<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé de conservation de la pailla
La présente invention concerne des perfectionnements aux procédés de conservation des résidus de plantée en vue du stockage, d'un traitement supplémentaire et/ou du transport* .Selles qu'on les utilise dans la présente demande, les expressions "résidus de plantes" et *résidus de plantes ligneuses" désignent les tiges, les fronça, les branches, etc., d'une plante quelconque comme des herbes, des arbustes,
des arbres, et autres plantes poussant dans la terre, contenant de ¯ la cellulose et de la.lignine, dont les cellules sont de nature à lire soumises à un affaissement et un broyage par application de pression, en particulier en présence de la. chaleur.
Comme exemples, on peut citer la paille de blé et de riz, une
<Desc/Clms Page number 2>
paille obtenue 1 partir de diverses herbes de pâturages, des tiges de plantes agricoles comme l'orge, l'avoine, le cotent le =%et eto., la luzerne et outrée matière@ de fourrer et basas- se, des arbres, des arbustes, de* vignes, des jonoa, etc.
On dispose actuellement d'un certain nombre de pro- cédée qui utilisent des résidus de plantes de divers types pour la fabrication du papier, du carton, etc., et pour fabriquer d'autres produites mais ces procédée nécessitent que le résidu
EMI2.1
+24001- . dès Plant.. qui forment la mat1'r.
brute ait dtd'4réciement de td 1 tagm à ne pu avoir l\1b1 une altération de coasur et à ne pas avoir été altéré par la croissance des champignons, ou par le fait que la cellulose ou la lignine qui y cet contenue ait été soumise aux intempéries, toutefois, étant donné qu'un rédi- du de plantes frais est obligatoirement récolta périodiquement et est de nature saisonnière, il a été difficile sinon imposai**,
ble d'obtenir une réserve constante de ces résidus de plantes de façon que l'installation de traitement fonctionne toute l'année. Le début de la croissance des Champignons sur les ré- sidus de plante@ dépend des conditions climatiques locales@ des
EMI2.2
conditions météorologiques, les conditions de stookagt et d'autres facteurs,
mais juaqu'a présent il n'a pas été possible <d'emmagasiner des résidus de plantes pendant une ou plusieurs années pour fournir une certaine réserve suffisante pour une
EMI2.3
installation de traitement sans qu'il se produise de croieaan-' ce de champignons qui altère la couleur des résidus de plantes
EMI2.4
de façon à les rendre pratiquement Inutilisables pour la fabri- cation du papier ou autre fabrication, et qui détruit également certaines caractéristiques avantageuses du résidu des plantes, .
EMI2.5
comme la longueur et la résistance des fibres et provoque finalement la destruction de la teneur en cellulose du résidu
EMI2.6
.
des plantes* Une lente décomposition ou altération de la cel"' # luloae et de la lignine commence également dans le résidu des
<Desc/Clms Page number 3>
plantes après la récolte, et telle qu'on l'utilise dans la présente demande, l'expression "détérioration appréciable" , identifie un état atteint par le résidu des plantée soit en - ; raison de la croissance des champignons, eoit en minou de l'altération due aux intempéries qui le rend inutilisable ou inapproprié pour la fabrication du papier, du carton et autre . matière.
Un autre inconvénient qui n'est présenté jusqu'à pré- sent en essayant de stocker un résidu de plante comme matière brute réside dans le fait que la croissance des champignons se produisant de façon inhérente dans les résidus de plantes engendre de la chaleur et provoque souvent une combustion spon- tanée du résidu des plantes emmagasinées.
Par conséquent,la présente invention se propose no- tamment de fournir des procédés perfectionnés de conservation - des résidus de plantes comme un produit intermédiaire ou pré- liminaire en vue de l'application ultérieure comme matière brute utilisable ultérieurement au cours d'un procédé de trans- . formation t - par lesquels on met le résidu 4 un état tel qu'il peut être emmagasiné sans risque pendant plusieurs années.sans qu'il se produise de croissance de champignons ou d'altération due aux intempéries) par lesquels le résidu est protégé de l'humidité de façon à pouvoir le placer dans un lieu de stockage rocou- vert et à maintenir entièrement sa faculté d'utilisation comme produit brut;
- par lesquels la lignine du résidu est libérée et plastifiée et étalée dans l'ensemble de la masse du résidu avant de perdre son état mobile= - par lesquels les parois des cellules des plantes
<Desc/Clms Page number 4>
des résidus sont brisées par explosion ou écrasement des oellu..
EMI4.1
.
les de façon à libérer l'humidité et diverses autres tentu des cellules, l'humidité étant utilisée pour l'hydrolyse de la lignine présente dans la matière résineuse mobile qui peut être répandue à travers les fibres des résidu pour protéger
EMI4.2
les substances cellulosiques des résidus, et l'humidité en exoei ou autre matière favorisant la croissance des champignons et
EMI4.3
des bactéries étant ohaes6o par évaporation ou rendue inoffen- cive;
- en vue d'un transport ultérieur et/ou d'une application dans laquelle les résidus sont soumis à un préchauffage,
EMI4.4
par exemple par une vapeur d'eau lIurohautf4e, pour hydrolyser la lignine présente et briser les parois des cellules, après quoi les résidus sont soumis à 1'application d'une pression -
EMI4.5
pour tuner les résidus et étaler la lignine hydrolyoée,
les gommes et les résines dans l'ensemble des résidus tassés sous forme d'un liant et d'un enduit protecteur! - qui peuvent être utilisés à un moment quelconque à partir du moment de la récolte des résidus jusqu'au moment ou
EMI4.6
les résidus sont sensiblement détériorée dans une mesure sue # oeptible de les rendre inappropriée ou inutilisables comme matière brute pour une installation de fabrication du papier ou autre installation utilisant un produit végétal contenant ,
EMI4.7
de la lignine et de la cellulose. D'autres avantages et caractéristiques de l'inven-
EMI4.8
tion ressortiront de la description qui va suivre.
