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Patent 2243294 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2243294
(54) English Title: USE OF SUGAR BEET PULP FOR MAKING PAPER OR CARDBOARD
(54) French Title: UTILISATION DE PULPES DE BETTERAVE A SUCRE DANS LA FABRICATION DE PAPIER OU DE CARTON
Status: Dead
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • D21H 11/12 (2006.01)
  • D21H 17/02 (2006.01)
(72) Inventors :
  • BREGOLA, MASSIMO (Italy)
  • WONG, EMILE (France)
(73) Owners :
  • ERIDANIA BEGHIN-SAY (France)
(71) Applicants :
  • ERIDANIA BEGHIN-SAY (France)
(74) Agent: FETHERSTONHAUGH & CO.
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(86) PCT Filing Date: 1997-02-05
(87) Open to Public Inspection: 1997-08-21
Examination requested: 2001-12-04
Availability of licence: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR1997/000224
(87) International Publication Number: WO1997/030215
(85) National Entry: 1998-07-13

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
96/01724 France 1996-02-13

Abstracts

English Abstract

The use of fermented sugar beet pulp for making paper or cardboard is disclosed as well as a fermented sugar beet pulp composition produced according to a method which comprises the steps of (a) storing the sugar beet pulp under conditions suitable for lactic acid fermentation, particularly until the pH is less than around 5 and advantageously higher than around 3.5, to give fermented pulp, (b) diluting the fermented pulp, particularly until its dry matter content is of around 1-10 %, (c) mechanically processing the diluted fermented pulp to separate the parenchymal cells from the pulp and achieve a pulp size of less than around 1000 micrometers, and (d) optionally bleaching the fermented pulp from step (a) simultaneously with step (b), or bleaching the fermented pulp from step (c).


French Abstract




L'invention concerne l'utilisation de pulpes de betterave à sucre fermentées
pour la préparation de papier ou de carton. L'invention concerne également une
composition de pulpes de betterave à sucre fermentées telle qu'obtenue par le
procédé comprenant les étapes suivantes: a) on ensile des pulpes de betterave
à sucre dans des conditions appropriées pour donner lieu à une fermentation
lactique, et notamment jusqu'à ce que le pH soit inférieur à environ 5 et
avantageusement supérieur à environ 3,5 pour obtenir des pulpes fermentées, b)
on dilue les pulpes fermentées, notamment jusqu'à ce que la teneur en matières
sèches soit d'environ 1 % à environ 10 %, c) on soumet les pulpes fermentées
diluées à un traitement mécanique, notamment un cisaillement, permettant de
séparer les cellules parenchymales contenues dans les pulpes et d'obtenir une
dimension des pulpes inférieure à environ 1000 micromètres, d) on soumet
éventuellement: les pulpes fermentées obtenues à l'issue de l'étape a) à un
blanchiment simultané à l'étape b), ou les pulpes fermentées obtenues à
l'issue de l'étape c) à un blanchiment.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


23
REVENDICATIONS

1. Procédé de préparation d'une composition de pulpes de betterave à
sucre fermentées comprenant les étapes suivantes:
- on ensile des pulpes de betterave à sucre dans des conditions appropriées pourdonner lieu à une fermentation lactique, pour obtenir des pulpes fermentées,
- on sournet les pulpes fermentées à un traitement mécanique permettant de
séparer les cellules parenchymales contenues dans les pulpes et d'obtenir une
dimension de pulpe inférieure à environ 1000 micromètres.

2. Procédé de préparation d'une composition de pulpes de betterave à
sucre fermentées comprenant les étapes suivantes:
a) on ensile des pulpes de betterave à sucre dans des conditions appropriées pour
donner lieu à une fermentation lactique, pour obtenir des pulpes fermentées,
b) on dilue les pulpes fermentées,
c) on sournet les pulpes fermentées diluées à un traitement mécanique permettantde séparer les cellules parenchymales contenues dans les pulpes et d'obtenir unedimension de pulpe inférieure à environ 1000 micromètres.

3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on ensile les pulpes de
betterave à sucre jusqu'à ce que le pH soit inférieur à environ 5.

4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on ensile les pulpes de
betterave à sucre jusqu'à ce que le pH soit supérieur à environ 3,5.

5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel on dilue les
pulpes fermentées jusqu'à ce que la teneur en matières sèches soit d'environ 1%
à environ 10%.

6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le
traitement mécanique auquel sont soumises les pulpes fermentées diluées est un
cisaillement.

7. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel on effectue
une étape d) consistant à soumettre les pulpes fermentées obtenues à l'issue de
l'étape a) a un blanchiment simultané à l'étape b).




24

8. Procédé selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel on effectue
une étape d) consistant à soumettre les pulpes fermentées obtenues à l'issue de
l'étape c) à un blanchiment.

9. Procédé selon l'une des revendications 2 à 8, dans lequel l'ensilage
est réalisé avec des pulpes de betterave à sucre dont la teneur en matières sèches
est d'environ 15% à environ 35%.

10. Composition de pulpes de betterave à sucre fermentées telle
qu'obtenue à l'issue du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
11. Composition selon la revendication 10, dans lequel la dimension
des pulpes de betterave est inférieure à 250 micromètres.

12. Composition selon la revendication 10, dans lequel la dimension
des pulpes de betterave obtenue est inférieure à 150 micromètres.

13. Utilisation d'une composition selon l'une des revendications 10 à
12, pour la préparation de papier ou de carton.

14. Papier ou carton comprenant d'environ 1 à environ 50% exprimées
par rapport aux matières sèches, d'une composition de pulpes de betterave à
sucre fermentées selon l'une des revendications 10 à 12.

15. Papier ou carton selon la revendication 14, comprenant d'environ 2
à environ 25% exprimées par rapport aux matières sèches, d'une composition de
pulpes de betterave à sucre fermentées selon l'une des revendications 10 à 12.

16. Papier ou carton selon l'une des revendications 14 ou 15,
caractérise en ce que les pulpes de betterave à sucre fermentées sont blanchies.
17. Procédé de préparation de papier ou carton selon l'une des
revendications 14 à 16, caractérisé en ce que:
- on prépare des compositions de pulpes de betterave à sucre fermentées selon
les étapes a), b), c) et d) décrites dans les revendications 2 à 9,
- on effectue une étape e) consistant à incorporer à raison d'environ 1 à environ
50 % exprimés par rapport aux matières sèches, de la susdite composition



obtenue à l'issue de l'étape c) ou d) aux matières premières traditionnelles de la
pâte à papier ou du carton.

18. Procédé selon la revendication 17, dans lequel on incorpore à
raison d'environ 2 à environ 25% exprimés par rapport aux matières sèches, de
la susdite composition obtenue à l'issue de l'étape c) ou d) aux matières
premières traditionnelles de la pâte à papier ou du carton.

19. Procédé selon la revendication 17 ou 18, dans lequel on ajoute un
floculant à l'issue de l'étape c) ou de l'étape e).

