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Publication number: BE428493A
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Description


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  Perfectionnements concernant un procédé de fermentation pour la préparation de pâte de papier à partir de fibres de cellulose incrustées. 



   La présente invention concerne des perfectionnements apportés à un procédé de fermentation pour la préparation de pâte de papier à partir de bagasse et de fibres de cellulose incrustées d'une manière analogue. 



   Dans la préparation de pâte de papier à partir de   diffé-   rentes fibres de cellulose qui sont incrustées au moyen de matières telles que la lignine, la pectose et les substances analogues, on a eu l'habitude jusqu'à présent de découper, de broyer ou de déchiqueter la matière cellulosique et de la sou- 

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 mettre au traitement par différents réactifs chimiques tels que des lessives caustiques et des liquides à base de sulfite et ces procédés ont été effectués dans de grandes cuves. Ces procédés ahtérieurs ont l'inconvénient naturel qu'une grande dépense de capital est nécessaire pour établir l'installation tandis qu'en même temps, par suite de la forte consommation de produits chimiques, les frais d'exploitation des procédés ont été très élevés. 



   Il a maintenant été découvert qu'un très grand nombre de matières cellulosiques qui sont incrustées au moyeh de lignine et de pectose sont susceptibles d'être traitées par un procédé de fermentation qui enlève la totalité ou la plus grande partie des matières incrustantes de la fibre, sans qu'on subisse aucune dépense pour l'achat de produits chimiques et qui rend également plus commode et moins coûteuse toute opération subséquente de digestion, de blanchiment ou autre qui peut être nécessaire. 



   Suivant la présente invention, un procédé de fermentation pour la préparation de pâte de papier à partir de bagasse et de fibres de cellulose incrustées de manière analogue consiste à imprégner la matière cellulosique incrustée, découpée, broyée ou déchiquetée, au moyen d'une liqueur contenant une bactérie cultivée sur la matière cellulosique ou dérivée de celle-ci, à régler la quantité de matière nutritive dans la masse de fermentation à une valeur telle qu'on obtient une fermentation contrôlée produisant une bonne qualité de cellulose, à permettre la fermentation de la masse imprégnée en présence d'une quantité limitée d'air et à laver finalement la matière et à la comprimer en balles qui sont séchées à   l'air   dans une pile ouverte de sorte que la matière cellulosique est mise à l'abri de la désagrégation. 



   Le procédé de fermentation de la présente invention peut être exécuté avec le minimum d'appareillage et par conséquent le procédé peut être réalisé plus économiquement que ceux em- 

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 ployés jusqu'à présent. 



   L'invention peut également être spécifiée comme étant un procédé pour l'enlèvement de matières incrustantes d'une matière fibreuse cellulosique incrustée par de la lignine, de la pectose, etc., telle que la bagasse, qui consiste à imprégner la matière cellulosique incrustée, au moyen d'un liquide contenant une culture de bactéries, dérivée des bactéries naturelles de cette matière, à régler la quantité de substance nutritive dans la masse de fermentation, à empiler la matière imprégnée pour permettre un accès limité de l'air à la masse, à laisser la matière empilée fermenter jusqu'à ce que la totalité ou une grande partie des matières incrustantes soit enlevée et à laver ensuite. La matière traitée est de préférence comprimée en balles qui sont séchées à l'air en une pile ouverte. 



   Un liquide approprié pour l'emploi dans le procédé est la lie provenant du procédé d'extraction du sucre. 



   Une caractéristique importante de l'invention consiste en ce que la matière cellulosique imprégnée est mise en fermentation en piles sur un plancher stérile. De cette manière la culture des bactéries n'est pas transformée défavorablement par une bactérie de contamination et en conséquence, la bactérie de fermentation peut se développer sans être gênée par la présence de bactéries étrangères. 



   La température de la matière eh fermentation s'élève rapidement d'environ 90  F à environ 160  F et est de préférence maintenue entre ces limites. 



   En vue d'empêcher les couches extérieures de la pile de devenir sèches, la pile peut être couverte de sacs, de paille ou d'autres matières appropriées ; de cette manière également on peut régler l'accès de l'air à la masse en fermentation, en particulier lorsqu'on traite du bois ou des copeaux de bois. 



