ITTO980261A1

ITTO980261A1 - Procedimento ed impianto per l'estrazione in continuo da un materiale legnoso di una sostanza vegetale, quale tannino, in esso contenuta

Info

Publication number: ITTO980261A1
Application number: IT98TO000261A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Battaglia; Giacomo Calleri
Original assignee: Riccardo Battaglia; Luykk Theresia
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-09-26
Also published as: AU3146899A; ES2183533T3; WO1999049129A1; ATE227789T1; SI1071842T1; EP1071842A1; DE69903932D1; EP1071842B1; UY25445A1; ZA200005060B; PT1071842E; BR9909665A; AR023627A1

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento ed impianto per l'estrazione in continuo da un materiale legnoso di una sostanza vegetale, quale tannino, in esso contenuta e/o per ottenere un prodotto ligno-cellulosico utilizzabile, e prodotti ottenuti con il procedimento"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento secondo il preambolo della rivendicazione 1 e ad un impianto secondo il preambolo della rivendi cazione 21.

L'invenzione è stata sviluppata nella sua applicazione al trattamento del legno di castagno per estrar e il tannino ed ottenere al tempo stesso un materiale legnoso sostanzialmente privo di tannino ed utilizzabile tra l'altro per la formazione di prodotti in foglio od in lastra.

Essa è tuttavia applicabile ad altri materiali legnosi contenenti un tannino vegetale, come le cortecce delle querce, di alcune acacie, tra cui le mimose, e di molte conifere, i legni di quebracho rosso, i frutti di algarovilla, i mirabolani, i divi-divi, la vallonea, le radici di mangrovia e le noci di galla (notizie ricavate in parte da Villavecchia Eigenmann, NUOVO DIZIONARIO DI MERCEOLOGIA E CHIMICA APPLICATA, Editore Ulrico Hoepli, Milano, 1977, Voi. VII, Pag. 3043).

Essa è pure applicabile all'estrazione di altre sostanze vegetali da un materiale legnoso, ad esempio sostanze vegetali zuccherine. Un suo esempio tipico di applicazione è l'estrazione dello zucchero dalla canna da zucchero.

Già esistono impianti tradizionali che, con uno stesso procedimento tradizionale, in una certa stagione sono utilizzati per estrarre tannino da materiali legnosi che lo contengono ed in un'altra stagione sono utilizzati per estrarre lo zucchero dalla canna da zucchero.

Considerando il procedimento tradizionale applicato al legno di castagno, il legno grezzo viene raccolto in cataste e successivamente ridotto, per mezzo di un truciolatore, in trucioli aventi una dimensione media di 30 X 30 X 0,5 mm con una superficie specifica di almeno 400-600 mm<2 >per cm<3 >di truciolo.

I trucioli sono successivamente trattati per partite (batch) in una batteria di diffusori ove il tannino viene estratto dai trucioli in soluzione acquosa mediante un trattamento in controcorrente con acqua ad alta temperatura (110-120°).

Il tannino estratto viene successivamente inviato ad un concentratore multistadio. Il concentrato, dopo vari trattamenti chimici, viene commercializzato principalmente per la fabbricazione del cuoio.

L'evaporato a basso potere inquinante che proviene dal concentratore può essere in parte utilizzato nel processo di estrazione o scaricato all'esterno.

Questo procedimento noto presenta diversi inconvenienti.

Un primo inconveniente consiste nel fatto che la resa di estrazione del tannino nei diffusori è relativamente bassa (70-80%).

Un altro inconveniente consiste nel fatto che, a causa dell'uso dei diffusori, il procedimento è discontinuo, mentre sarebbe desiderabile un procedimento sostanzialmente continuo e perciò più economico .

Ancora un altro inconveniente consiste nel fatto che i trucioli scaricati dai diffusori contengono ancora una quantità di tannino tale da renderne poco desiderabile l'uso come materiale costitutivo, ad esempio, di pannelli pressati, dato il forte potere colorante del tannino.

I fabbricanti di pannelli usano di preferenza fibre ottenute da trucioli di legni non contenenti tannino (che possono essere più costosi di quanto non sia il legno di castagno).

Un altro inconveniente ancora che rende i trucioli di legno di castagno poco adatti alla fabbricazioni di pannelli od altro è il fatto che nei diffusori questi trucioli subiscono un trattamento termico eccessivamente intenso, in conseguenza del quale le caratteristiche chimico-fisiche dei pannelli che se ne possono ottenere sono mediocri Lo scopo dell'invenzione è quello di realizzare un procedimento sostanzialmente continuo ed un impianto che eliminino questi inconvenienti.

