волокон, который характеризуется следующей совокупностью существенных признаков:The objective of the invention is to develop a method for producing microfibrillar cellulose fibers, which is characterized by the following set of essential features:
1) минимальное количество технологических ступеней;1) the minimum number of technological steps;
2) использование селективных низкотоксичных реагентов в минимальном объеме;2) the use of selective low-toxic reagents in a minimum amount;
3) масштабируемость производства;3) scalability of production;
4) получение продукта с отсутствием микробиологической обсемененности.4) obtaining a product with the absence of microbiological contamination.
Технический результат изобретения заключается в улучшении качества готового продукта, обладающего совокупностью значимых характеристик:The technical result of the invention is to improve the quality of the finished product with a combination of significant characteristics:
1) имеет высокую степень влагоудержания (показатель влагоудержания до 13);1) has a high degree of water retention (indicator of water retention up to 13);
2) является регулятором реологии при производстве продуктов с требуемой вязкостью и консистенцией благодаря формированию сеточных структур за счет межмолекулярных связей;2) is a rheology regulator in the production of products with the required viscosity and consistency due to the formation of network structures due to intermolecular bonds;
3) обладает высокими абсорбирующими и адсорбирующими свойствами.3) has high absorbent and absorbent properties.
Технический результат достигается тем, что исходное сырье измельчают и просеивают до получения фракции размером 0,1-4 мм, запаривают с использованием питьевой воды при температуре воды 35-60°С, гидромодуле 1:10-1:35, в течение 0,5-2 часов, при периодическом или постоянном перемешивании со скоростью вращения мешалки 30-100 об/мин, производят отжим на центрифуге или другом отжимном оборудовании, троекратную промывку отжатой пульпы питьевой водой при температуре 35-60°С и гидромодуле 1:10-1:35, со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, в течение 5-20 минут, готовят раствор одной из кислот: щавелевой, соляной, азотной, серной или других неорганических и органических кислот, с концентрацией кислоты в растворе 0,5-1%, с использованием питьевой воды при температуре 35-60°С, гидромодуле 1:10-1:40, проводят кислотный гидролиз отжатой пульпы в приготовленном растворе кислоты при перемешивании со скоростью 50-100 об/мин, постепенно нагревают пульпу до температуры 80-95°С, выдерживают при заданной температуре в течение 0,5-2 часов, производят отжим на центрифуге или другом отжимном оборудовании, троекратную промывку отжатой пульпы при гидромодуле 1:10-1:40, температуре питьевой воды 35-60°С, в течение 5-20 минут, со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, готовят раствор щелочного реагента гидроксида калия или гидроксида натрия или водного аммиака, при температуре воды 35-60°С, гидромодуле 1:10-1:40, концентрации едкого натра NaOH в растворе 2-5%, с использованием умягченной воды с уровнем рН 8,9-12,0, с уровнем щелочности по фенолфталеину Щф/ф=0,2-1,0 мг-экв/дм3, при уровне общей щелочности 0,5-1,5 мг-экв/дм3, с уровнем общей жесткости 10-50 мкг-экв/л, с общим уровнем солесодержания 150-300 мг-экв/дм3, проводят первый щелочной гидролиз в приготовленном растворе отжатой пульпы при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, постепенный нагрев пульпы до температуры 80-95°С, выдерживают при заданной температуре в течение 0,5-2 часов, проводят нейтрализацию пульпы уксусной кислотой при температуре 80-95°С, вносят раствор уксусной кислоты для погашения щелочной среды и доведения pH до 4,5-7,0, выдерживают в заданных условиях 5-25 минут, производят отжим на центрифуге или другом отжимном оборудовании, троекратную промывку умягченной водой при температуре 35-60°С, гидромодуле 1:10-1:40, в течение 5-20 минут, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, отжимают пульпу на центрифуге или другом отжимном оборудовании, проводят второй щелочной гидролиз, в условиях, аналогичных первому щелочному гидролизу, готовят раствор для проведения отбелки с формированием гидромодуля 1:10-1:55, с использованием умягченной воды температурой 35-60°С, с добавлением 6%-ного раствора едкого калия КОН до достижения pH в растворе 9-12, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, вносят в приготовленный раствор отжатую пульпу, добавляют в реактор 33%-ный раствор перекиси водорода H2O2, производят медленный контролируемый нагрев до температуры 50-55°С, вносят вторую порцию Н2О2 и раствор КОН до достижения рН 9, производят нагрев до температуры 60-65°С, вносят оставшуюся часть перекиси водорода и раствора KOH до достижения рН 9, производят постепенный нагрев, проводят отбелку при достижении температуры 70-75°С в течение 1-3 часов, производят отжим пульпы на центрифуге или другом оборудовании, промывают отжатую пульпу умягченной водой температурой 35-60°С при гидромодуле 1:10-1:55, в течение 5-20 минут, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, производят отжим на центрифуге или другом отжимном оборудовании, двукратную доотмывку отжатой пульпы осмотической водой при температуре 35-60°С, гидромодуле 1:10-1:55, в течение 5-20 минут, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, с добавлением расчетного количества раствора натрия серноватистокислого Na2S2O3, производят отжим пульпы на центрифуге или другом отжимном оборудовании. Технический результат достигается за счет:The technical result is achieved by the fact that the feedstock is crushed and sieved to obtain a fraction of size 0.1-4 mm, steamed using drinking water at a water temperature of 35-60 ° C, a hydraulic module of 1: 10-1: 35, for 0.5 -2 hours, with periodic or constant stirring with a stirrer speed of 30-100 rpm, spin in a centrifuge or other squeezing equipment, wash the squeezed pulp three times with drinking water at a temperature of 35-60 ° C and a hydraulic unit of 1: 10-1: 35, with a speed of rotation of the mixer 50-100 rpm, for 5-20 minutes, ready a solution of one of the acids: oxalic, hydrochloric, nitric, sulfuric or other inorganic and organic acids, with an acid concentration in the solution of 0.5-1%, using drinking water at a temperature of 35-60 ° C, hydraulic module 1: 10-1 : 40, carry out the acid hydrolysis of squeezed pulp in the prepared acid solution with stirring at a speed of 50-100 rpm, gradually heat the pulp to a temperature of 80-95 ° C, maintain it at a given temperature for 0.5-2 hours, spin centrifuge or other squeezing equipment; triple flushing pulp atom with a water module of 1: 10-1: 40, a temperature of drinking water of 35-60 ° C, for 5-20 minutes, with a stirrer