Toutes les formes de struoture végétale sont oonsti- tu6es par des cellules qui sont des naos formés oontenant un
EMI4.9
fluide. La paroi de la oellule nouvelle comprend deux oouohes; . la couche externe étant une membrane forme incolore de celleloae, la couche interne étant une oouohe gélatineuse plastique.
<Desc/Clms Page number 5>
appliquée à la oouohe externe, l'utrioule indispensable. Une couche secondaire est ajoutée ultérieurement k la oouche ex- terne, entre elle et l'utricule indispensable, comme pour la renforcer, Les cellules de bois sont finalement remplies par plusieurs couchée secondaires.
Quelques cellules ne contiennent que de l'air, une certaine matière solide, mais la plupart contiennent à la fois des fluide@ et des solidesle cytoblas- te, le protoplasme, le suc cellulaire, une matière odorante, la chlorophylle, l'amidon, une gomme, le euore, des sels, des soldes, des alcalis, etc., certains en solution et certains nous forme cristalline. Les cellules sont reliées entre elles habi- tuellement par la lignine pour former les tissus.
Les tissus sont liés entre eux habituellement par des gommes pour former des fibres et autres structures supérieures. La teneur en cel- lulose, sur base sèche, du bois est de l'ordre de 60 %, tandis que celle de la paille varie entre 40 at 55 % environ. La paille contient de 25 à 38 % de gommes, d'amidon et de sucre, et 14 % d'eau environ à l'état sec.
L'eau est retenue dans les matières des plantes de trois façons différentes : fixée, comme l'eau de constitution liée, comme l'eau adsorbée et condensée de façon capillaire) libre, oomme l'eau cellulaire, le suc cellulaire, l'eau dans la structure capillaire grossière et l'eau de surface provenant de la pluie, de la rosée et autres sources. On ne peut enlever l'eau fixée qu'en détruisant ou modifiant la constitution de la matière, et elle n'est pas disponible pour amorcer l'action des bactéries.
L'eau liée varie quant à sa teneur avec l'humidité relative de l'air, variation qui est accompagnée par un gonfle- ment ou un rétrécissement, probablement dû à la lignine, qui ressomble à un gel et peut être disponible pour amorcer et entretenir l'action des bactéries lorsque sa teneur est relative-
<Desc/Clms Page number 6>
ment élevéeL'action des bactéries est habituellement due l'eau libre.
La partie superficielle de l'eau libre est facile- ment enlevée par séchage à l'air et/ou par la chaleur, maie l'eau capillaire nécessite plus de temps pour la faire parvenir à la surface, et l'eau cellulaire nécessite un temps beaucoup plus long, On ne peut réduire la teneur en eau liée que par une exposition prolongée à l'air ayant une faible humidité relati- ve, en la favorisant légèrement par une température plue élevée.
Les gommée et les rénines existent à l'état amorphe en liant les .issue et autres éléments de structure, comme les cristaux de cellules, et en de faibles quantités dans le suc -cellulaire et les fluides capillaires. Les deux premiers états peuvent Atre rendue mobiles par la chaleur, tandis que les derniers sont déjà fluides et seront probablement perdue lors de la rupture des cellules et des capillaire@. Une application . momentanée d'une température élevée "active" la lignine et la rend mobile, mail la présence de l'humidité est nécessaire pour resouder la lignine soue l'effet de la chaleur et de la pres- sion.
Les parois des Cellules et des vaisseaux capillaires sont tenaces et élastiques, en ayant tendance à se déformer sous l'effet de la pression plutôt que de se rompre. La chaleur évapore les fluides cellulaires et augmente la pression régnant dans les cellules, mais une forte pression appliquée brusque- ment est nécessaire pour les briser au lieu de leur faire subir un; simple gonflement.
Cependant, une pression interne modérée de la cellule la dilate et facilite sa rupture sous une pression externe modérée. 81 la pression externe est appliquée de façon à provoquer une action de cisaillement sur la cellule, la rupture cet facilitée. La. pression indiquée cet une pression \ ayant un effet d'écrasement et non une pression hydrostatiques.,
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
, L'invention ooneiete en un procédé 'de.prpaMtion- . des matières végétales et des réeidua de plantée en vue de hru.
'' . ". * '" ,-##-. ' #-. -; 1 w" ,'.'"- -, i ..' .' *i*ii>'*f transport et de leur emmagasinage en les tranaloman isiwuse . nasse liée de densité, sensiblement accrue,' suffisamment dés-
EMI7.2
hydratée pour empêcher l'action des bactéries et des ohMi<.. gnou, et transformée de façon empocher une réoèrptime On le réalise par l'application sensiblement simultanée et sucées- sive de la chaleur et de la pression (avec ou sons composante
EMI7.3
de cisaillement) réglée dans le tempe et quant a son intensité de façon à :
1) rompre les cellules et autres compartiments conte- nant de l'eau liée ou libre en une quantité susceptible de permettre une augmentation de la pression Interne dans une ne- sure suffisante pour permettre a la pression externe de les briser
2) transformer les gelé non liquides des cellules, . comme l'utricule indispensable et le protoplasme, en des ma-
EMI7.4
tierce relativement non hygroncopiqueul 3) provoquer une hydrolyse partielle de la lignine en la modifiant de façon à engendrer des propriétés p4etiquee, à augmenter la mobilité et à empêcher la résorption! avec une
EMI7.5
matière très obohop on peut ajouter de l'eau pour permettre l'hydrolyse . c .-.
# -..#;.#., , , 4) rendre plastiques et mobiles les gommée et les 1 , # .. < : #-".,#! - réeinee oontenuee dans laèatiere pour les amener a la surface afin de les lier en une manne relativement denseayant uneim-
EMI7.6
perméabilité beaucoup plus grande! --'}## .
5) exprimer et évaporer l'eau en excès qui n'est pu nécessaire pour l'hydrolyses '##':'-;..V-'.'-v'' 6) maintenir au minimum l'endommagement des ooneti- r' tuante particuliers de la matière vdgdbale voulue, comme la ; .## :'{###'¯
<Desc/Clms Page number 8>
cellulose pour la fabrication du papier.
