تهیه آلفا-سلولز از باگاس و ارزیابی ویژگی‌های آن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سابقه و هدف: این تحقیق با هدف تولید و ارزیابی خمیر حل‌شونده یا آلفا-سلولز از باگاس مورد بررسی قرار گرفت. معمولا از آلفا-سلولز برای تولید مشتقات سلولزی استفاده می‌کنند که مزیت آنها نسبت به سلولز، قابلیت انحلال آنها در حلال‌های رایج تجاری است. خمیرهای حل‌شونده، دارای آلفا-سلولز و درجه روشنی زیاد، همی‌سلولزها، خاکستر و مواد استخراجی کم هستند و توزیع وزن مولکولی یکنواخت دارند.
مواد و روش‌ها: خرده باگاس‌ها در مرحله پیش استخراج تحت شرایط اسیدی ضعیف با استفاده از اسید استیک، در دمای بیشینه 165 درجه سانتی‌گراد، جهت دست‌یابی به افت بازده هدف در دو محدوده 20 و 30 درصد تیمار شدند. از هر دو نوع خمیر پیش استخراج شده، با استفاده از فرآیند سودا-آنتراکینون در دمای بیشینه 165 درجه سانتی‌گراد خمیرکاغذ قابل رنگ‌بری با عدد کاپای حدود 12 تولید گردید. نمونه‌های خمیرکاغذ تولید شده در شرایط بهینه با استفاده از سیستم رنگ‌بری بدون کلر عنصری(ECF ) و توالی AD0EpD1P رنگ‌بری شدند. سپس ویژگی‌های مورد نظر براساس آئین نامه استاندارد تاپی تعیین شدند. در نهایت برای تجزیه و تحلیل آماری نتایج آزمایشات انجام شده روی خمیرهای حل شونده‌ی تولید شده از نرم افزار SPSS و آزمون t دونمونه استفاده گردید.
یافته‌ها: در این پژوهش خمیر حل‌شونده، حاوی مقدار آلفا-سلولز زیاد از باگاس مغززدایی شده، با پیش استخراج اسیدی و فرآیند خمیرسازی سودا-آنتراکینون تهیه شد. هنگامی‌که میزان افت بازده در مرحله پیش استخراج اسیدی از 20 به 30 افزایش یافت میزان آلفا سلولز تولیدی افزایش اما درجه پلیمریزاسیون کاهش یافت. در تولید خمیر حل‌شونده علاوه بر لیگنین، همی‌سلولزها نیز ناخالصی‌های نامطلوب محسوب می‌شوند، بنابراین هر چه این مواد بیشتر از خمیر خارج گردند میزان خلوص سلولز افزایش می‌یابد، اما با افزایش میزان تخریب همی‌سلولز در مرحله پیش استخراج، ممکن است زنجیره سلولزی نیز آسیب ببیند و هرچند میزان آلفا-سلولز افزایش یابد با افت زیاد درجه پلیمریزاسیون همراه باشد.
نتیجه گیری: خمیر حل شونده باگاس با مقدار آلفا-سلولز حدود 92 درصد با درجه پلیمریزاسیون حدود 870 نشان می‌دهد که درجه پلیمریزاسیون کم خمیر حل شونده‌ی باگاس، کاربردهای درجات خمیر حل شونده از قبیل استات و نیترات را محدود می‌کند؛ اما برای تولید مشتقات ویسکوز رایون و کربوکسی متیل سلولز سودمند خواهد بود. با این وجود میزان بازده و خاکستر خمیر حل‌شونده رضایت ‌بخش بود. با توجه به نتایج این پژوهش و مقایسه آن با سایر تحقیقات انجام شده در زمینه تولید خمیر حل‌شونده و نیز با در نظر گرفتن این موضوع که باگاس به مقدار زیاد در جنوب کشور تولید می‌شود، تأمین بخشی از خمیر حل‌شونده یا آلفا سلولز مورد نیازکشور، حداقل با کاربرد در ساخت ویسکوز رایون، را می‌توان بر پایه ماده اولیه باگاس برنامه‌ریزی نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Production of alpha-cellulose from bagasse and evaluation its characteristics

نویسندگان [English]

  • Malihe karami 1
  • hossein resalati 2
  • Ahmadreza saraean 1
  • mohamadreza dehghani 1
چکیده [English]

Background and goals: This research changed into achieved with the intention of manufacturing dissolving pulp or alpha-cellulose from bagasse. Alpha-cellulose is generally used for making cellulose derivatives with advantage of being soluble in commonplace solvents in recognize to cellulose. Dissolving pulps have high alpha-cellulose and brightness, but very low hemicelluloses, ash, and extractives, with uniform molecular weight distribution.