Secondo l'invenzione questo scopo è raggiunto per mezzo di un procedimento ed un impianto quali rivendicati .

Grazie a questa idea di soluzione il trattamento del materiale legnoso non avviene più in modo discontinuo come nei diffusori tradizionali.

I trucioli, invece di essere inviati nei diffusori, vengono sottoposti ad un'ulteriore frammentazione in piccole particelle, che può essere vantaggiosamente una sfibratura.

Nella successiva dispersione in acqua delle particelle, dato che la superficie di scambio tra particelle ed acqua è molto maggiore di quella tra trucioli ed acqua, la dissoluzione nell'acqua del tannino od altra sostanza vegetale può raggiungere valori percentuali molto più elevati rispetto ai procedimenti tradizionali, ad esempio valori del 90%.

Tuttavia, anche accontentandosi ,di una resa pari a quella dei procedimenti tradizionali (70-80%), un impianto secondo l'invenzione è più economico di un impianto tradizionale, tra l'altro per il fatto che consente di attuare un procedimento continuo o sostanzialmente tale.

In pari tempo, le particelle di legno non sono sottoposte ad un maltrattamento come quello che esse subiscono nei diffusori e conservano ottime qualità chimico-fisiche che le rendono più adatte alla fabbricazione di prodotti in foglio od in lastra, od altro, il tutto come sarà chiarito nel corso della descrizione riferita al disegno.

L'invenzione riguarda pure i prodotti ottenuti con il procedimento rivendicato, tra cui le sostanze vegetali estratte dal materiale legnoso, i prodotti particellari ligno-cellulosici ottenuti con il procedimento stesso ed i materiali in foglio o lastra e simili, realizzati con tali prodotti particellari .

L'invenzione sarà chiarita meglio dalla descrizione che segue, riferita al disegno annesso che rappresenta schematicamente, a titolo d'esempio non limitativo, un impianto per il trattamento del legno di castagno allo scopo di ricavarne sia tannino che pannelli pressati.

Riferendosi al disegno, le frecce A ... M indicano i passaggi dei materiali da una fase di trattamento alla successiva.

Con 1 è indicata una catasta di pezzi di legno di castagno.

Con 2 è indicato un truciolatore di tipo noto al quale i pezzi della catasta 1 vengono alimentati sostanzialmente in continuo (freccia A) per ridurli in trucioli.

Preferibilmente, i trucioli uscenti dal truciolatone 2 hanno, a titolo non limitativo, una dimensione media dell'ordine di 30 x 30 x 0,5 mm con una superficie specifica dell'ordine di almeno 400 mm<2 >per cm<3 >di truciolo.

Un sistema trasportatore 3 allontana i trucioli dal truciolatone 2 e li ammucchia in un cumulo di trucioli 4 (freccia B).

Con 5 è indicato uno sfibratore termomeccanico al quale i trucioli 4 sono alimentati sostanzialmente in continuo secondo la freccia C.

Preferibilmente, con la sfibratura si producono fibre o gruppi di fibre aventi una superficie specifica di almeno 4000 mm<2 >per cm<3 >di fibra.

Per certi materiali legnosi che non sono suscettibili di fornire fibre utilizzabili per la fabbricazione di pannelli di fibre, lo sfibratore 5 può essere sostituito da un mulino, ad esempio del tipo a palle od a martelli, per ottenere particelle in forma di granuli, aventi comunque, preferibilmente, una superficie specifica di almeno 4000 mm<2 >per cm<3 >di particella.

Con 6 è indicata nel complesso una batteria di recipienti di dispersione che possono essere costituiti da vasche aperte oppure da contenitori in pressione .

Le fibre uscenti dallo sfibratore 5 sono inviate in modo sostanzialmente continuo, secondo la freccia D, ad un primo recipiente della batteria 6.

I collegamenti di circolazione dell'acqua nei recipienti 6 sono commutabili in modo da realizzare una dispersione progressiva delle fibre (o di altre particelle) in controcorrente.

In alternativa, questa dispersione progressiva può essere realizzata in equicorrente.

