Спосіб отримання напівфабрикатів з рослинних відходів

Реферат: Спосіб отримання напівфабрикатів з рослинних відходів включає введення в реактор недеревної рослинної сировини і з подальшим її просоченням і мацерацією водним розчином гідрооксиду натрію за температури 80 °C і співвідношенні маси розчину до маси сухої січки 7:1, витримку просоченої сировини за цієї температури протягом заданого часу, відбір всієї рідкої фази, яка вільно стікає, нагрівання маси, її варіння у варильному котлі. Як сировину використовують стружку жому, яку просочують розчином гідрооксиду натрію з концентрацією 15,5-23,3 г/л в од. Na2О, просочену стружку витримують за заданої температури 30 хв., в масу після відбору рідкої фази, яка вільно стікає, додають заздалегідь нагріту воду в кількості 80 мл, температуру маси підвищують до 95-97 °C і варять за цієї температури протягом 30 хв. та 90 хв. UA 111171 U (12) UA 111171 U UA 111171 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів отримання волокнистих напівфабрикатів із недеревної рослинної сировини, які можуть бути використані для виробництва таропакувальних видів паперу. Аналогом є спосіб отримання напівцелюлози із соломи пшениці делігніфікацією зеленим сульфатним щолоком в апаратах безперервної дії типу Пандія. Згідно відомої технології варіння ведуть у гліцериновій бані за кінцевої температури 150170 °C протягом 30-60 хвилин та витратами загального лугу від 8 до 12 % в од. Na2O і гідромодулі 5:1 [Барбаш В.А., Примаков С.Ф., Хомутинников В.В… Гофротара из соломенной полу целлюлозы // Упаковка. - № 2. - 2006. - с. 24-25]. Недоліками відомого способу є отримання волокнистих напівфабрикатів у вигляді напівцелюлози та наявність шкідливих викидів у вигляді сірковмісних сполук. Найближчим аналогом є спосіб делігніфікації соломи рису шляхом її обробки варильним розчином з використанням двох ступенів. Згідно з відомою технологією отримання целюлози із соломи рису включає просочення в реакторі і мацерацію солом'яної січки водним розчином гідроксиду натрію за концентрації 20-30 г/л в од. Na2O, температури 30-80 °C та співвідношенні маси розчину до маси сухої січки 7:1; просочену січку витримують за заданої температури 30 хв., відбирають рідку фазу, яка вільно стікає, додають в масу нагріту воду в кількості 35 % від об'єму фази, яка вільно стікає, підвищують температуру до 96 °C, проводять варіння за цієї температури протягом 2 год. 30 хв. (Патент RU 2423570, опубл. 10.07.2011). Недоліками відомого способу є підвищені концентрації розчину гідроксиду натрію, тривале варіння, високі енергетичні витрати. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу отримання волокнистих напівфабрикатів за рахунок використання відходів у вигляді стружки жому, застосування варильного розчину низької концентрації, скорочення тривалості процесу. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб отримання напівфабрикатів з рослинних відходів, що включає введення в реактор недеревної рослинної сировини і з подальшим її просоченням і мацерацією водним розчином гідроксиду натрію за температури 80 °C і співвідношенні маси розчину до маси сухої січки 7:1, витримку просоченої сировини за цієї температури протягом заданого часу, відбір всієї рідкої фази, яка вільно стікає, нагрівання маси, її варіння у варильному котлі, в якому згідно корисної моделі в якості сировини використовують стружку жому, яку просочують розчином гідроксиду натрію з концентрацією 15,5-23,3 г/л в од. Na2O, просочену стружку витримують за заданої температури 30 хв., в масу після відбору рідкої фази, яка вільно стікає, додають заздалегідь нагріту воду в кількості 80 мл, температуру маси підвищують до 95-97 °C і варять за цієї температури протягом 30 хв. та 90 хв. Буряковий жом являє собою вилужнену бурякову стружку, яка майже не містить цукру. До складу жому входять пектинові речовини 48-50 %, целюлоза 25-32 %, геміцелюлози - 21-23, лігнін 2,2-10 %, зола 0,8-1,3 %, цукор - 0,15-0,20 %. Є також невелика кількість білка, мінеральних речовин. Вивантажений з дифузорів або пресів цукрових заводів жом скидають в ями, де він під впливом мікроорганізмів заквашується. В ході правильного молочнокислого бродіння жом набуває приємного запаху та світлого кольору. Якщо жом не захищений від доступу повітря і атмосферних опадів, то він поступово псується, що призводить до погіршення його якості, а також забруднення навколишнього середовища. Виходячи із вмісту жому основних компонентів та з метою його утилізації і підвищення конкурентоздатності виробництва