Substances and methods: Bagasse chips were pretreated beneath slight acidic situation the use of acetic acid at most temperature of a hundred 165 ºC, to obtain yield loss stages of approximately 20 and 30 percent in pre-extraction level. Bleachable pulps at kappa wide variety decrease than 12 had been created from each the pre-extracted samples, the usage of soda-AQ pulping technique at most cooking temperature of a hundred 165 ºC. The pulp samples produced under optimum situations, have been bleached by chlorine free bleaching (ECF) with AD0EpD1P bleaching sequence. The properties have been decided on the basis of policies TAPPI. In the end, a statistical evaluation of the effects of exams finished on dissolving pulps created from SPSS software program and t-test two samples become used.
Results: in this look at, dissolving pulp carries numerous alpha-cellulose from depithed Bagasse with acid pre-extraction and the soda-AQ pulping procedure turned into prepared. While that within the acid pre-extraction yield loss improved from 20 to 30, the alpha cellulose production increased but the degree of polymerization declined. In produce dissolving pulp, in addition lignin, hemicelluloses are also undesirable impurities, so the more material will be removed from the purity cellulose pulp increases, but with increasing destruction of the hemicellulose in the pre-extraction, may be cellulose chain additionally damaged, although alpha-cellulose to increase the degree of polymerization to be associated with high drop.
conclusion: Bagasse dissolving pulp having ninety two percentage alpha-cellulose with DP of 870, can also have restrained packages in making derivatives such as cellulose acetate and cellulose nitrates, however it is able to be used to supply decrease demand products such as viscose rayon and carboxymethyl cellulose. But, the yield and ash dissolving pulp were first-class. The outcomes of this studies evaluation with other research inside the discipline of dissolving pulp manufacturing and additionally considering that the bagasse produced in massive quantities inside the south of the united states, imparting a number of the pulp or alpha cellulose the used inside the manufacture of viscose rayon, as a minimum, can be planned based on bagasse as uncooked cloth.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bagasse
  • Alpha-cellulose
  • Pre-extraction
  • Brightness
  • Degree of polymerization
1. Andrade, M.F., and Colodette, J.L. 2014. Dissolving pulp production from sugar cane
bagasse. Journal of Industrial Crops and Products., 52: 58-64.
2. Behin, J., Mikaniki, F., and Fadaei, Z. 2008. Dissolving pulp (alpha-Cellulose) from Corn
Stalk by Kraft Process. Iranian Journal of Chemical Engineering. 5: 3. (Translated in
Persian)
3. Behin, J., and Zeyghami, M. 2009. Dissolving pulp from corn stalk residue and waste water
of Merox unit. Journal of Chemical Engineering., 152: 26-35. (Translated in Persian)
4. Christov, L.P., Akhtar, M., and Prior, B.A. 1998. The potentioal of biosulfite pulping in
dissolving pulp production. Enzyme and Microbial Technology, 23: 70–74.
5. Garmabi, H. 2010. Technical knowledge formulation and optimization of the production
process of composite PP / Bagasse on an industrial scale to improve the physical properties /
mechanical, Department of Polymer Engineering, Amirkabir University of Technology.
(Translated in Persian)
6. Hinck, J.F., Casebier, R.L., and Hamilton, J.K. 1985. In Pulp and Paper Manufacture (O.V.
Ingruder, J.J. Kocurek, and W.Wong, Eds.). Tappi press, Atlanta, 4: 213–243.
7. Ibrahim, A.A., Nada, A.M.A., Hagemann, U., and EI Seoud, O.A. 1996. Preparation of
dissolving pulp from Sugar Cane bagasse add its acetylation under homogeneous solution
condition. Holz forchumg, 50(3): 221.
8. Jain, R.K. 2001. Upgradation of quality of bagasse through advance depithing process, report
of central pulp and paper research institute Saharanpur. 72p.