Nel caso delle fibre, se la sfibratura effettuata nello sfibratore 5 non le suddivide sufficientemente, può essere provvisto un raffinatore 7 al quale le fibre o gruppi di fibre provenienti dallo sfibratore 5 vengono trasferiti in modo sostanzialmente continuo secondo la freccia tratteggiata E.

Vantaggiosamente, nello sfibratore 5 viene introdotto vapore d'acqua, preferibilmente soprassaturo e ad una pressione dell'ordine di qualche bar, per ottenere tra l'altro una parziale estrazione del tannino (o di altra sostanza vegetale) dalle fibre.

Invece del vapore d'acqua, nello sfibratore 5 si può introdurre acqua surriscaldata.

Il raffinatore 7, che è simile allo sfibratore 5, incrementa la superficie specifica delle fibre al di sopra di 4000 mm<2 >per cm<3 >di fibra e preferibilmente ad un valore dell'ordine di almeno 7000 mm<2 >per cm<3 >di fibra.

Le fibre raffinate vengono poi trasferite in modo sostanzialmente continuo, secondo la freccia tratteggiata F, dal raffinatore 7 alla batteria di recipienti 6.

Anche la soluzione di tannino (o di altra sostanza vegetale) derivante dall'estrazione con vapore nello sfibratore 5 e/o nel raffinatore 7 viene trasferita alla batteria di recipienti 6 insieme con le fibre.

Tanto nel caso delle fibre provenienti direttamente dallo sfibratore 5 quanto nel caso delle fibre provenienti dal raffinatore 7, nella batteria di recipienti 6 le fibre vengono disperse in acqua, ottenendo così una soluzione acquosa del tannino od altra sostanza vegetale estratta dalle fibre (od altre particelle).

Con 8 è indicata una batteria di concentratori a colonna ai quali una parte della soluzione acquosa, priva delle fibre o particelle, viene inviata in modo sostanzialmente continuo secondo la freccia H.

Con 9 è indicata una macchina del tipo Fourdrinier o simile.

La macchina 9 comprende tra l'altro una tela trasportatrice filtrante 10. La tela 10 è in forma di nastro continuo e circola continuamente in senso orario nella figura.

Gran parte della soluzione acquosa con le fibre o particelle in sospensione viene trasferita dalla batteria 6 alla tela 10 secondo la freccia G e viene distribuita uniformemente sulla tela 10.

Preferibilmente, la soluzione acquosa trasferita alla tela 10 contiene fibre con una densità dell'ordine dell'1-2% in peso di fibre.

La tela 10 funge da filtro e trattiene le fibre .

La soluzione acquosa discende invece attraverso la tela 10 in parte per sgocciolamerito ed in parte per aspirazione ad opera di cassette aspiranti 11 del tipo ben noto nelle macchine da cartiera.

il nastro di fibre in via di formazione o feltratura viene pure spremuto tra coppie di rulli 12 che incrementano l'asportazione della soluzione acquosa dalle fibre.

Tutta la soluzione acquosa asportata per sgocciolamento e/o aspirazione e/o spremitura precipita secondo la freccia I in un recipiente di raccolta sottostante 13, dal quale la soluzione priva di fibre viene pompata nella batteria di concentratori 8.

Nella batteria di concentratori 8 la soluzione acquosa di tannino od altro viene concentrata alla densità prescritta per gli impieghi commerciali.

Non è esclusa una concentrazione sino all'ottenimento di un prodotto secco in polvere, più conveniente per lunghi trasporti ai luoghi di impiego (ad esempio per la concia).

Con 14 è indicata una pressa pannellatrice. Il nastro di fibre uscente dalla macchina 9 viene trasferito secondo la freccia K alla pressa 14, ove questo nastro viene trasformato in pannelli di fibre.

La pressa 16 è preferibilmente del tipo ad umido ed in questo caso è dotata di un recipiente 15 di raccolta ove la soluzione acquosa residua gocciola secondo la freccia L per poi essere inviata al concentratore 8 secondo la freccia M.

Non è tuttavia escluso l'impiego di una pressa a secco.

Per notizie generali circa le presse utilizzabili al posto della pressa 14 illustrata e circa i pannelli che vi si possono fabbricare si rimanda al "DIZIONARIO D'INGEGNERIA", UTET, Torino, 1976, voi. VIII, pagg. 692 e 693.

La macchina 9 del tipo Fourdrinier o simile potrebbe anche essere una macchina da cartiera e produrre un nastro di carta o cartone, ossia un materiale in foglio, anziché un materiale in lastra come i pannelli suddetti.

