María C. Inalbon

Deacetylation consequences in pulping processes

When wood undergoes an acidic or alkaline chemical action or a moderate thermal action, acetyl groups are easily removed. As deacetylation favourably increases the accessibility of the cell wall and the fibre swelling, mechanical properties of wood and responses of wood to pulping are modified. In this paper, the importance of the deacetylation effects in alkaline pulping is highlighted. It is shown that it is very useful to analyse acetyl content profiles in eucalyptus wood for determining the level of alkali impregnation. Global deacetylation can be a parameter that can be practical for determination of the effectiveness of alkaline impregnation of chips. In alkaline chemi-mechanical pulping of poplar, the deacetylation level that takes place during pre-treatment can establish the bonding capacity of the pulp developed afterwards in the refiner. Acetyls can be very reactive under conditions of peroxide bleaching of chemi-mechanical pulps and, as a consequence of this reaction, alkali concentration in the process and final pulp properties can be notably affected.ZusammenfassungWenn Holz einer sauren oder alkalischen chemischen Behandlung oder einer gemäßigten thermischen Behandlung unterworfen wird, werden Acetylgruppen leicht abgespalten. Da eine Deacetylierung vorteilhaft die Zugänglichkeit der Zellwand und die Faserquellung erhöht, werden die mechanischen Eigenschaften des Holzes und das Verhaltung des Holzes beim Aufschluss verändert. In dieser Arbeit wird die Bedeutung der Deacetylierung beim alkalischen Zellstoffaufschluss hervorgehoben. Es wird gezeigt, dass es sehr nützlich ist, Profile des Gehalts an Acetylgruppen in Eukalyptusholz zum Bestimmen des Ausmaßes der Imprägnierung mit Alkali zu analysieren. Die Gesamt-Deacetylierung kann ein Parameter sein, der nützlich ist, die Wirksamkeit der alkalischen Imprägnierung der Späne festzulegen. Im alkalischen chemo-mechanischem Aufschluss von Pappelholz kann das Deacetylierungsniveau während der Vorbehandlung die spätere Bindungskapazität des Zellstoffs im Refiner bestimmen. Acetylgruppen können sehr reaktiv sein unter den Bedingungen der Peroxydbleiche des chemo-mechanischen Zellstoffs, und als Folge dieser Reaktion können die Alkalikonzentration im Prozess sowie die Eigenschaften des resultierenden Zellstoffs beeinflusst werden.

Profiles of alkali concentration and galactoglucomannan degradation in kraft impregnation of Scots pine wood: Experimental observations and modeling

Abstract A deep understanding of alkali impregnation including the profiles of alkali concentration and hemicellulose degradation is necessary to analyze the optimization of current and innovative processes. In this paper, the impregnation of Scots pine (Pinus sylvestris L.) wood is analyzed and modeled under consideration of deacetylation, reactions of acidic group, and galactoglucomannan (GGM) degradation. The immobile anionic groups activated by the ionization of lignin-derived OH groups are also considered for the assessment of the Donnan effect. Predicted profiles of sodium and hydroxide ions and acetyl group concentrations are compared to experimental results. The balance between impregnation and hemicellulose degradation levels is discussed based on the developed models. Expectedly, higher concentrations and temperatures speed up the impregnation process. Nevertheless, a higher OH-concentration has two benefits for the same impregnation front position – the alkali charge inside the chip is higher and the GGM degradation is lower.

The deacetylation reaction in Eucalyptus wood: kinetics and effects on the effective diffusion.

The removal of native acetyl groups from hardwood O-acetyl-glucuronoxylan has a strong effect on physical characteristics, accessibility and structure of this polymer. The removal also has effects on the swelling and ion transport capacity of the cell wall of hardwoods. In this work, a kinetic expression for Eucalyptus wood deacetylation is determined. Two liquid mediums are considered: a simple alkaline one and another with a higher sodium concentration. The kinetic expression is a power law for the acetyl content and the concentrations in the liquid medium dependence, and is an Arrhenius type expression for temperature dependence. The kinetic expression can be useful to predict the physical properties of wood since the analysis of deacetylation effects on effective capillarity (ECCSA) shows that the acetyl content is a determining factor of wood ionic transport capacity.

