Способ получения микрокристаллической целлюлозы

1 531811 ОЛ ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕН Ия Союз Советских Социалистических республик) Дополнительное к авт. свид51) М.Кл.е С 08 В 15/О 7072 05 Государственныи комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийн открытий(0 :" 8) 45) Дата опубликования описания 27.10.7(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЪИзвестен сп лической целл хлоратом натр муки. Однако,ия микрокристалнием целлюлозы кацией древесной собу получаются особ полученюлозы окисл я, делигнифипо этому сп(22) Заявлено 20.12.74 ( с присоединением заявкиИзобретение относится к целлюлозной промьшленности, в частности к способам получения микрокристаллцческой целлюлозы, применяемой для обработки волокнистого слоя в .производстве бумаги сухим способом, з качестве инертного вещества в пищевой промышленности, з качестве гелеобразователя,в пищевой, фармацевтической и парфюмерной промышленности, в качестве рабочего вещества в производстве формованных изде лий, в качестве наполнителя для пластмасс, в качестве исходного сырья для,получения производных целлюлозы.Известен,периодический способ получения микрокристаллической целлюлозы путем 15 гетерогенного кислого гидролиза исходной целлюлозы при кипячении ее в среде 2 н. раствора минеральной кислоты в течение 20 - 40 иин. Применяют двадцатикратный весовой избыток раствора кислоты 11. Однако этот 20 способ отличается невысокой интенсивностью процесса гидролиза, большим расходом кислоты, воды и тепловой энергии, периодичностью, процесса. продукты менее равномерные по составу, менее реакционноспособные 12.Известен способ получения микрокристаллцческой целлюлозы обработкой целлюлозного материала водным раствором минеральной кислоты с последующими гидролцзом и сушкой гидролизовацного продукта 13, Этот способ многостадцйцый и получаемая микрокристаллическая целлюлоза обладает невысокой реакционной способностью.Для получения мцкрокрцсталлцческой целлюлозы высокой реакционной способности и сокращения процесса, целлюлозу обрабатывают 1 - 570-ным раствором серйой кислоты до содержания раствора 100 - 18004 от веса целлюлозы, измельчают до затообразного состояния, пдролцз проводят 7 - 9 с з,процессе сушки в режиме струйного фонтанцровация при 120 - 140 С и промывают до нейтральной реакции.Способ получения мцкрокрцсталлцческой целгполозы осушествляют следующим образом. Исходную листовую целлюлозу любого вида смачивают 1 - 5%-ным раствором серной кислоты или другой неорганической,кислоты до содержания раствора 100 - 180% от веса волокна и разбивают ее до ватообразцого состояния каким-либо известным способом (например на игольчатом цзмельчителе), За 53181110 15 20 25 30 35 Средняя степень полимеризацииСредний размер частиц, мкмЗольность, %Медное числоБелизна, % 178 40 20 Х 600,214,0291 45 50 55 60 65 тем влажную целлюлозную массу-пушонку транспортируют током нагретого воздуха в сушильную камеру с помощью вентилятора, где процесс сушки, протекает интенсивно в благоприятных условиях для материала.Температура,в сушилке должна быть в пределах 120 - 140 С при условии пребывания материала в аппарате 7 - 9 с. В этом случае температура в самом материале не превышает 70 - 80 С предельной температуры для целлюлозы в рассматриваемых условиях (опыты проведения полусухого гидро- лиза целлолозных различных образцов показывают, что превышение 70 - 80 С при сушке подкисленной целлюлозы вызывает ее обугливание).По мере высыхания целлюлозной пушонки концентрация раствора кислоты непрерывно возрастает, так как вода интенсивно испаряется, а кислота остается внутри материала в силу более высокой температуры кипения кислоты и взаимодействия се с целлюлозой. По мере повышения температуры материала и его высыхания, а, следовательно, и концентрации кислоты происходит гидролиз целлюлозы до предельной степени полимеризации (ПСП) не выше 230, Полученный материал содержит 0,008 - 0,012 г серной кислоты на 1 г продукта. После промывки получают продуктпредставляющий собой однородный тонкодисперсный порошок с высокой степенью чистоты. Частицы микрокристаллической целлюлозы (МКЦ) имеют размеры 20 Х 60 мкм и степень полимеризации 40 - 180.