KR101655341B1 - Continuous Manufacturing Method of Pulp From Rhodophyta - Google Patents
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Abstract
본 발명은 홍조류를 이용한 펄프의 연속식 제조방법에 관한 것으로, 홍조류, 산 수용액 및 스팀을 연속식 추출 장치에 공급하는 추출 단계; 상기 추출 단계를 거친 상기 홍조류의 젤 및 잔사를 분리하는 분리 단계; 상기 분리 단계를 통해 수득된 상기 잔사 및 스팀을 1차 표백 장치에 공급하여 표백 처리하는 1차 표백 단계; 상기 1차 표백 단계를 거친 잔사 및 스팀을 2차 표백 장치에 공급하여 표백 처리하는 2차 표백 단계; 상기 2차 표백 단계를 거친 잔사를 건조 장치에 공급하여 탈수 및 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제조방법은 산성 용액을 적게 사용하면서도 탄산칼슘을 효과적으로 제거할 수 있고, 연속 공정을 통해 펄프를 제조할 수 있으므로, 홍조류를 이용한 펄프의 대량 생산에 적합하다.The present invention relates to a continuous process for producing pulp using red algae, comprising: an extraction step of supplying red algae, an aqueous acid solution and steam to a continuous extraction device; A separation step of separating the gel and residue of the red algae through the extraction step; A primary bleaching step of supplying the residue and steam obtained through the separation step to the primary bleaching apparatus to perform bleaching treatment; A second bleaching step of supplying the residue and steam through the primary bleaching step to the secondary bleaching device to bleach the same; And a step of supplying dehydration and drying the residue through the secondary bleaching step to the drying apparatus.
The production method of the present invention is suitable for mass production of pulp using red algae because calcium carbonate can be effectively removed while using less acid solution and pulp can be produced through a continuous process.
Description
본 발명은 홍조류를 이용한 펄프의 연속식 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 한천 제조 공정의 폐기물인 홍조류 잔사(殘渣)를 이용한 펄프의 연속식 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous process for producing pulp using red algae, and more particularly, to a continuous process for producing pulp using red algae residue as a waste in an agar manufacturing process.
일반적으로, 식물 원료를 기계적 또는 화학적으로 처리하여 얻어진 섬유를 펄프라고 한다. 실제로, 목재 외에도 면, 대마, 아마, 황마, 저마, 마닐라삼, 삼지닥나무, 닥나무, 짚, 에스파르토, 대나무, 버개스 등이 펄프 원료로 사용되고 있다. 그러나, 공업 원료로서 갖추어야 할 요건으로 물량이 풍부하고, 수집, 운반 및 저장이 용이하며, 가격이 저렴하여야 하고, 품질이 우수하여야 한다.Generally, fibers obtained by mechanically or chemically treating a plant material are referred to as pulp. Actually, in addition to wood, cotton, hemp, flax, jute, jama, manila hemp, mulberry mulberry, mulberry, straw, esparto, bamboo, and bergas are used as pulp raw materials. However, as a raw material for industrial purposes, it is required to be rich in quantity, easy to collect, transport and store, be cheap, and have excellent quality.
펄프 원료로는 주로 목재 원료가 사용되고 있으나, 전 세계적으로 목재 자원 고갈이 심각해짐에 따라, 삼림과 환경을 보호하면서 종이 원료 펄프를 생산하는 것이 당업계가 직면하고 있는 과제이다. 이러한 과제를 해결하기 위한 방안으로서, 1, 2년생 식물을 위주로 하는 비-목질계 식물 섬유로부터 제지용 펄프를 생산하는 기술이 주목을 받게 되었다.Although pulp raw materials are mainly used as raw materials for wood, it is a challenge for the industry to produce paper raw pulp while protecting the forests and the environment as the depletion of wood resources becomes worse worldwide. As a solution to this problem, a technique of producing pulp for paper from non-woody plant fiber mainly based on a biennial plant has been attracting attention.
제지 원료로 이용 가능한 비-목질계 식물로는 닥나무 인피(靭皮), 아마, 대마, 목면, 마닐라삼, 볏짚, 버개스(bagasse) 등이 있다. 일반적으로, 비-목질계 식물은 펙틴, 헤미셀룰로오스, 무기물의 함량이 많고, 리그닌이 적게 함유되어 있으며, 펄프화할 때 케미칼, 세미케미칼, 메카노케미칼 방법이 이용되고, 목재에 비해 매우 온화한 조건으로 미표백 혹은 표백 펄프를 얻을 수 있다.Non-woody plants available as paper mills include mulberry bast, flax, hemp, cotton, manila hemp, straw straw, and bagasse. In general, non-woody plants contain a large amount of pectin, hemicellulose, and inorganic matter, less lignin, and when pulping, chemical, semi-chemical, and mechanochemical methods are used, Bleached or bleached pulp can be obtained.
비-목질계 펄프는 그 섬유 형태, 화학적 조성, 비섬유 세포의 종류와 양에 따라 상이한 특성을 가지게 된다. 따라서, 비-목질계 펄프 단독, 혹은 목재 펄프와의 적정 배합에 의해 만들어지는 종이는 강도, 내구성, 전기적 특징, 광택, 치수 안정성 및 인쇄 성능을 용이하게 조절할 수 있어서, 다양한 용도로 이용될 수 있고, 따라서 이용 범위도 넓다.Non-wood pulp has different properties depending on the fiber type, chemical composition, and type and amount of non-fibrous cells. Therefore, paper made by non-wood pulp alone or by proper blending with wood pulp can easily control the strength, durability, electrical characteristics, gloss, dimensional stability and printing performance, and can be used for various purposes , So the range of use is also wide.
그러나 비-목질계 식물 섬유로부터 제지용 화학 펄프를 제조하는 데에는 소다법, 아황산염법, 크라프트법이 주로 이용되고 있는데, 이러한 펄프 제조시에는 아황산염법 및 크라프트법은 증해액으로서 다량의 Na2SO3 혹은 Na2S와 같은 황화합물을 사용하지 않으면 안 된다. 이들 화합물에 의한 악취 및 폐수 오염이 심각한 수준에 이르고 있다. 탈황 펄프화법으로서 소다에 의한 증해 방법이 제안되었으나, 소다 단독으로는 펄프 수율이 떨어질 뿐 아니라 종이의 강도가 저하되는 문제점이 있다. 이러한 점을 보완하기 위하여 최근 소다와 함께 안트라퀴논을 조제로서 사용하고 있으나, 안트라퀴논은 증해액 조제상에 어려움이 있고, 생분해되기 어렵다. 또한, 안트라퀴논은 매우 고가이므로, 비목재 펄프의 생산비를 증가시키는 원인이 되기도 한다.However, the soda method, the sulfite method, and the kraft method are mainly used for producing chemical pulp for paper from non-woody plant fiber. In the pulp manufacturing method, the sulfite method and the craft method use a large amount of Na 2 SO 3 Sulfur compounds such as Na 2 S must be used. Odor and wastewater contamination by these compounds has reached a serious level. As a desulfurization pulping method, a soda-digestion method has been proposed, but soda alone has a problem in that the pulp yield is lowered and the strength of the paper is lowered. To compensate for this, anthraquinone has been recently used as a preparation with soda, but anthraquinone has difficulties in preparation of a steaming solution and is difficult to biodegrade. In addition, anthraquinone is very expensive and may cause an increase in the production cost of non-wood pulp.
