-
Verfahren zur Herstellung von für Futterzwecke geeignetem Zellstoff
Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung von für Futterzwecke
geeignetem Zellstoff aus cellulosehalti;gen Rohstoffen.
-
Es ist bereits bekannt, daß Zellstoff, der aus cellulosehaltigen Rohstoffen
durch chemische Aufschlußverfahren, z. B. das Sulfit-oder das Sulfatverfahren, hergestellt
wurde, von gewissen Haustieren, wie Pferden, Rindern und Ziegen, verdaut und so
für Futterzwecke nutzbar gemacht werden kann.
-
Ein solcher Zellstoff aus z. B. Nadelholz ist aber langfaserig und
enthält größere oder kleinere Mengen von Lignin. Er läßt sich schwer zerkauen und
ist aus manchen Gesichtspunkten zur Vermischung mit anderen Futtermitteln ungeeignet.
Die feuchte Masse kann auch beim Kauen zu mehr oder weniger harten Ballen verfilzt
werden, die bei unrichtiger Fütterung die Gesundheit - des Tieres gefährden -3cönnen,
. indem der. Verdauungs: . kanal dadurch verstopft wenden kann. Die in einem solchen
Papierstoff- vorhandene Cellulose hat einen hohen Polymerisationsgrad. Durch Abbau
der Cellulosemoleküle,was z. B. durch Behandlung mit Säuren erfolgen kann, wird
der Polymerisationsgrad herabgesetzt, und dies bedingt eine Schwächung und schließlich
eine Verkürzung der Fasern, so daß diese beim Kauen weiter zerteilt werden und ein
für Fütterungszwecke geeigneteres Erzeugnis erzielt wird.
-
In der schwedischen Patentschrift 47 986
-- Erfinder: E. L.
Rinnan und D. Johansson - wird ein -solches Verfahren beschrieben, nach welchem
durch Kochen von Papierstoff mit verdünnter Schwefelsäure ein für Futterzwecke besser
geeignetes Erzeugnis erhalten wird, in dem die Fasern durch den bei einer solchen
Behandlung erfolgenden Abbau der Cellulose wesentlich verkürzt sind. Das erhaltene
Erzeugnis, das Hydrocellulo$e berannt
wurde, kann infolge seiner
Kurzfaserigkeit leichter finit anderen Futtermitteln vermischt werden und wird nach
praktischer Erfahrung von Pferden und Rindern besser als der gewöhnliche Papierstoff
vertragen.
-
Dieses Verfahren ist aber fabrihatoriscb umständlich, da im Rahmen
desselben doppelte Kochungen vorgenommen werden müssen. Außerdem bedeutet die @'ertvendung
von Schwefelsäure große Unkosten.
-
Ein anderer älterer Vorschlag geht dahin, Futtermittel aus Stroh,
Rauliftttter aller Art, Reisig, Holz und Holzabfällen dadurch zu gewinnen, dar man
diese Stoffe unter Druck mit einer zu ihrer völligen Aufschließung ungenügenden
welche Menge entweder einer Basen, wä ßrigen wie ge Kali, Flüssi- V atron, Kalk,
in beliebiger Kombination oder frei schweflige Säure oder schwefligsaure Salze enthält,
erhitzt, wobei die Gesamtmasse dann das Futtermittel bildet. Bei einem solchen Vorgeben
findet jedoch nur eine unvollständige Auslösung von Lignin statt, und es sind daher
die so gewonnenen Erzeugnisse mit den eingangs geschilderten :Mängeln behaftet und
den Erzeugnissen des vorerwähnteil neueren Verfahrens wesentlich unterlegen.
-
Schließlich ist es für die Herstellung von Papierstoff aus Holz durch
Sulfitkochen bekannt, daß der Kalkgehalt der Lauge auf den Schwefelverbrauch und
die Kochzeit von Ehifluß ist in dem Sinne, dar, je geringer ihr Kalkgehalt ist,
desto weniger Schwefel verlorengelit und desto mehr die Kochzeit verkürzt wird.
Der Zweck eines solchen Vorgehens ist dabei der, einen Papierstoff von bestmöglicher
Beschaffenheit zu erhalten, nicht aber der, ein Erzeugnis mit niedriger Viskosität
und Faserstärke sowie mit niedrigem Inkrustengehalt zu gewinnen, das sich als Futterzellstoff
eignen würde.