Высокая степень чистоты микрокристаллической целлюлозы, высокая степень дислерсности (сильно развитая поверхность), высокая реакционная способность, а также абсолютная физиологическая безвредность продукта определяют широкую сферу его применения: в,качестве связующего состава в,производстве бумаги сухим способом и при получении клееных нетканых материалов; в 1 качестве инертного вещества наполнителя,в пищевой промышленности; в качестве гелеобразователя в,пищевой, фармацевтической и парфюмернои промышленности;,в качестве рабочего вещества,при производстве формованных изделий, в качестве наполнителя для пластмасс; в качестве сырья при получении производных целлюлозы.Высокая чистота микрокристаллической целлюлозыполученной по данному способу, вызвана тем, что все,включения исходной целлюлозы (остаточный лигнин, гемицеллюлозы и пр.) разрушаются в процессе, кислого гидролиза и твердая фаза содержит исключительно целлюлозные микрокристаллиты,Высокая степень диспероности продукта, полученного по предлагаемому способу, обусловлена малыми размерами высокоупорядоченных трудногидролизуемых участков,в исходной целлюлозе, далее микрокристаллиты могут быть дополнительно измельчены тем или иным способом. Высокая реакционная способность микрокристаллической целлюлозы ,вызвана высокоразвитой поверхностью (величина поверхности при измельчении частиц вещества растет быстрее, падения объема), а также активностью концевых групп, образующихся при гидролитическом расщеплении глюкозидных связей исходной высоко- полимерной целлюлозы. Полная физиологическая безвредность микрокристаллической целлюлозы, получаемой при кислом гидролизе, определяется высокой чистотой продукта, его,природным органическим происхождением, свойствами целлюлозы вообще. П р и м е р 1, Исходную листовую целлюлозу - сульфитную беленую со средней СП смачивают 1,5%-ным раствором серной кислоты до содержания раствора 140% от массы целлюлозы, Затем целлюлозу разбивают на игольчатом измельчителе до ватообразного состояния, Процесс кислого гидролпза проводят в условиях аэрофонтанной сушки при температуре 160 на входе и 140 С на выходе из зоны сушки. Время пребывания материала в зоне сушки 8 с, содержание серной кислоты в готовом продукте - 0,009 г/г целлюлозывлажность 6%, Выход микрокрпсталлической целлюлозы (МКЦ) составляет 86%. После, промывки до нейтральной реакции и размола на мельнице ЦРА в течение 1,8 кс (килосекунд) при концентрации 8% получают МКЦ со следующей характеристикой: П р и м е р 2, Листовую сульфитную беленую целлюлозу смачивают водным 2%-пым раствором серной кислоты до содержания ее 100% по Отношению к массе абсолютно сухой целлюлозы, сушат в аэрофонтанной сушилке ,при 140 С 8 с и далее обрабатывают, как указано в примере 1. Готовый продукт имеет среднюю степеньполимеризации 190 и средний размер частиц20 Х 66 мкм. П р и м е р 3. Целлюлозу, подготовленную, как указано,в примере 2 (концентрация серной кислоты - 1%), высушивают при 120 С в течение 7 с в режиме струйного фонтанирования. В процессе сушки происходит кислый гидролиз целлюлозы до,предельной степени полимеризации; после обработки продукта реакции по примеру 1 МКЦ имеет характеристику:Корректор В. Гутман Редактор Л. Емельянова Заказ 952/1467 Изд.1725 Тираж 630 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Тип. Харьк. фил, пред. Патент П р и м е р 4. Целлюлозу, подготовленную как указано в примере 2, смачивают 5%-ным раствором серной кислоты и высушивают в течение 7 с в аэрофонтанной сушилке,при 130 С. Полученный продукт промывают до нейтральной реакции и размалывают на мельнице ЦРА в течение 1,8 с; при концентрации 10% МКЦ имеет характеристику: Получение МКЦ по предлагаемому способу позволяет сократить, время процесса в 300 - 800 раз и снизить расход серной кислоты в 10 - 15 раз,Способ получения микрокристаллическойцеллюлозы обработкой водным раствором5 минеральной кислоты с последующими гидролизом и сушкой гидролизованного продукта,отл ич ающи йся тем, что с целью получения микрокристаллической целлюлозы высокой реакционной способности и сокращенияО процесса, целлюлозу обрабатывают 1 - 5 о/оным раствором серной кислоты до содержания раствора 100 - 180% от веса целлюлозы,измельчают до ватообразного состояния, гидролиз проводят 7 - 9 с в процессе сушки в5 режиме струйного фонтанирования при 120 -140 С и затем промывают до нейтральнойреакции.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Н, Н. Яеде, В. РИ 1 рр, Салагас 1 ег 1 в 1 егцпд Негз 1 ецпд цпс 1 Апъ епс 1 цпд гп 1 стосг 11- Ыа 11 пег Хез 1 о 11 1974, Лга 3, Ь 68 - 73.у2, Р. Тесйпоорссе гпогпов 1 рг 1 ргау25 ргассоуг 1 Ьцпспу, 1966, Ла 6, стр. 161 - 166.3. 1 сез апд 1 пс, 1972, Лго 3, 89 - 91 (прототип),