speed of 50-100 rpm, a solution of an alkaline reagent of potassium hydroxide or sodium hydroxide or aqueous ammonia, at a water temperature of 35-60 ° C, a water module of 1: 10-1: 40, a concentration of caustic soda NaOH in a solution of 2-5%, using softened water with a pH level of 8.9-12.0, with an alkalinity level of phenolphthalein Schf / f = 0.2-1.0 mEq / dm 3 , with a level of total alkalinity of 0.5-1.5 mEq / dm 3 , with a level of total hardness of 10-50 mcg-eq / l, with a total salinity of 150-300 m eq / dm3, alkaline hydrolysis is carried out first in the prepared solution wrung slurry with stirring at a rate of rotation of the agitator 50-100 rev / min, the gradual heating of the slurry to a temperature of 80-95 ° C, held at a predetermined temperature for 0.5-2 hours, neutralize the pulp with acetic acid at a temperature of 80-95 ° C, add a solution of acetic acid to quench the alkaline medium and bring the pH to 4.5-7.0, hold under specified conditions for 5-25 minutes, spin in a centrifuge or other squeezing equipment, triple washing is softened water at a temperature of 35-60 ° C, a hydraulic module 1: 10-1: 40, for 5-20 minutes, with stirring at a speed of rotation of the mixer 50-100 rpm, squeeze the pulp in a centrifuge or other squeezing equipment, spend the second alkaline hydrolysis, under conditions similar to the first alkaline hydrolysis, prepare a solution for bleaching with the formation of a hydraulic module 1: 10-1: 55, using softened water with a temperature of 35-60 ° C, with the addition of a 6% solution of caustic potassium KOH until reaching the pH in the solution is 9-12, with stirring at a speed of rotation of the mixer 50-100 rpm in, add squeezed pulp to the prepared solution, add a 33% solution of hydrogen peroxide H 2 O 2 to the reactor, produce slow controlled heating to a temperature of 50-55 ° C, add a second portion of H 2 O 2 and KOH solution until pH 9 is reached , produce heating to a temperature of 60-65 ° C, add the remainder of hydrogen peroxide and a KOH solution to reach pH 9, produce gradual heating, bleach when temperature reaches 70-75 ° C for 1-3 hours, spin the pulp in a centrifuge or other equipment, washed pressed softener pulp water at a temperature of 35-60 ° C with a hydraulic module of 1: 10-1: 55, for 5-20 minutes, with stirring at a speed of rotation of the mixer of 50-100 rpm, spin in a centrifuge or other squeezing equipment, squeezed out twice osmotic water pulp at a temperature of 35-60 ° C, a water module of 1: 10-1: 55, for 5-20 minutes, with stirring at a mixer speed of 50-100 rpm, with the addition of a calculated amount of sodium sulfate solution Na 2 S 2 O 3 , produce pulp extraction in a centrifuge or other extraction equipment. The technical result is achieved due to:
1) выбора оптимальных температурных и временных показателей технологических этапов;1) selection of optimal temperature and time parameters of the technological stages;
2) выбора оптимальной последовательности кислотного и щелочных гидролизов;2) selection of the optimal sequence of acid and alkaline hydrolysis;
3) применения операции нейтрализации щелочи по окончании щелочных гидролизов;3) the use of alkali neutralization after alkaline hydrolysis;
4) технологической оптимизации процесса отбелки, совмещенной с щелочным гидролизом;4) technological optimization of the bleaching process, combined with alkaline hydrolysis;
5) дробного внесения реагентов при определенных температурах на этапе совмещенной отбелки;5) fractional introduction of reagents at certain temperatures at the stage of combined bleaching;
6) использования технологической воды разного качества на разных этапах производства.6) the use of technological water of different quality at different stages of production.
В качестве сырья в предложенном способе используют растительное сырье различного происхождения, включая отходы сахарного производства в виде гранулированного и негранулированного жома сахарной свеклы, а также солому, в частности гречневую солому, картофель, топинамбур, китайский тростник, жмых яблок, корзинки подсолнечника, стебли кукурузы, многолетние и однолетние травы.As a raw material in the proposed method, vegetable raw materials of various origins are used, including sugar production waste in the form of granulated and non-granulated sugar beet pulp, as well as straw, in particular buckwheat straw, potatoes, Jerusalem artichoke, Chinese cane, apple cake, sunflower baskets, corn stalks, perennial and annual herbs.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
Способ включает следующие этапы: (1) фракционирование; (2) запаривание; (3) кислотный гидролиз; (4) первый щелочной гидролиз; (5) второй щелочной гидролиз; (6) отбелка.The method includes the following steps: (1) fractionation; (2) steaming; (3) acid hydrolysis; (4) first alkaline hydrolysis; (5) second alkaline hydrolysis; (6) bleaching.
(1) Фракционирование(1) Fractionation
Этап измельчения и просеивания необходим для подготовки исходного сырья жома сахарной свеклы к дальнейшей переработке. Указанное сырье помещают в молотковую дробилку (или любой аналогичный измельчитель, обеспечивающий получение фракции необходимого размера) и производят дробление. Полученное вещество рассеивают на фракции. Размер фракции, необходимой для дальнейшего производства, должен быть в пределах 0,1-4 мм, предпочтительно 0,2-3,5 мм, оптимально 0,25-3 мм. Полученное вещество с требуемым размером фракции подают в реактор для запаривания.The stage of grinding and sieving is necessary to prepare the raw materials of sugar beet pulp for further processing. The specified raw materials are placed in a hammer mill (or any similar grinder, providing a fraction of the required size) and crushing. The resulting substance is dispersed into fractions. The size of the fraction necessary for further production should be in the range of 0.1-4 mm, preferably 0.2-3.5 mm, optimally 0.25-3 mm. The resulting substance with the desired fraction size is fed to the reactor for steaming.
(2) Запаривание(2) Steaming
Этап запаривания фракции необходим для удаления посторонних примесей (грунт, песок, сорная примесь) остаточных сахаров, протеинов, водорастворимых органических кислот и других промежуточных продуктов сахарного производства и хранения жома. Разбухание жома при запаривании обеспечивает достижение технологического результата на последующих этапах производства.The step of steaming the fraction is necessary to remove impurities (soil, sand, debris) of residual sugars, proteins, water-soluble organic acids and other intermediate products of sugar production and storage of pulp. The swelling of the pulp during steaming ensures the achievement of a technological result in the subsequent stages of production.
