Optimization and Scale up of Cellulose Extraction Process From Olive Industry Solid Waste
Date
2015
Authors
Shatha Faiez Reda Thiab
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Olive Industry Solid Waste is the remaining part of the grain of the olive industry after squeezing it, it consists of wood seeds and pulp. The OISW consists of cellulose, hemicelluloses, lignin and extractives.
In this work, cellulose the most valuable ingredient of OISW, was extracted in a multistep process. The process begins with pre-hydrolysis stage which opens the OISW structure and makes it more accessible for chemicals. Also in this stage, most of the hemicelluloses materials present in OISW are degraded and dissolve in water. In the prehydrolysis stage, different materials were evaluated and satisfactory results were obtained using water alone. Then OISW was subjected to the pulping process using an aqueous solution of sodium sulfide and sodium hydroxide. In the pulping stage most of the lignin is degraded and removed. The produced pulp was then subjected to a bleaching process to remove residual colored materials. Excellent results were obtained using the bleaching sequence HtPHtEp . The amount obtained form OISW was about 30%. The process was then scaled up to 5 kilograms of OISW using a 20 kilograms reactor. The amount of cellulose obtained was 1.2 kg (24%).The obtained cellulose was evaluated using various analytical and spectroscopic techniques: K-number, Intrinsic Viscosity, Soxhlet Extraction, SEM and FT-IR.
The extracted cellulose, was successfully converted into carboxylmethyl cellulose (CMC) by reacting it with sodium hydroxide and chloroacetic acid. CMC is an important cellulose ether, which have wide industrial application particularly in cosmetics, food, detergents, paints and other consumer products. The derivative was analyzed by FT-IR and the degree of substitution was determined.
The most important results of this work are:
1- The process of extracting cellulose from the OISW was scaled up to multikilograms.
2- The extracted cellulose was successfully converted into cellulose ether )CM
الجفت هو الجزء المتبقي من حبات الزيتون بعد عصرها, حيث يتكون من بذور الخشب وألياف اللب. الجفت يتكون من السيليولوز وشبه السيليولوز والليجنين ومركباتأخرى. تم في هذه الدراسة إستخلاص السيليولوز من الجفت في عملية تتكون من عدة خطوات ومراحل.تبدأ العملية بمرحلة غسل السيليولوز التي تعمل على فتح هيكل الجفت وتجعلها أكثر قابلية للمواد الكيميائية، أيضا في هذه المرحلة معظم مواد شبه السيليولوز الموجودة في الجفت تتحلل وتذوب في الماء. في مرحلة غسيل السيليولوز تمت تجربة عدة مواد لكن معاملة الجفت مع الماء لوحده كانت أكثر جدوى. ومن ثم جرى تعريض الجفت لعملية Pulpin باستخدام محلول من كبريتيد الصوديوم وهيدروكسيد الصوديوم. في مرحلة Pulping معظم الليجنين يتحلل ويختفي. و اللب الناتج يتم تعريضه لعملية التبييض لإزالة المواد الملونة المتبقية. أفضل وأحسن سلسلة تبييض كانت HtPHtEp. نسبة السيليولوز المستخلصة كانت 30%. ومن ثم تم رفع كمية الجفت إلى 5 كغم باستخدام مفاعل له قدرة على حمل 20 كغم. كمية السيليولوز التي تم الحصول عليها 1,2 كغم أي ما تعادل نسبة 24%. و تم تحليل السيليولوز باستخدام تقنيات تحليلية وطيفية مختلفة: K-number، IV، Extraction، SEM،FT-IR. تم بنجاح تحويل السيليولوز إلى كربوكسي ميثيل سيليولوز وذلك عن طريق تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الكلورواسيتيك. ويعد كربوكسي ميثيل سيليولوز أهم سيليولوز إيثري، له مجال واسع في التطبيقات الصناعية التي تشمل مواد التجميل، الغذاء، المنظفات, دهانات وصناعات أخرى.تم تحليل هذا المشتق باستخدام FT-IR وإيجاد درجة الاستبدال. وأهم نتائج هذا العمل: 1- العمل على رفع عملية الإستخلاص إلى كيلوغرامات. 2- تم تحويل السيليولوز المستخلص بنجاح إلى السيليولوز الإيثري(كربوكسي ميثيل سيليولوز).
الجفت هو الجزء المتبقي من حبات الزيتون بعد عصرها, حيث يتكون من بذور الخشب وألياف اللب. الجفت يتكون من السيليولوز وشبه السيليولوز والليجنين ومركباتأخرى. تم في هذه الدراسة إستخلاص السيليولوز من الجفت في عملية تتكون من عدة خطوات ومراحل.تبدأ العملية بمرحلة غسل السيليولوز التي تعمل على فتح هيكل الجفت وتجعلها أكثر قابلية للمواد الكيميائية، أيضا في هذه المرحلة معظم مواد شبه السيليولوز الموجودة في الجفت تتحلل وتذوب في الماء. في مرحلة غسيل السيليولوز تمت تجربة عدة مواد لكن معاملة الجفت مع الماء لوحده كانت أكثر جدوى. ومن ثم جرى تعريض الجفت لعملية Pulpin باستخدام محلول من كبريتيد الصوديوم وهيدروكسيد الصوديوم. في مرحلة Pulping معظم الليجنين يتحلل ويختفي. و اللب الناتج يتم تعريضه لعملية التبييض لإزالة المواد الملونة المتبقية. أفضل وأحسن سلسلة تبييض كانت HtPHtEp. نسبة السيليولوز المستخلصة كانت 30%. ومن ثم تم رفع كمية الجفت إلى 5 كغم باستخدام مفاعل له قدرة على حمل 20 كغم. كمية السيليولوز التي تم الحصول عليها 1,2 كغم أي ما تعادل نسبة 24%. و تم تحليل السيليولوز باستخدام تقنيات تحليلية وطيفية مختلفة: K-number، IV، Extraction، SEM،FT-IR. تم بنجاح تحويل السيليولوز إلى كربوكسي ميثيل سيليولوز وذلك عن طريق تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع حمض الكلورواسيتيك. ويعد كربوكسي ميثيل سيليولوز أهم سيليولوز إيثري، له مجال واسع في التطبيقات الصناعية التي تشمل مواد التجميل، الغذاء، المنظفات, دهانات وصناعات أخرى.تم تحليل هذا المشتق باستخدام FT-IR وإيجاد درجة الاستبدال. وأهم نتائج هذا العمل: 1- العمل على رفع عملية الإستخلاص إلى كيلوغرامات. 2- تم تحويل السيليولوز المستخلص بنجاح إلى السيليولوز الإيثري(كربوكسي ميثيل سيليولوز).