20. Procédé de préparation de papier ou carton selon l'une des
revendications 14 à 16, caractérisé en ce que:
a) on ensile des pulpes de betterave à sucre dans des conditions appropriées pour
donner lieu à une fermentation lactique, et notamment jusqu'à ce que le pH soit
inférieur à environ 5 et avantageusement supérieur à environ 3,5 pour obtenir
des pulpes fermentées,
b) on dilue les pulpes fermentées, notamment jusqu'à ce que la teneur en
matières sèches soit d'environ 1 % à environ 10 %,
c) on incorpore à raison d'environ 1 % à environ 50 %, et de préférence
d'environ 2 % à environ 25 %, exprimés par rapport aux matières sèches, de la
composition obtenu à l'issue de l'étape b) aux matières premières traditionnelles
de la pâte à papier ou du carton,
d) on soumet éventuellement:
- les pulpes fermentées obtenus à l'issue de l'étape a) à un blanchiment
simultané à l'étape b), ou
- la composition obtenue à l'issue de l'étape c) à un blanchiment,
e) on effectue un pulpage ou un raffinage de la composition obtenue à l'issue del'étape c) ou d) en combinaison avec un traitement mécanique, notamment un
cisaillement, permettant la séparation des cellules parenchymales contenues dansles pulpes de betterave fermentées et d'obtention d'une dimension de pulpes
inférieure à environ 1000 micromètres.

21. Procédé selon la revendication 20, dans lequel on ajoute un
floculant à l'issue de l'étape c) ou de l'étape e).

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


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W O 97/30215 I PCTrFR97/00224

Uitilisation de pulpes de betterave a sucre dans la fabrication de
papier ou de carton.

Domaine Techniquc
La présente invention concerne l'utilisation de pulpes de betterave à
sucre fermentées dans la fabrication de papier ou de carton. La présente
invent;on concerne également un procédé de fabrication de pulpes de betterave
fermentées. La présente invention décrit une méthode de traitement des pulpes
de betterave permettant d'obtenir un produit possédant de bonnes
caracteristi~ues en tant qu~ ingrédient de substitution dans la fabrication du
papler.

Arrière-plan de l'invention
Le papier est un film constitué d'un réseau de fibres individuelles
soudées. En général, sa fabrication passe par un procédé humide qui met en Jeu
des fibres cellulosiques. La pâte papetière est produite à partir du bois et la
composition varie selon les qualités de papier. La feuille se forme après
égouttage d'un dépôt Ul~ir()lllle sur une toile prévue à cet effet. Les fibres
longues (obtenues à partir de bois dur) permettent la ~ormation d'un réseau dansle~uel se déposent les fibres courtes (obtenues à partir de bois tendre) et
l'ensemble contribue à la résistance mec~nique du matériau formé après
séchage. Des additifs et agents de charge sont très souvent employés pour
améliarer les caractéristiques tels que l'aspect, la porosité et l'état de surface.
Les pulpes de betterave sont un sous-produit de l'industrie de
transfc~rmation de la betterave à sucre. Les beKeraves sont râpées et le sucre est
extrait à l'eau. Cette opération est suivie par un pressage afin d~all~nenter lateneur en matières sèches jusqu'à environ 25 à 30%. Les composants plillCip~u~
des pulpes de betterave sont en moyenne de la cellulose (27%), de
l'hémicellulose (29%), de la pectine (29%), les composants mineurs étant du
sucre (3%) de la lignine (3%) et des cendres (4%). Ces composants forment
ensemble la structure cellulaire caractéristique des pulpes de betterave. Cette
structure consiste en cellules parenchymales tenues ensemble et liées
transvers~lement par du xylème et du phloème tubulaire.
Peu de nouvelles valorisations économi~ues des pulpes de betterave ont
été développées, surtout en raison d'une dégradation rapide de cette matière
Actuellemen~ la ?lillcipale utilisation consiste à sécher les pulpes, à les

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melanger éventuellement avec de la mélasse et à les vendre comme aliment de
- bétail (70% des pulpes européennes en 1992).
En raison du coût énergétique elevé du séchagc, plusieurs tentatives ont
été faites pour mettre au point de nouvelles utilisations et de nouveaux
traitements des pulpes de betterave non séchées. Les transformations et
utilisations suivantes ont été étudiées: hydrolyse chimique ou enzymatique,
production d'éthanol, de biogaz, d'enzyme et d'aliment du bétail riche en
protéines.l~n ce qui concerne la possibilité d'utiliser les pulpes de betterave dans
d'autres domaines que ceux mentionnés ci-dessus, la fabrication du papier
semble promettçl-se. L'industrie du papier doit faire face à une forte pression de
l'environnement pour améliorer son rendement, réduire la pollution, utiliser
moins de produits chimiques et augmenter le recyclage. La combinaison de ces
éléments n'est pas un objectif qu'on peut atteindre directement et de nouveaux
procédés et additifs sont développés en permanence. Jusqu'à maintenant, la mise
en oeuvre de pulpes de betterave fraîches ou fermentées n'a pas été réalisée. Les
raisons principales en sont la faible proportion de cellulose contenue dans les
pulpes et la ~Llu~;iule cellulaire qui ne permet pas d'obtenir des fibres longues
qui pourraient par exemple remplacer les ~Ibres du bois. En conséquence, les
pulpes de betterave ne sont pas considérées comme pouvant convenir à la
fabrication du papier en tant que simple substitut du bois.
Cependant, l'utilisation de pulpes de betterave séchées pour la
fabrication du papier est connue. Quelques auteurs ont même décrit la possibilité
d'utiliser des pulpes de be~ v~ surpressées et ulL~ ssées dans la fabrication
du papier (G.VACCARI et al., XX General Assembly of CITS, Munich, 26th -
2s 30th June 1995).
Quelques travaux ont été réalisés pour obtenir une matière convenable
pour la fabrication du papier à partir de pulpes de betterave. Quand il est utilisé
comme charge, le produit issu des pulpes résulte toujours d'un procédé
d'extraction.
Le brevet LP 0102 829 enseigne une méthode de séparation de
polymères à partir de matières végétales contenant des cellules parenchyrnales
sous des conditions extremes de pH et à une température élevée pour une courte
durée de réaction. Le matériau cellulosique isolé, appelé PCC (Parenchymal
Cell Cellulose), est cité comme étant utile dans des applications alimentaires et
éventuellement papetières. Mais le procédé, qui comprend un tr~it~nent
chimique sévère suivi d'un vapocraquage et d'une étape de
séparation/pnri~lc~tion est complexe et n~cçS~ite de traiter les effluents à cause
des produits chimiques utilisés.

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W O 97/302IS 3 PCT~FR97/OOZ24

Le brevet CS 0174 308 décrit une méthode de fabrication du papier à
- partir d~e résidus d'extraction d'arabinose des pulpes de betterave.
Le brevet EP 0139 658 divulgue une méthode de dépectinisation et de
déshydratation de pulpes de betteraves brutes. Les pulpes brutes imprégnées
S d'eau acidifiée sont soumises à une succession alternée d'étapes de compression
et de décompression. Le travail m~C~niqlle~ produit une sorte de rouissa~,e des
fibres des pulpes. Les ~Ibres se s~parent les unes des autres, leur arrangement
directionnel disparaît et les pectines sont dissoutes. Le produit f~nal séché
convieIIt à la fabrication du papier.
Un seul procédé industriel llti~ n~ les pulpes de betterave pour la
fabricarion du papier sans aucune extraction préalable a été décrit.
Le brevet EP 0644 293 révèle un procédé de broyage des pulpes
séchées et l'utilisation des ces pulpes broyées en tant que charge du papier. Les
pulpes séchées sont broyées et micronisées. Le produit résultant est testé et
s utilisé dans la fabrication du papier à une échelle industrielle. Les
caractéristiques du papier obtenu sont comparables avec celles du papier
fabriqué suivant le même procédé mais sans les pulpes de betterave. Dans ce
procédé les pulpes sont séchées et le produit de charge final n'est donc pas
compétitif sur le plan commercial par rapport aux autres sous-produits tels que
la sciuIe ou la paille. Puisque la fabrication du papier est un procédé h-lmicle, il
ne parait pas utile de sécher la charge qui doit être réh-lmic~ifi~oe par la suite. De
plus, le broyage des pulpes séchées détruit le xylème et le phloème qui, sans
cela, pourraient contribuer par leur structure fibreuse à l'augmentation de la
résistance du papier.
2s La présente invention concerne l'utilisation de pulpes de betteravefermentées dans la fabrication du papier. Plus particulièrement, cette inventionest relative à une méthode de ~lcpa~ ion d'un produit dérivé de pulpes de
betterave à sucre, qui peut être ajouté à la pâte à papier de façon à ~iiminller le
besoin en matières premières traditionnellement utilisées dans la fabrication dupapier.