На этапе запаривания фракции в качестве технологической воды используют питьевую воду в соответствии с ГОСТ 2874, СанПиН 2.1.4.1074. Проведены испытания с использованием умягченной, осмотической, дистиллированной и питьевой воды. Было выявлено, что использование различных типов воды не повлияло на качество полученных в результате запаривания продуктов, поэтому за основу принято использование питьевой воды с целью снижения энергозатрат и других затрат в процессе производства.At the stage of fraction fractionation, drinking water is used as process water in accordance with GOST 2874, SanPiN 2.1.4.1074. Tests were carried out using softened, osmotic, distilled and drinking water. It was found that the use of various types of water did not affect the quality of products obtained as a result of steaming, therefore, the use of drinking water in order to reduce energy costs and other costs in the production process was taken as the basis.
На этапе запаривания фракции должны выполняться условия:At the stage of fractionation steaming, the following conditions must be met:
a) гидромодуль 1:10-1:35, предпочтительно 1:10-1:25, оптимально 1:13; при использовании меньшего гидромодуля не достигается эффект распаривания жома и происходит недостаточное удаление примесей; использование максимального гидромодуля повышает водопотребление и энергозатраты при производстве;a) hydraulic module 1: 10-1: 35, preferably 1: 10-1: 25, optimally 1:13; when using a smaller hydraulic module, the effect of steaming the pulp is not achieved and there is insufficient removal of impurities; the use of the maximum hydraulic module increases water consumption and energy consumption during production;
b) температура технологической воды 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С; при меньшей температуре не происходит распаривание жома в достаточной степени, при использовании более высокой температуры происходит нарушение структуры и изменение свойств получаемого продукта, увеличиваются энергозатраты;b) the temperature of the process water is 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C; at a lower temperature, the pulp is not steamed to a sufficient degree, when using a higher temperature, the structure is disturbed and the properties of the resulting product change, energy costs increase;
с) время запаривания 0,5-2 часа, предпочтительно 1-2 часа, оптимально 1,0-1,5 часа при периодическом или постоянном перемешивании со скоростью вращения мешалки 30-100 об/мин, предпочтительно 30-80 об/мин, оптимально 30-40 об/мин; при минимальном времени запаривания не достигается эффект распаривания жома и происходит недостаточное удаление примесей, при более длительном времени запаривания происходит нарушение структуры вещества и изменение свойств получаемого продукта.c) a steaming time of 0.5-2 hours, preferably 1-2 hours, optimally 1.0-1.5 hours with periodic or constant stirring with a stirrer speed of 30-100 rpm, preferably 30-80 rpm, optimally 30-40 rpm; with a minimum steaming time, the effect of steaming the pulp is not achieved and insufficient removal of impurities occurs, with a longer steaming time, the structure of the substance is violated and the properties of the resulting product change.
По истечении указанного времени производят отжим с использованием центрифуги или другого отжимного оборудования. В процессе отжима происходит разделение гидромодуля на две фазы: отжатую пульпу и сточную воду.After the specified time, spin using a centrifuge or other squeezing equipment. In the spinning process, the hydraulic module is divided into two phases: squeezed pulp and waste water.
Далее производят первую промывку отжатой пульпы. В реактор подают отжатую пульпу и питьевую воду температурой 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°C с формированием гидромодуля 1:10-1:35, предпочтительно 1:10-1:25, оптимально 1:13 и выдерживают при заданной температуре, перемешивая со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин в течение 5-20 минут, предпочтительно 5-15 минут, оптимально 15 минут. Вторую и третью промывки производят при аналогичных условиях в течение 5-20 минут, предпочтительно 5-15 минут, оптимально 5 минут. Затем производят отжим на центрифуге или другом отжимном оборудовании. Проведены испытания с количеством промывок от 2 до 5, за основу принята промывка пульпы в три этапа, поскольку при меньшем количестве промывок не достигается цель процесса, при большем количестве промывок происходит нарушение структуры вещества и снижается степень влагоемкости продукта.Next, the first washing of the pressed pulp is carried out. Pressed pulp and drinking water with a temperature of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C with the formation of a hydraulic module 1: 10-1: 35, preferably 1: 10-1: 25, optimally 1, are fed into the reactor : 13 and maintained at a given temperature, mixing at a speed of rotation of the mixer of 50-100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm for 5-20 minutes, preferably 5-15 minutes, optimally 15 minutes. The second and third washings are carried out under similar conditions for 5-20 minutes, preferably 5-15 minutes, optimally 5 minutes. Then spin in a centrifuge or other squeeze equipment. Tests with the number of washes from 2 to 5 were carried out, pulp washing was taken as a basis in three stages, since with a smaller number of washes the process goal is not achieved, with a greater number of washes, the structure of the substance is violated and the moisture content of the product decreases.
(3) Кислотный гидролиз(3) Acid hydrolysis
На этапе кислотного гидролиза происходит извлечение из пульпы пектиновых веществ и оставшихся солей жесткости, связанных полигалактуроновой кислотой (пектином), а также частичное разрушение гемицеллюлоз.At the stage of acid hydrolysis, pectin substances and the remaining hardness salts bound by polygalacturonic acid (pectin) are extracted from the pulp, as well as partial destruction of hemicelluloses.
Для проведения кислотного гидролиза используют щавелевую, соляную, азотную, серную и другие неорганические и органические кислоты, предпочтительно азотную кислоту, поскольку HNO3 не вызывает необратимую деструкцию волокон.For acid hydrolysis, oxalic, hydrochloric, nitric, sulfuric and other inorganic and organic acids are used, preferably nitric acid, since HNO 3 does not cause irreversible destruction of the fibers.
В реактор подают питьевую воду температурой 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С для приготовления гидромодуля 1:10-1:40, предпочтительно 1:10-1:25, оптимально 1:15. В подготовленную воду подают азотную кислоту до достижения концентрации кислоты в растворе 0,5-1%, предпочтительно 0,5-0,95%, оптимально 0,75%. В приготовленный раствор азотной кислоты подают отжатую пульпу, перемешивая со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин. Производят постепенный нагрев пульпы в реакторе до температуры 80-95°С, предпочтительно 85-90°С, оптимально 90°С и выдерживают при заданной температуре в течение 0,5-2 часов, предпочтительно 0,5-1,5 часов, оптимально 1 часа.Drinking water is supplied to the reactor at a temperature of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C for the preparation of a hydraulic module 1: 10-1: 40, preferably 1: 10-1: 25, optimally 1:15. Nitric acid is fed into the prepared water until the acid concentration in the solution reaches 0.5-1%, preferably 0.5-0.95%, optimally 0.75%. Pressed pulp is fed into the prepared nitric acid solution, mixing at a speed of rotation of the mixer of 50-100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm. The pulp is gradually heated in the reactor to a temperature of 80-95 ° C, preferably 85-90 ° C, optimally 90 ° C and maintained at a given temperature for 0.5-2 hours, preferably 0.5-1.5 hours, optimally 1 hour
По истечении указанного времени пульпу подают на центрифугу или другое отжимное оборудование для отжима.After the specified time, the pulp is fed to a centrifuge or other wringing equipment for wringing.