   Le procédé peut être appliqué à une matière en balles, auquel cas c'est une caractéristique de l'invention que la matière cellulosique en balles est imprégnée au moyen du liquida, est; 

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 alors empilée et que les interstices sont fermés au moyen de paille meuble imprégnée. 



   C'est une autre caractéristique del'invention que l'arrivée d'air à la masse en fermentation est réglée, soit par refoulement d'air à travers la masse empilée lorsque la température est trop basse, soit par compression de la pile lorsque la température est trop élevée. 



   Le procédé va maintenant être décrit à titre d'exemple avec référence au traitement de bagasse provenant d'une sucrerie. La bagasse provenant de l'usine, déjà broyée, contient environ 50 % d'humidité et une certaine quantité de sucre (par exemple entre 1/2 et 3   %)   qui sert comme partie de la matière nutritive pour les bactéries. Si une température de fermentation plus élevée est désirée (pour intensifier l'action des bactéries), on peut ajouter encore de la substance nutritive (par exemple de la mélasse) en quantité allant jusqu'à environ   5 %   du liquide. Ceci augmente l'activité des bactéries et produit une température plus élevée, ce qui intensifie davantage l'action des bactéries.

   La bagasse est imprégnée d'eau contenant une substance nutritive et une culture de bactéries qui a été dérivée de la bactérie naturelle présente sur la fibre de bagasse. La bagasse est mise en circulation le long de cuves surélevées en même temps que l'eau et on la fait ensuite tomber de ces cuves sur un plancher en ciment où elle s'empile. 



  L'eau s'écoule et revient à la cuve initiale de sorte qu'elle peut   pétre     remise   en circulation. 



   Lorsque l'eau s'évacue, de l'air s'écoule dans la masse et alors, par suite de la nature ouverte de la matière, une certaine quantité limitée d'air circule à tr avers., la masse de la matière et fournit l'air nécessaire pour les bactéries. 



   Dans le traitement de matières ayant une forte teneur en substance nutritive, comme par exemple la paille de riz ou la paille de mais, il peut être nécessaire lorsqu'il n'est pas pos' sible de traiter ces matières immédiatement lors de la récolte, de prendre certaines précautions pour empêcher qu'une fermenta- 

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 tion non contrôlée se produise. On peut obtenir ce résultat en empilant la matière et en la comprimant et en excluant l'air de celle-ci en la recouvrant de terre comme lorsqu'on fait des ensilages de foin ou d'herbes coupées. 



   L'emploi d'un plancher en ciment est préféré parce qu'on obtient ainsi une surface stérile et qu'on évite la contamination de la masse. Si un plancher en ciment n'est pas employé, il est essentiel que la surface du sol ou toute autre surface sur laquelle la matière est empilée soit stérilisée par chauffage'ou par un traitement chimique. 



   La matière empilée reste en fermentation pendant une période de 14 jours à 4 mois suivant la teneur en cellulose que l'on désire finalement obtenir et suivant les variations des conditions de fourniture de la matière première et de la demande du produit traité. En tout cas le procédé de fermentation est arrêté avant que les bactéries attaquent les fibres de cellulose réelles elles-mêmes. 



   Lorsque la fermentation de la pile a. progressé dans la mesure désirée, la couche extérieure d'environ I à 2 pouces d'épaisseur est enlevée en vue du traitement avec la charge subséquente de matière et.le restant de la matière empilée est enlevé du plancher et transporté dans une cuve ou uhe machine à laver, où il-est lavé pendant une période d'environ 20 minutes, en suite de quoi les bactéries sont enlevées de la matière et la fermentation est arrêtée.

   On laisse la matière lavée s'égoutter et elle est envoyée ensuite à un transporteur qui la débite dans une presse à balles où une quantité considérable de l'humidité est exprimée de la matière, les balles étant alors empilées à l'état ouvert de façon à permettre une libre circulation 'de l'air sur et à travers   les   balles pour quelles puissent sécher jusqu'à une teneur en eau allant d'environ 12 % à environ 20 %. La bagasse étant dans cet état peut être emmagasinée pendant des années sans désagrégation ni détérioration. 



  La paille de baobab, de riz, de mais et de bananier ou d'au- 

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 tres matières premières qui se décomposent rapidement peuvent également être emmagasinées indéfiniment lorsqu'elles sont traitées de cette manière. 