예를 들어, 옥수수를 이용한 펄프의 제조 방법도 제안된 바 있으나, 제지용 펄프 원료로서 옥수숫대를 사용하여 펄프를 제조할 때에는 독성이 강한 화학물질이 사용되므로 환경이 오염되며, 옥수수를 필요한 만큼 확보하는 데 있어 지역적인 면이나 비용적인 측면에 있어 어려움이 있다는 단점이 있다.For example, a process for producing pulp using corn has been proposed. However, when pulp is manufactured using cornstalks as pulp raw materials for paper making, chemicals having high toxicity are used, so the environment is contaminated and corn is secured There are disadvantages in terms of local and cost aspects.
상기와 같은 환경오염 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 대한민국 등록특허공보 10-0754890호, 대한민국 등록특허공보 10-0811193호 등에서 홍조류를 이용한 펄프 및 종이의 제조방법에 대한 발명을 개시한 바 있다.In order to solve such environmental pollution problems, the present inventors have disclosed inventions of pulp and paper using red algae in Korean Patent Publication Nos. 10-0754890 and 10-0811193.
그러나 상기 펄프 제조방법은 홍조류를 산성 용액에 침지하여 탄산칼슘을 제거하고 이를 표백처리함으로써 펄프를 제조하는 방법으로 제조시 다량의 산성 용액을 통한 처리가 불가피하여 실험실 스케일에서의 합성에는 효과적이나 양산을 위해서는 오염수 처리, 방폭설비 설치, 공정조건 최적화 등의 많은 문제점을 가지고 있다.However, the above pulp manufacturing method is a method of producing pulp by dipping red algae in an acidic solution to remove calcium carbonate and bleaching the calcium carbonate, which is effective in the synthesis at a laboratory scale since it is inevitable to treat with a large amount of acid solution. There are many problems such as treatment of polluted water, installation of explosion-proof equipment, and optimization of process conditions.
그에 앞서 본 발명자는 대한민국 등록특허공보 10-0512793호에서 홍조류를 추출용매에 침지하여 한천젤을 용해시켜 섬유질로 변환시킴으로써 펄프를 제조하는 방법을 개발한 바 있으나, 상기 방법에서는 탄산칼슘이 충분히 제거되지 못하여 고체상태의 탄산칼슘 입자가 펄프섬유 사이에 끼어있어 펄프의 품질을 저하시키게 되므로 산성 용액의 사용이 필요불가결한 점을 발견하였다.Prior to this, the Korean Provisional Patent Publication No. 10-0512793 has developed a method for preparing pulp by immersing red algae in an extraction solvent to dissolve the agar gel and converting it into fiber, but in this method, calcium carbonate is not sufficiently removed The calcium carbonate particles in solid state are trapped between the pulp fibers to deteriorate the quality of the pulp. Therefore, it has been found that the use of an acidic solution is indispensable.
이에 따라, 대한민국 등록특허공보 10-1547101호에서는 압력용기를 사용하여 소량의 산 수용액을 사용하여도 홍조류의 탄산칼슘 성분을 제거할 수 있으며, 기존의 시험실 수준이 아닌 대량 생산이 가능한 공정을 개발하였다.Accordingly, in Korean Patent Publication No. 10-1547101, a calcium carbonate component of red algae can be removed even by using a small amount of acid aqueous solution using a pressure vessel, and a process capable of mass production instead of the existing laboratory level has been developed .
그러나 상기 압력용기를 사용한 제조방법은 배치식 공정에 의한 것이므로, 일반 펄프 제조공정과 비교할 때 그 생산량은 미미한 수준이다. 그러므로 연속식 공정에 의해 홍조류를 이용한 펄프의 제조방법을 개발하여야만 상업적 목적의 양산에 적용할 수 있는 제조방법으로 사용할 수 있을 것이다.However, since the production method using the above-mentioned pressure vessel is based on a batch process, the production amount thereof is insignificant compared with the general pulp production process. Therefore, a method for producing pulp using red algae by a continuous process should be developed so that it can be used as a manufacturing method applicable to mass production for commercial purposes.
본 발명자는 대한민국 등록특허공보 10-0990790호에서 용질 함유 물질과 용매를 별도로 투입하여 용질을 추출할 수 있는 연속식 추출장치를 개발한 바 있다. 이러한 연속식 추출장치는 본 발명의 홍조류를 이용한 펄프의 제조방법에 바로 적용할 수는 없으나, pH 조절 및 온도 조절이 가능하도록 한다면 연속식 제조방법에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.The present inventors have developed a continuous extraction apparatus capable of extracting a solute by separately injecting a solute-containing substance and a solvent in Korean Patent Publication No. 10-0990790. Such a continuous extraction apparatus can not be directly applied to the pulp production method using the red algae of the present invention, but it is expected that the continuous extraction apparatus can be applied to a continuous production method if pH adjustment and temperature control are possible.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 홍조류를 이용한 펄프의 양산이 가능하도록 연속식으로 펄프를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of continuously producing pulp so that pulp using red algae can be mass produced.
또한, 연속식 공정에 의해서도 홍조류의 추출공정을 효율적으로 수행할 수 있고, 한천 추출 전의 홍조류 외에 한천 제조 공정의 폐기물인 홍조류 잔사를 이용하여 펄프를 제조함으로써, 폐기물을 재활용하면서도, 친환경적인 공정으로 펄프를 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the red algae extraction process can be efficiently performed by the continuous process, and the red algae before the agar extraction, as well as the red algae residues of the agar production process, are used to produce the pulp, And a method for producing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 홍조류를 이용한 펄프의 연속식 제조방법은 홍조류, 산 수용액 및 스팀을 연속식 추출 장치에 공급하는 추출 단계; 상기 추출 단계를 거친 상기 홍조류의 젤 및 잔사를 분리하는 분리 단계; 상기 분리 단계를 통해 수득된 상기 잔사 및 스팀을 1차 표백 장치에 공급하여 표백 처리하는 1차 표백 단계; 상기 1차 표백 단계를 거친 잔사 및 스팀을 2차 표백 장치에 공급하여 표백 처리하는 2차 표백 단계; 상기 2차 표백 단계를 거친 잔사를 건조 장치에 공급하여 탈수 및 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.To attain the above object, the present invention provides a continuous method for producing pulp using red algae, comprising: an extraction step of supplying red algae, an aqueous acid solution and steam to a continuous extraction apparatus; A separation step of separating the gel and residue of the red algae through the extraction step; A primary bleaching step of supplying the residue and steam obtained through the separation step to the primary bleaching apparatus to perform bleaching treatment; A second bleaching step of supplying the residue and steam through the primary bleaching step to the secondary bleaching device to bleach the same; And a step of supplying dehydration and drying the residue through the secondary bleaching step to the drying apparatus.
이때, 상기 홍조류는 한천 제조 공정의 폐기물(residue)일 수 있고, 우뭇가사리목, 아크로심피톤목, 갈고리풀목, 돌가사리목, 꼬시래기목, 도박목, 분홍치목, 미끌부채목, 네마스토마목, 곱슬이목, 비단풀목, 지누아리목, 싹새기목, 피히엘라목 및 국수나물목으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 그 이상의 혼합물일 수 있다.At this time, the red algae may be a residue of an agar manufacturing process, and may be a residue of agar, such as Agarwood, Acromipitone, Graphene, Rhizoma, Cocktail, Gambar, Pink, And a mixture of one or more members selected from the group consisting of anchovy, hippopotamus, chinensis, sprout, fenugreek, and noodles.