Далее производят промывку отжатой пульпы. Назначение промывки - удаление из пульпы остатков кислоты и разрушенных солей жесткости. В реакторе формируют гидромодуль 1:10-1:40, предпочтительно 1:10-1:25, оптимально 1:15 при температуре питьевой воды 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С. Первую промывку пульпы производят в течение 5-20 минут, предпочтительно 5-15 минут, оптимально 15 минут, вторую и третью промывки производят в течение 5-20 минут, предпочтительно 5-15 минут, оптимально 5 минут, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин. После истечения времени промывки, пульпу подают на центрифугу или другое отжимное оборудование для отжима.Next, wash the squeezed pulp. The purpose of the washing is to remove acid residues and destroyed hardness salts from the pulp. A water module of 1: 10-1: 40, preferably 1: 10-1: 25, optimally 1:15 at a temperature of drinking water of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C, is formed in the reactor. The first washing of the pulp is carried out within 5-20 minutes, preferably 5-15 minutes, optimally 15 minutes, the second and third washing is carried out for 5-20 minutes, preferably 5-15 minutes, optimally 5 minutes, with stirring at a speed of rotation of the mixer 50 -100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm. After the flushing time has elapsed, the pulp is fed to a centrifuge or other squeezing equipment for spinning.
(4) Первый щелочной гидролиз(4) First alkaline hydrolysis
Первый щелочной гидролиз проводят с целью удаления из пульпы оставшихся гемицеллюлоз, минеральных веществ и частичного разрушения разупорядоченных областей целлюлозных волокон.The first alkaline hydrolysis is carried out in order to remove from the pulp the remaining hemicelluloses, minerals and partial destruction of the disordered regions of cellulose fibers.
При проведении щелочного гидролиза в качестве технологической воды предпочтительно используют умягченную воду с уровнем рН 8,9-12,0, предпочтительно 8,9-11,0, оптимально 9,5-10,5, с уровнем щелочности по фенолфталеину Щф/ф=0,2-1,0 мг-экв/дм3, предпочтительно 0,2-0,5 мг-экв/дм3, оптимально 0,2-0,3 мг-экв/дм3 при уровне общей щелочности 0,5-1,5 мг-экв/дм3, предпочтительно 0,5-1,0 мг-экв/дм3, оптимально 0,5-0,7 мг-экв/дм3, с уровнем общей жесткости 10-50 мкг-экв/л, предпочтительно 10-30 мкг-экв/л, оптимально 10-15 мкг-экв/л, с общим уровнем солесодержания 150-300 мг-экв/дм3, предпочтительно 150-250 мг-экв/дм3, оптимально 150-200 мг-экв/дм3. В результате умягчения воды удаляются соли жесткости Са2+ Mg2+ способные блокировать активные функциональные группы микрофибриллярной целлюлозы, обеспечивающие реологические свойства. При соблюдении указанных оптимальных требований к используемой воде значительно снижается возможность блокирования солями жесткости и другими ионами металлов и неметаллов функционально активных групп микрофибриллярной целлюлозы, обеспечивающих необходимую структуру.When carrying out alkaline hydrolysis, softened water with a pH level of 8.9-12.0, preferably 8.9-11.0, optimally 9.5-10.5, and a level of alkalinity with phenolphthalein Shch / f = is preferably used as process water 0.2-1.0 mEq / dm 3 , preferably 0.2-0.5 mEq / dm 3 , optimally 0.2-0.3 mEq / dm 3 with a total alkalinity of 0.5 -1.5 mEq / dm 3 , preferably 0.5-1.0 mEq / dm 3 , optimally 0.5-0.7 mEq / dm 3 , with a total hardness level of 10-50 μg- eq / l, preferably 10-30 g-eq / l, optimally 10-15 ug-eq / l, with a total salinity level of 150-300 mEq / dm 3, preferring flax 150-250 mEq / dm 3, optimally 150-200 mEq / dm 3. As a result of water softening, hardness salts Ca 2+ Mg 2+ are removed, which are able to block the active functional groups of microfibrillar cellulose, which provide rheological properties. Subject to the indicated optimal requirements for the water used, the possibility of blocking the salts of hardness and other metal and non-metal ions of the functionally active microfibrillar cellulose groups providing the necessary structure is significantly reduced.
При проведении щелочного гидролиза в качестве щелочного реагента используют гидроксид калия, гидроксид натрия или водный аммиак, предпочтительно гидроксид натрия по причине его низкой стоимости и высокой молекулярной активности.When carrying out alkaline hydrolysis, potassium hydroxide, sodium hydroxide or aqueous ammonia, preferably sodium hydroxide, is used as an alkaline reagent because of its low cost and high molecular activity.
В реактор подают умягченную воду температурой 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С для приготовления гидромодуля 1:10-1:40, предпочтительно 1:10-1:25, оптимально 1:15. В приготовленный гидромодуль вносят едкий натр NaOH до достижения концентрации в растворе 2-5%, предпочтительно 2,5-4%, оптимально 3,6%. В приготовленный раствор подают отжатую пульпу при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин. Производят постепенный нагрев пульпы в реакторе до температуры 80-95°С, предпочтительно 85-90°С, оптимально 90°С и выдерживают при заданной температуре в течение 0,5-2 часов, предпочтительно 0,5-1,5 часов, оптимально 1 часа.Softened water is supplied to the reactor at a temperature of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C for the preparation of a hydraulic module 1: 10-1: 40, preferably 1: 10-1: 25, optimally 1:15. Caustic soda NaOH is added to the prepared hydromodule until the concentration in the solution reaches 2-5%, preferably 2.5-4%, optimally 3.6%. The squeezed pulp is fed into the prepared solution with stirring at a mixer rotation speed of 50-100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm. The pulp is gradually heated in the reactor to a temperature of 80-95 ° C, preferably 85-90 ° C, optimally 90 ° C and maintained at a given temperature for 0.5-2 hours, preferably 0.5-1.5 hours, optimally 1 hour
По истечении указанного времени проводят нейтрализацию пульпы уксусной кислотой, которая необходима для обеспечения работоспособности центрифуги или другого отжимного оборудования, улучшения агрегатного состояния пульпы, улучшения абсорбционной способности. В реактор при температуре 80-95°С, предпочтительно 85-90°С, оптимально 90°С вносят раствор уксусной кислоты для погашения щелочной среды и доведения pH до 4,5-7,0, предпочтительно 5,0-6,5, оптимально 5,5-6,0 и выдерживают в заданных условиях 5-25 минут, предпочтительно 5-15 минут, оптимально 10 минут.After this time, the pulp is neutralized with acetic acid, which is necessary to ensure the centrifuge or other squeezing equipment is working, to improve the state of aggregation of the pulp, and to improve the absorption capacity. Acetic acid solution is added to the reactor at a temperature of 80-95 ° C, preferably 85-90 ° C, optimally 90 ° C, to quench the alkaline medium and bring the pH to 4.5-7.0, preferably 5.0-6.5, optimally 5.5-6.0 and maintained under specified conditions for 5-25 minutes, preferably 5-15 minutes, optimally 10 minutes.