L'invention implique l'application simultanée ou successive de la chaleur et de la preeeion aux résidus de plan- tes disposée en une couche pour rompre les parois des cellules du résidu en libérant l'humidité et autre matière contenue dans les oelluleo, pour hydrolyser la lignine présente en une résine ou matière plastique et pour étaler la rénine pendant qu'elle est encore à l'état mobile dans l'ensemble de la masse du résidu pour lier et rendre étanche ou imperméable le résidu sous forme d'une natte,
ainsi que pour presser ou éliminer l'hu- midité en excès et autre matière indésirable du résidu tout en retenant Ion gommée et les résines présentes* Ensuite, la rénine formée par l'hydrolyse de la lignine durcit à un état - solide réparti dans l'ensemble de la masse du résidu de plantes de façon à maintenir la cellulose à un état optimum, à ne pas : détruire les longueurs des fibres et leur réels tance, et à pouvoir emmagasiner le produit ainsi obtenu pendant plusieurs années sans qu'il se produise de détérioration appréciable.
Dans un procède de mine en oeuvre de l'invention, : . on met le résidu des plantes, à un moment quelconque après sa récolte avant qu'il ait été détérioré d'une façon appréciable dans une moeurs le rendant inapproprié pour être utilisé comme matière première, sous forme d'une mince couche ayant une épaisseur de l'ordre de 1 om, et on applique simultanément ou très rapidement la chaleur et la pression pendant quelques secondes.
On doit chauffer avantageusement le résidu des plan- tes à une température comprise entre 90 et 300 C, et appli- quer une pression suffisante en fonction du degré de chauffage utilisé pour briser les parois des cellule@* On doit pour- suivre ce chauffage et cette application de pression pendant quatre secondent mais pas pendant un tempe sensiblement
<Desc/Clms Page number 9>
plue long a une température élevée étant donné qu'une tempéra-
EMI9.1
turf élevée commence à détruire la teneur en cellulose des 1"sidas si on l'applique pendant des périodes de tempe 1U81on'D Le chauffage aveo l'application de la pression provoquent la rupture des 0,11u1..
des résidus de plantes et 0ha8ltn1 égale-* sont par évaporation toute humidité en excès par rapport a celle nécessaire pour l'hydrolyse de la lignine de sorte que
EMI9.2
la chaleur est n'o...a1r. , la fois pour rompre les cellules et pour provoquer l'hydrolyse de la lignine* Une application simultanée d'une pression modérés est aussi nécessaire pour garantir la rupture des cellules étant donné que sous l'effet de la chaleur seule les parois des cellules peuvent l'allonger et non se rompre pour libérer leur contenu,
la pression étant également avantageuse pour tasser le résidu de façon qu'il puisse être emmagasiné dans un plus petit tapage$ La lignine qui est présente et qui est hydrolyses devient, sous l'influence de la chaleur appliquée, une résine mobile qui doit être répartie et étalée dans l'ensemble de la masse de la natte formée par les résidus de plantes avant que la résine refroidis@@ et durai....
;, , , l'utilisation de pressions supérieures se traduit
EMI9.3
','par la formation d'une natte plus tassée qui peut être emmagaainet dans un plus petit espace maie en même temps la natte *,plus tassée est plus difficile à traiter au cours de la fabri- cation ultérieure du papier ou du carton ou autre produit.
Ainsi, la pression utilisée dépend du résidu de plantes en
EMI9.4
cours de traitement et de la nature du procédé ultérieur de fabrication du papier ou autre procédé de fabrication. La chaleur doit être appliquée aussi rapidement que possible, et
EMI9.5
doit être maintenue pendant la période de tempe minimum nd- ,-1 \i- 0188&1re pour l'hydrolyse de la lignine et l'étalement uniforme ,. t)- ...
<Desc/Clms Page number 10>
.de la lignine hydrolysée dans 1* ensemble de la menât de la
EMI10.1
'-'.'natta format par le résidu tassé* Evidemment, plus la pression appliquée cet faible, plue le temps nécessaire pour répartir la lignine dans l'ensemble de la natte en* prolongé et par oon-
EMI10.2
aequant, plue le temps pendant lequel la natte est soumise a la chaleur qui après une courte période d'application détruit
EMI10.3
ou a tendance à détruire la cellulose présente, est prolongé.
On peut utiliser un type approprié quelconque de presse différentielle chauffée présentant des platines venti-.,. lées ou des rouleau presseurs chauffé pour appliquer la chaleur et la pression d'une façon rapide et simultanée à la
EMI10.4
natte des résidus un prooddé continu étant préférable dans le lequel le résidu des plantes est avancé constamment dans le moyen de chauffage et d'application de la pression et en est en- levé toua forme d'une natta continue qui,
peut être enroulée
EMI10.5
pour tira stockées qui peut 4tre ddooupit ou empilée dons ce but, ou qui peut être avantageusement pliée en accordéon et tassée dans une presse sous forma d'une balle de grande den- site* Naturellement, les rouleaux peuvent être plus avantageux
EMI10.6
;
pour la maauteatsoa et pour une application ultérieure en étant admis dans une machine d'effilochage dans une installation de fabrication du papier ou autre usine pourleur admission due
EMI10.7
,l'appareil de digestion# la cent temps le@ balle@ pliées aa )' accordéon peuvent aussi être admises continuellement dans une
EMI10.8
'# machine d'effilochage ou autre équipement, et peuvent 4tre bzz stockées dans un plut petit espace en réalisant une plus gran-
EMI10.9
de économie.
On peut avoir reoours 1i =.type approprié quel- conque de dispositif presseur pour appliquer une pression ;la natte formée par les résidus de plantes en coure de trai-
EMI10.10
;3ement..