또한, 상기 연속식 추출 장치, 표백 장치, 건조 장치는 컨베이어 또는 배관에 의해 연결되며, 상기 연속식 추출 장치 및 표백 장치의 내부에는 온도 센서, 압력센서 및 pH 센서 중 어느 하나 이상의 센서가 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 한다.The continuous extraction device, the bleaching device, and the drying device are connected by a conveyor or a pipe. At least one of a temperature sensor, a pressure sensor, and a pH sensor is installed inside the continuous extraction device and the bleaching device .
상술한 본 발명에 따른 특징으로 인하여 본 발명의 펄프의 연속식 제조방법은 홍조류를 이용한 펄프의 양산이 가능한 효과를 달성할 수 있다.Due to the features of the present invention, the continuous production method of the pulp of the present invention can achieve the effect of mass production of pulp using red algae.
또한, 연속식 공정에 의해서도 홍조류의 추출공정을 효율적으로 수행할 수 있고, 한천 추출 전의 홍조류 외에 한천 제조 공정의 폐기물인 홍조류를 이용하여 펄프를 제조함으로써, 폐기물을 재활용하면서도, 친환경적인 공정으로 펄프를 제조할 수 있다.In addition, the red algae extraction process can be efficiently performed by the continuous process, and the red algae before the agar extraction, as well as the red algae used in the agar manufacturing process, are used to manufacture the pulp, Can be manufactured.
도 1은 본 발명에 따른 추출 단계를 수행하기 위한 연속식 추출 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 표백 단계를 수행하기 위한 표백 장치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 연속식 제조방법에 의해 제조된 펄프로부터 얻어진 종이(a)와 통상의 목재 펄프로부터 얻어진 종이(b)의 조직 상태를 관찰한 전자현미경 사진이다.1 is a cross-sectional view illustrating a continuous extraction apparatus for performing an extraction step according to the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a bleaching apparatus for performing a bleaching step according to the present invention.
3 is an electron micrograph showing the state of the paper (a) obtained from the pulp produced by the continuous production method of the present invention and the paper (b) obtained from the conventional wood pulp.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 홍조류를 이용한 펄프의 제조방법은 홍조류, 산 수용액 및 스팀을 연속식 추출 장치에 공급하는 추출 단계; 상기 추출 단계를 거친 상기 홍조류의 젤 및 잔사를 분리하는 분리 단계; 상기 분리 단계를 통해 수득된 상기 잔사 및 스팀을 1차 표백 장치에 공급하여 표백 처리하는 1차 표백 단계; 상기 1차 표백 단계를 거친 잔사 및 스팀을 2차 표백 장치에 공급하여 표백 처리하는 2차 표백 단계; 상기 2차 표백 단계를 거친 잔사를 건조 장치에 공급하여 탈수 및 건조하는 단계;를 포함하여 수행된다.The method for producing pulp using red algae according to the present invention comprises: an extraction step of supplying red algae, an aqueous acid solution and steam to a continuous extraction device; A separation step of separating the gel and residue of the red algae through the extraction step; A primary bleaching step of supplying the residue and steam obtained through the separation step to the primary bleaching apparatus to perform bleaching treatment; A second bleaching step of supplying the residue and steam through the primary bleaching step to the secondary bleaching device to bleach the same; Supplying the residue through the secondary bleaching step to a drying apparatus, and dehydrating and drying the residue.
본 발명에서 잔사(殘渣)는 주용도 외에 남은 찌꺼기를 의미하는 것으로서, 홍조류 잔사는 한천 제조 공정에서 발생하는 남은 찌꺼지인 폐기물을 의미하는 것이다.In the present invention, the residues means remnants remaining in addition to the main use, and the red algae residues means the residual residues generated in the agar manufacturing process.
본 발명에서 사용되는 홍조류는 우뭇가사리목, 아크로심피톤목, 갈고리풀목, 돌가사리목, 꼬시래기목, 도박목, 분홍치목, 미끌부채목, 네마스토마목, 곱슬이목, 비단풀목, 지누아리목, 싹새기목, 피히엘라목 및 국수나물목으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 그 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 한천 제조에 널리 사용되는 우뭇가사리목, 돌가사리목, 분홍치목, 비단풀목, 지누아리목, 도박목, 국수나물목을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 우뭇가사리목에 속하는 우뭇가사리를 사용할 수 있다. 또한, 상기 홍조류는 한천 추출 전의 홍조류 그 자체를 원료로서 사용할 수 있으나, 한천 제조 공정의 폐기물(추출잔사, residue)인 홍조류를 사용할 수도 있다.The red algae to be used in the present invention may be selected from the group consisting of a red ginseng tree, an acromipitone tree, a grapevine tree, a rhododendron tree, a crocodile tree, a gambling tree, a pink goddock, a glume fan tree, a nematocarp, a curly tree, And a mixture of one or more members selected from the group consisting of a carpenter's neck, a fir tree neck, a fuchsia neck, and a noodle neck tree, and preferably a mixture of a cinnabar tree neck, a stagger neck neck, Neck, gambling, noodles, or the like, and more preferably, it is possible to use a mugwort that belongs to the mugwort tree. In addition, the red algae themselves can be used as a raw material before the agar extraction, but red algae which are waste (residue) in the agar manufacturing process can also be used.
한천은 우뭇가사리, 꼬시래기 등의 홍조류 해초를 물에 넣고 끓여서 한천분을 추출하고 액체를 응고시켜 우무를 만들고 이를 동경과 융해를 반복하여 탈수, 건조시켜 제조된다. 이때 한천분을 추출하고 남은 잔사는 홍조섬유(endo-fiber)와 식물체 세포의 덩어리이다. Agar is made by adding red algae such as mugwort and cicada into water, boiling and extracting the agar, coagulating the liquid to make a hammock, and repeatedly melting and dehydrating it and drying it. At this time, agar is extracted and the remaining residue is a mass of endo-fiber and plant cells.
본 발명에서는 이러한 한천 제조 공정에서 발생하는 폐기물을 원료로 펄프의 제조에 활용함으로써 자원 재활용 및 친환경적인 제조 방법으로 펄프를 제조할 수 있게 된다.According to the present invention, pulp can be produced by recycling resources and using environmentally friendly manufacturing methods by using the wastes generated in the agar manufacturing process as a raw material in the production of pulp.
종래기술의 홍조류를 이용한 펄프의 제조방법에서는 홍조류 추출공정을 통해 탄산칼슘 등의 불순물 제거 및 홍조류 외피의 연화 작업을 수행하였다. 즉, pH 2~4의 산성 수용액에 약 1시간 침지시켰다가 물로 세척한 후 탈수하게 된다.In the conventional process for producing pulp using red algae, impurities such as calcium carbonate are removed through a red algae extraction process and softening of the algae skin is carried out. That is, it is immersed in an acidic aqueous solution having a pH of 2 to 4 for about 1 hour, then washed with water and dehydrated.