In sostituzione della tela 10 i mezzi di filtrazione potrebbero essere costituiti da un normale filtro separatore.

Nella descrizione che precede è stato considerato essenzialmente il caso della riduzione dei trucioli in fibre, ma impiegando un mulino al posto dello sfibratore 5 si può ottenere un materiale legnoso in granuli.

Anche con questi granuli è possibile formare pannelli, seppure di qualità non eccellente. In questo caso, nei pannelli i granuli saranno legati con un collante.

Non è escluso l'impiego dei granuli come materiale combustibile da utilizzare anche nello stesso impianto.

In questo caso il vantaggio dell'impianto è comunque sempre quello di ricavare dal materiale legnoso la massima quantità possibile di tannino od altra sostanza vegetale, grazie all'elevata superficie specifica delle particelle in sospensione nell'acqua.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per estrarre da un materiale legnoso una sostanza vegetale in esso contenuta e/o ottenere un prodotto particellare ligno-cellulosico utilizzabile, in cui il materiale legnoso grezzo viene sottoposto ad un'operazione di frammentazione ed il materiale frammentato viene sottoposto ad un'operazione d'estrazione della sostanza vegetale sotto forma di una soluzione acquosa, caratterizzato dal fatto che comprende le successive fasi seguenti: - prima frammentazione consistente, in modo noto, in una riduzione del materiale legnoso in trucioli; seconda frammentazione consistente in una riduzione dei trucioli in particelle; - dispersione in acqua delle particelle, ottenendo così una soluzione acquosa della.,suddetta sostanza vegetale nonché particelle lignocellulosiche in sospensione nella soluzione acquosa; - separazione delle particelle dalla soluzione mediante filtrazione.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che con la prima frammentazione vengono prodotti trucioli aventi una dimensione media dell'ordine di 30 x 30 x 0,5 mm con una superficie specifica dell'ordine di almeno 400 mm<2 >per cm<3 >di truciolo e con la seconda frammentazione vengono prodotte particelle aventi una superficie specifica di almeno 4000 mm<2 >per cm<3 >di particella.
3 . Procedimento secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che la suddetta dispersione viene effettuata con acqua in una batteria di recipienti.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che come recipienti si utilizzano vasche.
5. Procedimento secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che come recipienti si utilizzano contenitori in pressione.
6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 5, caratterizzato dal,fatto che la dispersione viene effettuata in controcorrente.
7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 5, caratterizzato dal fatto che la dispersione viene effettuata in equicorrente.
8. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la soluzione acquosa separata dalle particelle viene successivamente concentrata fino a privarla almeno parzialmente dell'acqua.
9. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la seconda frammentazione consiste in una macinatura meccanica e le particelle ottenute sono granuli.
10. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 8, caratterizzato dal fatto che la seconda frammentazione consiste in una sfibratura termomeccanica e le particelle ottenute sono fibre o gruppi di fibre.
11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che le fibre provenienti dalla sfibratura termomeccanica vengono sottoposte ad un'operazione di raffinazione per incrementarne la superficie specifica al di sopra di 4000 mm<2 >per cm<3 >di fibra.
12. Procedimento secondo la rivendicazione 10 oppure 11, caratterizzato dal fatto che concomitantemente alla sfibratura e/o alla raffinazione si esegue una parziale estrazione della suddetta sostanza vegetale.
13. Procedimento secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che con l'operazione di raffinazione si incrementa la superficie specifica delle fibre ad un valore di almeno 7000 mm<2 >per cm<3 >di fibra.
14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 10 a 13, caratterizzato dal fatto che la soluzione acquosa contenente le fibre viene distribuita su una tela trasportatrice filtrante di una macchina del tipo Fourdrinier o simile, dalla quale la soluzione acquosa residua viene asportata per sgocciolamento e/o aspirazione e/o spremitura, mentre la pasta di fibre portata dalla tela viene inoltrata ad una sezione di formazione di un materiale in foglio od in lastra.
15. Utilizzazione di un procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti per l'estrazione del tannino da un materiale legnoso che lo contiene.