1,, Un autre procède de mise en oeuvre de l'invention
<Desc/Clms Page number 11>
consiste à chauffer préalablement le résidu des plantes avant l'application de la pression. Ainsi, on peut faire passer natte du résidu des plantes à travers une chambre ouenceinte en y ajoutant de l'humidité, suivant.les besoins, et on peut y appliquer une chaleur sèche ou humide pour porter le résidu à la température ainsi qu'à la teneur en eau désirées immédia- tement avant l'application de la pression. On peut appliquer la chaleur eoua forme d'air chauffé ou plus avantageusement nous forme de vapeur d'eau surchauffée.
Dana ce dernier cas, la présence d'une quantité suffisante d'humidité est garantie et on obtient une rupture très efficace des parois des cellules.
Le résidu des plantes est chauffé très rapidement à la tempe rature voulue dans des conditions efficaces de transmission de chaleur, et la vapeur d'eau qui se condense a tendance à ré- duire la pression régnant autour des cellules en facilitant la rupture des parois de cellule due à la pression interne qui t'est établie dans les cellules en raison de leur chauffage.
La natte chauffée du résidu des plantes dont les cellules sont brisées, dont la lignine est hydrolyses et rendue mobile et dont les gommes et résines sont ramollies et rendues . mobiles, et dont pratiquement tous les éléments voulue sont in- tacts, passe alors immédiatement dans un mécanisme de pression approprié dans lequel la lignine hydrolysée et les gommes et résines ramollies sont étalée@ dans l'ensemble de la natte fer- mée par le résidu des plantes et refoulées dans les couchée superficielles.
En outre, l'eau en excès et autres composants défavorables, comme les suce cellulaires, sont exprimés et éli- minés. La natte est également tassée sous forme d'une feuille donne mais souple par application de la pression pour transformer le résidu des plantes sous une forme dans laquelle il peut être transporté et emmagasiné pendant de longues périodes de
<Desc/Clms Page number 12>
tempe sans qu'il se produise de détérioration appréciable.
Nattrellement, dans ce cas, il suffit que le degré de pression appliqué soit assez élevé pour tasser la natte et répandre la lignine, les gommes et les résines dans son ensemble.
A titre d'exemple particulier, une paille de riz, d'avoine ou de blé, à un moment quelconque après l'avoir. fauchée et avant qu'il ne se produise une détérioration appré- oiable, est mise nous forme d'une natte ayant une épaisseur de
1 cm environ, et passe entre des rouleaux chauffes entre les. quels la natte atteint une température comprise entre 120 et
135 C et est soumise à une pression de l'ordre de 10 kg/om2 pendant une période de temps d'une à quatre secondes. Grâce à ce procédé, on atteint les six résultats voulue précédemment énumérés et on obtient une feuille dense et souple du résidu de plantes tassé, dans laquelle tous les éléments avantageux sont conservée.
La paille présente des surfaces pratiquement imperméables à l'eau mais doit .être emmagasinée sous un couvert si son utilisation ultérieure comme matière brute ne doit se faire qu'au bout d'un tempe appréciable. La cellulose est protégée à rencontre d'un endommagement, une croissance des champignons et des bactéries est sensiblement empêchée, et pra- tiquement la totalité de la lignine, des gommes et des résines et autres composante naturels avantageux est conservée. L'eau en excès est chassée par évaporation, et on dispose de balles ' ou rouleaux faciles à manutentionner et à emmagasiner d'une matière brute formée par un résidu de plantes.
Dans un autre exemple, on peut mettre de la paille ^; de ring d'avoine ou de blé, à un moment quelconque après sa ré- colte et avant qu'il ne se produise une détérioration apprécia- ble, sous forme d'une natte ayant une épaisseur de 5 à 10 cm et la faire passer sur une courroie transporteuse perforée à travers une chambre ou un tunnel à la pression atmosphérique,
<Desc/Clms Page number 13>
dans lequel la natte cet exposée à la vapeur d'eau surchauffés à une température comprise entre 120 et 135 0.
Dons ce sas, les parois des cellules sont rompue., la lignine est hydroly- ses, et les résines et les gommes sont ramollies et rendues mobiles en vue d'un écoulement ultérieur. Une partie de l'eau en excès peut être chassée par évaporât ion suivant les condi. tions régnantes@ et on dispose d'une quantité suffisante d'humidité pour l'hydrolyse de la lignine. Il ne s'agit pas d'un stade de cuisson, mais d'un stade de chauffage rapide.
Apres le chauffage de la natte, on la fait passer la médiatement dans une machine engendrant une pression, dont les platines perforées ou rouleaux peuvent être modérément chauffée ou ne peuvent recevoir la chaleur qu'IL partir de la natte chauffée, et on soumet la natte à une pression de l'ordre de
8 kg/om2 pendant un temps suffisant pour faire couler et rdpar- tir la lignine hydrolysée et les gommes et résines ramollies vers les surfaces de la paille pour former un enduit superfi- ciel imperméable à l'humidité.
En même temps, on oomprime la natte en une feuille mince dense et souple qui peut être enrou- lée ou pliée et tassée en vue de son transport et/ou d'un em- magasinage prolongé, et l'humidité en excès est exprimés à par- . tir de la natte ou de la feuilles
Une paille séché@ à l'atmosphère au niveau de la mer ou à peu près présente normalement une teneur en eau de moins :,'de 14 % en poids, et ceci convient parfaitement pour l'hydroly- se de la lignine.
L'humidité à la surface n'est pas nécessaire si la teneur en eau est de l'ordre de 14 %, et il n'est poa né- cessaire d'incorporer de l'eau dans la paille à moins que la paille ait poussé ou ait dté emmagasinée provisoirement dans une sone qui est à une grande altitude et sèche de façon a sécher la paille d'une manière excessive après sa récolte.
Il
<Desc/Clms Page number 14>
doit exister une quantité d'eau.1 suffisante pour hydrolyeer suffisamment la lignine pour lier et scellerles fibres de la paille en une natte compacte et pour protéger la natte a liencontre de l'absorption de l'humidité, ou en d'autres termes, . pour rendre la natte sensiblement imperméable. La présence d'une quantité d'eau supérieure à 14 % n'est pas nuisible mais elle est-simplement chassée par évaporation par la chaleur et la '., pression au fur et à mesure du traitement de la paille,.