일반적으로, 식품으로서의 한천은 식었을 때 보다 단단하게 굳어야 좋은 것으로 여겨지고 있어, 한천제조 공장에서는 열수추출을 하면서 KOH, NaOH 등으로 pH 수치를 높여서 추출을 하고 있다. 그러나 홍조류 펄프 제조공정에서는 한천 성분을 가능한한 제거해야 하므로 반대로 pH를 낮춰서 한천 성분을 최대한 묽게 만들어서 상온에서도 굳어버리지 않게 만들어야 표백할 때 효율도 높아지고 표백에 소요되는 시간도 단축할 수 있게 된다.Generally, agar as a food is considered to be harder than when it is cooled, and the agar manufacturing plant extracts it by increasing the pH value with KOH and NaOH while performing hot water extraction. However, in the red algae pulp manufacturing process, since the agar component should be removed as much as possible, the pH should be lowered to make the agar content as thin as possible, so that it does not harden at room temperature, thereby increasing the efficiency in bleaching and shortening the time required for bleaching.
따라서, 한천 제조 공정에서 추출공정을 이미 거친 홍조류의 폐기물이라도 한천 성분이 완전히 제거되지 않아서 홍조류 펄프 제조 공정에서는 추출공정을 다시 거쳐야 한다.Therefore, even in the case of red algae waste already subjected to the extraction process in the agar manufacturing process, the agar component is not completely removed, so that the red algae pulp production process must be repeated again.
이는 홍조류 펄프의 제조 공정상 하나의 설비에서 다른 설비로 이송을 할 때 원료나 중간 단계의 산출물이 물에 풀어져 있는 상태로 펌프를 이용하여 파이프 또는 호스로 이송하며, 이때 한천 성분이 남아있으면 점도가 높아져서 서로 엉키거나 파이프, 호스, 펌프 등에 고착이 될 수 있어서 공정상 많은 문제를 일으킬 수 있기 때문이다.In the process of manufacturing red algae pulp, when transferring from one facility to another facility, the raw material or intermediate output is transferred to a pipe or a hose by using a pump in a state where it is loosened in water. At this time, It can become tangled with each other or stick to pipes, hoses, pumps, etc., which can cause a lot of problems in the process.
또한, 한천을 식품이 아닌 바이오연료 제조를 위한 발효공정의 원료로 사용할 경우에도 액화를 시켜야 하므로 산 처리가 필요하게 된다. 즉, 산 처리를 통해 홍조류 폐기물의 펄프 제조뿐만 아니라, 바이오연료 제조에도 활용할 수 있게 되는 등 산 처리는 매우 중요한 공정이 된다.In addition, when agar is used as a raw material for a fermentation process for the production of biofuels rather than food, liquefaction must be carried out. In other words, acid treatment is an important process not only for pulp production of red algae waste through acid treatment but also for biofuel production.
또한, 추출공정에서 pH를 낮추는 산 처리를 하지 않으면 한천 성분이 원료를 코팅하고 있는 상태가 되므로, 표백약품을 많이 사용해야 하며, 표백반응 시간도 길어져서, 후공정인 표백공정의 효율이 떨어지게 되므로, 산 처리를 통한 추출공정은 본 발명의 펄프 제조 방법에서 매우 중요한 요소가 된다.In addition, since the agar ingredient is coated on the raw material without the acid treatment for lowering the pH in the extraction process, it is necessary to use a large amount of bleaching agent and the bleaching reaction time becomes long, and the efficiency of the bleaching process, The extraction process through acid treatment is a very important factor in the pulp manufacturing method of the present invention.
이러한 추출 공정을 위하여 pH를 낮출 때에는 초산, 황산 등을 사용할 수 있다.For lowering the pH for such an extraction process, acetic acid, sulfuric acid, and the like can be used.
그러나 종래기술에서와 같이 원료를 산성용액에 침지시켜서 추출 단계를 수행할 경우, pH를 2~4까지 낮추어야 하므로 다량의 산을 사용해야 하며, 그럼에도 불구하고 침지만으로는 한천 성분이 제대로 제거되지 않으며, 오염수 처리 및 공정이 복잡해지는 문제가 있다.However, when the raw material is immersed in the acidic solution and the extraction step is performed as in the prior art, the pH must be lowered to 2 to 4, so that a large amount of acid should be used. Nevertheless, There is a problem that the processing and the process become complicated.
따라서 대한민국 등록특허공보 10-1547101호에서는 추출용수 자체에 산을 첨가하여 산성수로 만든 상태에서 원료를 “끓이는” 방법을 채용하였다.Therefore, Korean Patent Registration No. 10-1547101 adopts a method of "boiling" a raw material in the state that an acid is added to the extraction water itself to make acidic water.
이러한 과정은 압력용기를 사용한 수열처리로서 구현하였는데, 상기와 같이 수열처리를 통해 추출 단계를 거칠 경우, 추출의 효율은 높으나 대량 생산에는 한계가 있다. 즉, 각 배치별로 원료를 수집하고 분리하는 과정을 거쳐야 하고, 다시 표백 장치에 투입하여 표백 과정을 거쳐야 하므로 원료의 손실 및 오염을 피할 수 없고, 공정 속도를 증가시키는데도 한계가 있다. This process is implemented as a hydrothermal treatment using a pressure vessel. When the hydrothermal treatment is performed through the hydrothermal treatment as described above, the extraction efficiency is high, but there is a limit in mass production. That is, raw materials must be collected and separated according to each batch, and bleaching process must be performed again in the bleaching device, so that loss and contamination of raw materials can not be avoided, and there is also a limit to increase the process speed.
본 발명에서는 연속식 제조공정을 위하여 연속식 추출장치를 이용하여 추출공정을 수행한다.In the present invention, an extraction process is performed using a continuous extraction apparatus for a continuous production process.
