RU2771931C2 - Способ отбелки микрокристаллической целлюлозы - Google Patents
Способ отбелки микрокристаллической целлюлозы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771931C2 RU2771931C2 RU2020122362A RU2020122362A RU2771931C2 RU 2771931 C2 RU2771931 C2 RU 2771931C2 RU 2020122362 A RU2020122362 A RU 2020122362A RU 2020122362 A RU2020122362 A RU 2020122362A RU 2771931 C2 RU2771931 C2 RU 2771931C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bleaching
- mcc
- microcrystalline cellulose
- cellulose
- stage
- Prior art date
Links
- 229920000168 Microcrystalline cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 35
- 235000019813 microcrystalline cellulose Nutrition 0.000 title claims abstract description 35
- 239000008108 microcrystalline cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229940016286 microcrystalline cellulose Drugs 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 title claims abstract description 20
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N Sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000036284 oxygen consumption Effects 0.000 claims abstract description 4
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 claims description 15
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 15
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 15
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 13
- 235000013305 food Nutrition 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N Chlorine dioxide Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- -1 peroxide compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к химической, фармацевтической, пищевой и другим отраслям промышленности и может быть использовано для получения высококачественной микрокристаллической целлюлозы (МКЦ). Способ отбелки микрокристаллической целлюлозы, полученной газофазным методом с использованием хлористого водорода, предусматривает отбелку в две стадии. На первой стадии проводят отбелку микрокристаллической целлюлозы перекисью водорода при рН 8-11, температуре 50-80°С в течение 1-3 часов при расходе активного кислорода 4-10 г/кг МКЦ, а на второй стадии отбелку гипохлоритом натрия при рН 2-4 в течение 30-60 мин при расходе активного хлора 0,5-1,5 г/кг МКЦ. Изобретение позволяет частично заменить хлорирование отбелкой пероксидами и повысить качество товарного продукта за счет высокой степени белизны. 2 пр.
Description
Изобретение относится к химической, фармацевтической, пищевой и другим отраслям промышленности и может быть использовано для получения высококачественной микрокристаллической целлюлозы (МКЦ). МКЦ, как продукт, используемый в пищевой и фармацевтической промышленности, должен обладать высокой белизной, поэтому процессы отбелки являются одной из основных стадий технологического процесса.
МКЦ преимущественно получают методом кислотного гидролиза хлопковой или древесной беленой целлюлозы. Гидролиз проводят растворами минеральных кислот (серной или соляной) с концентрацией 0,5-1,5% при температурах до 150°С и давлении до 5 атм, при этом, как правило, происходит снижение белизны целлюлозы (К.М. Vanhatalo, O.P.Da/z/.EffectofmildhydrolysisparametersonpropertiesofMCC // BioResources, 9(3) 2014, 4729-4740) Потемнение МКЦ связано с деструкцией образующихся при гидролизе углеводов и образованием окрашенных продуктов. Состав и свойства этих продуктов зависят от способа гидролиза целлюлозы, температуры, концентрации кислоты и времени проведения процесса. В некоторых случаях белизна целлюлозы после гидролиза уменьшается на 20-50% по сравнению с исходной целлюлозой. Для получения качественной МКЦ гидролизованную целлюлозу нейтрализуют, размалывают, отбеливают, промывают и высушивают.
Известен способ получения МКЦ (Пат РФ №2298562), включающий гидролиз исходной целлюлозы в растворе минеральных кислот и температуре 100-105°С в течение 1,5-3,0 ч, отличающийся тем, что в качестве исходной целлюлозы используют целлюлозу белизной до 65%, гидролиз ведут в растворе серной кислоты при концентрации 5-10% с последующим отбеливанием диоксидом хлора с расходом 0,5-3,0% от массы абсолютно сухого материала при температуре 70°С в течение 1-3 ч.
Известен также способ получения МКЦ (USPatent 3,954,727) где целлюлозу суспендируют в 1-3% растворе серной или соляной кислоты, гидролизуют при температуре 120-140 С и отбеливают перекисью водорода с концентрацией 5 г/л при рН 9,0 и температуре 90°С.Или способ по патенту WO 2016/182867 А1, где целлюлозу гидролизуют с использованием различных видов кислотных катализаторов или с помощью облучения пучком электронов и отбеливают различными перекисными соединениями, включая перекись водорода при рН 7-12 и температуре 70-120С.