Il doit exister dans le résidu des plantée, soit naturellement, soit par addition, une quantité suffisante d'humidité pour hydrolyser la lignine qui cet présente un facteur ;; qui cet facilement et rapidement déterminé par un spécialiste.
La pression appliquée dans une forme de réalisation quelconque du procédé est celle nécessaire pour répartir la lignine hydrelycée et les résines et gommes ramollies dans l'ensemble de la natte, et en particulier vers les surfaces de particules de paille, et lorsqu'on n'utilise pas de chauffage préalable, pour provoquer la rupture des parois, des cellules Lu tempéra , ture de traitement doit être suffisante pour provoquer l'hydrolyse de la lignine qui estsuffisante pour ramollir les résines et les-Sommes et doit être comprise entre 90 et 300 C, de préférence entre 110 et 150 0.
La température ne doit pas être suffisamment élevée, ou ne doit pas être appliquée pendant un temps susceptible d'amorcer une évaporation des composante volatile de la matière ou du résidu dea plantée.
En raison de la relation existant entre la tempérsture de traitement, la pression appliquée et le temps d'application des deux, tous les paramètres sont susceptibles de varier dans une large mesure@ comme cela est vrai en général pour toute réaction chimique ou tout procédé chimique et physique combiné. La pression appliquée doit être cuffisante pour
<Desc/Clms Page number 15>
répandre la lignine hydrolysée et les gommes et résines ramol- lies dans l'ensemble de la natte formée par le résidu des plan- tes et pour tasser lnatte dans la mesure voulue, et par suite elle dépend en partie de la densité finale et en partie de la température à laquelle la natte est chauffée,
étant donné que cette température détermine la mobilité des résines et des gom- mes atteinte. On peut avoir recoure b. dee pressions comprises entre 5 et 50 kg/cm2. De nouveau, la densité recherchée doit se traduire par un équilibre entre le tassement en vue du magasina- ge et la facilité de désagrégation ultérieure au cours d'un traitement ultérieur et doit tenir compte du point de vue éco- nomique d'ensemble.
La température appliquée et la durée de l'applioation sont étroitement liées étant donné qu'on peut appliquer sans risque une température très élevée pendant une très courte pé- riode de tempe et des températures inférieures pondant des pé- l'iodes de tempe plue prolongées* Ainsi, on pourrait utiliser une température de 300 C.
si on l'appliquait pendant une fraction de seconde seulement.Inversement, on pourrait appli- , quel' une température de 90 0 ou moins pendant plusieurs minu-- tes ou même une fraction d'heure. Les conditions particulières du procédé de l'invention en question et les facteurs économiques entrant en ligne de compte déterminent la gamme de température , à utiliser, et par conséquent le temps d'application du milieu de chauffage* Le chauffage doit être suffisant pour hydrolyser et rendre mobile la lignine et pour ramollir les gommes et résines d'une manière suffisante pour les répartir dans l'en- semble de la natte boum forme de liant ou d'un enduit superfi- ciel.
Naturellement, la durée d'application doit permettre de réaliser entièrement ces fonctions. Lorsqu'on applique simul- tanément la ohaleur et la pression, la durée d'application doit
<Desc/Clms Page number 16>
être susceptible de permettre la mise en place voulue de la lignine et des gommos et résines ainsi que l'élimination de la quantité d'eau en excès et autres composants défavorables* Na- turellement, la teneur en humidité du résidu des plantes et la nature du résidu affectent nécessairement tous ces facteurs Manifestement, la durée de traitement et la.
tempe* rature et la preaeion utilisées doivent être équilibrées Ion unes par rapport aux autres pour obtenir les résultats indiquée qui sont nécessaires ou voulus, et chacune d'elles doit être réduite suivant les besoins pour éviter un endommagoment du résidu des plantée ou une perte ou une altération des compo- sants intéressante et utiles du résidu. Tout ceci entre dana les possibilités habituelles d'un spécialiste de oe domaine.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et est susceptible de recevoir diverses variantes rentrant dans le cadre et l'esprit de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
"Process for preserving straw
The present invention relates to improvements to methods of preserving plant residues for storage, further processing and / or transport. * As used in the present application, the expressions "plant residues" and * woody plant residue "means the stems, fronds, branches, etc., of any plant such as grasses, shrubs,
trees, and other soil-growing plants containing ¯ cellulose and lignin, the cells of which are likely to be subjected to sagging and crushing by application of pressure, particularly in the presence of. heat.
Examples include wheat and rice straw, a
<Desc / Clms Page number 2>
straw obtained 1 from various pasture grasses, stems of agricultural plants such as barley, oats, the value =% and eto., alfalfa and more material @ fodder and basasse, trees, shrubs, vines, jonoa, etc.
There are currently a number of processes available which utilize plant residues of various types for making paper, board, etc., and for making other products, but these processes require the residue
EMI2.1
+ 24001-. from Plant .. which form the mat1'r.
crude has been reduced from td 1 tagm to not have been able to have the 1b1 alteration of coasur and not to have been altered by the growth of fungi, or by the fact that the cellulose or lignin contained therein has been subjected inclement weather, however, since a fresh plant redid is periodically harvested and is seasonal in nature, it has been difficult if not imposed,
It is important to obtain a constant supply of these plant residues so that the treatment plant operates all year round. The start of the growth of fungi on plant residues @ depends on local climatic conditions @
EMI2.2
weather conditions, stookagt conditions and other factors,
but so far it has not been possible to store plant residues for one or more years to provide some sufficient reserve for a
EMI2.3
treatment plant without the occurrence of fungal growth which alters the color of plant residues
EMI2.4
so as to render them practically Unusable for papermaking or other manufacture, and which also destroys certain advantageous characteristics of the plant residue,.
EMI2.5
as the length and strength of the fibers and ultimately causes the destruction of the cellulose content of the residue
EMI2.6
.
plants * Slow decomposition or deterioration of celluloae and lignin also begins in the residue of plants.