Résum,~ de l'invention
C'est un objet de l'imvention de fournir une méthode de traitement des
pulpes de betterave telle que les pulpes traitées deviennent à la fois
3s physiquement et économiquement a~plo~liées à l'utilisation dans la pic~Lion
du papier ou du carton. L'invention décrit du papier ou du carton contenant des
pulpes de betterave.

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La présente invention décrit également un procédé d'obtention d'une
préparation de pulpes de betterave fermentées comprenant des étapes suivantes:
- on ensile les pulpes de betterave dans des conditions donnant naissance
à une ferrnentation lactique,
s - on dilue les pulpes fermentées,
- on soumet les pulpes fermentées diluées à un cisaillement mécanique
modéré.
L'ensilage est effectué selon les méthodes connues avec des pulpes
contenant de préférence 15 à 35% de matières sèches. L'ensilage est poursuivi
0 jusqu'à ce que le pH soit au moins inférieur à environ S et supérieur à environ
3,5.
Pendant l'ensilage, il y a production d'acide lactique en quantité variant
en fonction des sucres disponibles. La concentration d'acide lactique varie
généralement de 1 à 10% de la matière sèche des pulpes de betterave.
Les pulpes sont diluées ~usqu'à l à 10% de matières sèches avant le
cisaillement mécanique modéré. Le cisaillement doit être effectué afin d'obtenirune distribution des dimensions des pulpes fermentées adéquate.
La présente invention décrit une composition de papier ou de carton
Co~ nallL de 1 à 50% et de préférence de 2 à 25% (exprimés en matières
sèches) de pulpes de betterave fermentf~es. Les quantités optimales de pulpes
fermentées a30utées dépendent du type du papier ou du carton qui est fabri~ué etde leurs caracteristiques so11h~itees. Il est néanmoins préférable de remplacer les
~lbres de bois ou les vieux papiers par au moins 10% (matières sèches~ de
pulpes ferm~ntf es. De préférence, les pulpes de betterave fermentées sont
obtenues selon le procédé de l'invention.
La présente invention révèle que la résistance du papier et du carton,
mesurée par di~férents paramètres, est considérablement augmentée par le
remplacement d'une certaine quantité de la pulpe de bois norm~1ement utilisée
par les pulpes de beLl~ldv~ fermentées de l'invention. Afin de tlimim1er le temps
3Q d'égouttage de la composition ainsi obtenue, il est pré~érable d'utiliser des
pulpes de betterave fermentées dont la distribution des flim~n~ions est
convenable. Le diamètre de la fraction des pulpes de betterave fermentées
utilisée pour la ~abrication du carton est inférieur à 1000 micromètres et de
préférence compris entre 150 et 250 micromètres.
La présente invention permet é~leln~nt de ~limin11er le temps
d'égouttage par l'addition de floculants.
De tels floculants peuvent être choisis parmi les floculants utilisés
habituellement pour le traitement des eaux résiduaires. Les floculants utilisés

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dans la présente invention sont de pré~érence des polymères cationiques à haut
poids moléculaire (supérieur à 1 million).
En outre, la présente invention décrit différentes sortes de papier et de
carton qui contiennent les pulpes de betterave fermentées. Celles-ci co~ el~lents le papi~r blanc, le papier recyclé (brun) et le carton ondulé.

Description détaillée de l'invention
On a maintenant trouvé que, sous certiaines conditions, les pulpes
humides peuvent être stockées pendant une durée plus longue et que le produit
o obtenu présente des caractéristiques qui le rendent tout à fait approprié à une
utilisation pour la production de papier et de carton.
Quand les pulpes de betterave sont stockées pendant une longue durée
avec des conditions anaérobies, dans des silos ou en ensilage, les pulpes
subissent une fermentation lactique. Il en résulte un changement du pH et de la
composition de la matière.
La présente invention divulgue qu'après la ferment,ation dans ces
conditions, il est plus facile de séparer les cellules parenchymales et d'obten~r,
par un cisaillement mt~cztnique modéré par voie humide, un produit convenant à
la fabrication du papier. Il est possible d'obtenir de cette façon une suspension
de xylèmes et de phloèmes coupés et de cellules parenchymales séparées qui
convient à l'incorporation directe dans le processus final de fabrication du
papier par voie humide.
Un objet de la présente invention est de fournir une méthode de
trztitt~ nt des pulpes de betterave telle que les pulpes traitées deviennent à la
fois physiquement et économiquement applu~liées à l'utilisation dans la
préparation du papier ou du carton.
L'invention décrit un procédé d'obtention d'une composition de pulpes
de betterave Ç~ Lées col~ lL les étapes suivantes:
- on e~lsile les pulpes de betterave dans des conditions donnant n~i~s~nt-e à une
fermentation lactique,
- on dilue les pulpes fermPntt~es,
- on soumet les pulpes ferment~es diluées à un cisaillement mPc~ni~ue modéré.
Dans l'invention, l'l-tili~ion d'une composition de pulpes de betterave
à sucre rcl . l lt~ Pes dans la fabrication du papier ou du carton peut être
3s considérée n~lz~ .P.~I comme une substitution des fibres courtes du bois.L'ensilage est effectué selon les méthodes connues avec des pulpes
contenant de L;,l,~r~lellce 15 à 35% de matières sèches. L'ensilage est p~tul~uivi
jusqu' à ce que le pH soit au moins inférieur à 5. Les pulpes sont diluées jusqu'à

