Investigation on the Potencial of Colza Stem in Paper Production

Document Type : Research Article


1 Department of Wood and Paper Science and Technology, Science and Research Branch, Islamic Azad Universty, Tehran,, I.R. IRAN

2 Department of Wood and Paper Science and Technology, Karaj Branch, Islamic Azad University, Karaj, I.R. IRAN


This study was concentrated to investigate the influence of chemical treatment time and temperature on production of chemi-mechanical pulp from Colza stem. Three treatment times (15, 30 and 45 minutes) and two treatment temperatures (125 and 145 °C) were investigated. Chemical charge as 4% NaOH and 8% Na2SO3 as well as L/W equal to 7/1 was kept constant and high pressure cooking vessel was used. Accepted pulp yield varied between 53.8% (severe pulping) and 63% (mild pulping) and the total yield for these pulping conditions was measured between 57.6% and 68.9%. The residual lignin in low yield pulp was measured as 19% and higher yield pulp was 20.4%. Holocellulose content of pulps varied between 72.5%- 74% and freeness was between 520-590 ml CSF. Fiber quality analysis using Fiber Quality Analyzer (FQA) showed that average fiber length of pulps are between 0.54-0.65 mm, fine content is high and fiber coarseness is between 0.21-0.41 mg/m. Even though the pulp freeness was reduced from original value to about 300 mL CSF as pulps were refined in PFI mill applying 500 revolutions, but the fiber quality did not change. Measurement of fiber classification using Bauer-McNett procedure revealed similar results to FQA. Brightness was measured between 31.86- 43.38%, opacity above 99% and transparency between 4.86- 7.16%, which did not change as the pulps were refined. Strength properties of paper from these pulps before and after refining were also measured. The unrefined strength including tensile index, burst index and tear index were measured as 15.48- 26.13 N.m/g, lower than 1 kPa.m2/g and 2.91- 4.34mNm2/g respectively. These indices after treatment in PFI mill (500 revolutions) were raised to 19.74-35.19 N.m/g, 1.70 kPa.m2/g and 3.21- 4.68 mNm2/g respectively.  


