تهيه آلفا - سلولز از باگاس و ارزيابي ويژگي هاي آن

Production of alpha-cellulose from bagasse and evaluation of its characteristics

سابقه و هدف: اين تحقيق با هدف توليد و ارزيابي خمير حل‌شونده يا آلفا-سلولز از باگاس مورد بررسي قرار گرفت. معمولا از آلفا-سلولز براي توليد مشتقات سلولزي استفاده مي‌كنند كه مزيت آنها نسبت به سلولز، قابليت انحلال آنها در حلال‌هاي رايج تجاري است. خميرهاي حل‌شونده، داراي آلفا-سلولز و درجه روشني زياد، همي‌سلولزها، خاكستر و مواد استخراجي كم هستند و توزيع وزن مولكولي يكنواخت دارند. مواد و روش‌ها: خرده باگاس‌ها در مرحله پيش استخراج تحت شرايط اسيدي ضعيف با استفاده از اسيد استيك، در دماي بيشينه 165 درجه سانتي‌گراد، جهت دست‌يابي به افت بازده هدف در دو محدوده 20 و 30 درصد تيمار شدند. از هر دو نوع خمير پيش استخراج شده، با استفاده از فرآيند سودا-آنتراكينون در دماي بيشينه 165 درجه سانتي‌گراد خميركاغذ قابل رنگ‌بري با عدد كاپاي حدود 12 توليد گرديد. نمونه‌هاي خميركاغذ توليد شده در شرايط بهينه با استفاده از سيستم رنگ‌بري بدون كلر عنصري(ECF ) و توالي AD0EpD1P رنگ‌بري شدند. سپس ويژگي‌هاي مورد نظر براساس آئين نامه استاندارد تاپي تعيين شدند. در نهايت براي تجزيه و تحليل آماري نتايج آزمايشات انجام شده روي خميرهاي حل شونده‌ي توليد شده از نرم افزار SPSS و آزمون t دونمونه استفاده گرديد. يافته‌ها: در اين پژوهش خمير حل‌شونده، حاوي مقدار آلفا-سلولز زياد از باگاس مغززدايي شده، با پيش استخراج اسيدي و فرآيند خميرسازي سودا-آنتراكينون تهيه شد. هنگامي‌كه ميزان افت بازده در مرحله پيش استخراج اسيدي از 20 به 30 افزايش يافت ميزان آلفا سلولز توليدي افزايش اما درجه پليمريزاسيون كاهش يافت. در توليد خمير حل‌شونده علاوه بر ليگنين، همي‌سلولزها نيز ناخالصي‌هاي نامطلوب محسوب مي‌شوند، بنابراين هر چه اين مواد بيشتر از خمير خارج گردند ميزان خلوص سلولز افزايش مي‌يابد، اما با افزايش ميزان تخريب همي‌سلولز در مرحله پيش استخراج، ممكن است زنجيره سلولزي نيز آسيب ببيند و هرچند ميزان آلفا-سلولز افزايش يابد با افت زياد درجه پليمريزاسيون همراه باشد. نتيجه گيري: خمير حل شونده باگاس با مقدار آلفا-سلولز حدود 92 درصد با درجه پليمريزاسيون حدود 870 نشان مي‌دهد كه درجه پليمريزاسيون كم خمير حل شونده‌ي باگاس، كاربردهاي درجات خمير حل شونده از قبيل استات و نيترات را محدود مي‌كند؛ اما براي توليد مشتقات ويسكوز رايون و كربوكسي متيل سلولز سودمند خواهد بود. با اين وجود ميزان بازده و خاكستر خمير حل‌شونده رضايت ‌بخش بود. با توجه به نتايج اين پژوهش و مقايسه آن با ساير تحقيقات انجام شده در زمينه توليد خمير حل‌شونده و نيز با در نظر گرفتن اين موضوع كه باگاس به مقدار زياد در جنوب كشور توليد مي‌شود، تأمين بخشي از خمير حل‌شونده يا آلفا سلولز مورد نيازكشور، حداقل با كاربرد در ساخت ويسكوز رايون، را مي‌توان بر پايه ماده اوليه باگاس برنامه‌ريزي نمود.

Background and objectives: This research was performed with the aim of producing dissolving pulp or alpha-cellulose from bagasse. Alpha-cellulose is usually used for making cellulose derivatives with advantage of being soluble in common solvents compared with the cellulose. Dissolving pulps have high alpha-cellulose and brightness, but very low hemicelluloses, ash, and extractives, with uniform molecular weight distribution. Materials and methods: Bagasse chips were pretreated under mild acidic condition using acetic acid at the maximum temperatures of 165 ºC, to achieve yield loss levels of approximately 20 and 30 percent in pre-extraction stage. Bleachable pulps at kappa number lower than 12 were produced from both the pre-extracted samples using soda-AQ pulping process at maximum cooking temperature of 165 ºC The pulp samples produced under optimum conditions were bleached by the chlorine-free bleaching system (ECF) with AD0EpD1P bleaching sequence. The properties were determined on the basis of TAPPI standard. Finally, SPSS software program and t-test two samples was used to analysis of the results of tests carried out on dissolving pulps. Results: In this study, dissolving pulp containing high alpha-cellulose was extracted from depithed Bagasse with acid pre-extraction and the soda-AQ pulping procedure. When the yield loss of acid pre-extraction increased from 20 to 30, the alpha cellulose production increased, but the degree of polymerization decreased. In addition to lignin, hemicellulose are undesirable impurities for dissolving pulp production, so cellulose purity was increased by leaving plenty of these materials. However, cellulose chains may also be damaged by increasing the destruction of the hemicellulose in pre-extraction stage and increase of alpha-cellulose is associated with a sharp drop in degree of polymerization. Conclusion: Bagasse dissolving pulp having an alpha-cellulose 92% and a DP of 870, can be limited its applications to make cellulose derivatives such as cellulose acetate and cellulose nitrates because of low degree of polymerization. However, it can be used to produce cellulose derivatives such as viscose rayon and carboxymethyl cellulose. Furthermore, the yield and ash of dissolving pulp were satisfactory. According to the results and compare these with other studies in the field of dissolving pulp and also considering that the bagasse is produced in large quantities in the south of the country, it can be planned for supplying of part of the dissolving pulp based on bagasse, as raw material, that is needed for our country.