Затем пульпу подают на центрифугу или другое отжимное оборудование для отжима.Then the pulp is fed to a centrifuge or other wringing equipment for wringing.
Далее производят промывку отжатой пульпы. Назначение промывки - удаление из пульпы реагентов после проведения щелочного гидролиза. Промывку производят трижды при аналогичных условиях. В реактор подают умягченную воду температурой 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С для формирования гидромодуля 1:10-1:40, предпочтительно 1:10-1:30, оптимально 1:27. Первую промывку пульпы производят в течение 5-20 минут, предпочтительно 5-15 минут, оптимально 15 минут, вторую и третью промывки производят в течение 5-20 минут, предпочтительно 5-15 минут, оптимально 5 минут, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин. После истечения времени промывки, пульпу подают на центрифугу или другое отжимное оборудование для отжима.Next, wash the squeezed pulp. The purpose of washing is to remove reagents from the pulp after alkaline hydrolysis. Washing is performed three times under similar conditions. Softened water is supplied to the reactor at a temperature of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C to form a hydraulic module 1: 10-1: 40, preferably 1: 10-1: 30, optimally 1:27. The first washing of the pulp is carried out within 5-20 minutes, preferably 5-15 minutes, optimally 15 minutes, the second and third washing is carried out for 5-20 minutes, preferably 5-15 minutes, optimally 5 minutes, with stirring at a speed of rotation of the mixer 50 -100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm. After the flushing time has elapsed, the pulp is fed to a centrifuge or other squeezing equipment for spinning.
(5) Второй щелочной гидролиз(5) Second alkaline hydrolysis
Второй щелочной гидролиз проводят с целью удаления из пульпы частично разрушенных волокон целлюлозы и оставшихся гемицеллюлоз. Процесс второго щелочного гидролиза и промывок проводят аналогично первому щелочному гидролизу.The second alkaline hydrolysis is carried out in order to remove partially destroyed cellulose fibers and remaining hemicelluloses from the pulp. The process of the second alkaline hydrolysis and leaching is carried out similarly to the first alkaline hydrolysis.
(6) Отбелка(6) bleaching
Отбелку проводят с целью разрушения разупорядоченных областей волокон целлюлозы и удаления из пульпы красящих веществ. Газообразный озон вносится с целью окончательной очистки волокон от оставшихся красящих веществ и обеззараживания продукта.Bleaching is carried out in order to destroy the disordered areas of cellulose fibers and remove dyes from the pulp. Ozone gas is introduced in order to finally clean the fibers from the remaining dyes and to disinfect the product.
В реактор подают умягченную воду температурой 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С для формирования гидромодуля 1:10-1:55, предпочтительно 1:10-1:30, оптимально 1:23. В приготовленную воду вносится 6% раствор едкого калия КОН до достижения pH в растворе 9-12, предпочтительно 10-11, оптимально 11, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин. В приготовленный раствор подают отжатую пульпу. Затем в реактор подают 33% раствор перекиси водорода H2O2. Далее производят медленный контролируемый нагрев, не допуская избыточное пенообразование, до температуры 50-55°С и вносят вторую порцию H2O2 и раствор KOH до достижения рН 9. Продолжают нагрев до температуры 60-65°С и вносят оставшуюся часть перекиси водорода и раствор KOH до достижения рН 9. При достижении температуры 70-75°С проводят отбелку. Отбелку проводят в течение 1-3 часов, предпочтительно 1,5-2 часов, оптимально 2 часов. Поэтапное внесение перекиси водорода позволяет предотвратить поверхностное взаимодействие перекиси и щелочи и избыточное пенообразование, способствует более равномерному распределению перекиси в реакторе, достижению максимальной эффективности отбелки и стерилизации. Большая часть перекиси водорода вносится при более низких температурах, поскольку чем выше температура, тем больше температурная провокация и разложение перекиси.Softened water is supplied to the reactor at a temperature of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C to form a hydraulic module of 1: 10-1: 55, preferably 1: 10-1: 30, optimally 1:23. A 6% solution of potassium hydroxide KOH is introduced into the prepared water until the pH in the solution reaches 9-12, preferably 10-11, optimally 11, with stirring at a stirrer speed of 50-100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm In the prepared solution serves squeezed pulp. Then, a 33% hydrogen peroxide H 2 O 2 solution is fed to the reactor. Next, a slow controlled heating is carried out, avoiding excessive foaming, to a temperature of 50-55 ° C and a second portion of H 2 O 2 and a KOH solution are added until pH 9 is reached. Heating is continued to a temperature of 60-65 ° C and the remaining part of hydrogen peroxide is introduced and KOH solution until pH 9 is reached. When the temperature reaches 70-75 ° C, bleaching is carried out. Bleaching is carried out within 1-3 hours, preferably 1.5-2 hours, optimally 2 hours. The phased introduction of hydrogen peroxide prevents the surface interaction of peroxide and alkali and excessive foaming, contributes to a more uniform distribution of peroxide in the reactor, to achieve maximum bleaching and sterilization efficiency. Most hydrogen peroxide is introduced at lower temperatures, because the higher the temperature, the greater the temperature provocation and decomposition of the peroxide.
Затем пульпу подают на центрифугу или другое отжимное оборудование для отжима.Then the pulp is fed to a centrifuge or other wringing equipment for wringing.
