بررسی آثار پیش‌‌استخراج بر خواص خمیر کاغذسازی و کاغذسازی باگاس در یک سیستم پالایشگاه زیستی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استادیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

چکیده

امروزه پالایشگاه زیستی به‌ بخشی از کارخانه‌های خمیرسازی، و کاغذ به موضوع روز برای محققانی تبدیل شده که در این زمینه پژوهش می‌کنند. در این تحقیق آثار پیش‌استخراج همی‌سلولزها بر فرایند خمیر و کاغذسازی از باگاس بررسی شده است. به‌همین‌علت، از روش خودهیدرولیز با آب داغ در دمای oC 140، 155، و 170 به مدت 10، 20، و 30 دقیقه استفاده و آثار پیش‌‌استخراج همی‌سلولزها بر خواص خمیر‌کاغذ حاصله بررسی شد. نتایج نشان داد که استفاده از روش خودهیدرولیز با دمای oC 135 به مدت 30 دقیقه و 170 درجة سلسیوس به مدت 10 دقیقه شرایط مناسبی را برای استخراج همی‌سلولزها فراهم می‌کند؛ به‌طوری‌که بازده استخراج و مقدار حذف هلوسلولز در این شرایط به‌ترتیب در حد 86 درصد و 11 درصد بود. خمیرسازی از باگاس‌های پیش‌استخراج‌شده در سه قلیاییت فعال 11، 14، و 17 درصد نشان داد که هنگام تولید خمیر با کاپای بالا، بازده خمیرسازی از باگاس استخراج‌شده بیش از باگاس استخراج‌نشده است، ولی هنگام تولید خمیر قابل رنگ‌بری، بازده خمیرسازی از باگاس استخراج‌نشده بیشتر است. برای تولید خمیرکاغذ رنگ‌بری‌شده، بازده خمیرسازی از باگاس استخراج‌نشده و استخراج‌شده به‌ترتیب برابر با 1/51 و 3/49، و عدد کاپای این خمیرها به‌ترتیب برابر با 3/19 و 6/18 بود. به‌علاوه، خمیرکاغذ رنگ‌بری‌شدۀ حاصل از باگاس استخراج‌شده خواص مقاومتی کمتری را نشان داد.


 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Pre-Extraction of Hemicelluloses on the Pulping and Papermaking Properties of Bagasse

نویسندگان [English]

  • Ali Abyaz 1
  • Yahya Hamzeh 2
  • Ali Abdolkahni 3
  • Sahab Hedjazi 3
1 M.Sc., Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R.Iran
2 Associate Professor, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R.Iran
3 Assistant Professor, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, I.R.Iran
چکیده [English]

Biomass pretreatment plays a crucial role in a lignocelluloses feedstock-based biorefinery for
processing of three major output streams (cellulose, hemicelluloses and lignin) into chemicals
and biofuels. Biomass pretreatment includes processing of lignocellulosic material under
aqueous, dilute acid or alkaline media to obtain a cellulosic fraction, which in then produce
added-value products. In this study, the effect of pre-extraction on alkaline pulping (soda)
and papermaking properties of Bagasse was investigated. Samples of sugar cane bagasse
were hydrolysed by auto hydrolysis with hot-water. Results showed that pre-extraction
optimum conditions were 30 min, 135OC and 10 min 170OC, resulted in extraction yield and
holocellulose removal of 86% and 11%, respectively. Also, the pulping optimum conditions
were alkali charge 17%, 165 OC for 1h. The results indicated that for unbleachable pulp
production the pulping yield from the extracted bagasse is higher than the unextracted bagasse
but the bleached pulp from unextracted bagasse have higher yield compared to the extracted
bagasse. Pulp strength properties such as the tensile index and the burst index were found to be
lower when pre-extraction was applied.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bagasse
  • Biorefinery
  • Hemicelluloses
  • Pre-extraction
  • Soda pulping
[1]. Cheng, H., Huaiyn, Z., Shiyu, F., and Lucian, L. A. (2010). Alkali extraction of hemicelluloses
from depithed corn stover and effected on Soda-AQ pulping. Bioresurces, 11(1): 196-206.
[2]. Carvalheiro, F., Luis, C., and Francisco, M. (2008). Hemicellulose biorefineries: a review on
biomass pretreatment. Journal of Scientific & Industrial Research, (67): 849- 864.
[3]. Al-Dajani, W., and Tschirne, U. (2008). Pre-extraction of hemicelluloses and subsequent Kraft
pulping. Part I. Alkaline extraction. TAPPI Journal, 7(6): 3–8.
[4]. Lei, Y., Liu, S., Li, J. and Sun, R. (2010). Effect of hot-water extraction on alkaline pulping of
bagasse. Biotechnolgy Advances, (10): 10-16.
[5]. Hamzeh, Y., Abyaz, A., Mirfatahi, M., and Abdokhani, A. (2011). Application of surfactants
for improving soda pulping of bagasse. Journal of Chemistry and Chemistry Engineering of Iran,
29(2): 85-90.
[6]. Rossell, C.E.V., Pradella J.G.C., Gomez E.O. and Squina Centro de Cienciae, F.M. (2006).
Physical conditioning unit of the sugarcane biomass feedstock: Sugarcane bagasse and sugarcane
trash-PPDP1, Workshop on Hydrolysis Route for Cellulosic Ethanol from Sugarcane, Centro de
Ciência e Tecnologia do Bioetanol, February 10-11th, 2009 - Campinas - SP, Brazil, p 30.
[7]. Youn, W, H., Edwin, A., and Ciegler, A. (1983). Chemical and physical properties of sugarcane
bagasse irradiated with y (gamma) Rays. Journal of Agricultural and Food Chemistry, (31): 34-
38.
[8]. Walford, SN. (2008). Sugarcane Bagasse: How Easy Is It To Measure Its Constituents?,
Proceedings. Congress of the South African Sugar Technologists Association, (81): 266-273.
[9]. Yichao, L. Shijie, L. Jiang, L., and Runcang, S. (2010). Effect of hot-water extraction on alkaline
pulping of bagasse. Biotechnology Advances, (10): 10-16.
[10]. Gamez, S., Gonzalez-Cabriales, J., Alberto Ramırez , J., Garrote, G., and Vazquez, M. (2006).
Study of the hydrolysis of sugar cane bagasse using phosphoric acid. Journal of Food Engineering,
(74): 78–88.
[11]. Lu, H., Hu, R., Ward, A., E.Amidon, T., Liang, B., and Liu, S. (2011). Hot-water xtraction and
its effect on soda pulping of aspen woodchips. Biomass & Bioenergy, (1): 10-16.
[12]. Lavarack, B.P., Gri(nb), G.J., and Rodmanc, D. (2002). The acid hydrolysis of sugarcane
bagasse hemicellulose to produce xylose, arabinose, glucose and other products. Biomass and
Bioenergy, (23): 367–380.