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une teneur en matières sèches de 1 à 10% avant le cisaillement mécanique
modéré.
On sait que les pulpes de betterave pressées peuvent être ensilées pour
les préserver d'une décomposition non désirée. Ce procédé est le plus
s couramment utilisé pour protéger ce produit périssable. L'autre alternative étant
le séchage jusqu'à 90% de matières sèches. Ce séchage présente l'inconvénient
d'être très coûteux en énergie, alors qu'il est inutile puisque la charge doit être
réhumidifiée lors de sa mise en oeuvre dans le procédé humide de fabrication du
papier.
0 Le processus de fermentation démarre spon~~ ent en conditions
anaérobies avec les bactéries lactiques présentes, sans qu'il soit nécess~ire
d'ajouter un ferment. Ces micro-organismes transforment le saccharose résiduel
des pulpes de betterave pressées en acide lactique, provoquant une chute du pH
et donc le maintien de la structure des pulpes de betterave. Il est possible
ls également de mener la fermentation en inoculant les pulpes de betterave avec
des souches spécifiques de micro-ulgal.i.,llles capables de bien se développer àpartir de substances polymères telles que la cellulose, la pectine et
l'hémicellulose et qui dégradent ces polymères. L'issue de l'ensilage est liée àl'état microbiologique des pulpes et dépend aussi des conditions telles que la
température initiale, les variations de température dans le silo, de la quantité de
saccharose encore présente, de la teneur en oxygène de l'air inclus, de
l'hl-mi(lit~ et du pH. Quand les conditions correctes sont appliquées, le résultat
est une matière plus souple dont l'acidité est principalement due à l'acide
lactique et dont le pH est inférieur à S.
2~ On a trouvé que les pulpes de betterave fermentées qui ont été soumises
à une bonne r~llnellL~tion lactigue peuvent facilement subir des traitements
m~c~niques afin de séparer leurs cellules parenchymales. Les liaisons entre les
cellules sont plus faibles qu'avant la fermentation et un cisaillement modéré est
sl~ffl~c~nt pour séparer les cellules les unes des autres en évitant la formation
d'agrégats.
Un moyen de traiter les pulpes ferm~nt~es consiste à abaisser la teneur
en matières sèches des pulpes de 15-35% à 1-10% par addition d'eau ou d'eau
blanche provenant des circuits de fabrication papetière. Po~,L~ ul~lllent, la tsuspension est soumise à un traitement m~c~nique. Le traitement m~c~nique
peut etre réalisé avec dirrél~llLs appareils et le produit résultant a de plér~ ce
une distribution de ses dimensions qui le rend i~ en~nt apte à être utilisé daIls
la production de papier ou de carton. Le traitement peut être un cisaillement ouun broyage. Des traitements de pulpes de ~ betterave connus tels que la

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compression et la décompression alternées et ce qu'on appelle ~I'explosion à la
vapeur~ ne sont pas n~,cess~ires. Le traitement mécanique peut être réalisé
directement pendant le pulpage mécanique de la pâte si une étape de pulpage ou
de raf~mage est mise en oeuvre. L'utilisation des pulpes de betterave ~ermentéess de l'invention ne nécessite donc pas d'investissements importants dans la plupart
des installations existantes de production de papier.
Les pulpes de betterave ont une couleur blanc ivoire et deviennent
grisâtres à cause des phénomènes enzymatiques ou de dégradation par la
chaleur. Pour les applications au papier, il est important que les pulpes de
lo betterave fermentées puissent être blanchies sans perte des propriétés
mécaniques essentielles. La présente invention révèle qu'un tel blanchiment ne
modifie pas de façon négative les caractéristiques des pulpes de be~terave
fermentées.
La suspension hétérogène peut être blanchie avec H202 ou NaC10
lorsqu'un produit plus blanc est souhaité; dans ce cas, l'agent de bl~n~himent
peut être ajouté directement pendant la dilution des pulpes fermentées préc~l,.nt
le traitement m,qc~nique.
La matière hétérogène obtenue, consistant en cellules séparées et
courtes fibres de xylème et de phloème, a été mise en oeuvre dans une
formul~tion de pulpe à papier; des formettes de laboratoire ont été façonnées etleurs propriétés évaluées en colllpalaison avec un témoin.
La présente invention décrit une composition de papier ou de carton
comportant des pulpes de betterave fermentées. Les pulpes de benerave
fermentées sont utilisées comme un ingrédient organique qui améliore les
caractéristiques de résistance du produit fini. La quantité de pulpes de betterave
fermentées est de O à 50% et de L"~r~,cnce entre 2 et 25 % du poids des matièressèches des ingrédients du papier ou du carton. Les q~l,.ntit-os optimales des
pulpes de betterave ferm~ntPes ajoutées dépendent du type de papier ou de
carton fabriqué et de leurs caractéristiques souhaitées. On a montré que le
rempl~cement de 15% des vieux papiers par des pulpes de betterave fe~,nf~es
était faisable.
Les pulpes de b~:LLe;1~V~ fermentées sont de préférence plé~a,~es
corlfonnément au procédé de l'invention. Le procédé de l'invention n'emploie
pas de tr~it~,m~,nt chimique des pulpes de betterave fermenft-es. Le procédé rend
possible la fabrication de papier et de carton sans produire des déchets
chimiques supplél~ res.
Les propriétés des feuilles de papier finales dirre~G~Il d'une fa,con
complexe selon le tvpe de pulpe de bois testée. En général, on constate des

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améliorations de l'opacité, cle la longueur à la rupture, de la résistance à la
déchirure et du ~Dennison~?. En même temps, le temps d'égouttage et }es indices
Shopper Riegler sont augmentés pour tous les éch~ntillons alors que la porosité
Bendtsen est fortement réduite, et en~m la brillance est moindre tandis qu'un
s blanchiment tel que décrit ci-dessus conduit à une amélioration.
La présente invention révèle que la résistance du papier et du carton
obtenue par ajout d'une certaine quantité de pulpes de betterave fermentées est
considérablement augmentée. Il est préférable de maîtriser la réduction des
dimensions des pulpes de betterave fermentées avant de les utiliser dans la
o préparation de la pâte, de façon à éviter l'accroissement excessif du temps
d'égouttage d'une telle pâte. On a montré ~ue le diamètre préféré des pulpes de
betterave fermentées est inférieur à 1000 micromètres et plus particulierement
de 150 à 250 micromètres pour la préparation du carton ondulé.
L'exemple 1 enseigne qu'avant d'utiliser les pulpes de betterave
ferrnentés, il est nt?cess~ire de vérifier si la fermentation a été menée à bien,
c'est-à-dire si le produit fermenté n'a pas été dégradé. Le pH et la quantité
d'acide lactique formé sont des mesures possibles de l'état des pulpes de
betterave. Une formulation des ingrédients du type de papier acide a été utilisée
pour préparer des feuilles de papier. La composition du papier a été modifiée detelle manière que 10% des fibres ont été remplacées par des pulpes de betterave
ferrnent~P.s.
Dans l'exemple 1, la résistance du papier exprimée en termes de
longueur à la rupture, de cohésion interne et de résistance à la déchirure est
considérablement ;m~m~ntPe.
2s L'exemple 2 montre qu'il est possible d'adapter facilement la
composition de la pulpe de papier dans le cas où il est nPcess~ire de mettre en
oeuvre des pulpes de betterave i~ermentées dans un procédé de fabrication de
papier exi~t~nt Les dirr~LenL~, moyens de traitement mPc~n;que de la pulpe de
papier n'influencent pas de façon critique les caractéristiques du papier obtenu.
Dans l'exemple 3 on a évalué l'utilisation des pulpes de betterave
ferm(~ntPes comme substitut d'additif dans la fabrication du carton ondulé. Si
10% de matières sèches des pulpes de bellel~\/t; fermentées sont utilisés avec
90% de matières sèches d'une formulation sans pulpe de bois, on obtient du
carton po~s~rl~nt les caractéristiques de rcsi~t~nrs sol-h~itées.
Comme les pulpes de betterave fermentées ont un effet défavor~ble sur
la brillance du produit fini, on a évalué si le bl~nr-him~nt du produit collLe~ L
les pulpes de betterave fermentées était possible sans affecter de façon négative
les caractéristiques de le~ ce. Cornme on peut le voir dans l'exemple 4, la