Далее производят промывку отжатой пульпы умягченной водой. Назначение промывки - удаление красящих веществ, перешедших из пульпы в воду. В реактор подают умягченную воду температурой 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С для формирования гидромодуля 1:10-1:55, предпочтительно 1:10-1:30, оптимально 1:23. Промывку пульпы производят 5-20 минут, предпочтительно 5-15 минут, оптимально 15 минут, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин. По истечении времени промывки пульпу подают на центрифугу или другое отжимное оборудование для отжима. Далее производят первую доотмывку отжатой пульпы осмотической водой.Next, wash the squeezed pulp with softened water. The purpose of washing is to remove dyes that have passed from the pulp into the water. Softened water is supplied to the reactor at a temperature of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C to form a hydraulic module of 1: 10-1: 55, preferably 1: 10-1: 30, optimally 1:23. Pulp washing is carried out for 5-20 minutes, preferably 5-15 minutes, optimally 15 minutes, with stirring at a mixer rotation speed of 50-100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm. After the flushing time, the pulp is fed to a centrifuge or other squeezing equipment for spinning. Next, the first pre-washing of the pressed pulp with osmotic water is performed.
Назначение первой доотмывки - обезличивание продукта по вкусу и запаху и нейтрализация остаточного количества перекиси водорода. В реактор подают осмотическую воду температурой 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С для формирования гидромодуля 1:10-1:55, предпочтительно 1:10-1:30, оптимально 1:25. В приготовленную воду подают отжатую пульпу. Возможна дополнительная подача в реактор мелкодисперсного газообразного озона в течение 5-30 минут, предпочтительно 5-20 минут, оптимально 15 минут, что обеспечивает дополнительный эффект отбелки и дезинфекции. Затем в реактор добавляют расчетное количество раствора натрия серноватистокислого Na2S2O3 для полного погашения остаточного количества атомарного кислорода. Доотмывку пульпы производят в течение 5-20 минут, предпочтительно 5-10 минут, оптимально 5 минут, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин. По истечении времени промывки пульпу подают на центрифугу или другое отжимное оборудование для отжима.The purpose of the first washing is to depersonalize the product according to taste and smell and to neutralize the residual amount of hydrogen peroxide. The reactor is supplied with osmotic water at a temperature of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C to form a hydraulic module of 1: 10-1: 55, preferably 1: 10-1: 30, optimally 1:25. The squeezed pulp is fed into the prepared water. It is possible to supply finely dispersed gaseous ozone to the reactor for 5-30 minutes, preferably 5-20 minutes, optimally 15 minutes, which provides an additional effect of bleaching and disinfection. Then, the calculated amount of sodium sulfate solution Na 2 S 2 O 3 is added to the reactor to completely extinguish the residual amount of atomic oxygen. Pulp re-washing is carried out within 5-20 minutes, preferably 5-10 minutes, optimally 5 minutes, with stirring at a mixer rotation speed of 50-100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm. After the flushing time, the pulp is fed to a centrifuge or other squeezing equipment for spinning.
Далее производят вторую доотмывку отжатой пульпы осмотической водой. Назначение второй доотмывки - окончательное удаление продуктов нейтрализации. В реактор подают осмотическую воду температурой 35-60°С, предпочтительно 40-55°С, оптимально 40-45°С для формирования гидромодуля 1:10-1:55, предпочтительно 1:10-1:30, оптимально 1:25. Доотмывку пульпы производят в течение 5-20 минут, предпочтительно 5-10 минут, оптимально 5 минут, при перемешивании со скоростью вращения мешалки 50-100 об/мин, предпочтительно 50-80 об/мин, оптимально 60 об/мин. По истечении времени промывки пульпу подают на центрифугу или другое отжимное оборудование для отжима.Next, produce a second additional washing of the pressed pulp with osmotic water. The purpose of the second additional washing is the final removal of the neutralization products. The reactor is supplied with osmotic water at a temperature of 35-60 ° C, preferably 40-55 ° C, optimally 40-45 ° C to form a hydraulic module of 1: 10-1: 55, preferably 1: 10-1: 30, optimally 1:25. Pulp re-washing is carried out within 5-20 minutes, preferably 5-10 minutes, optimally 5 minutes, with stirring at a mixer rotation speed of 50-100 rpm, preferably 50-80 rpm, optimally 60 rpm. After the flushing time, the pulp is fed to a centrifuge or other squeezing equipment for spinning.
В результате получают сконгломерованный пастообразный продукт, обезличенный по вкусу и запаху, белого или с оттенком желтого цвета, влажностью 85-92%, без посторонних примесей и остаточных количеств реагентов.The result is a conglomerate pasty product, impersonal in taste and smell, white or with a tinge of yellow, humidity 85-92%, without impurities and residual reagents.
Полученный продукт может быть подвергнут дополнительной стадии гомогенизации с целью получения гелеобразного продукта. Для этого полученный продукт разбавляют умягченной водой до необходимого содержания сухих веществ (0,1-6,5%), пропускают через гомогенизатор, например, APV, при давлении 200-300 атмосфер. Операцию повторяют 2-4 раза, оптимально 3 раза. В результате получают гелеобразный продукт с высокой вязкостью.The resulting product can be subjected to an additional homogenization step in order to obtain a gel-like product. For this, the resulting product is diluted with softened water to the required solids content (0.1-6.5%), passed through a homogenizer, for example, APV, at a pressure of 200-300 atmospheres. The operation is repeated 2-4 times, optimally 3 times. The result is a gel product with a high viscosity.
Далее изобретение описано в приведенных ниже не ограничивающих область данного изобретения примерах.The invention is further described in the following non-limiting examples of the invention.
Примеры.Examples.
Жом сахарной свеклы влажностью 10% измельчили до получения фракции 0,25-3 мм. Фракцию жома в количестве 200 г залили 3 л питьевой воды (гидромодуль 1:13) температурой 40-45°С, выдержали при заданной температуре 1,5 часа, производя перемешивание со скоростью 60 оборотов в минуту каждые 30 минут. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге. Затем провели промывку пульпы. Для этого ее залили тремя литрами умягченной воды температурой 40-45°С при гидромодуле 1:13 и выдержали 5 минут при перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту. Затем произвели отжим на центрифуге. Провели еще две отмывки при аналогичных условиях. Выход пульпы влажностью 77% составил 940 г.Sugar beet pulp with a moisture content of 10% was crushed to obtain a fraction of 0.25-3 mm. The pulp fraction in an amount of 200 g was poured into 3 l of drinking water (hydraulic module 1:13) at a temperature of 40-45 ° C, kept at a given temperature for 1.5 hours, mixing at a speed of 60 revolutions per minute every 30 minutes. Then the pulp was pressed in a centrifuge. Then pulp was washed. To do this, it was poured with three liters of softened water at a temperature of 40-45 ° C with a hydraulic module of 1:13 and kept for 5 minutes with stirring at a speed of 60 revolutions per minute. Then they spin in a centrifuge. Conducted two more washes under similar conditions. The pulp yield with a humidity of 77% was 940 g.