<Desc / Clms Page number 3>
plants after harvest, and as used in the present application, the expression "appreciable deterioration", identifies a condition reached by the residue of the plants either in -; Due to the growth of fungi, it is caused by weathering which makes it unusable or unsuitable for making paper, cardboard and the like. matter.
Another drawback which has not been presented heretofore in attempting to store a plant residue as raw material is that the growth of fungi inherently occurring in the plant residue generates heat and causes often spontaneous combustion of the residue of stored plants.
Accordingly, the present invention particularly intends to provide improved methods of preserving plant residues as an intermediate or preliminary product for subsequent application as a raw material for further use in a processing process. trans-. formation t - whereby residue 4 is put into a state such that it can be safely stored for several years without the occurrence of fungal growth or weathering) whereby the residue is protected from humidity so that it can be placed in an annatto storage and fully maintain its usability as a raw product;
- by which the lignin of the residue is released and plasticized and spread throughout the mass of the residue before losing its mobile state = - by which the walls of plant cells
<Desc / Clms Page number 4>
residues are broken by explosion or crushing oellu ..
EMI4.1
.
them so as to release moisture and various other tents from the cells, the moisture being used for the hydrolysis of the lignin present in the mobile resinous material which can be diffused through the fibers of the residue to protect
EMI4.2
cellulosic substances from residues, and moisture in exoei or other material favoring the growth of fungi and
EMI4.3
bacteria being ohaes6o by evaporation or rendered harmless;
- for subsequent transport and / or an application in which the residues are subjected to preheating,
EMI4.4
for example by high water vapor, to hydrolyze the lignin present and break up the cell walls, after which the residues are subjected to the application of pressure -
EMI4.5
to tune the residues and spread the hydrolyzed lignin,
gums and resins in all of the compacted residues in the form of a binder and a protective coating! - which can be used at any time from the time of harvesting the residues until the time or
EMI4.6
the residues are materially deteriorated to an extent that makes them unsuitable or unusable as raw material for a papermaking facility or other facility using a plant product containing,
EMI4.7
lignin and cellulose. Other advantages and features of the invention
EMI4.8
tion will emerge from the description which follows.
All forms of plant structure are formed by cells which are formed naos containing a
EMI4.9
fluid. The wall of the new cell comprises two oouohes; . the outer layer being a colorless membrane formed of celleloae, the inner layer being a plastic gelatinous oouohe.
<Desc / Clms Page number 5>
applied to the external ouohe, the indispensable utrioule. A secondary layer is added later to the outer layer, between it and the indispensable utricle, as if to strengthen it. The wood cells are finally filled by several secondary layers.
Some cells contain only air, some solid matter, but most contain both fluids and solids cytoblast, protoplasm, cell juice, odoriferous material, chlorophyll, starch, a gum, euore, salts, balances, alkalis, etc., some in solution and some form us crystalline. Cells are usually linked together by lignin to form tissue.
Tissues are usually bound together by gums to form fibers and other superior structures. The cellulose content, on a dry basis, of the wood is of the order of 60%, while that of the straw varies between about 40 and 55%. Straw contains 25 to 38% gum, starch and sugar, and about 14% water in the dry state.
Water is retained in plant matter in three different ways: fixed, like water of bound constitution, like water adsorbed and condensed in capillary fashion) free, like cellular water, cellular juice, water in the coarse capillary structure and surface water from rain, dew and other sources. Fixed water can only be removed by destroying or modifying the constitution of matter, and it is not available to initiate the action of bacteria.
Bound water varies in its content with the relative humidity of the air, a variation which is accompanied by swelling or shrinkage, probably due to lignin, which resembles a gel and may be available for priming and maintain the action of bacteria when its content is relative-
<Desc / Clms Page number 6>
The action of bacteria is usually due to free water.
The surface part of the free water is easily removed by air and / or heat drying, but the capillary water requires more time to get to the surface, and the cellular water requires more time. much longer time. The bound water content can only be reduced by prolonged exposure to air having relatively low relative humidity, favoring it slightly by a higher temperature.
Gums and renins exist amorphous by binding issues and other structural elements, such as cell crystals, and in small amounts in cell juice and capillary fluids. The first two states can be made mobile by heat, while the latter are already fluid and will likely be lost when the cells and capillaries break down. An application . momentary high temperature "activates" the lignin and makes it mobile, but the presence of moisture is necessary to resolder the lignin under the effect of heat and pressure.
The walls of cells and capillaries are stubborn and elastic, tending to deform under pressure rather than rupture. The heat evaporates the cellular fluids and increases the pressure in the cells, but a strong pressure applied suddenly is necessary to break them instead of subjecting them to a; simple swelling.
However, moderate internal pressure of the cell expands it and facilitates its rupture under moderate external pressure. 81 the external pressure is applied so as to cause a shearing action on the cell, the rupture this facilitated. The pressure indicated is a pressure having a crushing effect and not a hydrostatic pressure.
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
, The invention turns into a process' de.prpaMtion-. plant matter and plant residue for the purpose of hru.
''. ". * '", - ## -. '# -. -; 1 w ", '.'" - -, i .. '.' * i * ii> '* f transport and their storage in the isiwuse tranaloman. linked net of density, appreciably increased, 'sufficiently
EMI7.2
hydrated to prevent the action of bacteria and ohMi <.. wildebeest, and transformed so as to pocket a reoerptime This is achieved by the substantially simultaneous and sucessive application of heat and pressure (with or sounds component
EMI7.3
of shear) regulated in the temple and in terms of its intensity so as to:
1) disrupt cells and other compartments containing bound or free water in an amount capable of allowing an increase in Internal pressure to a sufficient extent to allow external pressure to break them
2) transform the frozen non-liquid cells,. like the indispensable utricle and the protoplasm, in ma-
EMI7.4
third relatively non-hygroncopiqueul 3) induce partial hydrolysis of lignin by modifying it in such a way as to generate petetic properties, increase mobility and prevent resorption! with a
EMI7.5
very obohop material one can add water to allow hydrolysis. vs .-.
