Hemiselluloosien talteenotto paineistetulla kuumavesiuutolla tuotetuista puu-uutteista

Abstract

Puunjalostusteollisuus keskittyy tällä hetkellä lähinnä sellun ja paperin tuotantoon. Sellun tuotannossa käytetään puun komponenteista vain selluloosa. Puun muita pääkomponentteja ovat hemiselluloosa ja ligniini. Nämä yhdisteet ovat mahdollisia tulevaisuuden biomateriaalien lähtöaineita, mutta tähän mennessä ne on jätetty käyttämättä hyödyksi. Paineistettu kuumavesiuutto on menetelmä, jolla hemiselluloosat ja ligniinit olisi mahdollista erottaa puumateriaalista ennen sellunkeittoa, ja sen jälkeen fraktioida uutteesta erilleen jatkojalostusta varten. Fraktioinnista on tehty tutkimusta monella erilaisella menetelmällä ja eri menetelmiä yhdistelemällä. Tämä kandidaatin työ on kirjallinen työ, jossa käsitellään paineistettua kuumavesiuuttoa, sekä eri yksikköoperaatioita ja niiden mahdollisuuksia hemiselluloosan erotukseen puu-uutteista. Membraanisuodatus on menetelmä, jolla puu-uutteesta saadaan erotettua konsentroitu hemiselluloosafraktio. Membraanisuodatuksessa on kuitenkin puu-uutteiden tapauksessa havaittu ongelmia muun muassa kalvon likaantumisen kanssa. Yhdistämällä muutamia eri yksikköoperaatioita, saadaan parannettua membraanisuodatuksen tehoa, sekä hemiselluloosan puhtautta ja saantoa. Näitä mahdollisia yksikköoperaatioita ovat adsorptio, hapetus, saostus, kromatografiset menetelmät ja neste-nesteuutto.

Forest industry has so far mainly focused on paper and pulp manufacturing. These products utilize only the cellulose components from the wood, although wood also contains other valuable components, such as hemicellulose and lignin. There are many new products where these components could be used, for example, hemicellulose -based films or hydrogels. It is possible to extract hemicelluloses and lignin from wood prior the pulping process. Pressurized hot water extraction is a potential and environmentally friendly extraction method. After the extraction, there are many possible ways to recover hemicelluloses from the extract. Some examples of these recovery methods found in literature is introduced in this study. Membranefiltration is one possible method for recovery of hemiselluloses. It has been noticed, that there is some difficulties in the filtration process, but these difficulties could be avoided by combining some unit operations. Possible unit operations for this purpose are adsorption, oxidation, precipitation, chromatographic separation and liquid-liquid extraction.