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W O 97/30215 9 PCT~R97/00224

résistallce à la déchirure et la longueur à la rupture restent élevées après
- blanch irnent .
Les exemples montrent que la résistance du produit fini, papier ou
carton, augmente considérablement avec l'aiout de pulpes de betterave
ferrnentées. Par contre, le temps d'égouttage de la composition de papier devient
plus long.
L'exemple 5 montre que, lorsque les pulpes de betterave fermentées
sont broyées et t~mi~ées puis ensuite mélangées avec des vieux papiers, le tempsd'égouttage n'est ~ue légèrement augmenté (échantillon 2) par rapport aux vieux
papiers qui sont soumis au pulpage traditionnel (témoin), si le diamètre du
produi~ se si~ue entre 150 et 250 micromètres. On peut voir en outre que les
proprie',tés de résistance sont influencées par la dimension des pulpes de
betterave fermentées. Le tamisage des pulpes de betterave fermentées conduit à
des propriétés de résistance légèrement inférieures à celles des pulpes de
betterave fermentées non t~mi~ées, mais les deux sont considérablement
supérieures aux valeurs mesurées sur la pulpe de bois.
Cet exemple montre que les pulpes de betterave influencent fortement le
temps d'égouttage et les propriétés de résistance. On a montré que le produit
obtenu, contenant des pulpes de betterave fermentées, possède des
caractéristiques physiques appréciables avec seulement une faible augmentation
du temps d'égouttage.
l~nfin, l'exemple 6 montre que des floculants cationiques à haut poids
moléculaire, utilisés habituellement pour le traitement des eaux résiduaires sont
efflc~c~s en tant qu'adjuvants d'égouttage.
La suspension de pulpes de betterave floculée par ces produits chimiques,
conduit à une composition de papier ayant un temps d'égouttage
considérablement réduit par rapport à celui d'une composition de papier
conLellallL des pulpes de betterave non floculées. L'expression "temps
d'égouttage réduit" correspond au temps d'égouttage d'une composition de
papier dans laquelle il n'y a pas de pulpe de betterave.
Ces floculants sont très effl~ çs malgré les dimensions des pulpes de
beLlelav~ raffinées. Une amélioration supplellle~ de temps d'égouttage peut
être obtenue en aioutant les floculants aux pulpes de betterave t~mi~ées de façon
à combiner les effets des exemples 5 et 6, à savoir le t~mi~e des pulpes de
bellel~lv~s et l'utilisation d'un floculant.
L'invention concerne l'l-tili~ti~n de pulpes de betterave à sucre
fermentées pour la préparation de papier ou de carton.

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Selon un mode de réalisation avantageux, I'invention concerne une
composition de pulpes de betterave à sucre fermentées telle ~u'obtenue par le
procédé comprenant les étapes suivantes:
a) on ensile des pulpes de betterave à sucre dans des conditions appropriées pour
donner lieu à une fermentation lactique, et notamment jusqu'à ce que le pH soit
inférieur à environ S et avantageusement supérieur à environ 3,5 pour obtenir
des pulpes fermentées,
b) on dilue les pulpes fermentées, notamrnent jusqu'à ce que la teneur en
matières sèches soit d'environ 1% à environ 10%,
o c) on soumet les pulpes fermentées diluées à un traitement mécanique,
nota~nent un cisaillement, perrnettant de séparer les cellules parenchymales
contenues dans les pulpes et d'obtenir une dimension des pulpes inférieùre à
environ 1000 micromètres,
d) on soumet éventuellement:
- les pulpes fermentées obtenues à l'issue de l'étape a) à un b~anchiment
simultané à l'étape b), ou
- les pulpes r~ enlees obtenues à l'issue de l'étape c) à un bl;~nrhiment.
L'addition de floculant peut se faire à l'issue de l'étape c) dé~mie ci-
dessus, c'est-à-dire à l'issue du cisaillement des pulpes r~lll,el,L~es.
Selon un autre mode de ré~ tion avantageux, I'invention concerne une
composition de pulpes de betterave à sucre fermentées ci-dessus définie telle
qu'obtenue par un procédé co~ rel~llL les étapes ci-dessus définies, dans lequell'ensilage est réalisé avec des pulpes de betterave à sucre dont la teneur en
matières sèches est d'environ 15 à environ 35%.
Selon un autre mode de ré~ tion avantageux, l'invention concerne une
composition de pulpes de betterave à sucre fermentées ci-dessus définie, dans
laquelle la dimension des pulpes de betterave est in~li~Ul'; à 2~0 micromètres,
et noL~lll"ellL inférieure à 150 ~nicromètres.
L'invention concerne également un procédé de pl~palation d'une
composition de pulpes de betterave à sucre fermentées culll~lellal~L les étapes
suivantes:
a~ on ensile des pulpes de betterave à sucre dans des conditions a~ploL~liées pour
donner lieu à une fermentation lz~ctique~ et no~;..,ll..f~"~ jusqu'à ce que le pH soit
in~érieur à environ 5 et avantageusement supérieur à environ 3,~ pour obtenir
des pulpes fermentées,
b) on dilue les pulpes ~l~lle~ es~ noLal,~ ell~ jusqu'à ce que la teneur en
matières sèches soit d'environ 1% à environ 10%,




,

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.~
c) on soumet les pulpes ferrnentées diluées à un traitement mécani~ue,
notamment un cisaillement, permettant de séparer les cellules parenchymales
contenues dans les pulpes et d'obtenir une dimension de pulpe inférieure à
environ 1000 micromètres,
s d) on soumet éventuel~ement:
- les pulpes fermentées obtenues à l'issue de l'étape a) à un hlanchiment
simultané à l'étape b), ou
- les pulpes fermentées obtenues à l'issue de l'étape c) à un bi~nrl~iment
Selon un autre mode de réalisation avantageux, l'invention concerne du
o papier ou carton comprenant d'environ 1 à environ 50% et de préférence
d'environ 2 à environ 25%, exprimées par rapport aux matières sèches, d'une
composition de pulpes de betterave à sucre fermentées selon l'invention.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, I'invention concerne du
papier ou carton ci-dessus dé~mis, caractérisé en ce que les pulpes de betterave à
sucre fermentées ont une dimension inférieure à 1000 micromètres, et de
préférence allant d'environ ~50 à environ 250 micromètres.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, des floculants peuvent être
ajoutés à la suspension des pulpes de betterave fermentées utilisée pour la
fabrication du papier. Ces floculants sont choisis parmi ceu~c qui sont
disponibles sur le marché, plus particulièrement sur le marché des produits de
traitement des eaux résiduaires. Plus spécifiq~em~nt, les polymères cationiques
à haut poids moléculaire sont efficaces pour améliorer l'égouttage de la
préparation de papier.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, I'invention concerne du
papier ou carton ci-dessus définis, caractérisé en ce que les pulpes de betterave à
sucre ferrn~ntPes sont blanchies.
L'invention concerne également un procédé de préparation de papier ou
carton selon l'invention, caractérisé en ce que:
a) on ensile des pulpes de betterave à sucre dans des conditions a~plopliées pour
donner lieu à une fermentation lactique, et no~llnlelll jusqu'à ce que le pH soit
inférieur à environ 5 et avantage~l~P-m~nt supérieur à environ 3,5 pour obtenir
des pullpes fermentees,
b) on dilue les pulpes ~"lle,ll~es, no~mment jusqu'à ce que la teneur en
matières sèches soit d'environ 1% à environ 10%,
c) on soumet les pulpes fermentées diluées à un Ll~ilr~ méc~nique,
not~mn-~nt un cic~illement, perm~tt~nt de séparer les cellules parenchyrnales
contemles dans les pulpes et d'obtenir une dimension de pulpe inférieure à
environ 1000 micromètres,