본 발명의 연속식 추출장치는 도 1에 도시된 바와 같이 홍조류, 산 수용액 및 스팀이 내부를 통과하도록 구성되는 탱크(100); 상기 탱크(100) 내에 장착되어 상기 홍조류, 산 수용액 및 스팀을 일단으로부터 타단으로 이송시키는 이송 스크류(200); 상기 탱크(100)의 몸체의 일단에 형성되며 홍조류를 공급하기 위한 원료 투입구(110); 상기 탱크(100)의 몸체에 복수 개 형성되며 산 수용액 및 스팀을 공급하기 위한 보조 투입구(120); 상기 탱크(100)의 타단에 형성되어 홍조류 및 산 수용액을 배출하는 배출구(130);으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the continuous extraction apparatus of the present invention includes a
상기 이송 스크류(200)는 모터에 의해 구동되는데, 상기 탱크(100)의 일단에 형성된 원료 투입구(110)에 홍조류를 공급하면 이송 스크류(200)의 회전에 의해 상기 탱크(100) 몸체를 따라 이송되어 배출구(130)를 통해 배출된다.The
또한, 상기 추출장치는 추출공정을 마친 홍조류를 배출구(130)를 통해 탱크(100) 밖으로 배출할 때 산 수용액이 배출되지 않도록 경사지게 배치할 수 있다. 또한, 배출구(130) 측에 탈수장치(140)을 구비하여 상기 추출장치가 수평으로 배치되더라도 산 수용액이 배출되지 않고 따로 수거되도록 할 수도 있다.In addition, the extraction device may be arranged so as to prevent the acid aqueous solution from being discharged when the red alga after completion of the extraction process is discharged out of the
상기 탈수장치(140)은 홍조류를 압착시킴으로써 수분을 짜내는 구조로 이루어질 수 있으며, 세탁기의 탈수 구조와 같이 원심력을 이용하여 수분을 짜내는 구조로 이루어질 수도 있다.The
또한, 상기 탈수장치(140)에 의해 수거된 산 수용액을 재활용할 수 있도록, 상기 탈수수단(140)으로부터 수거된 산 수용액을 상기 탱크(100)의 보조 투입구(120)로 재투입하기 위하여 모으는 외부탱크(200)로 회송시키는 용매회송관을 더 포함할 수 있다. 또한, 탈수장치(140)으로부터 수거된 산 수용액을 저장조(300)로 이송시키기 위한 별도의 펌프를 추가로 구비할 수 있다. In order to recycle the acid aqueous solution collected by the
상기 저장조(300)에 수집된 홍조류의 잔사는 컨베이어 벨트 등 자동 이송장치를 통하여 표백장치(400)로 이송된다.The residue of the red algae collected in the
본 발명에서 상기 홍조류가 원료 투입구(110)에 투입되어 이송 스크류(200)의 회전에 의해 상기 탱크(100) 몸체를 따라 이송되어 추출 과정을 거치고 배출구(130)를 통해 잔사가 분리되어 수거되는 데에는 대략 1 내지 3시간 소요된다. 상기 추출과정이 진행되는 동안, 온도, pH, 및 압력이 유지되어야 공정 재현성을 유지할 수 있으므로, 상기 탱크(100) 몸체에 형성된 상기 복수 개의 보조 투입구(120)를 통하여 스팀 및/또는 산 수용액을 부가할 수 있다.In the present invention, the red algae are injected into the raw
이를 위하여, 상기 탱크(100) 몸체에는 복수 개의 온도 센서, 압력 센서 및 pH 센서 중 어느 하나 이상의 센서(150)가 설치되어 있으며, 바람직하게는 온도 센서, 압력 센서, pH 센서가 모두 설치되어 있어야 한다. 각 센서로부터 측정되는 pH 값, 압력 및 온도는 도시되지 않은 제어부를 통해 표시되도록 각 센서와 제어부는 연결되어 있다. 이에 따라 상기 탱크(100) 몸체의 각 구역의 pH, 압력 및 온도 변화를 지속적으로 모니터링할 수 있으며, pH, 압력, 또는 온도의 변화가 있을 경우, 이를 검출하여 보조 투입구(120)을 통하여 스팀 및/또는 산 수용액을 부가할 수 있다. 이러한 과정은 제어부를 통해 각 보조 투입구(120)를 개폐하는 밸브를 조작함으로써 수행할 수 있다. For this, a
예를 들어, 탱크(100) 내의 온도가 떨어지면 밸브를 전자변으로 제어하여 스팀을 추가로 더 주입하는데, 이때 온도와 압력을 동시에 체크하여 적정 온도와 압력을 유지하여야 한다. 특히, 온도와 압력은 항상 비례적으로 변하기 때문에 동시에 측정하여 제어해야 한다. 이러한 온도와 압력을 동시에 제어하여 일정하게 유지하기 위하여 압력/온도 자동 유지 장치를 부가할 수도 있다.For example, when the temperature in the
pH 조절을 위하여 산 수용액을 부가할 때에도 산 수용액 부가에 의해 변하는 온도와 압력을 센서(150)를 통해 감지하여 압력/온도 자동 유지 장치를 통해 스팀을 추가적으로 주입하도록 할 수 있다.When adding an aqueous acid solution for pH adjustment, the temperature and pressure varying by the acid aqueous solution portion may be sensed through the
이러한 온도 센서, 압력센서 및 pH 센서 중 어느 하나 이상의 센서(150)와 스팀 및/또는 산 수용액을 부가하기 위한 보조 투입구(120)가 설치되지 않는 경우, 연속식 추출 장치를 통과하는 과정에서 pH, 압력 및 온도가 일정하게 유지될 수 없어, 상기 연속식 추출 장치를 통과해 나온 잔사의 불순물이 다량 남게 되며 공정의 신뢰성을 확보할 수 없으므로, 본 발명에서 상기와 같은 센서(150) 및 보조 투입구(120)의 구성은 본 발명의 연속 공정을 수행하기 위한 필수적인 기술요소가 된다.In the case where the
본 발명에서 상기 탱크(100)를 통과하며 추출 단계를 거친 홍조류의 잔사는 표백장치(400)로 이송되거나 저장조(310)에 일단 수집된 후 컨베이어 벨트 등의 이송수단을 통해 표백장치(400)로 이송될 수 있다.In the present invention, the residue of red algae which have passed through the
표백장치(400)에서 1차 표백 과정을 거친 홍조류 잔사는 추가적인 표백장치(400)로 이송하여 2차 표백 과정을 거치게 된다.The red algae residue subjected to the primary bleaching process in the
본 발명에서 표백처리는 비염소계 표백제, 과산화수소 중 어느 하나 또는 그 이상의 표백제를 사용하여 상기와 같이 2차에 걸쳐 표백 처리함으로써 원하는 백색도를 얻을 수 있다. In the present invention, bleaching treatment may be carried out by bleaching the bleaching agent twice or more by using any one or more of bleaching agents such as non-chlorine bleaching agent and hydrogen peroxide to obtain a desired degree of whiteness.
본 발명의 표백처리에 의해 홍조류는 80 이상의 백색도 값을 얻을 수 있어 제지 공정에 의하여 고품질의 종이를 생산할 수 있는 원료로 사용될 수 있다.By the bleaching treatment of the present invention, red algae can obtain a whiteness value of 80 or more and can be used as a raw material capable of producing high quality paper by a papermaking process.
표백처리는 바람직하게는 5 내지 15 중량%의 이산화염소, 30 내지 50 중량%의 과산화수소 중 어느 하나 또는 그 이상의 표백제를 사용할 수 있으며, 각각의 표백처리 공정에서 하나의 표백제를 사용할 수도 있고, 2 이상의 표백제를 혼합하여 사용할 수 있으며, pH 조절을 위하여 산 또는 염기를 추가적으로 혼합하여 사용할 수도 있다. pH 조절을 위하여 사용되는 산은 초산, 염산, 질산, 황산, 인산, 유기술폰산 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 예시할 수 있으며, 염기는 수산화칼슘, 수산화나트륨, 암모니아 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 예시할 수 있다.The bleaching treatment is preferably a bleaching agent selected from the group consisting of 5 to 15% by weight of chlorine dioxide and 30 to 50% by weight of hydrogen peroxide. One bleaching agent may be used in each bleaching treatment, A bleaching agent may be mixed, and an acid or a base may be additionally mixed for pH control. The acid used for pH control may be any one of acetic acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and organic sulfonic acid or a mixture thereof. The base may be any one of calcium hydroxide, sodium hydroxide and ammonia or a mixture thereof .