-
Demgegenüber bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit,
aus celluloselialtigen Rcilitsoffen, z. E. Tannen- und Fichtenholz, mit Hilfe einer
einzigen Kochung und ohne große Unkosten für Behandlungsmittel zu einem für Futterzwecke
ausgezeichnet geeigneten Zellstoff niederen Polymerisationsgrades zu gelangen, und
zwar dadurch, :dar der cellulosehaltige Stoff mit wäßrigen Lösungen von Bisulfiten,
die überschüssige freie schweflige Säure enthalten, mehrere Stunden bei erhöhten,
schließlich bis auf eine Endtemperatur von i2o bis 15o° gesteigerten Temperaturen
derart gekocht wird, daß ein starker Abbau des von Inkrusten befreiten Zellstoffes
stattfindet und seine i° joige Lösung in Kupferoxydammoniak mit einem Gehalt von
15 b Cu und Zoo g NH3 je Liter eine Viskosität bei 20° C von höchstens 2o Centipoise
aufweist. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird also mit wäßrigen Bistilfitlösungen,
die überschüssige freie Säure, z. B. nicht mehr als ioog SO.ji enthalten, und unter
solchün ßüdingungen gearbeitet, daß gegen En,le düs Kochvorganges die Cellulose
durch den Marken Abbau einen solchen Polvnierisat=onsgrad erhält, daß die Celhilosefasern
geschwücht und gegebenenfalls verkürzt werden .find ein Erzeugnis erhalten wird,
welches als Papierstoff ungeeignet, für Futterzwecke dagegen ausgezeichnet geeignet
ist. Daraus erliellt auch der grundsätzliche Unterschied gegenüber dem vorerwähnten
Verfahren, bei dein nur eine unvollständige Auslösung stattfindet und nicht etwa
die Sulfitkochung derart fortgesetzt wird, daß das Ligniii in( iglichst vollständig
ausgelöst wird und auße;-d:m ein _Abbau des Gellttloseniolekü ls erfolgt, was seinerseits
wiederum eine größere Auflösung und eine niedrigere Ausbeute als bei dein normalen
Papierstoffkochen zur Folge hat.
-
lin Rahmen des erfindungsgeiniißen Verfahrens können beim Kochen sowohl
Calcium-, Magnesium-, Natrium- als auch An1-:11011iui11bistilfit verwendet werden.
Die gewünschte Cellulosequalität kann durch Verwe.idun- von niedrigerem Basengehalt,
höherer Endtemperatur, höherem Kochdruck oder längerer Kochdauer als beim ilormalen
Stilfitkochen erhalten werden. Eine Änderung eines einzigen dieser Faktoren in der
genannten Richtung oder gleichzeitig zweier oder mehrerer rlieser Faktoren kaim
notwendig sein. Der Kochvorgang wird fortgesetzt, bis .der Stoff den gewünschten
Abbaugrad erreicht hat. Ein solcher Stoff ist wegen der Schwäche der Faser als selbständiges
Rohmaterial für #lie Panierbürstellung utlgeeigilet.
-
Die Qualität des erhaltenen Erzeugnisses wird dadurch kontrolliert,
dar man die Kupferamiiionial;viShosität bestimmt, die ein Maß des Polymerisationsgrades
ist. Die Kupferannnoiiial:vislcos:tät wird als die Viskosität in Centipoise bei
2o' C einer ioJ"igen Lösung von Cellulose in Kupferoxydammoniak mit einem Gehalt
von 15 g Ctl und 200 g NH, je Liter nach der in den Vereinigten Staaten von Amerika
standardisierten -Methode (Tappi Standard T 2o6 in, veröffentlicht in Paper Trade
Journal, Jahrgang 61, i2. Mai 1932,
Seite 38) bestimmt. Zweckmäßig leitet
man die Kochung so, daß eine Kupferammoniakviskosität von unter io Centipoise erhalten
wird, aber auch Stoffe mit etwas höherer Viskosität bis auf 2o Centipoise sind als
Futtermittel verwendbar. In einfacher Weise kann die Qualität des Futterzellstoffes
so definiert werden, daß dessen Faser zum Unterschied von der Faser des Papierstoffes
zerkaubar ist.
Die Herstellungsweise des Futterzellstoffes mit bestimmter
Kupferammoniakviskosität gemäß der Erfindung erhellt beispielsweise aus den folgenden
Versuchen. Fichtenholz wird mit Sulfitlauge eines Gehaltes von 0,7,5't!" an Ca 0
gebundenem S 02 und insgesamt 5110
S O. während einer Stunde bei 2o bis ioo°
C. Kochdauer bei 140' C, Stunden .............
0/0 absolut trockener
Stoff, bezogen auf absolut trockenes Holz ..........................
Kupferammoniakviskosität,
Centipoise .......
Reißlänge, m (bei 45 ° , Schopper-Riegler) .....
-
In diesem Beispiel sind die Kochungsverhältnisse derart, daß die Festigkeit
der Stofffaser schnell verschlechtert wird. Schon nach einer Kochdauer von 3 Stunden
ist die Reißlänge so niedrig, daß der fragliche Stoff als Papiermasse nicht mehr
von wesentlichem Interesse ist. Bei der weiteren Kochung sinkt die Viskosität und
damit die Ausbeute schnell. Die Faser wird derart geschwächt, daß sie nicht mehr
eine Mahlung aushält, weshalb vergleichbare Festigkeitsbestimmungen nicht durchgeführt
werden konnten. Nach einem Kochen von 4 bis 7 Stunden bei 14o° C ist aber eine für
Futterzellstoff geeignete Oualität erreicht.