Main Subjects

[1] McKeen W.S., Jacobs R.S., "Wheat Straw as Paper Fiber Source", Unpublished Report, Washington Clean Center (1997).
[2] Pande H., Non-Wood Fiber and Global Fiber Supply, Unasylva, 193, p. 9 (2009).
[3] McCoskey J.T., What about Non-Woods. In Proc. Tappi Global Fiber Supply Symposium. Pp:95-106. Tappi Press. ]Atlanta GA, USA (1995).
[4] Pan X.P., Leary G.J., Alkaline Peroxide Mechanical Pulping of Wheat Straw. Part 1: Factors Influencing the Brightness Response in Impregnation.,Tappi Journal Peer-Reviews Paper, 9 Pages (2001).
[5] Xu E.C., Rao N.N., APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulps from Non wood Fibers. Part 3: Bagasse. In Proceeding of the Tappi 2001 Pulping Conference, 8 pages (2001). 
[6] Navaee S., Fatehi P., Influence of Rice Straw Cooking Conditions on Pulp Properties in the Soda- AQ -Ethanol Pulping. In Proc. 2005 Int.Conf. Simulation and Modeling.5 Pages (2005).
[7] Lewis M., Jackson M.,"Nalgrass : A Nonwood Fiber Source Suitable for Existing US Pulp Mills. Reprinted from Trends in New Crop and New Uses", ASHS Press, Alexandra, Va. pp. 371-376 (2002).
[8] Dinesh M., Dibyen du N., Phil W., Refiner Mechanical Pulp from Kenaf for Newsprint Manufacture, Tappi J., 3(4), p. 9 (2004).
[9] Chen R., Wang I.C., Ku Y.C.,Chemimechanical Pulping of Rice Straw (1) Liquid - Phase Cooking, China Forest Research Journal, 12(3), p. 235 (1997).
[10] Kristova P., Kordsachia O., Khider T., Alkaline Pulping with Additives of Date Palm Branches and Leaves from Sudan, Bioresources Technology, 9, p. 79 (2005).
[11] صالحی، ک.؛ "بررسی و تعین ویژگی­های خمیر کاغذ شیمیایی مکانیکی بازده بالا از باگاس. پایان نامه کارشناسی ارشد"، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گرگان، 117ص.، (1377).
[12] رودی، ح.؛ "بررسی تولید خمیر کاغذ نیمه شیمیایی سولفیت خنثی از ساقه آفتابگردان و ارزیابی آن به منظور تولید کاغذ کنگره­ای در صنایع چوب و کاغذ مازندران"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس.، 125 ص (1381).
[13] سراییان، ا.؛ "بررسی امکان تولید خمیر کاغذ پر بازده سفید با روش مکانیکی پراکسید قلیایی (APMP) از کاه گندم خراسان"، رساله دکتری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، 228 ص.، (1382).
[14] سفیدگران، ر.؛ "بررسی ویژگی­های خمیر کاغذ کلزا به روش سودا"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس. 130ص.، (1382).
[15] مرادیان، م. ه.؛ جهان لتیباری، ا.؛ رسالتی، ح.؛ فخریان، ع.؛ بررسی تولید خمیر کاغذ CMP از کاه گندم، مجله منابع طبیعی ایران، (4)56، ص. 469 (1382).
[16] رسالتی، ح.؛ پطرودی، س. ر.؛ بررسی تولید کاغذ روزنامه از خمیر کاغذ شیمیایی باگاس و خمیر کاغذ CMP پهن برگان. نهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران. چکیده الکترونیکی مقالات. WWW.ECHEMICA.COM.، (1383).
[17] فخریان، ع.؛ گلبابائی، ف.؛ حسین خانی، ح.؛ صالحی، ک.؛ بررسی تولید خمیر کاغذ حاصل از ذرت دانه­ای  با روش CMP و APMP، دوفصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران. (2) 22، ص. 155 (1386).
[18] جهان لتیباری، ا.، حسینی، ا.؛ رسالتی، ح.؛ فخریان روغنی، ع.؛ تعیین شرایط بهینه پخت خمیر کاغذ از کاه گندم به روش NSSC برای ساخت کاغذ کنگره ای، مجله منابع طبیعی ایران، (4)59، ص. 903 (1385). 
[19] حجازی،س.؛ جهان لتیباری، ا.؛ رودلف، ک.؛ پارساپژوه، د.؛ چیرنر، ا.؛ بررسی رنگبری خمیر کاغذ سودا از کاه گندم با روش کاملاً بدون کلر (TCF)، مجله منابع طبیعی ایران، دانشگاه تهران، (4) 59، ص. 935 (1385).
[20] حمصی، ا.ه.؛ پیروز،م. م.؛ میرشکرایی، س.ا.؛ بررسی ویژگی های خمیر کاغذ نیمه شیمیایی سولفیت خنثی از ساقه کلزا، مجله علمی پژوهشی علوم کشاورزی، (4) 12، ص. 925 (1385).
[21] احمدی، م.؛ جهان لتیباری، ا.؛ فائزی پور، م.؛ حجازی، س.؛ ارزیابی ویژگی های مقاومتی خمیر کاغذ نیمه شیمیایی سولفیت خنثی از ساقه کلزا، نشریه جنگل و فرآوری چوب دانشکده منابع طبیعی، (2) 62، ص. 133 (1388).
[22] مظهری موسوی، س.م.؛ مهدوی، س.؛ حسینی، س.ض.؛ رسالتی، ح.؛ یوسفی، ح.؛ بررسی ویژگی­های خمیر کاغذ تولید شده به روش سودا- آنتراکینون از ساقه کلزا، تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران، (1) 24، ص. 69 (1388).
[23] درویش قدیما، ف.؛ جهان لتیباری، ا.؛ سپیده دم، س.م.ج.؛ تاجدینی، آ.؛ مرادبک، ا.؛ بررسی ویژگی­های خمیر پربازده از ساقه ذرت دانه­ای، فصلنامه تخصصی علوم و فنون منلبع طبیعی، (4) 3، ص. 27 (1387).
[24] ملائی، م.؛ عنایتی، ع. ا.؛ همزه، ی.؛ میرشکرایی، س. ا.؛ بررسی تولید خمیر کاغذ به روش سودا- آنتراکینون از پسماند کلزا، تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران، (2) 23، ص. 54 (1387).
[25] حسین پور، ر.، "بررسی تولید خمیر کاغذ شیمیایی- مکانیکی رنگبری شده (BCMP) از پسماند کلزا"، پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج. 420 ص (1388).
[26] "Tappi Standard Test Methods", Tappi Press, Atlanta, Ga. USA (2009).
[27] Guay D., Sutherland N.R., Rantanen W., Malandri N., Stephens A., Mattingly K., Schneider M., Comparison of Fiber Length Analyzer Over a Range of Fiber Types.2005 Tappi Practical Paper Making Conference [electronic resource]: May 22-26, 2005. Milwaukee, Wisconsin.. Tappi Press. Atlanta: Ga. 30 pages (2005).
[28] حمصی، ا. ه.؛ ثمریها، ا.؛ بررسی اثر پالایش بر خواص مقاومتی کاغذ حاصل از باگاس به روش NSSC ، مجله علمی پژوهشی علوم کشاورزی، (3) 11، ص. 69 (1384).
[29] Ates S., Atik C.N.Y., Gumuskaya E., Comparison of different Chemical Pulps from Wheat Straw and Bleaching with Xylanase. Pre - Treated ECF Method, Turk. J. Agri: For, 32, p. 561 (2008).
[30] Robertson G., Olsan J., Allen P., Chan B., Seth R., Measurement of Fiber Length, Coarseness and Shape with the Fiber Quality Analyzer, Tappi J., 82 (10), p.93 (1999).