추출 공정을 거치면서 홍조류는 열과 산에 의해 분해되므로 최종단계에서는 약산성의 상태가 되는데, 상기 표백처리를 통해 pH가 상승하게 되므로, 상기 표백처리가 종료된 후 공정에서 발생하는 폐수와 펄프 자체는 대략 중성을 유지하게 되어 오염수가 거의 발생하지 않고 효율적으로 오폐수 처리가 가능하게 된다.Since the red algae are decomposed by heat and acid during the extraction process, they become slightly acidic in the final stage. Since the pH is raised by the bleaching process, the wastewater and the pulp itself It is possible to maintain the neutrality so that the contaminated water hardly occurs and the wastewater can be efficiently treated.
본 발명의 제조방법에 의한 펄프 제조 공정이 진행되면서 홍조류의 전체 중량이 감소하는 현상이 나타난다. As the pulp production process according to the production method of the present invention proceeds, the total weight of red algae decreases.
먼저, 추출 공정 후 한천 성분이 제거되고 홍조섬유(endo-fiber) 및 체세포가 남게 되는데, 체세포는 추출 공정에서도 홍조류에 남아 있다. 이러한 체세포는 표백단계에서 표백약품 속에서 혼련되면서 제거되어 섬유 성분과 분리된다. 따라서 표백처리를 통해 표백뿐만 아니라 잔여 체세포의 제거도 이루어지므로, 표백 공정이 진행되면서 홍조류의 전체 중량이 감소하게 된다.First, after the extraction process, the agar components are removed and the endo-fibers and somatic cells remain. The somatic cells remain in the red algae even in the extraction process. These somatic cells are removed in the bleaching step while being blended in the bleaching agent and separated from the fiber components. Therefore, not only bleaching but also removal of residual somatic cells is carried out through the bleaching process, so that the total weight of the red algae is reduced as the bleaching process proceeds.
본 발명의 표백 단계를 수행하는 표백장치(400)는 도 2에 도시된 바와 같다.The
즉, 본 발명에서 표백 장치(400)는 컨베이어 벨트 등의 이송장치에 의해 이송되어 오는 홍조류 잔사와 표백을 위한 표백제를 함께 투입하고 이송 스크류(410)에 의해 이송되면서 위에서 아래 방향으로 이동하게 된다. 이때, 상기 표백 장치(400)의 내부에는 이송 스크류(410)에 구성된 복수의 날개와 어긋난 위치에 복수의 격벽(420)이 설치되어 홍조류 잔사가 덩이져 아래로 떨어지지 않고 일정한 속도로 표백 장치(400)의 상방에서 하방으로 이송되도록 한다. 또한, 이송 중 표백 장치(400) 내부의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 이중 격벽으로 구성된 상기 표백 장치(400)의 격벽 사이의 공간으로 스팀을 공급하는 스팀 투입구(430) 및 스팀 배출구(440)를 구비한다.In other words, in the present invention, the
상기 홍조류 잔사가 상기 표백 장치(400)를 통과하는데 소요되는 시간은 0.5 내지 2시간이며 표백제와 혼합되어 상기 표백 장치(400)를 통과하는 과정에서 표백 반응이 일어나게 된다.The time required for the red algae residue to pass through the
도 2에서 펄프는 표백 장치(400)의 위로부터 아래로 단순히 떨어지는 것이 아니고, 상기 표백 장치(400)의 하방에 설치된 스크루프레스(미도시)를 사용하여 내려오는 펄프를 밀어내어 이동시킨다. 상기 스크루프레스는 동작으로 인하여 각 장치를 통과하는 펄프는 지속적으로 밀려 나가게 되는데, 이를 통하여 연속 제조 공정이 가능하게 된다.In FIG. 2, the pulp does not simply fall down from the top of the
즉, 본 발명에서 연속 제조 공정은 일관공정(一管工程)으로서 원료의 투입부터 펄프 제품의 완성까지 하나의 관으로 연결되어 수행되는 것이다. 따라서 종래의 배치식 공정과 달리 공정 효율이 비약적으로 향상될 수 있다.That is, in the present invention, the continuous manufacturing process is a continuous process (one-tube process) in which a single pipe is connected from the input of the raw material to the completion of the pulp product. Therefore, unlike the conventional batch type process, the process efficiency can be dramatically improved.
표백 과정을 2차례 거치기 위하여 2개의 표백 장치(400)가 연결되어 있는데 상기 2개의 표백 장치(400)는 컨베이어 벨트 등의 이송장치에 의해 연결되어 있다.Two
표백 장치(400)를 통해 표백이 완료된 홍조류 잔사는 탈수 장치 및 건조 장치로 공급되어 탈수 및 건조 공정을 거쳐 섬유화 시킴으로써 펄프로 제조된다. 이 과정에서 세척 장치를 통해 상기 홍조류 잔사에 남은 표백약품을 희석, 제거할 수 있다. 이러한 공정 중 작은 크기의 섬유나 체세포가 소실되며, 이러한 이유로 공정 전후의 홍조류 전체 중량이 감소하게 된다.The red algae residue, which has been bleached through the
통상적인 공정을 수행하면, 추출 공정 후 수거된 홍조류의 건조중량은 표백, 세척을 거친 후 80 내지 85%의 중량이 감소하게 되는 것으로 파악되었다. 따라서 85% 이상의 감소율을 보이면, 이는 추출 공정에서 충분한 한천 성분 제거가 이루어지지 못한 것으로 판단할 수 있으며, 80% 이하인 경우, 연속 공정 중 원료 소실이 발생하는 것으로 판단할 수 있으며, 이를 공정 조건을 맞추는 파라미터로 활용할 수 있다.It was found that when the conventional process was carried out, the dry weight of the red algae collected after the extraction process was reduced by 80 to 85% after bleaching and washing. Therefore, when the reduction rate is 85% or more, it can be judged that sufficient agar component removal is not performed in the extraction process, and when it is 80% or less, it can be judged that the raw material disappearance occurs in the continuous process. It can be used as a parameter.
펄프화의 공정을 위하여 건조 단계를 거친 홍조류 잔사를 고압노즐을 이용하여 40 내지 200 메쉬의 망에 분사하여 분급하는 과정을 수행할 수 있다.For the pulping process, a red algae residue that has undergone a drying step may be injected into a mesh of 40 to 200 mesh using a high-pressure nozzle and classified.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 펄프는 가공에 의해 종이로 제조될 수 있다.The pulp produced by the manufacturing method of the present invention can be made of paper by processing.
종이는 일반적으로 셀룰로오스 섬유가 망상 구조를 이루어 시트 형태로 된 것으로 고해, 사이징, 충전, 선별 및 정선, 초지, 가공을 포함하는 제지공정에 의해 제조된다. 따라서 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 펄프도 통상적인 제지공정에 의해 종이로 제조될 수 있다.Paper is generally produced by a papermaking process involving deliberation, sizing, filling, sorting and selection, papermaking, and processing, in which the cellulosic fibers are in the form of a sheet having a network structure. Thus, the pulp produced by the manufacturing method of the present invention can also be made of paper by a conventional paper making process.
본 발명에서는 원형 또는 장망형초지기를 이용하여 기계초지 방식으로 상기 펄프로부터 종이를 제조할 수 있다. 이때, 본 발명의 펄프와 목재 펄프를 혼합한 혼합 펄프를 이용하여 상기 종이를 제조할 수도 있다. 또한, 기계초지로 제조한 후, 종이에 함유된 수분을 조절하는 조습단계를 추가적으로 포함할 수도 있다.In the present invention, paper can be produced from the pulp by a machine paper-making method using a circular or intaglio paper machine. At this time, the paper can also be produced by using the pulp mixed with the pulp of the present invention and wood pulp. In addition, it may further include a moisture conditioning step of controlling the moisture contained in the paper after it is made into a mechanical grass.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계의 통상의 기술자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.