Для проведения кислотного гидролиза использовали 4 л питьевой воды, в которую при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту добавили 55 мл 65% азотной кислоты. В приготовленный модуль 1:15 поместили пульпу, повысили температуру до 90°С и выдержали 1 час в заданных условиях при рН 1. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге.To carry out acid hydrolysis, 4 l of drinking water was used, to which, with constant stirring at a speed of 60 rpm, 55 ml of 65% nitric acid was added. The pulp was placed in the prepared module 1:15, the temperature was raised to 90 ° C and held for 1 hour under the specified conditions at pH 1. Then the pulp was pressed in a centrifuge.
Произвели промывку пульпы, используя 6 л питьевой воды температурой 40-45°С при гидромодуле 1:15, в течение 5 минут при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге. Провели еще две промывки при аналогичных условиях. Выход пульпы влажностью 80% составил 587 г.The pulp was washed using 6 l of drinking water at a temperature of 40-45 ° C with a hydraulic module of 1:15, for 5 minutes with constant stirring at a speed of 60 revolutions per minute. Then the pulp was pressed in a centrifuge. Conducted two more washes under similar conditions. Pulp yield with a humidity of 80% was 587 g.
Для проведения первого щелочного гидролиза в 4 л умягченной воды при температуре 40-45°С добавили 146 г концентрированного NaOH. В подготовленный гидромодуль 1:15 внесли пульпу и провели щелочной гидролиз при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту в течение 1 часа при температуре 90°С. Для нейтрализации остатков щелочи использовали 450 мл 50% раствора уксусной кислоты, pH после нейтрализации равен 5,5-6, время выдержки составило 10 минут. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге.To carry out the first alkaline hydrolysis in 4 l of softened water at a temperature of 40-45 ° C, 146 g of concentrated NaOH was added. Pulp was introduced into the prepared hydraulic module 1:15 and alkaline hydrolysis was carried out with constant stirring at a speed of 60 revolutions per minute for 1 hour at a temperature of 90 ° C. To neutralize the alkali residues, 450 ml of a 50% solution of acetic acid were used, the pH after neutralization was 5.5-6, the exposure time was 10 minutes. Then the pulp was pressed in a centrifuge.
Произвели промывку пульпы, используя 6 л умягченной воды температурой 40-45°С при гидромодуле 1:15, в течение 5 минут при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге. Провели еще две промывки при аналогичных условиях. Выход пульпы влажностью 90% составил 297 г.The pulp was washed using 6 l of softened water at a temperature of 40-45 ° C with a hydraulic module of 1:15, for 5 minutes with constant stirring at a speed of 60 revolutions per minute. Then the pulp was pressed in a centrifuge. Conducted two more washes under similar conditions. Pulp yield with a humidity of 90% was 297 g.
Для проведения второго щелочного гидролиза в 4 л умягченной воды при температуре 40-45°С добавили 146 г концентрированного NaOH. В подготовленный гидромодуль 1:15 внесли пульпу и провели щелочной гидролиз при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту в течение 1 часа при температуре 90°С. Для нейтрализации остатков щелочи использовали 450 мл 50% раствора уксусной кислоты, pH после нейтрализации 5,5-6 со временем выдержки 10 минут. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге.To carry out the second alkaline hydrolysis in 4 l of softened water at a temperature of 40-45 ° C, 146 g of concentrated NaOH was added. Pulp was introduced into the prepared hydraulic module 1:15 and alkaline hydrolysis was carried out with constant stirring at a speed of 60 revolutions per minute for 1 hour at a temperature of 90 ° C. To neutralize the residual alkali used 450 ml of a 50% solution of acetic acid, pH after neutralization of 5.5-6 with a holding time of 10 minutes. Then the pulp was pressed in a centrifuge.
Произвели промывку пульпы, используя 6 л умягченной воды температурой 40-45°С при гидромодуле 1:15, в течение 5 минут при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге. Провели еще две промывки при аналогичных условиях. Выход пульпы влажностью 90% составил 586 г.The pulp was washed using 6 l of softened water at a temperature of 40-45 ° C with a hydraulic module of 1:15, for 5 minutes with constant stirring at a speed of 60 revolutions per minute. Then the pulp was pressed in a centrifuge. Conducted two more washes under similar conditions. Pulp yield with a humidity of 90% was 586 g.
Для проведения отбелки использовали 1,5 л умягченной воды при гидромодуле 1:23, в которую добавили 4 мл 6%-ного раствора едкого калия КОН, поместили пульпу, полученную после второго щелочного гидролиза, затем внесли первую порцию Н2О2 объемом 200 мл, добавили 4 мл 6%-ного раствора едкого калия KOH, повысили температуру до 50-55°С, внесли вторую порцию H2O2 объемом 50 мл и 10 мл раствора KOH. При достижении температуры 60-65°С внесли третью порцию Н2О2 объемом 50 мл и 10 мл раствора KOH. Подняли температуру до 75°С, отбелку проводили в течение 2 часов при рН 9,01. Отбелка проходила со свободным выходом в атмосферу образовавшихся в результате реакции газов Н+, O2, [О-]. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге. Выход пульпы влажностью 90% составил 630 г.For carrying out the bleaching used 1.5 liters of demineralized water at liquor ratio 1:23, to which was added 4 ml of a 6% solution of potassium hydroxide KOH, was placed the pulp obtained after the second alkaline hydrolysis, and then made the first portion of H 2 O 2 A 200 ml , added 4 ml of a 6% solution of potassium hydroxide KOH, raised the temperature to 50-55 ° C, introduced a second portion of H 2 O 2 with a volume of 50 ml and 10 ml of a solution of KOH. When the temperature reached 60-65 ° C have a third portion of H 2 O 2 50 ml and 10 ml KOH solution. The temperature was raised to 75 ° C, bleaching was carried out for 2 hours at pH 9.01. The bleaching took place with a free exit to the atmosphere of H + , O 2 , [O - ] gases formed as a result of the reaction. Then the pulp was pressed in a centrifuge. The pulp yield with a humidity of 90% was 630 g.
Произвели промывку пульпы, используя 6 л умягченной воды температурой 40-45°С при гидромодуле 1:23, в течение 5 минут при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге.The pulp was washed using 6 l of softened water at a temperature of 40-45 ° C with a hydraulic module of 1:23, for 5 minutes with constant stirring at a speed of 60 revolutions per minute. Then the pulp was pressed in a centrifuge.