   Il est possible que le procédé de fermentation décrit ci-dessus n'enlève pas complètement la totalité de lignine et en vue d'enlever celle-ci la matière cellulosique est réimprégnée au moyen d'une culture faite de pepsines obtenues à partir de l'arbre   paw-paw,   et/ou d'une culture.de bactéries dérivée de la guêpe de papier. 



   Il est à remarquer que le procédé a de nombreux avantages en comparaison des procédés de traitement chimique connus; par ¯exemple par traitement de la matière première sur place, on évite les frais de transport de la matière vers un endroit de traitement situé à distance. L'équipement nécessaire est tellement réduit qu'il permet d'établir l'installation à l'endroit de la fabrique produisant la matière première. Les frais nombreux de transport sont en réalité réduits également vu que la cellulose est concentrée et que les matières incrustantes sans valeur sont enlevées. 



   En outre, par l'enlèvement de la plus grande partie des matières incrustantes, la digestion subséquente qui peut être nécessaire se fait avec une dépense très réduite par suite de la-grande économie des matières chimiques.requises, à la fois à cause de la réduction de la quantité de matières incrustantes à enlever et à cause de fait que les matières incrustantes restantes sont moins résistantes aux produits chimiques, tandis qu'en même temps la dimension des chaudières ou des cuves de digestion peut être diminuée par suite du pourcentage élevé de cellulose de la masse. 



   Un autre avantage important du procédé réside dans le fait que par suite de la douceur du traitement en comparaison des procédés chimiques usuels, la pâte résultante est plus so- lide, et qu'il est possible de préparer une semi-pâte pour 

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 carton ou de la pâte pour plaques de construction, uniquement par le présent procédé sans aucun traitement chimique. 



   Qi on le désire, la matière en balles peut recevoir un autre traitement préparatoirement au traitement usuel final de blanchiment d'un procédé de pâte de papier ordinaire. On peut réaliser ceci en plongeant les balles dans des solutions de soude diluée, de sulfate, de sulfite ou de monosulfite et en refaisant 1$empilage. L'emploi du monosulfite est particulièrement avantageux vu qu'il est plus doux et moins coûteux que les autres procédés et en outre, comme aucune régénération   coùteu-   se n'est nécessaire avec le procédé au monosulfite comme avec d'autres procédés, la combinaison du présent procédé avec le traitement subséquent au   monosùlfite   procure un traitement très économique et un traitement qui est utilisable pour les substances qui jusqu'à présent n'ont pu être amenées au procédé au monosulfite'.

   De plus, la matière cellulosique   n'absorbe   pas, après le traitement par le procédé de fermentation de la présente invention, d'aussi grandes quantités de produits chimiques que les matières premières. Les balles réempilées peuvent reposer pendant une période de 3 semaines à 2 mois environ et pendant ce temps, par suite de la dessication graduelle de la masse, il se produit une concentration graduelle du réactif. 



   L'opération est facilement applicable à un grand nombre de matières eellulosiques incrustées parmi lesquelles on peut mentionner le sparte, l'herbe dite "tabookie", les roseaux, les joncs et la paille, particulièrement la paille de riz et la paille de mais qui peuvent être coupées ou broyées avant l'imprégnation et également des matières plus solides que 'le bois de bananier, d'eucalyptus, de pin, de bambou, du mimosa des copeaux de bois (tels que les copeaux de châtaignier après que le tanin en a été extrait) la sciure de bois et les déchets d'écorce de mimosa qui doivent être coupés ou réduits autrement en petits morceaux ; la tourbe et les différentes écorces et les 

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 déchets d'écorce peuvent également être traités avec succès.

   Le bois du baobab (adansonia gigitata) a été traité également avec succès et fournit un produit qui est intermédiaire pour ses propriétés entre le coton et le bois et qui forme une base très utile pour les explosifs propulseurs du genre de la   cordite.   



   Lorsqu'on traite une matière celluolsique particulière qulconque, il est avantageux, si pas indispensable, d'utiliser une culture de bactéries qui est spécialement adaptée à la désin-      tégration des matières incrustantes sur la fibre à traiter et il est donc à conseiller de préparer une culture spéciale pour chaque matière particulière. 