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W O 97t30215 12 PCT~FR97/00224

d) on soumet éventuellement:
- les pulpes fermentées obtenues à l'issue de l'étape a) à un bl~nrhim~.nt
simultané à l'étape b), ou
- les pulpes fermentées obtenues à l'issue de l'étape c) à un blanchiment,
s e) on incorpore à raison d'environ 1 à environ 50%, et de préférence d'environ
2 à environ 25 %, exprimés par rapport aux matières sèches, de la susdite
composition obtenue à l'issue de l'étape c) ou d) au7c matières premières
traditionnelles de la pâte à papier ou du carton,
- on ajoute éventuellement un floculant à l'issue de l'étape c) ou de l'étape
lo e), de préférence à l'issue de l'étape c).
L'addition de floculant peut se faire à l'issue de l'étape c) dé~mie ci-
dessus, c'est-à-dire à l'issue du cisaillement des pulpes ferrnentées ou après
'étape e), c'est-à-dire après incorporation des pulpes fermentées diluées
cisaillées aux matières traditionnelles de la pâte à papier ou du carton.
s De préférence, l'addition du floculant se fait à l'issue de l'étape c). .
L'invention concerne également un procédé de préparation de papier ou
carton selon l'invention, caractérisé en ce clue:
a) on ensile des pulpes de betterave à sucre dans des conditions a~lopliées pourdonner lieu à une ferm~nt~tion lactique, et no~i.,.",-ell~ jusqu'à ce que le pH soit
inférieur à environ 5 et avantageusement supérieur à environ 3,5 pour obtenir
des pulpes fermentées,
b) on dilue les pulpes fermentées, notamment jusqu'à ce que la teneur en
matières sèches soit d'environ 1% à environ 10%,
c) on incorpore à raison d'environ 1 à environ 50%, et de préférence d'ellv,.oll2s 2 à environ 25%, exprimés par rapport aux matières sèches, de la composition
obtenue à l'issue de l'étape b) aux matières premières traditionnelles de la pâte à
papier ou du carton,
d) on sonmet évent~ ?em~t:
- les pulpes felnlGll~ées obtenues à l'issue de l'étape a) à un bl~nrhim~nt
~iml~lt~n~ à l'étape b), ou
- la composition obtenue à l'issue de l'étape c) à un blallclli~elll,
e) on effectue un pulpage ou un raffinage de la composition obtenue à l'issue del'étape c) ou d) en combinaison avec un ~lailGlllelll mrc~nique, notam~ent un
ci.c~illem~nt, permt~ nt la séparation des cellules parenchymales contenues dans3s les pulpes de bel~elavG fermrntees et d'obtention d'une dimension de pulpes
inférieure à environ 1000 micromètres,
- on ajoute évent~l~llemrnt un floculant à l'issue de l'étape c) ou de l'étape
e), de l~léfélG-lce à l'issue de l'étape c).

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Dans ce qui précède et ce qui suit, l'opacité est définie par rapport à la
norme DIN 53146, la brillance est dé~mie par rapport à la norme DIN 53145
partie II, la longueur à la rupture est définie par rapport à la norme DIN 53112partie 1, la cohésion interne est dé~mie par rapport à la norme DIN 54516, la
résistance à la déchirure est définie par rapport à la norme DIN 53115, la
porosité Bendtsen est définie par rapport à la norme DIN 53120 partie I, CMT
est déi'ini par rapport à la norme DIN 53143, Dennison est défini dans le
Journal TAPPI 4590m-88, le temps d'égouttage et le degré de raffinage sont
définis dans le Journal Zellcheming n~ V17/61.

Exemple 1
Pulpes de betterave fermentées
La composition des pulpes de betterave fermentées ensilées en Italie
pendant la campagne 1994 a été analysée pour savoir si elles avaient subi une
bonne fermentation lactique. Les données suivantes ont été obtenues:

Tableau 1
Pulpes de betterave fermentées

Matières sèches................. 26,50%
Cendres ........................ 1,3g %
p~.............................. 3,6
Azote........................... 1,66%
Acide lactique/matières sèches.. 8,65%
~5 Acide lactique/acides totaux.... 71,00%

Ces données montrent que les pulpes de betterave ont subi une bonne
fermentation lactique. ~es pulpes ont alors été diluées jusqu'à 2% de rnatières
sèches et cisaillées dans un mélangeur L~a Ultra Turrax.
On a mesuré avec une série de tamis Prolabo les ~limf~n~ions après
cisaillement des pulpes fermentées en comparaison avec des pulpes fraîches. Les
résulta~:s qui figurent dans le tableau 2 montrent l'effet favorable de la
~ fermentation sur la facilité de délitement des pulpes de beLL~lav~.

3s

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Tableau 2

Pulpes f3~aîches Pulpes ~ermentées
Durée de cisaillement 2 mn 2 mn

Dimension des pulpes
(micromètres) % en poids % en poids
d > 500 81,8 27,2
500 > d > 200 4,3 21,5
200 > d > 125 0,7 3,7
125 > d > 80 0,5 4,1
d < 80 12,7 43,5

L'analyse microscopique de la suspension obtenue a montré clairement
la présence de cellules parenchymales séparées. En même temps, les structures
de phloème et de xylème ont été coupées en morceaux plus petits et des fibres
courtes de radicelles ont été obtenues. La même sorte de suspension a été
obtenue après cisaillement de pulpes de betterave fermentées plus concentrées
(7~O de matières sèches) avec un moulin colloidal Frima. Ce dernier équipement
semble pour ceKe raison convenir le mieux à une application industrielle dans
les papeteries qui ne disposent pas d'une étape de raf~mage.
On a trouvé que, avec un r~ffint llr à double disque, par exemple du
type de celui fabriqué par Sprout Walden, des suspensions de pulpes de
betteraves encore plus concentrées pourraient être r~ffin.oes. Il a même été
possible de raf~mer des pulpes de betterave fermentees telles quelles, c'est-à-dire
sans aucune dilution préalable (teneur en matières sèches de 20 à 30%).
Cependant, cette dernière condition de raffinage conduit à une suspension très
visqueuse qui est difficile à mettre en oeuvre dans les étapes ultérieures de
fabrication du papier.
Une ~ua~ déterminée de cette suspension a été déshydratée par de
l'éthanol afin de disposer d'un stock de lérel~nce de pulpes de betterave
fermentées séchées. Ce stock a été utilisé comme matière de référence dans les
essais ultérieurs relatifs à la qualité du papier, pour avoir des propriétés
standard identiques. Deux séries de formettes de laboratoire ont été façonnées et
testées: le témoin et le MB. Pour le témoin, on a utilisé une formulation de
papier acide, préparée comme décrit au tableau 3, tandis que, pour le MB, on a
remplacé 10% des fibres de ladite formulation par un échantillon du stock de
référence.