16. Utilizzazione di un procedimento,,secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 14 per l'estrazione di una sostanza zuccherina da un materiale legnoso che la contiene.
17. Prodotto ottenuto con un procedimento secondo la rivendicazione 8.
18. Prodotto particellare ligno-cellulosico ottenuto con un procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 13.
19. Materiale in foglio, in lastra o simile ottenuto a partire da un prodotto particellare secondo la rivendicazione 18.
20. Materiale in foglio, in lastra o simile ottenuto con un procedimento secondo la rivendicazione 14.
21. Impianto per estrarre da un materiale legnoso una sostanza vegetale in esso contenuta,e/o ottenere un prodotto particellare ligno-cellulosico utilizzabile, comprendente mezzi (2, 5, 7) di frammentazione del materiale legnoso grezzo e mezzi (6) di estrazione della sostanza vegetale sotto forma di una soluzione acquosa, caratterizzato dal fatto che comprende almeno, in successione: - un trucidatore (2) di tipo noto per ridurre in trucioli il materiale legnoso; - mezzi (5, 7) per ridurre i trucioli in particelle; - una batteria (6) di recipienti di dispersione delle particelle in acqua per ottenere una soluzione acquosa della suddetta sostanza vegetale nonché particelle ligno-cellulosiche in sospensione nella soluzione acquosa; - mezzi di filtrazione (10) per separare le particelle dalla soluzione.
22. Impianto secondo la rivendicazione 21, caratterizzato dal fatto che il trucid atore (2) è così predisposto da produrre trucioli aventi una dimensione media dell'ordine di 30 x 30 x 0,5 mm con una superficie specifica dell'ordine di almeno 400 mm<2 >per cm<3 >di truciolo ed i mezzi (5) per ridurre i trucioli in particelle sono così predisposti da produrre particelle aventi una superficie specifica di almeno 4000 mm<2 >per cm<3 >di particella.
23. Impianto secondo la rivendicazione 21 oppure 22, caratterizzato dal fatto che i recipienti delle batterie sono vasche (6).
24. Impianto secondo la rivendicazione 21 oppure 22, caratterizzato dal fatto che i recipienti della batteria sono contenitori in pressione.
25. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21 a 24, caratterizzato dal fatto che la batteria di recipienti (6) è del tipo a controcorrente .
26. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21 a 24, caratterizzato dal fatto che la batteria di recipienti (6) è del tipo ad equicorrente .
27. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21 a 26, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un concentratore (8) atto a privare almeno parzialmente dell'acqua la soluzione separata dalle particelle.
28. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21 a 27, caratterizzato dal fatto che i mezzi per ridurre i trucioli in particelle consistono in un mulino meccanico atto a macinare i trucioli riducendoli in granuli.
29. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21 a 27, caratterizzato dal fatto che i mezzi per ridurre i trucioli in particelle comprendono uno sfibratore termomeccanico (5) atto a ridurre i trucioli in fibre o gruppi di fibre.
30. Impianto secondo la rivendicazione 29, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un raffinatore (7) situato tra.lo sfibratore (5) e la batteria (6) di recipienti di dispersione e così predisposto da incrementare la superficie specifica delle fibre al disopra di 4000 mm<2 >per cm<3 >di fibra.
31. Impianto secondo la rivendicazione 29 oppure 30, caratterizzato dal fatto che lo sfibratore (5) e/o il raffinatore (7) sono così predisposti da eseguire una parziale estrazione della suddetta sostanza vegetale,
32. Impianto secondo la rivendicazione 30, caratterizzato dal fatto che il raffinatore (7) è così predisposto da incrementare la superficie specifica delle fibre ad un valore di almeno 7000 mm<2 >per cm<3 >di fibra.
33. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 30 a 32, caratterizzato dal fatto che comprende una macchina (9) del tipo Fourdrinier o simile con una tela trasportatrice filtrante (10) sulla quale viene distribuita la soluzione acquosa contenente le fibre, la tela (10) costituendo i suddetti mezzi di filtrazione, essendo provvista di mezzi d'aspirazione (11) e/o spremitura (12) della soluzione acquosa e di mezzi (13) di raccolta della soluzione acquosa sgocciolata e/o aspirata e/o spremuta attraverso la tela (10), atti ad inoltrare la pasta di fibre, portata dalla tela stessa, ad una sezione (14) di formazione di un materiale in foglio od in lastra.
34. Impianto secondo la rivendicazione 33, caratterizzato dal fatto che comprende un concentratore (8) al quale è inviata, a partire dai mezzi di raccolta (13), per concentrarla, la soluzione separatasi dalle fibre.