-
In diesem Beispiel ist der Gehalt an gebundenem S 02 in der Kochlauge
niedriger und die Endtemperatur höher, als es beim normalen Papierstoffkochen der
Fall ist. Der Kochdruck und der gesamte S 02 Gehalt sind dagegen normal gewesen.
Viele Variationen sind aber möglich, wobei als Regel gilt, daß ein niedriger Kalkgehalt,
eine hohe Temperatur, ein hoher Gehalt an freiem SO. und ein hoher
Druck den Vorgang beschleunigen. In gewissen Fällen kann es aus Betriebsgründen
vorteilhafter sein, einen höheren Kalkgehalt und eine längere Kochdauer zu wählen.
Es hat sich gezeigt, daß ,das Kochverfahren eine sehr geringe Einwirkung auf das
Verhältnis zwischen ,Stoffausbeute und Viskosität hat, sobald Viskositätswerte niedriger
als ao Centipoise erreicht wurden. Dieselbe für Futterzwecke geeignete Qualität
kann daher in verschiedener Weise erzielt werden. Somit kann der S 02 Gehalt der
Lauge zwischen 0,4 und 1,a°/, von an eine Base gebundenem S 02 und zwischen 4 und
ioolo gesamtem S 02 sowie die Endtemperatur zwischen izo und 15o° C schwanken. Die
in dem obigen Beispiel angegebenen Kochungsbedingungen können aber als eine praktische
Norm betrachtet werden.
-
Der Kochvorgang wird durch Abgasen und das Abziehen der Lauge unterbrochen.
Gegebenenfalls erfolgt eine Waschung des Stoffes im Kocher mit Wasser oder verdünnter
Ablauge. Die Ablauge und die Waschwässer dann während 6 Stunden bei loo bis 14o°
C und danach während. wechselnder Zeiten bei i4o° C gekocht. Die Laugenmenge beträgt
41 je Kilogramm absolut trockenen Holzes. Die @"ishosität, die Stoffausbeute und
die Festigi;@'t des Stoffes, bestimmt durch dessen keißlänge, schwanken in folgender
Weise:
| i 3 5 7 |
| 50,2 44,1 40,5 37,7 |
| 120 30 9 5 |
| 9900 5700 - - |
`-erden zur Herstellung von Sulfitspiritus gemäß bekannten Verfahren ausgenutzt.
-Die im Kocher verbleibende Masse wird in bekannter Weise entweder in nassem oder
getrocknetem Zustand verwertet. Die Masse kann somit vorteilhaft einem Sichten zur
Entfernung von Ästen und von ungekochten Hackspänen sowie anderen Verunreinigungen
unterworfen werden, um danach entwässert, gepreßt und gegebenenfalls getrocknet
zu werden. Gegebenenfalls wird eine Zerfaserung oder Vermahlung des nassen oder
gepreßten, feuchten Stoffes vorgenommen. Die Masse wird zur Fütterung entweder in
gepreßtem, feuchtem Zustande oder nach anschließender Trocknung und gegebenenfalls
Vermahlung in einer geeigneten Mülile oder einer anderen Zerkleinerungsvorrichtung
verwendet.
-
Der erhaltene Futterzellstoff hat einen gräulichen Farbton und kann
mit verhältnismäßig kleinen Mengen an Bleichnlitteln weißgebleicht werden. Hierbei
können die beim Bleichen von Papierstoff üblicherweise angewandten Bleichverfahren
in einer oder mehreren Stufen zur Verwendung gelangen.
-
Der Zuckergehalt der beim Kochen erhaltenen Sulfitablauge hängt von
dem Rohstoff und den Kochungsbedingungen ab. Diese werden zweckmäßig derart gewählt,
daß gleichzeitig mit einer Höchstausbeute an vergärbaremZucker Futterzellstoff geeigneten
Abbaugrades erhalten wird. Die in dieser Weise erhaltene Spiritusausbeute ist erheblich
höher als bei der Herstellung gewöhnlichen starken Sulfitzellstoffes. Als Ausgangsstoff
kann jedes zum Sulfitlcochen geeignete cellulosehaltige Material verwendet werden,
z. B. Fichten, Birken und andere Nadel- oder Laubhölzer. Der Futterzellstoff wird
entweder allein oder in Gemisch mit anderen Futtermitteln, wie Melasse oder eiweißhaltigen
Futtermitteln, z. B. Futterkuchen und Futterhefe, oder mit Salzen oder efuchtem
Zustande oder nach anschließender anderen geschmackverbessernden Stoffen verwendet.
Aus der Ablauge der Kochung können außer Spiritus auch noch andere Erzeugnisse
nach
bekannten Verfahren hergestellt werden: wie Lignin, Vanillin, Futterhefe usw.