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Tableau 3

Témoin MB
fibres courte, parties 65 60
fibres longues " 35 30
pulpes de belterave " 0 10
Kaolin " 25 25
Polymin SK ppm 200 200
consistance g/l 5 5
pH 4,5 4,5
temps d'égouttage s 0,28 0,36
degré de raffinage ~SR 30 37
grammage g/m~ 80,5 80,6
opacité % 87,1 92,9
brillance % 82 68
longueur à la rupture m 3461 4384
cohésion interne N 141 177
résistance à la mJ/m 1014 1216
déchirure
densité g/cm~ 1,615 1,701
volume massique cm~/g 0,619 0,588
porosité Bendtsen ml/mn 615 318




Dans le tableau ci-dessus, les fibres longues proviennent d'un bois
tendre tel que le bois de pin et ont comme dimension d'environ 3,5 à 4,8 mm et
les fibres courtes proviennent d'un bois dur tel que le bois de bouleau et ont
comme dilllel~iion d'environ 0,7 à environ 1,7 mm.
o L'é~h~ntillon a été préparé par mélange des fibres courtes et longues et
des pulpes de betterave dans les proportions indiquées. Le degré de raffinage a
été celllli indiqué au tableau 3. Les caractéristiques des papiers obtenus sont
déterminées par les méthodes ~L~ndard. L'éch~ntillon contenant les pulpes de
betterave du stock de référence, MB, a montré une amélioration sensible des
1~ indices de re~i~t~n~e et une légère augmentation du temps d'égouttage tandis que
la porosité était ~i~..;rir~ ement réduite.
L'utilisation d'un stock de référence s'est révélée très utile car, avec un
stock de matière stable et facilement disponible, il devient possible de
déterminer la relation entre les caractéristiques du papier et les conditions dezo f~""~"l;~lion des pulpes de be~c~ve.

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Exemple 2
Raffmage des pulpes de betterave fermentées pour du papier de qualité.
Les pulpes de betterave fermentées ont été traitées avec un raf~meur
Escher Wiss afin de vérifier si l'équipement normalement utilisé dans une usine
s à papier est sufflc~mmPnt ef~lcace pour séparer les cellules parenchymales des
pulpes de betterave sans en même temps briser les cellules. Les essais suivants
ont été réalisés:

lo Tableau 4

E~lil E~i~ Essai 3
F~hz3ntillonP Echantillon PR E~ ntillon MR
Conditions de4% matières sèches 4% matières sèches 4% matières sèches
pulpage 30 mn. Pulpes de 30 mn. Pulpes de 30 mn. 30~ pulpes de
betterave seulçrn~nt betterave seulement betterave-70% témoin*
~onditions de 2% matières sèches 2% matières sèches
raf~mage 4 mn. Pulpes de 4 mn. 30% pulpes de
betterave selllem~nt betterave-70 % témo~n*

* Nota: le témoin consiste en formulation sans pulpe de bois préparée avec du
papier cannelé non sélectionné repulpé jusqu'à 30~ SR.

L'é~-h~ntillon P a montré la présence de molce~w~ plutôt gros tandis
que les deux aukes échantillons, PR et MR, ont des morceaux ayant des
dimensions comparables à celles des essais avec le moulin colloidal. Les
échantillons ont été évalués, après le façonnage des formettes, en ayant mis en
oeuvre pour chacun d'eux 10% de matières sèches de pulpes de betterave
ferrnent~es et 90% de la formulation(*) sans pulpe de bois. Les données ont été
comparées avec 100% d'une formulation sans pulpe de bois (témoin)(*) et avec
un échantillon, MBl, contenant 10% de matière du stock de référence et 90%
de la formulation(*) sans pulpe de bois.





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Tableau 5

TémoinMB 1 MR PR P
Kaolin parties 25 25 25 25 25
Polymin SK ppm 200 200 200 200 200
pH 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5
temps s 0,28 0,36 0,7 0,55 0.54
d'égouttage
degré de ~SR 30 37 45 42 42
raffinage
ldge g/m ' 80,5 80,6 82 81,7 80,8
opacité ~ 87,1 92,9 91,8 92,5 90,5
brillance % 82 68 70,5 70 71,8
longueur à la m 3461 4384 4475 4409 M58
~uptu~e
cohésion N 141 177 160 177 181
inte~ne
à lar~LIIm 1014 1216 1260 1211 1224
déclli~ult;
densité g/cm~ 1,615 1,701 1,706 1,6781,664
volumLe cm~/g 0,619 0,588 0,586 0,5960,601
m~ccirlllP
porosité ml/mm 615 318 240 272 280
Re,~ tglon

En ce qui concerne l'augmentation de la rési.~t~nce du papier, on peut
voir qu'il n'y a pas de grande différence entre les divers types de traitement
mi~c~niqlle. On observe cependant un temps d'égouttage plus élevé pour
l'écharLtillon mixte pulpé et raffiné (MR). Ce résultat pourrait etre du à
l'accroissement de la fraction soluble relâchée à l'intérieur des pulpes pendantl'étape de raffmage.

(*) Nota: le témoin consiste en formulation sans pulpe de bois pL~al~c avec du
papier cannelé non sélectionr.Lé repulpé jusqu'à 30~ SR.

Exemp~le 3
l~ n,l~e de pulpes de b~leldve fermentées pour fabriquer du papier cannelé.
On a effectué quelques essais en mélangeant des pulpes de belleldv~
fermer.Ltées avec des vieux papiers bruns. Ces essais avaient pour but de
éterminpr si les pulpes de betterave fermentées pouvaient améliorer les
caract~ristiques des vieux papiers utilisés pour fabriquer du papier cannelé, sans
modifi~er fortement les conditions de pl~alalion.
On obtient pour le papier cannelé des valeurs élevées de CMT (Concora
Me(1illm Test), de rigidité, de cohésion interne et de pression d'éclatement par

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addition d'amidon aux vieux papiers pendant la fabrication. Les pulpes de
betterave fermentées pourraient être intéressantes d'un point de vue économique
en tant que substitut d'amidon, à condition que ces pulpes augmentent
signi~lcativement les caractéristiques souhaitées tout en réduisant en même
temps la quantité d'amidon nécessaire. D'un autre côté, il faudrait éviter
d'augmenter quelques paramètres comme le temps d'égouttage, le degré SR, la
DCO, la conductivité et la turbidité pendant le façonnage des feuilles de papier.
L'évaluation des formettes de laboratoire a été réalisée avec dirf~lenl~ dosagesde pulpes de betterave fermentées (PBF) dans les vieux papiers (témoin).

Tableau 6

Témoin 5% PBF 10% PBF 15% PBF 10% MB
PAC* % 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2
gran~nage g/m~ 100,2 98,7 100 99,7 100,6
porosite mlinQn 416 242 158 99 134
R~n-1s~.-n
cohésion N 93 103 115 125 116
interne
C M T 30 N 91 105 1 3 122 117
rigidité mN 760 739 7-~5 772 798
pression kPa 146 155 1~-5 173,5 156,5
d'tcrlq~ nt
temps s 1,51 2,31 3,79 8,09 3,39
d'égout~age
turbidit~d~SVl~uc~ 0,646 0,632 0,62 0,5~2 0,5}8
DCO mg/l 733 1140 1183 12 2 2050
c~ u~liviL~ms/cm 580 594 590 5~8 535
degré de ~SR 38 44 51 54 48
~,a~;e

*: Poly ~III.l.i;,,,Chloride (chlorure de poly~ll----il~ill--,)

Note: Témoin = papier brun obtenu par repulpage de papier cannelé non
sélectionn
On peut observer qu'avec l'~ ion de la (luall~iLe de pulpes de
betterave dans ce carton ondulé, la qualité du papier, définie par la cohésion
interne, le CMT 30 et la pression d'écl~t~m~nt augmente. On constate aussi ~ue
la porosité s'abaisse à 100 ml/mn pour la quantité de pulpes de betterave la plus
élevée, c'est-à-dire 15%. Aucun effet de la ~lu~ de pulpes de betterave sur la
rigidité n'est observé.
La ~lua~ é maximum de pulpes de betterave possible dans la
fabrication du carton ondulé semble être 10% à cause de la valeur élevée du
temps d'égouttage qui en résulte. Une amélioration ultérieure des

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caractéristiques d'égouttage pourrait permettre d'augmenter la quantité de pulpes
- de betterave dans la pâte.