Недостатками этих способов является низкая производительность и высокие затраты на проведение процесса гидролиза и отбелки МКЦ.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения МКЦ (RFpatent №2669845) в котором целлюлозу обрабатывают газо-воздушной смесью хлористого водорода и проводят отбелку полученной МКЦ гипохлоритом натрия с расходом 2-6 г на 1 кг целлюлозы (по активному хлору) при рН 2-4 в течение 1-3 часов. Способ отличает высокая скорость, низкий расход реагентов и энергозатрат на проведение процесса. Отбелка позволяет получить МКЦ с белизной более 90% при отсутствии желтого оттенка продукта. Недостатком этого способа является использование хлорсодержащих реагентов, которые вызывают загрязнение окружающей токсичными хлорорганическими соединениями.
Технический результат заключается в снижении или полной замене хлорирования отбелкой МКЦ пероксидами, а также повышение качества товарного продукта.
Способ газофазного гидролиза целлюлозы с использованием хлористого водорода приводит к образованию специфических темно окрашенных продуктов разложения углеводов. Отбелка МКЦ полученной таким способом с использованием перекиси водорода позволяет достичь требуемой белизны 90% только при расходах активного кислорода более 12 г/кг МКЦ. При этом, несмотря на высокую белизну, МКЦ сохраняет желтый оттенок не исчезающих даже при расходе активного кислорода более 20 г/кг.
Техническая проблема отбелки МКЦ полученной газофазным гидролизом хлористым водородом решается, а технический результат достигается тем, что отбелку проводят в две стадии. На первой стадии проводят отбелку МКЦ перекисью водорода при рН 8-11 и температуре 50-80С в течение 1-3 часов при расходе перекиси водорода 4-10 г/кг МКЦ в пересчете на активный кислород, а на второй отбелку гипохлоритом натрия при рН 2-4 в течение 30-60 мин и расходе активного хлора 0,5-1,5 г/кг МКЦ.
Неизвестны стадийные способы отбелки МКЦ полученной газофазным гидролизом целлюлозы с использованием хлористого водорода для получения продукта высокой степени белизны и минимальным использованием хлорсодержащих реагентов. Таким образом, изобретение отвечает условию охраноспособности «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется примерами.
ПРИМЕР 1.
1 кг микрокристаллической целлюлозы после газофазного гидролиза хлористым водородом с влажностью 12%, содержанием хлористого водорода 5% от сухой целлюлозы и белизной 65% смешивается с 10 л воды, суспензия измельчается мешалкой, нагревается до температуры 80С и нейтрализуется едким натром до рН 11. В нейтрализованную суспензию постепенно подают перекись водорода в количестве 10 г в пересчете на активный кислород. Первую стадию отбелки проводят в течение 1 часа при перемешивании, температуре смеси 80С и рНП. На второй стадии суспензию нейтрализуют до рН 2 за счет подачи соляной кислоты и подают гипохлорит натрия в количестве 1,5 г в пересчете на активный хлор. Смесь при перемешивании выдерживают в течение 60 мин, суспензию фильтруют, осадок отмывают водой до нормативного солесодержания. Конечная белизна МКЦ составляет 91%, желтый оттенок отсутствует
ПРИМЕР 2.
1 кг микрокристаллической целлюлозы после газофазного гидролиза хлористым водородом с влажностью 10%, содержанием хлористого водорода 4% от сухой целлюлозы и белизной 74% смешивается с 10 л воды, суспензия измельчается мешалкой, нагревается до температуры 5ОС и нейтрализуется едким натром до рН 8. В нейтрализованную суспензию постепенно подают перекись водорода в количестве 4 г в пересчете на активный кислород. Первую стадию отбелки проводят в течение 3 часов при перемешивании, температуре смеси 5ОС и рН 8. На второй стадии суспензию нейтрализуют до рН 4 за счет подачи соляной кислоты и подают гипохлорит натрия в количестве 0,5 г в пересчете на активный хлор. Смесь при перемешивании выдерживают в течение 30 мин, суспензию фильтруют, осадок отмывают водой до нормативного солесодержания. Конечная белизна МКЦ составляет 90,5%, желтый оттенок отсутствует.