   On trouvera ci-dessous une description de la prépara- tion d'une culture spéciale de bactéries pour de la bagasse. 



  De l'eau est stérilisée au moyen de chlore de façon à en léi- miner des bactéries qui peuvent être présentes. De la bagasse , avec une substances nutritives telle que de la mélasse, est ajoutée   à l'eau   qui est maintenue approximativement à la tempé- rature du sang. La température du liquide est ensuite réduite graduellement pendant une période de 14 jours jusqu'à une température de 10 à 15  F en-dessous de la température ambiante inférieure probable et chaque jour, pendant la culture des bacté- ries, la température du liquide est élevée et abaissée brusque- ment de la valeur de la différence entre le maximum et le mi- nimum quotidiens de température.

   L'emploi de bactéries culti- vées de cette manière a pour résultat un plus grand accroisse- ment du pourcentage de cellulose dans le produit final et il est possible d'obtenir une matière ayant une teneur de 85% de cellulose, en comparaison d'une teneur de   65%   de cellulose lors- qu'on utilise des bactéries non cultivées. On remarquera que le procédé ci-dessus peut être employé pour des matières autres que la bagasse pour procurer la culture désirée de bactéries. 



   Lorsqu'on traite des matières comme les bois, qui ne contiennent pas de substances nutritives, on trouve qu'une culture 

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 faite de la manière décrite ci-dessus à partir de la sève de l'arbre paw-paw et/ou une culture de bactéries dérivée de la guêpe du papier contribuent grandement à la fermentation. Un plus grand pourcentage de substance nutritive est toujours ajouté au liquide dans lequel des bois ou d'autres matières à faible teneur en substance nutritive sont plongés. 



   Avec certaines matières comme la paille de riz, il peut être nécessaire d'extraire par lixiviation la substance nutritive en excès pour empêcher qu'il'se produise une fermentation prématurée et non contrôlable qui détruirait la cellulose ou la rendrait inutilisable. 



   Revendications. 



   I/ Un procédé de fermentation pour la préparation de pâte de papier à partir de bagasse et de fibres de cellulose incrustées de façon analogue, qui consiste à imprégner une matière cellulosique incrustée, découpée broyée ou déchiquetée, au moyen d'un liquide contenant une bactérie cultivée sur la matière   cellulbsique   ou dérivée de c elle-ci, à régler dans le but spécifié. la quantité de substancenutritive dans la masse de fermentation, à permettre à celle-ci de fermenter en présence d'une quantité limitée d'air,et à la laver ensuite et à la. comprimer en balles qui sont séchées à l'air en une pile ouverte de telle sorte que la matière cellulosique est mise à l'abri de la désagrégation. 

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Claims

2/ Un procédé pour l'enlèvement de matières incrustantes d'une matière fibreuse cellulosique incrustée par de la lignine, de la p ectose, etc., telle que la bagasse, qui consiste à imprégner la matière cellulosique incrustée au moyen d'un liquide contenant une culture de bactéries, dérivée des bactéries naturelles de la matière, à régler dans le but exposé la quantité de matière nutritive dans la masse, à empiler la matière <Desc/Clms Page number 10> imprégnée en vue de permettre un accès limité d'air à la masse,à laisser fermenter la matière empilée jusqu'à ce que la totalité ou la plus grande partie des matières incrustantes soit attaquée et ensuite enlevée par lavage.

3/ Dans le procédé suivant les revendications 1 et le réglage de la quantité de substance nutritive dans la masse par le réglage de la teneur en substance nutritive du liquide d'imprégnation moyennant l'addition de substance nutritive à celui-ci, ou par enlèvement, moyennant lixiviation, de la matière nutritive en excès de la matière cellulosique.

4/ Un procédé de fermentation pour la préparation de pâte de papier à partir de bagasse et de fibres de cellulose incrustées de façon analogue, suivant les revendications 1 et 2, dans lequel le liquide est de l'eau de lie (le liquide provenant de l'opération d'extraction du sucre)..

5/ Un procédé pour l'enlèvement de matières incrustantes d'une matière fibreuse cellulosique suivant la revendication 2, dans lequel la matière traitée est comprimée en balles qui sont séchées à l'air en une pile ouverte.

6/ Un procédé pour la préparation de pâte de papier suivant les revendications 1 à 5, dans lequel la matière cellulosique imprégnée est mise en fermentation en piles sur un plancher stérile.