9. Jain, R.K., Dixit, A., Singh, K., Mathur, R.M., and Kulkarni, A.G. 2005. An Improved,
Environmentally Benign Process for Manufacturing of High Quality Chemical Bagasse Pulp.
Engineering Conference, to be held in Philadelphia. 53p.
10. Kopcke, V. 2008. Improvement on cellulose accessibility and reactivity of different wood
pulps Fibre and Polymer Technology Royal Institute of Technology, KTH SE-100 44
Stockholm Sweden. 27p.
11. Kopcke, V. 2010. Conversion of wood and Non-wood paper-grade pulps to dissolving-grade
Pulps, Doctoral tThesis in pulp and paper, Royal institute of technology, Stockholm., 57p.
12. Krassing, H.A. 1993. Celloluse; structure, Accessibility and reactivity, Polymer monographs
Gordon and breach science publishers, Amesterdam.Vol. 11. 240p
13. Lei., Y., Liu., Sh., Li., J., and Sun., R. 2010. Effect of hot-water extraction on alkaline
pulping of bagasse. Journal of Biotechnology Advances., 28: 609-612.
14. Nejati barzaki, H., Mirshokraei, A., Mahdavi fayz abadi, S., and Lohrasbi pide, A. 2004.
Research and Construction., 69: 93-97. (Translated in Persian)
15. Nikkhah dafchahi, M. 2011. Production and evaluation dissolving pulp from Populus
Deltoids using sodium anthraquinone pulping process. Master's thesis, in iran. (In Persian)
16. Nikkhah Dafchahi, M., and Resalati, H. 2012. Evaluation of pre-hydrolyzed soda-AQ
dissolving pulp from Populus Deltoids using an ODED bleaching sequent. BioResources,
7(3): 3283-3292. (Translated in Persian)
17. Peng, F., Simonson, R., and Peng, F.H. 1992. High yield Chemimechanical pulping of
bagasse, Part 4, Bagasse CMP with sodium hydroxide/hydrogen peroxide pretreatment.
Appita. 45(2): 104-108.
18. Rafiei, A., and Jonobi, M. 2006. Cane industrial plant. Wood and Paper Magazine, 21: 24-
27.
19. Ribas Batalha, L.A., Colodette, J.L., Gomide, J.L., Barbosa, L.C.A., Maltha, C.R.A., and
Borges Gomes, F.J. 2012. Dissolving pulp production from bambo. BioResources, 7(1): 640-
651. (Translated in Persian)
20. Sarwar Jahan, M., Rawsan, S., Nasima Chowdhury, D.A., and Al-Maruf, A. 2008.
Alternative pulping processfor producting dissolving pulp from jute. BioResources, 3(4):
1359-1370.
21. Sarwar Jahan, M., Ahsan, L., Noori, A., and Quaiyyum, M.A. 2008. Process for the
production of dissolving pulp from Terma Orientalis (Nalita) by prehydrolysis kraft and
Soda-Ethylenediamine (EDA) process. BioResources, 3(3): 816-828.
22. Sarwar Jahan, M., Saeed, A., Ni, Y., and Hi, Z. 2009. Pre-Extraction and its impact on the
alkaline pulping of bagasse. Journul of Biobased Materials and Bioenergy. 3: 380-385.
23. Schlotter, N.E. 1988. Rayon, in Mark, H.F., Encyclopedia of polymer science and
engineering., 14: 45-69.
24. Shanshan, G., Jianqing, W., and Zhengwei, J. 2011. Preparation of cellulose films from
solution of bacterial cellulose in NMMO. Carbohydrate Polymers., 87: 1020–1025.
25. Spence, K.L., Venditti, R.A., Rojas, O.J., Habibi, Y., and Pawlak, J.J. 2010. The effect of
chemical composition on microfibrillar cellulose films from wood pulps: water interactions
and physical properties for packaging applications. Springer science + business media B.V.
17: 835–848.
26. Tabari, F. 2011. Potential resources that are wasted (with the approach of using bagasse
(bagasse) as a valuable alternative material in the cellulose industry), Proceedings of the
First National Congress of the raw material supply and develop a road map, Gorgan.
(Translated in Persian)