він є доброю сировиною для хімічного перероблення на первинне волокно. Корисна модель ілюструється наступнимиприкладами. Приклади 1. В конічну колбу об'ємом 0,7 л завантажують 50 г повітряно-сухої стружки жому довжиною 34 см, товщиною до 1 мм та заливають 340 мл розчину NaOH за концентрації 15,5 г/л в од. Na2O і нагрітого до температури 80 °C, колбу з'єднують із зворотнім холодильником та поміщають в термостат, який заздалегідь нагрітий до температури розчину гідроксиду натрію і витримують 30 хв. з варильним розчином. Цей період характеризується процесами просочення і мацерації січки. Після закінчення цієї обробки вміст колби переносять на сітку для вільного стікання рідкої фази після процесу просочення та мацерації. Далі тверду фазу переносять у колбу, заливають 80 мл води, нагрітої до 95 °C, поміщають її в нагрітий термостат і швидко вміст колби нагрівають до 95-97 °C. Варіння за цієї температури ведуть протягом 30 хв. Після закінчення процесу варіння масу промивають проточною водою, віджимають та визначають вихід напівфабрикату і фізико-механічні показники. Для визначення показників міцності напівфабрикат із жому піддають лише сепаруванню на окремі волокна, що дозволяє без додаткового розмелювання досягнути 55-60°ШР та 1 UA 111171 U 2 5 10 виготовляють відливки масою 75 г/м . Параметри процесу варіння та показники якості напівфабрикатів наведено в таблиці. Приклад 2. Процеси просочення та мацерації стружки жому проводять таким же чином, як і у прикладі 1, для варіння використовують такі ж умови, як у прикладі 1, але тривалість варіння становить 90 хв. Приклад 3. Процеси просочення та мацерації стружки жому проводять таким же чином, як і у прикладі 1, але розчином гідроксиду натрію за концентрації 23,5 г/л в од. Na 2O, але тривалість варіння становить 30 хв. Приклад 4. Процеси просочення та мацерації стружки жому проводять таким же чином, як і у прикладі 1, але розчином гідроксиду натрію за концентрації 23,5 г/л в од. Na 2O, для варіння використовують такі ж умови, як у прикладі 1, але тривалість варіння становить 90 хв. 15 Таблиця Умови варіння і показники якості Вихід напівфабрикату, % Ступінь делігніфікації, од. Каппа Розривна довжина, м Міцність на злом під багаторазових перегинів, к.пп. Опір продавлюванню, кПа Опір роздиранню, мН * Найближчий Параметри процесу варіння за прикладом аналог 1 2 3 4 54,0 72,2 60,6 72,7 53,4 64,0 2597 2698 2714 2830 час 71 83 82 92 28 260 58 314 47 373 66 430 * Показники для найближчого аналогу наведено за концентрації розчину NaOH 30,0 г/л в од. Na2O та температури варіння 70 °C. 20 25 30 35 40 Із наведених даних видно, що застосування процесу мацерації для стружки жому за порівняно невисоких концентрацій гідроксиду натрію та подальшого його варіння отримано волокнисті напівфабрикати у вигляді целюлози підвищеного виходу та напівцелюлози. Такі напівфабрикати легко розділялися на окремі волокна сепаруванням і без розмелювання досягали необхідного ступеня млива, що є суттєвою перевагою способу переробки жому за рахунок скорочення процесу розмелювання, його спрощення та зниження енергетичних затрат. Показники міцності отриманих волокнистих напівфабрикатів знаходяться на рівні показників для недеревної рослинної сировини, що добре узгоджується з літературними даними. За своїми якісними показниками волокнисті напівфабрикати можуть успішно використовуватися для виготовлення таропакувальних видів паперу. Даний спосіб отримання напівфабрикатів із жому підвищує вихід, скорочує тривалість процесу, забезпечує його спрощення і зниження енергетичних витрат. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб отримання напівфабрикатів з рослинних відходів, що включає введення в реактор недеревної рослинної сировини і з подальшим її просоченням і мацерацією водним розчином гідрооксиду натрію за температури 80 °C і співвідношенні маси розчину до маси сухої січки 7:1, витримку просоченої сировини за цієї температури протягом заданого часу, відбір всієї рідкої фази, яка вільно стікає, нагрівання маси, її варіння у варильному котлі, який відрізняється тим, що як сировину використовують стружку жому, яку просочують розчином гідрооксиду натрію з концентрацією 15,5-23,3 г/л в од. Na2О, просочену стружку витримують за заданої температури 30 хв., в масу після відбору рідкої фази, яка вільно стікає, додають заздалегідь нагріту воду в кількості 80 мл, температуру маси підвищують до 95-97 °C і варять за цієї температури протягом 30 хв. та 90 хв. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2