7. Un procédé suivant les revendication 1 à 6, danslequel la matière empilée est couverte au moyen de toile à sacs, de paille du d'une autre matière appropriée, dans le but décrit.

8/ Un procédé suivant les revendications 1 à 7, dans lequel la matière cellulosique, en balles, est imprégnée au moyen du liquide , est ensuite empilée et les interstices sont bourrés au moyen de paille meuble imprégnée.

9/ Un procédé pour la préparation de pâte de papier suivant les revendications 1 à 8, dans.lequel l'arrivée d'air est réglée par refoulement d'air à travers la masse empilée lorsque <Desc/Clms Page number 11> la température est trop basse, ou par compression-de la pile lorsque la température'esttrop élevée.

10/ Un procédé pour la préparation de pâte de papier suivant les revendications 1 à 9, dans lequel l'agglomération initiale de la pile est produite par le fait qu'on laisse s'é- couler de l'eau sur lapile par le dessus.

11/ Un procédé pour la préparation de pâte de papier, suivant la revendication 2, comprenant l'opération supplémen- taire conssistant à soumettre la matière fibreuse cellulosique à une opération de fermentation par des bactéries dérivées de l'arbre paw-paw et/ou de la guêpe du papier pour l'enlèvement de lignine.

12/ Dans le procédé suivant les revendications 1 à 11, une méthode de préparation d'une culture de bactéries qui conssite à stériliser de l'eau par traitement au moyen de chlo- re, à y ajouter une substance nutritive en quantité comprise entre environ 1/2% et 5%, à immerger une matière cellulosique portant des bactéries dans la solution de la substance nutriti- ve tout en la maintenant à la température du sang et à abaisser lentement la température de la solution, pendant une période d'environ 14 jours, jusqu'à une valeur comprise entre 10 et 15 F en-dessous de la température ambiante la plus basse pro- bable.

13/ Une méthode de préparation d'une culture de bac- téries suivant la revendication 12, dans laquelle la température de la solution est élevée au-dessus et en-dessous de la température moyenne journalière d'une quantité approxiamative- ment égale à la différence moyenne entre les températures maxima et minima journalières de l'atmosphère.

14/ Un procédé pour la préparation de pâte de papier à partir de bagasse et de matières cellulosiques incrustées d'une manière analogue, qui consiste à imprégner cette bagasse ou la matière analogue au moyen d'un liquide contenant une <Desc/Clms Page number 12> substance nutritive et des bactéries cultivées sur la matière ou dérivées de celle-ci, à faire circuler la matière dans le liquide à travers des cuves et à décherger la masse sur un plancher en ciment stérile, à laisser la matière empilée s'égoutter et fermenter jusqu'à ce que la totalité ou la plus grande partie de la matière non cellulosique soit enlevée , à laver , à comprimer et à mettre en balles la matière et à la laisser sécher en une pile ouverte jusqu'à une teneur en humidité comprise entre environ 12 et 20%,

en substance comme- ci-dessus décrit' 15/ Un procédé pour la préparation de pâte de papier à partir de paille de riz et de matières analogues ayant une teneur élevée en substance nutritive, qui consiste à enlever par lixiviation l'excès de substance nutritive, à imprégner la paille de riz ou la matière analogue au moyen d'un liquide contenant des bactéries cultivées sur cette matière ou dérivées de celle-ci et, si on le désire, une substance nutritive pour les bactéries à faire circuler la matière dans le liquide à travers des cuves et à décharger lamasse sur un plancher en ciment stérile, à laisser la matière empilée s'égoutter et fermenter jusqu'à ce que la totalité ou la plus grande partie de la matière non cellulosique soit enlevée, à laver,

à comprimer et à mettre en balles la matière et à la laisser sécher en une pile euverte jusqu'à une teneur en humidité comprise entre environ 12 et 20% en substance comme ci-dessus décrit.

16/ Dans la préparation de pâte de papier à partir de matières cellulosiques incrustées, par le procédé exposé dans les revendications 1 à 15, l'opération subséquente consistant à imbiber les balles séchées à l'air au moyen des solutions connues de monosulfite, à les remettre en piles et à les sécher partiel- lement à nouveau à l'air.