Deacetylation consequences in pulping processes@@@Konsequenzen der Deacetylierung in Zellstoffprozessen

When wood undergoes an acidic or alkaline chemical action or a moderate thermal action, acetyl groups are easily removed. As deacetylation favourably increases the accessibility of the cell wall and the fibre swelling, mechanical properties of wood and responses of wood to pulping are modified. In this paper, the importance of the deacetylation effects in alkaline pulping is highlighted. It is shown that it is very useful to analyse acetyl content profiles in eucalyptus wood for determining the level of alkali impregnation. Global deacetylation can be a parameter that can be practical for determination of the effectiveness of alkaline impregnation of chips. In alkaline chemi-mechanical pulping of poplar, the deacetylation level that takes place during pre-treatment can establish the bonding capacity of the pulp developed afterwards in the refiner. Acetyls can be very reactive under conditions of peroxide bleaching of chemi-mechanical pulps and, as a consequence of this reaction, alkali concentration in the process and final pulp properties can be notably affected.ZusammenfassungWenn Holz einer sauren oder alkalischen chemischen Behandlung oder einer gemäßigten thermischen Behandlung unterworfen wird, werden Acetylgruppen leicht abgespalten. Da eine Deacetylierung vorteilhaft die Zugänglichkeit der Zellwand und die Faserquellung erhöht, werden die mechanischen Eigenschaften des Holzes und das Verhaltung des Holzes beim Aufschluss verändert. In dieser Arbeit wird die Bedeutung der Deacetylierung beim alkalischen Zellstoffaufschluss hervorgehoben. Es wird gezeigt, dass es sehr nützlich ist, Profile des Gehalts an Acetylgruppen in Eukalyptusholz zum Bestimmen des Ausmaßes der Imprägnierung mit Alkali zu analysieren. Die Gesamt-Deacetylierung kann ein Parameter sein, der nützlich ist, die Wirksamkeit der alkalischen Imprägnierung der Späne festzulegen. Im alkalischen chemo-mechanischem Aufschluss von Pappelholz kann das Deacetylierungsniveau während der Vorbehandlung die spätere Bindungskapazität des Zellstoffs im Refiner bestimmen. Acetylgruppen können sehr reaktiv sein unter den Bedingungen der Peroxydbleiche des chemo-mechanischen Zellstoffs, und als Folge dieser Reaktion können die Alkalikonzentration im Prozess sowie die Eigenschaften des resultierenden Zellstoffs beeinflusst werden.

Deacetylation consequences in pulping processesKonsequenzen der Deacetylierung in Zellstoffprozessen

When wood undergoes an acidic or alkaline chemical action or a moderate thermal action, acetyl groups are easily removed. As deacetylation favourably increases the accessibility of the cell wall and the fibre swelling, mechanical properties of wood and responses of wood to pulping are modified. In this paper, the importance of the deacetylation effects in alkaline pulping is highlighted. It is shown that it is very useful to analyse acetyl content profiles in eucalyptus wood for determining the level of alkali impregnation. Global deacetylation can be a parameter that can be practical for determination of the effectiveness of alkaline impregnation of chips. In alkaline chemi-mechanical pulping of poplar, the deacetylation level that takes place during pre-treatment can establish the bonding capacity of the pulp developed afterwards in the refiner. Acetyls can be very reactive under conditions of peroxide bleaching of chemi-mechanical pulps and, as a consequence of this reaction, alkali concentration in the process and final pulp properties can be notably affected.ZusammenfassungWenn Holz einer sauren oder alkalischen chemischen Behandlung oder einer gemäßigten thermischen Behandlung unterworfen wird, werden Acetylgruppen leicht abgespalten. Da eine Deacetylierung vorteilhaft die Zugänglichkeit der Zellwand und die Faserquellung erhöht, werden die mechanischen Eigenschaften des Holzes und das Verhaltung des Holzes beim Aufschluss verändert. In dieser Arbeit wird die Bedeutung der Deacetylierung beim alkalischen Zellstoffaufschluss hervorgehoben. Es wird gezeigt, dass es sehr nützlich ist, Profile des Gehalts an Acetylgruppen in Eukalyptusholz zum Bestimmen des Ausmaßes der Imprägnierung mit Alkali zu analysieren. Die Gesamt-Deacetylierung kann ein Parameter sein, der nützlich ist, die Wirksamkeit der alkalischen Imprägnierung der Späne festzulegen. Im alkalischen chemo-mechanischem Aufschluss von Pappelholz kann das Deacetylierungsniveau während der Vorbehandlung die spätere Bindungskapazität des Zellstoffs im Refiner bestimmen. Acetylgruppen können sehr reaktiv sein unter den Bedingungen der Peroxydbleiche des chemo-mechanischen Zellstoffs, und als Folge dieser Reaktion können die Alkalikonzentration im Prozess sowie die Eigenschaften des resultierenden Zellstoffs beeinflusst werden.