# - .. #;. #.,,, 4) make them plastic and mobile erased and the 1, # .. <: # - "., #! - in the material to bring them to the surface in order to to bind in a relatively dense manna having a single
EMI7.6
much greater permeability! - '} ##.
5) express and evaporate the excess water which is not necessary for the hydrolysis' ## ':' -; .. V -'.'- v '' 6) keep to a minimum the damage of ooneti- r 'killing particular of the desired vegetable matter, such as; . ##: '{###' ¯
<Desc / Clms Page number 8>
cellulose for papermaking.
The invention involves the simultaneous or successive application of heat and preeeion to plant residues arranged in a layer to break up the cell walls of the residue releasing moisture and other material contained in the oelluleo, to hydrolyze the lignin present in a resin or plastic material and to spread the renin while it is still in a mobile state throughout the mass of the residue to bind and make the residue waterproof or impermeable in the form of a mat,
as well as to squeeze out or remove excess moisture and other unwanted material from the residue while retaining the gummed material and the resins present. Next, the renin formed by the hydrolysis of lignin hardens to a solid state distributed throughout the lignin. 'whole of the mass of the plant residue so as to maintain the cellulose in an optimum state, not to destroy the lengths of the fibers and their real strength, and to be able to store the product thus obtained for several years without produce appreciable deterioration.
In a mining process implementing the invention,:. the plant residue is put, at any time after it has been harvested before it has been appreciably deteriorated in manners making it unsuitable for use as a raw material, in the form of a thin layer having a thickness of the order of 1 om, and heat and pressure are applied simultaneously or very quickly for a few seconds.
The residue of the plants should advantageously be heated to a temperature between 90 and 300 ° C., and sufficient pressure applied according to the degree of heating used to break up the walls of the cells. * This heating should be continued and this application of pressure for four seconds but not for a noticeably temple
<Desc / Clms Page number 9>
longer has a high temperature since a temperature
EMI9.1
High turf begins to destroy the cellulose content of the 1 "sidas if it is applied during periods of temperature 1U81on'D Heating with the application of pressure causes rupture of the 0.11u1.
plant residues and 0ha8ltn1 equal- * are by evaporation any moisture in excess of that required for the hydrolysis of lignin so that
EMI9.2
the heat is not o ... a1r. both to rupture the cells and to induce hydrolysis of the lignin * A simultaneous application of moderate pressure is also necessary to ensure the rupture of the cells since under the effect of heat only the walls of the cells can lengthen it and not break it to release their contents,
the pressure being also advantageous to compact the residue so that it can be stored in a smaller noise $ The lignin which is present and which is hydrolyzed becomes, under the influence of the heat applied, a mobile resin which must be distributed and spread throughout the mass of the mat formed by plant residues before the resin cools and lasts ....
;,,, the use of higher pressures results in
EMI9.3
',' by forming a more compacted mat which can be stored in a smaller space but at the same time the mat *, the more compacted is more difficult to process during the subsequent manufacture of the paper or board or other product.
Thus, the pressure used depends on the residue of plants in
EMI9.4
course of treatment and the nature of the subsequent papermaking or other manufacturing process. Heat should be applied as quickly as possible, and
EMI9.5
must be maintained for the minimum time period nd-, -1 \ i- 0188 & 1re for hydrolysis of lignin and uniform spreading,. t) - ...
<Desc / Clms Page number 10>
. hydrolyzed lignin in the whole of the lead of the
EMI10.1
'-'. 'natta format by the packed residue * Obviously, the lower the pressure applied, the longer the time required to distribute the lignin throughout the mat in * prolonged and by oon-
EMI10.2
aequant, the longer the time during which the mat is subjected to heat which after a short period of application destroys
EMI10.3
or tends to destroy the cellulose present, is prolonged.
Any suitable type of heated differential press having ventilated stages can be used. heated pressure rollers or pressure rollers to apply heat and pressure quickly and simultaneously to the
EMI10.4
Residue mat a continuous process being preferable in which the plant residue is constantly advanced through the heating and pressure application means and is removed therefrom as a continuous mat which,
can be rolled up
EMI10.5
for stored pulls which can be rolled or stacked for this purpose, or which can be advantageously accordion-folded and packed in a press in the form of a high density bale * Of course, the rollers may be more advantageous
EMI10.6
;
for maauteatsoa and for subsequent application by being admitted to a fraying machine in a papermaking facility or other factory for their due admission
EMI10.7
, the digestion apparatus # the hundred times the @ ball @ folded aa) 'accordion can also be admitted continuously in a
EMI10.8
fraying machine or other equipment, and can be stored in a rather small space making a larger
EMI10.9
of economy.
Any suitable type of pressing device can be used to apply pressure; the mat formed by plant residues in the process of processing
EMI10.10
; 3rd ..
1 ,, Another method of implementing the invention
<Desc / Clms Page number 11>
consists in preheating the residue of the plants before applying pressure. Thus, the plant residue mat can be passed through a chamber or enclosure with the addition of moisture, as needed, and dry or humid heat can be applied to bring the residue up to temperature as well as the desired water content immediately before applying pressure. The heat can be applied in the form of heated air or more preferably in the form of superheated water vapor.
In the latter case, the presence of a sufficient quantity of humidity is guaranteed and a very efficient rupture of the cell walls is obtained.
The plant residue is heated very quickly to the desired temperature under efficient conditions of heat transmission, and the condensing water vapor tends to reduce the pressure around the cells by facilitating the rupture of the cell walls. cell due to the internal pressure that is established in the cells due to their heating.
The heated mat from the residue of plants whose cells are broken, whose lignin is hydrolyzed and made mobile, and whose gums and resins are softened and rendered. mobile, and of which substantially all desired elements are intact, then immediately passes through a suitable pressure mechanism in which the hydrolyzed lignin and the softened gums and resins are spread throughout the mat closed by the residue. of plants and driven back into the shallow beds.