[실시예][Example]
한천 제조 공정의 부산물인 한천 제조 공정의 부산물인 우뭇가사리 폐기물(residue)을 시간당 100kg(건조중량)의 양으로 연속식 추출 장치에 공급하여 추출 공정을 거쳤다. 우뭇가사리 폐기물이 상기 연속식 추출 장치를 통과하는데 소요되는 시간은 2시간으로 설정되었다. 또한, 연속식 추출 장치에 황산(순도 95%) 1 중량%를 포함하는 산 수용액 및 스팀을 공급하여 pH 3~4, 내부 온도 90~110℃가 되도록 유지하였다.A byproduct of agar manufacturing process, a byproduct of agar manufacturing process, was supplied to a continuous extraction device in an amount of 100 kg per hour (dry weight) per hour to carry out an extraction process. The time required for the mugwort waste to pass through the continuous extraction apparatus was set at 2 hours. In addition, an aqueous acidic solution containing 1% by weight of sulfuric acid (purity: 95%) and steam were supplied to the continuous extraction apparatus to maintain the pH of 3 to 4 and the internal temperature at 90 to 110 ° C.
추출 공정을 거친 우뭇가사리 폐기물의 잔사는 저장조에 수집된 후, 컨베이어 벨트로 이송되어 제1 표백조에 투입되었다. 상기 잔사가 제1 표백조를 통과하는데 1시간이 소요되도록 설정되었으며, 10 중량%의 이산화염소(8% 농도) 및 2 중량%의 초산(순도 98%)을 혼합하여 제조한 표백제를 잔사와 1:1의 중량비가 되도록 혼합하면서 상기 제1 표백조에 투입하였다.The residues of Waste wood waste after the extraction process were collected in a storage tank, transferred to a conveyor belt, and put into a first bleaching tank. The bleaching agent prepared by mixing 10% by weight of chlorine dioxide (8% concentration) and 2% by weight of acetic acid (98% purity) was set to take 1 hour for the residue to pass through the first indicator swan. : ≪ / RTI > 1 by weight.
표백 처리된 우뭇가사리 폐기물의 잔사는 저장탱크에 수집된 후 컨베이어 벨트를 통해 제2 표백조로 이송되었다.The residue of the bleached mugwort waste was collected in a storage tank and then conveyed to a second bleaching tank through a conveyor belt.
상기 제2 표백조에 투입되는 상기 우뭇가사리 폐기물의 잔사는 20 중량%의 과산화수소(35% 농도) 및 5 중량%의 가성소다(20% 농도)를 혼합하여 제조한 표백제와 1:0.5의 중량비로 혼합하여 투입되었다. 상기 잔사가 제1 표백조를 통과하는데 1시간이 소요되도록 설정되었다.The residues of the cedar wood waste put into the second bleaching tank were mixed with a bleaching agent prepared by mixing 20 wt% of hydrogen peroxide (35% concentration) and 5 wt% of caustic soda (20% concentration) at a weight ratio of 1: 0.5 . The residue was set to take 1 hour to pass through the first indicator swan.
표백을 마친 우뭇가사리 폐기물 잔사는 탈수 장치와 건조 장치를 차례로 통과하며 탈수 및 건조되어 펄프를 얻었다.After the bleaching, the residue of Woojukgasari waste was passed through a dehydrator and a drying device, and then dehydrated and dried to obtain pulp.
제조된 펄프를 장망형초지기를 이용하여 종이를 제작하였다. 이때 지폭은 1630mm로 설정되었으며, 초지 속도는 50 내지 100m/min이었다.The pulp thus produced was made into paper using an intaglio paper machine. At this time, the width was set to 1630 mm and the papermaking speed was 50 to 100 m / min.
상기 제조공정에 의해 제조된 펄프 60 중량%와 목재 펄프 40 중량%를 혼합하여 평량 45g/㎡이 되도록 기계초지하였다. 제작된 종이는 80℃의 건조기(양키건조기)에서 1차 건조된 후, 120℃의 보조건조기에서 2차 건조되었다.60% by weight of the pulp produced by the above-mentioned production process and 40% by weight of wood pulp were mixed and ground to a basis weight of 45 g / m 2. The prepared paper was first dried in a dryer (Yankee dryer) at 80 ° C and then secondarily dried in a secondary dryer at 120 ° C.
이때 목재 펄프는 침엽수와 활엽수를 1:1의 중량비로 DDR(Double Disk Refiner)을 사용하여 혼합 고해(叩解)한 것을 사용하였다.The wood pulp was mixed with softwood and hardwood at a weight ratio of 1: 1 using DDR (Double Disk Refiner).
[비교예] [Comparative Example]
한천 제조 공정의 부산물인 우뭇가사리 폐기물(residue) 60kg(건조중량)을 압력용기에 투입하고, 황산(순도 95%) 1 중량%를 포함하는 산 수용액 2,400L를 투입한 후, 압력용기를 밀폐하고 가열하였다. 이때 내부 압력은 약 1.5 기압, 내부 온도는 약 110℃로 안정화되었다. 온도와 압력이 안정화된 후 2 시간 동안 수열처리를 실시하였다.60 kg (dry weight) of Ugukgasari waste, which is a by-product of the agar manufacturing process, was charged into a pressure vessel and 2,400 L of an aqueous acid solution containing 1 wt% sulfuric acid (purity 95%) was introduced. Respectively. At this time, the internal pressure was stabilized to about 1.5 atm and the internal temperature to about 110 deg. After the temperature and pressure were stabilized, hydrothermal treatment was performed for 2 hours.
수열처리를 마친 우뭇가사리 폐기물(건조중량 40kg)을 제1 표백조로 이송하고 10 중량%의 이산화염소(8% 농도) 및 2 중량%의 초산(순도 98%)을 혼합하여 제조한 표백제 50kg으로 표백을 실시하였다. 다음으로 우뭇가사리 폐기물(건조중량 20kg)을 제2 표백조로 이송하고 20 중량%의 과산화수소(35% 농도) 및 5 중량%의 가성소다(20% 농도)를 혼합하여 제조한 표백제 11.5kg으로 표백을 실시하였다.The bleaching was carried out with 50 kg of a bleaching agent prepared by transferring the waxy waste (dried weight 40 kg) that had undergone the hydrothermal treatment to the first bleaching bath and mixing 10 wt% of chlorine dioxide (8% concentration) and 2 wt% of acetic acid (purity 98% Respectively. Next, bleaching was carried out with 11.5 kg of bleaching agent prepared by mixing the 20 wt% hydrogen peroxide (35% concentration) and 5 wt% caustic soda (20% concentration) Respectively.
마지막으로 우뭇가사리 폐기물(건조중량 12kg)을 제3 표백조로 이송하고 10 중량%의 과산화수소(35% 농도) 및 3 중량%의 가성소다(20% 농도)를 혼합하여 제조한 표백제 3.5kg으로 표백을 실시하였다.Finally, the wastepaper waste (dry weight 12 kg) was transferred to the third bleaching tank and bleached with 3.5 kg of bleach prepared by mixing 10 wt% hydrogen peroxide (35% concentration) and 3 wt% caustic soda (20% Respectively.
