Puumateriaalin kemiallinen käyttäytyminen sulfaattikeiton alkalisessa etanoliesikäsittelyssä

Abstract

Puun alkalisessa kuidutuksessa hiilihydraatit, pääasiassa hemiselluloosat, päätepilkkoutuvat ns. peeling-reaktion mukaisesti, jolloin reaktiotuotteina syntyy ensisijaisesti alifaattisia karboksyylihappoja. Kyseinen reaktio aiheuttaa huomattavia saantotappioita ja heikentää tuotettavan massan laatua. Hiilihydraattiketjun peeling-reaktio voidaan estää muuntamalla ketjun pelkistävä pääteryhmä kemiallisesti esimerkiksi hapettamalla. Tässä tutkimuksessa hiilihydraattien pelkistävän pääteryhmän hapettaminen tehtiin hapella, jonka imeytymistä alkaliseen esikäsittelyliuokseen tehostettiin etanolilisäyksen avulla. Vertailun vuoksi esikäsittelyjä tehtiin myös pelkällä natriumhydroksidillä typpiilmakehässä. Ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin malliainein puun hiilihydraattien ja uuteaineiden reagointia. Toisessa vaiheessa esikäsittelyjä tehtiin havu- ja koivuhakkeille sekä tutkittiin esikäsiteltyjen hakkeiden keittymistä ja muodostuvan massan laatua laboratoriomittakaavaisessa sulfaattikeitossa. Hiilihydraattikokeiden avulla todettiin hapettavan esikäsittelyn peeling-reaktiota ehkäisevä vaikutus. Uuteainekokeiden mukaan hapettava esikäsittely liuottaa merkittävästi prosessissa haitallisia uuteainekomponentteja. Molemmat tulokset vahvistettiin hakekokeiden avulla. Esikäsitellyt hakkeet keittyivät samoissa olosuhteissa nopeammin ja alhaisempaa kappalukuun kuin vertailuhakkeet. Viskositeetti oli alempi kuin vertailuhakkeilla, mutta esikäsiteltyjen hakkeiden saannot olivat samaan H-tekijään keitettäessä jopa hieman suurempia kuin vertailunäytteillä. Tutkittu happi-etanoli-natriumhydroksidiesikäsittely näyttäisi soveltuvan erityisesti lehtipuille normaalin sulfaattikeiton esikäsittelymenetelmäksi.