In addition, excess water and other unfavorable components, such as cell pacifiers, are squeezed out and removed. The mat is also packed into a given but flexible sheet by application of pressure to transform the plant residue into a form in which it can be transported and stored for long periods of time.
<Desc / Clms Page number 12>
temple without any appreciable deterioration.
Of course, in this case, it suffices that the degree of pressure applied is high enough to compact the mat and spread the lignin, gums and resins as a whole.
As a particular example, a straw of rice, oats or wheat, at any time after having it. mowed and before any appreciable deterioration occurs, a mat is formed with a thickness of
1 cm approximately, and passes between heated rollers between them. which the mat reaches a temperature between 120 and
135 C and is subjected to a pressure of the order of 10 kg / om2 for a period of time of one to four seconds. Thanks to this process, the six desired results listed above are achieved and a dense and flexible sheet of the packed plant residue is obtained, in which all the advantageous elements are retained.
Straw has practically impermeable surfaces to water but must be stored under cover if its subsequent use as raw material is to be made only at the end of an appreciable temple. Cellulose is protected against damage, growth of fungi and bacteria is substantially inhibited, and virtually all of the lignin, gums and resins and other beneficial natural components are retained. The excess water is evaporated off, and easy to handle and store bales or rolls of raw material formed by plant residue are provided.
In another example, we can put straw ^; of oat or wheat ring, at any time after it has been harvested and before any appreciable deterioration occurs, in the form of a mat having a thickness of 5 to 10 cm and passing it through on a perforated conveyor belt through a chamber or tunnel at atmospheric pressure,
<Desc / Clms Page number 13>
in which the mat this exposed to superheated water vapor at a temperature between 120 and 135 0.
As a result, the cell walls are ruptured, the lignin is hydrolyzed, and the resins and gums are softened and made mobile for subsequent flow. Part of the excess water can be removed by evaporation depending on the conditions. prevailing conditions and sufficient moisture is available for the hydrolysis of the lignin. This is not a cooking stage, but a rapid heating stage.
After heating the mat, it is passed through a pressure-generating machine, the perforated plates or rollers of which can be moderately heated or can only receive the heat from the heated mat, and the mat is subjected at a pressure of the order of
8 kg / m 2 for sufficient time to flow and distribute the hydrolyzed lignin and softened gums and resins to the straw surfaces to form a moisture impermeable surface coating.
At the same time, the mat is compressed into a dense, flexible thin sheet which can be rolled up or folded and packed for transport and / or prolonged storage, and excess moisture is squeezed out. through- . shooting the mat or the leaves
Straw dried in the atmosphere at or near sea level normally has a water content of less than 14% by weight, and this is well suited for the hydrolysis of lignin.
Moisture at the surface is not necessary if the water content is in the order of 14%, and it is not necessary to incorporate water into the straw unless the straw has grown or stored temporarily in an area which is at a high altitude and dries so as to dry out the straw excessively after harvest.
he
<Desc / Clms Page number 14>
There must be an amount of water.1 sufficient to hydrolyze the lignin enough to bind and seal the fibers of the straw into a compact mat and to protect the mat against moisture absorption, or in other words, . to make the mat substantially waterproof. The presence of a quantity of water greater than 14% is not harmful but it is simply driven off by heat and pressure evaporation as the straw is treated.
There must exist in the residue of the plants, either naturally or by addition, a sufficient quantity of moisture to hydrolyze the lignin which this presents a factor; which this easily and quickly determined by a specialist.
The pressure applied in any embodiment of the process is that necessary to distribute the hydrated lignin and the softened resins and gums throughout the mat, and in particular to the surfaces of the straw particles, and when not use no preheating, to cause the cell walls to break. The treatment temperature should be sufficient to induce hydrolysis of the lignin which is sufficient to soften the resins and the-Sums and should be between 90 and 300 C, preferably between 110 and 150 0.
The temperature should not be high enough, or should not be applied for a time likely to initiate evaporation of the volatile components of the plant material or residue.
Due to the relationship between processing temperature, applied pressure and application time of the two, all parameters are liable to vary to a large extent, as is generally true for any chemical reaction or chemical process. and physical combined. The pressure applied must be sufficient to
<Desc / Clms Page number 15>
spread the hydrolyzed lignin and the softened gums and resins throughout the mat formed by the residue of the plants and to compact the mat to the desired extent, and hence it depends partly on the final density and partly the temperature to which the mat is heated,
since this temperature determines the mobility of the resins and gums achieved. One can have recourse b. of pressures between 5 and 50 kg / cm2. Again, the desired density must be reflected in a balance between packing for storage and ease of subsequent disintegration in further processing and must take into account the overall economics.
The temperature applied and the duration of application are closely related since very high temperature can be safely applied for a very short period of time and lower temperatures resulting in longer periods of time. * Thus, we could use a temperature of 300 C.
If it was applied for a fraction of a second only. Conversely, it could be applied at a temperature of 90 ° or less for several minutes or even a fraction of an hour. The particular conditions of the process of the invention in question and the economic factors taken into account determine the temperature range, to be used, and therefore the application time of the heating medium * The heating must be sufficient to hydrolyze and to make the lignin mobile and to soften the gums and resins sufficient to distribute them throughout the mat as a binder or a surface coating.
Naturally, the duration of application must allow these functions to be fully realized. When both heat and pressure are applied simultaneously, the application time should
<Desc / Clms Page number 16>
be capable of allowing the desired establishment of lignin and gummos and resins as well as the elimination of the quantity of excess water and other unfavorable components * Naturally, the moisture content of the plant residue and the nature of the residue necessarily affect all these factors Obviously, the duration of treatment and the.
temperature and preaeion used should be balanced with each other to achieve the indicated results which are necessary or desired, and each should be reduced as necessary to avoid damage to plant residue or loss or alteration of the interesting and useful components of the residue. All this falls within the usual possibilities of a specialist in this field.
Naturally, the invention is not limited to the embodiment described and is capable of receiving various variants falling within the scope and spirit of the invention.