최종 표백후 믹서기를 이용하여 우뭇가사리 섬유를 고압노즐을 이용하여 200메쉬 위에 걸러 섬유로 분급하여 펄프를 얻었다.After the final bleaching, the water-repellent fibers were blended on a 200-mesh filter using a high-pressure nozzle using a blender to obtain pulp.
제조된 펄프를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 종이를 제조하였다.Using the pulp thus produced, paper was prepared in the same manner as in Example 1.
본 발명의 연속식 제조방법과 종래의 압력 용기를 사용한 제조방법에 의해 제조된 펄프를 사용하여 제조된 종이의 밀도, 인장강도, 열단장, 신장률, 평활도, 불투명도, 백색도 및 회분에 대한 시험 결과를 아래 표 1에 나타내었다.Test results on density, tensile strength, heat shrinkage, elongation, smoothness, opacity, whiteness and ashes of paper produced using the pulp produced by the continuous production method of the present invention and the conventional production method using the pressure vessel are shown in The results are shown in Table 1 below.
(g/㎤)density
(g / cm3)
(km)Heat gauge
(km)
(%)Elongation
(%)
(%)Whiteness
(%)
(%)Ash
(%)
(%)Ash
(%)
표 1의 결과를 살펴보면, 본 발명의 연속식 제조공정에 의해 제조된 종이와 종래의 압력용기를 사용하여 제조된 종이의 특성에 있어서 각별한 차이를 보이지 않았고, 불투명도나 백색도는 종래의 제조공정보다 다소 높은 것으로 나타나는 등 양산 공정에 있어서 펄프의 품질이 전혀 저하되지 않는 제조가 가능한 것으로 파악되었다.The results of Table 1 show no significant difference in the characteristics of the paper produced by the continuous production process of the present invention and the paper produced by using the conventional pressure vessel and the opacity and whiteness were somewhat It can be said that the pulp quality is not lowered at all during the mass production process.
따라서 본 발명의 펄프의 연속식 제조방법은 종래의 압력용기를 사용한 배치식 제조공정이 아닌 연속식 제조공정을 통해 고품질의 종이를 대량으로 생산할 수 있는 개선된 공정을 제공할 수 있음을 확인하였다.Accordingly, it has been confirmed that the continuous process for producing pulp of the present invention can provide an improved process capable of mass-producing high quality paper through a continuous process instead of a batch process using a conventional pressure vessel.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 연속식 제조방법에 의해 제조된 펄프로부터 얻어진 종이(a)와 통상의 목재 펄프로부터 얻어진 종이(b)의 조직 상태를 전자현미경을 통해 관찰해 보면, 본 발명의 펄프를 통해 얻어진 종이는 홍조류를 그 원료로 하므로, 가늘고 균일한 섬유질을 유지하여 얻어진 종이가 대단히 매끄럽고 불투명하여 고품질의 종이 제품에 적용할 수 있는 것으로 파악되었다. 이와는 달리 통상의 목재 펄프는 섬유질이 두텁고 불균일하여 얻어진 종이가 본 발명의 종이에 비해 거칠고 불투명도가 낮아 충진제 등의 부가 성분을 함유해야 하는 것으로 나타났다.Further, as shown in Fig. 3, when the texture state of the paper (a) obtained from the pulp produced by the continuous production method of the present invention and the paper (b) obtained from the conventional wood pulp is observed through an electron microscope, Since the paper obtained through the pulp of the present invention contains red algae as a raw material thereof, it has been found that the paper obtained by maintaining thin and uniform fibers is very smooth and opaque and thus can be applied to high quality paper products. On the other hand, the conventional wood pulp was found to be thick and uneven in fiber, so that the obtained paper had a roughness and opacity lower than that of the paper of the present invention, and therefore it should contain additional components such as a filler.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to the person.
100 탱크
110 원료 투입구 120 보조 투입구
130 배출구 140 탈수장치
150 센서
200 이송 스크류
300, 310, 320 저장조
400 표백장치
410 이송 스크류 420 격벽
430 스팀 투입구 440 스팀 배출구100 tank
110 Raw
130
150 sensor
200 Feed Screw
300, 310, 320 Storage tank
400 bleaching device
410
430
Claims (5)
홍조류, 산 수용액 및 스팀을 연속식 추출 장치에 공급하는 추출 단계;
상기 추출 단계를 거친 상기 홍조류의 젤 및 잔사를 분리하는 분리 단계;
상기 분리 단계를 통해 수득된 상기 잔사 및 스팀을 1차 표백 장치에 공급하여 표백 처리하는 1차 표백 단계;
상기 1차 표백 단계를 거친 잔사 및 스팀을 2차 표백 장치에 공급하여 표백 처리하는 2차 표백 단계;
상기 2차 표백 단계를 거친 잔사를 건조 장치에 공급하여 탈수 및 건조하는 단계;
를 포함하며,
상기 연속식 추출 장치 및 표백 장치의 내부에는 온도 센서, 압력 센서 및 pH 센서 중 어느 하나 이상의 센서가 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 홍조류를 이용한 펄프의 연속식 제조방법.
A continuous method for producing pulp using red algae by a continuous process (one-step process) which is carried out by being connected with a single pipe from input of raw material to completion of pulp product,
An extraction step of supplying red algae, an aqueous acid solution and steam to the continuous extraction device;
A separation step of separating the gel and residue of the red algae through the extraction step;
A primary bleaching step of supplying the residue and steam obtained through the separation step to the primary bleaching apparatus to perform bleaching treatment;
A second bleaching step of supplying the residue and steam through the primary bleaching step to the secondary bleaching device to bleach the same;
Supplying the residue through the secondary bleaching step to a drying apparatus, dewatering and drying the residue;
/ RTI >
Wherein at least one sensor of at least one of a temperature sensor, a pressure sensor and a pH sensor is installed in the continuous extraction device and the bleaching device.
상기 홍조류는 한천 제조 공정의 폐기물(추출잔사, residue)인 것을 특징으로 하는 홍조류를 이용한 펄프의 연속식 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the red algae are wastes (extracted residue) of the agar manufacturing process.
상기 홍조류는 우뭇가사리목, 아크로심피톤목, 갈고리풀목, 돌가사리목, 꼬시래기목, 도박목, 분홍치목, 미끌부채목, 네마스토마목, 곱슬이목, 비단풀목, 지누아리목, 싹새기목, 피히엘라목 및 국수나물목으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 그 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 홍조류를 이용한 펄프의 연속식 제조방법.
The method according to claim 1,
The red algae may be selected from the group consisting of a cinnabar tree, an acromyceton neck, a grapevine tree, a rhododendron tree, a crocodile neck, a gambling neck, a pink rhododendron, a slippery neck, a nematostomus, a curly aphid, a silk neck, And a mixture of one or more selected from the group consisting of cottonwood, cottonwood, cottonwood, cottonwood, ela wood, and noodle tree.
상기 연속식 추출 장치, 표백 장치, 건조 장치는 컨베이어 또는 배관에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 홍조류를 이용한 펄프의 연속식 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the continuous extraction device, the bleaching device, and the drying device are connected by a conveyor or a pipe.
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