Для проведения первой доотмывки пульпы в 6 л осмотической воды температурой 40-45°С при гидромодуле 1:25 добавили 70 мл 2,5% раствора натрия серноватистокислого. В подготовленный раствор внесли отжатую пульпу, выдержали 5 минут при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге.To conduct the first washing of the pulp in 6 l of osmotic water at a temperature of 40-45 ° C with a hydraulic module of 1:25, 70 ml of a 2.5% sodium sulfate solution were added. The squeezed pulp was introduced into the prepared solution; it was held for 5 minutes with constant stirring at a speed of 60 revolutions per minute. Then the pulp was pressed in a centrifuge.
Провели вторую доотмывку пульпы, используя 6 л осмотической воды температурой 40-45°С при гидромодуле 1:25, в течение 5 минут при постоянном перемешивании со скоростью 60 оборотов в минуту. Затем произвели отжим пульпы на центрифуге. Выход продукта влажностью 90% составил 629 г.Conducted a second pulp washing, using 6 l of osmotic water at a temperature of 40-45 ° C with a hydraulic module 1:25, for 5 minutes with constant stirring at a speed of 60 revolutions per minute. Then the pulp was pressed in a centrifuge. The yield of 90% humidity was 629 g.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132736/05A RU2501810C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method of producing microcellulose |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132736/05A RU2501810C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method of producing microcellulose |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2501810C1 true RU2501810C1 (en) | 2013-12-20 |
Family
ID=49785158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012132736/05A RU2501810C1 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Method of producing microcellulose |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2501810C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2556143C1 (en) * | 2014-04-07 | 2015-07-10 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Method of obtaining nanocrystalline cellulose from bagasse |
| RU2556144C1 (en) * | 2014-04-02 | 2015-07-10 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Methods of obtaining nanocrystalline cellulose from bagasse |
| RU2580884C1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method of producing pectin and cellulose from beet pulp |
| RU2589220C2 (en) * | 2014-07-22 | 2016-07-10 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Method for production of cellulose vegetal fibres for usage as neutral inert filler in composition of pellety mixture for preplant seed treatment as alternative of wood saw dust of solid and soft wood |
| RU2684082C1 (en) * | 2018-04-11 | 2019-04-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Национальная Исследовательская Компания" | Method for producing microcrystalline cellulose |
| RU2688377C1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-05-21 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Национальная Исследовательская Компания" | Cellulose refining method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5964983A (en) * | 1995-02-08 | 1999-10-12 | General Sucriere | Microfibrillated cellulose and method for preparing a microfibrillated cellulose |
| RU2175844C1 (en) * | 2001-01-24 | 2001-11-20 | Северо-Кавказский научно-исследовательский институт сахарной свеклы и сахара | Method of preparing food fiber from beet pulp |
| EP2133366A1 (en) * | 2007-03-30 | 2009-12-16 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Fine fibrous cellulose material and method for producing the same |
-
2012
- 2012-07-31 RU RU2012132736/05A patent/RU2501810C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5964983A (en) * | 1995-02-08 | 1999-10-12 | General Sucriere | Microfibrillated cellulose and method for preparing a microfibrillated cellulose |
| RU2175844C1 (en) * | 2001-01-24 | 2001-11-20 | Северо-Кавказский научно-исследовательский институт сахарной свеклы и сахара | Method of preparing food fiber from beet pulp |
| EP2133366A1 (en) * | 2007-03-30 | 2009-12-16 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Fine fibrous cellulose material and method for producing the same |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2556144C1 (en) * | 2014-04-02 | 2015-07-10 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Methods of obtaining nanocrystalline cellulose from bagasse |
| RU2556143C1 (en) * | 2014-04-07 | 2015-07-10 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Method of obtaining nanocrystalline cellulose from bagasse |
| RU2589220C2 (en) * | 2014-07-22 | 2016-07-10 | Закрытое акционерное общество "Инновационный центр "Бирюч" (ЗАО "ИЦ "Бирюч") | Method for production of cellulose vegetal fibres for usage as neutral inert filler in composition of pellety mixture for preplant seed treatment as alternative of wood saw dust of solid and soft wood |
| RU2580884C1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Method of producing pectin and cellulose from beet pulp |
| RU2684082C1 (en) * | 2018-04-11 | 2019-04-03 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Национальная Исследовательская Компания" | Method for producing microcrystalline cellulose |
| RU2688377C1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-05-21 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Национальная Исследовательская Компания" | Cellulose refining method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2501810C1 (en) | Method of producing microcellulose | |
| Abdel-Halim | Chemical modification of cellulose extracted from sugarcane bagasse: Preparation of hydroxyethyl cellulose | |
| CN105229057B (en) | Cellulosic particulate material | |
| JP6270819B2 (en) | Fruit fiber article and its manufacture | |
| DE1468048A1 (en) | Process for the production of water-soluble hydroxypropyl-methylcelluloses | |
| RU2760965C1 (en) | Method for producing cellulose-containing particles | |
| US20200095345A1 (en) | Method of processing seaweed and related products | |
| JPS60104570A (en) | Absorbing plant material and its production | |
| RU2501325C2 (en) | Method for production of microfibrillary pectin-containing cellulose fibres | |
| EP3710487A2 (en) | Method for production of microcrystalline cellulose | |
| JP2019007128A (en) | Dissolution pulp | |
| RU2505545C1 (en) | Method for obtaining nano-cellulose | |
| JP2005520871A (en) | Method for producing and fractionating gelling carrageenan and non-gelling carrageenan from binary seaweed | |
| US20200305489A1 (en) | Method for producing cellulose nanofiber using almond seed coat | |
| RU2556144C1 (en) | Methods of obtaining nanocrystalline cellulose from bagasse | |
| RU2555790C1 (en) | Method for manufacture of pectin and sugar containing food vegetal fibres | |
| Nasution et al. | Utilization of carboxymethyl cellulose (CMC) from coconut coir waste (Cocos nucifera) as a stabilizer in red bean (Phaseolus vulgaris L) vegetable milk | |
| RU2550397C1 (en) | Method of producing nanocrystalline high-purity cellulose | |
| RU2542562C1 (en) | Method of obtaining microcrystalline cellulose for cardboard production | |
| RU2556143C1 (en) | Method of obtaining nanocrystalline cellulose from bagasse | |
| RU2589220C2 (en) | Method for production of cellulose vegetal fibres for usage as neutral inert filler in composition of pellety mixture for preplant seed treatment as alternative of wood saw dust of solid and soft wood | |
| US967001A (en) | Process of manufacturing cellulose. | |
| US1402210A (en) | Production of cellulose from vegetable matter | |
| US1456540A (en) | Regenerated cellulose material and process of making same | |
| US287302A (en) | Producing pulp from sugar-cane |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170801 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190909 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200801 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210917 |