Claims (1)
- Способ отбелки микрокристаллической целлюлозы, полученной газофазным гидролизом целлюлозы хлористым водородом, отличающийся тем, что на первой стадии проводят отбелку перекисью водорода при рН 8-11, температуре 50-80°С в течение 1-3 часов и расходе активного кислорода 4-8 г/кг микрокристаллической целлюлозы, а на второй стадии проводят отбелку гипохлоритом натрия при рН 2-4 в течение 30-60 мин при расходе активного хлора 0,5-1,5 г/кг микрокристаллической целлюлозы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020122362A RU2771931C2 (ru) | 2020-06-30 | Способ отбелки микрокристаллической целлюлозы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020122362A RU2771931C2 (ru) | 2020-06-30 | Способ отбелки микрокристаллической целлюлозы |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020122362A3 RU2020122362A3 (ru) | 2021-12-30 |
| RU2020122362A RU2020122362A (ru) | 2021-12-30 |
| RU2771931C2 true RU2771931C2 (ru) | 2022-05-13 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU436118A1 (ru) * | 1972-09-11 | 1974-07-15 | Г. Л. Аким , А. Я. Франк | |
| AU2480488A (en) * | 1987-10-16 | 1989-05-02 | Sca Development Aktiebolag | Method at bleaching cellulose pulp |
| RU2298561C2 (ru) * | 2001-03-15 | 2007-05-10 | Саппи Лимитед | Способ обработки целлюлозы |
| RU2523118C1 (ru) * | 2013-06-17 | 2014-07-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы |
| RU2014109810A (ru) * | 2014-03-13 | 2015-09-20 | Эльвира Ильинична Фёдорова | Tcf-отбелка лиственной целлюлозы целевого назначения |
| RU2669845C1 (ru) * | 2018-01-25 | 2018-10-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Петровский фарватер" | Способ непрерывного гидролиза для получения микрокристаллической целлюлозы |
| US10259725B2 (en) * | 2016-12-30 | 2019-04-16 | United Arab Emirates University | Method of synthesizing cellulose nano-crystals from date palm seeds |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU436118A1 (ru) * | 1972-09-11 | 1974-07-15 | Г. Л. Аким , А. Я. Франк | |
| AU2480488A (en) * | 1987-10-16 | 1989-05-02 | Sca Development Aktiebolag | Method at bleaching cellulose pulp |
| RU2298561C2 (ru) * | 2001-03-15 | 2007-05-10 | Саппи Лимитед | Способ обработки целлюлозы |
| RU2523118C1 (ru) * | 2013-06-17 | 2014-07-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы |
| RU2014109810A (ru) * | 2014-03-13 | 2015-09-20 | Эльвира Ильинична Фёдорова | Tcf-отбелка лиственной целлюлозы целевого назначения |
| US10259725B2 (en) * | 2016-12-30 | 2019-04-16 | United Arab Emirates University | Method of synthesizing cellulose nano-crystals from date palm seeds |
| RU2669845C1 (ru) * | 2018-01-25 | 2018-10-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Петровский фарватер" | Способ непрерывного гидролиза для получения микрокристаллической целлюлозы |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102033640B1 (ko) | 셀룰로오스 나노 파이버 | |
| AU766766B2 (en) | Treatment of pulp to produce microcrystalline cellulose | |
| JP5285197B1 (ja) | セルロースナノファイバーの製造方法 | |
| JP6748115B2 (ja) | 漂白微晶質セルロースの製造方法 | |
| AU2021257994A1 (en) | Production of crystalline cellulose | |
| CA1277457C (en) | Process for bleaching and delignifying cellulose- containing products | |
| RU2771931C2 (ru) | Способ отбелки микрокристаллической целлюлозы | |
| EP2834407B1 (en) | A method for bleaching pulp | |
| US2147618A (en) | Method of bleaching pulp | |
| US20240270876A1 (en) | One-pot production of cellulose nanocrystals | |
| US3549617A (en) | Brightening water-soluble cellulose derivatives | |
| US2140863A (en) | Process for producing a pure white cellulose | |
| Kazakova et al. | A new procedure for preparing microcrystalline cellulose | |
| NO300511B1 (no) | Fremgangsmåte for delignifisering av cellulosemasse | |
| US1795757A (en) | Method of bleaching and process for preparing liquors therefor | |
| US2098111A (en) | Process for treatment of vegetable fiber | |
| US1970065A (en) | Process of bleaching pulp and other lignified materials | |
| WO2018204061A1 (en) | Treatment of brown stock | |
| JP2014009276A (ja) | 粉末状セルロース | |
| US2219432A (en) | Method of bleaching cellulose | |
| RU2312946C1 (ru) | Способ получения целлюлозы | |
| JP2007162148A (ja) | 製紙原料の漂白方法 | |
| SU598571A3 (ru) | Способ получени беленой целлюлозы | |
| TW202113196A (zh) | 漂白漿粕之製造方法 | |
| EP4041777A1 (en) | Method of bleached microcrystalline cellulose production from unbleached pulp |