Exemp~e 4
Pulpes fermentées blanchies.
Des pulpes de betterave fermentées, ensilées après la campagne 1993
ont été cisaillées mécaniquement. On a ajouté du H202 pendant la dilution (4%
par rapport aux matières sèches). La suspension obtenue a été ensuite utilisée
pour des essais de feuilles de papier (10% de pulpes de betterave ferrnentées
lo blanchies, 90% de la formulation de papier acide décrite dans l'exemple 1) et les
résultats sont comparés avec un témoin (le même qu'à l'exemple 1) comme
montré ci-dessous.
Tableau 7

TémoinPulpes blanchies
potentiel ze~ mV -32,25 ~2,49
temps d'égouttage s 0,41 0,74
degré de raffinage ~SR 30 46
grammage g/m:~ 79,3 79,6
opacité % 87,6 88,1
brillance % 79,5 76,2
cendres % 8,6 6,9
longueur à la rupture m 3281 4194
Dennison 8 11
résistance à la mJ/m 828 986
décl~i~ e
densité g/cm~ 0,645 0,607
volume m~sique cm~/g 1,551 1,649
porosité Bendtsen ml/rnn 830 404

Le blanchiment de l'échantillon conduit à une meilleure brillance en
compa:raison avec le produit non blanchi. De plus, de bons résultats sont de
nouve~u constatés en ce qui concerne les propriétés de résistance comme la
rési~ re à la déchirure, la longueur à la rupture et le "Dennison". Ces données
indiquent que l'lltili~tion de pulpes de betterave ferrnentées convient à la
fabrica.tion du papier blanc.

Exemple ~
Temps d'égouttage des pulpes de betterave r~, ."~ es.
2s Dans les exemples précé~en~ 2 et 3, les propriétés physiques du papier
c~Jnlellalll les pulpes de betterave fermentées ont été mesurées avec des

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conditions de test. Le mélange papier/pulpes de betterave fermentées a été pulpéet raffiné avec des durées de traitement uniquement ~pulo~,liées à l'amélioration
du papier, mais sans optimisation de la durée du traitement des pulpes de
betterave. De plus, aucune étape de t~mis~ge n'a été effectuée, bien que cela
soit nécessaire lors de la fabrication industrielle du papier. On sait que les
dimensions des fibres de papier convenant au carton ondulé doivent se situer
entre 150 et 250 micromètres.
Pour ces raisons, on a réalisé un essai ~1rilis~nt un mélange contenant
90% de vieux papiers pulpés et raffinés et 10% de pu~pes de betterave
0 fermentées tamisées de dimensions allant de 1~0 à 250 micromètres.
Le résultat de cet essai est indiqué ci-dessous.

Tableau 8

Témoin Fch~ntillon 1 Echantillon 2
100% VP pulp~s ~1 ra~fin~s90% VP + 10% PBi: 90% VP + ~05~ PBF
P8F pulpées et raffinéesPBF tamis~es ajoutées a~L~
~vec les VP VP pulp~s ct rlffincs
grammage g/m ~ 122 121 122
temps s 0,98 5,51 1,60
d'égouttage
CMT 30 N 162 195 180
rigidité mN 121~ 1411 1394
cohésion interne N 135 166 144
pression kPa 254 316 242
d'éclatement

VP = vieux papiers obtenus par repulpage de papier cannelé non sélectionné
PBF = pulpes de betterave fermentées.

Ces données montrent que lorsque les pulpes de betterave fer entées
sont broyées et ~mi~ées puis ensuite rnélangées aux vieux papiers, le temps
d'égouttage n'est que légèrement augmenté {éch~ntillon 2) par rapport aux vieux
papiers qui sont soumis au pulpage m-oc~nique traditionnel (témoin). Le temps
d'égouttage de l'échantillon 2 est en fait comparable avec celui du témoin alorsqu'il est inférieur de plus de trois fois à celui de l'écl~ntillon 1.
On peut voir aussi que les propriétés de rési~t~n~e sont légèlelllelll
affectées par les dimensions des pulpes de betterave Çt~ çs. Néanrnoi~s, les
pulpes de betteraves fenn~o-ntf~es t~mi~ées ont des propriétés de résistance
comparables à celles des pulpes non t~mi~ées et les deux sont considérablement
supérieures aux valeurs trouvées pour la pulpe de bois.

-
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Cet exemple montre que Ics dimensions des pulpes de betterave
influencent fortement le temps d'égouttage et les propriétés de résistance. On amontré qu'on obtient un produit c~n~llallL des pulpes de betterave fermentées
qui a des propriétés physiques appréciables et seulement une légère
augmentation du temps d'égouttage.

Exemple 6:
Utilisation de floculants cornme adjuvants d'égouttage:
L'exemple S montre que l'utilisation de pulpes de betterave fermentées
tarnisées de dimensions allant de 150 à 250 micromètres conduit n~nm~ins à un
temps d'égouttage augmenté, bien que cette augmentation soit beaucoup moins
import,mte que lors de l'emploi de pulpes de betterave fermentées non t~mi~ées.

Un autre moyen de réduire le temps d'égouttage consiste à utiliser des
flocula1lts. Des floculants cationiques à haut poids moléculaire sont capables de
i~loculer les suspensions de pulpes de betterave lltilic~5çs pour la fabrication du
papier. Parmi ceux-ci, on peut citer: Zetag 89~ provenant de Allied Colloids,
Bufloc 5327~ et 5328~ de B~ m~n, Floerger 4698~ de SNF Floerger et les
produits de la Société Nalco. L'utilisation de pulpes de betterave floculées pour
la fabrication du papier conduit à des temps d'égouttage corrects. Cependant,
l'étendue de cette amélioration dépend de plusieurs facteurs tels que le
cisaillement de la suspension de papier pendant la fabrication, la quantité de
floculant et les modalités d'emploi du floculant.
Le temps d'égouttage d'une composition pour papier contenant 89,5%
de vieux papiers, 10% de pulpes de betterave fermentées et 0,5% de floculant
(Ploerger 4698~3 de SN~ Floerger) a été mesuré avec la jarre d'égouttage
Techpa]? à dirre~ Lt;s durées de ci.~illem~nt (figure 1).
La Figure 1 montre que le temps d'égouttage est une fonction de la
durée de ci~illement lorsque l'on ajoute un floculant. A cisaillement fai~le, lemélange vieux papiers-pulpes de betterave floculées s'égoutte mieux que les
vieux papiers seuls.
Les formettes de laboratoire obtenues par l'emploi de pulpes de
betterave floculées ont été caractérisées physiquement. Comme on peut le voir
- dans le tableau 9, les bonnes propriétés de résistance ont été conservées malgré
3s la floculation. De plus, l'utilisation de floculant conduit à une ~ ic)n sensible: de la DCO de l'eau résiduaire.

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Tableau 9

100% VP 90% VP-10% 90% VP-10%
PBF PBF
sans floculantavec floculant
Vieux papiers % sur M.S 100 90 89,5
Pulpes de % sur M.S - 10 10
i~etterave
Flocuiant % sur M.S - - 0,5

............ ~.. . . .
Durée de s 90 90 90
c~ mf~nt
Temps s 1,12 3,39 1,80
d'egouttage
D C O mg/l 310 430 230
Gramrnage g/rn2 112 116 116
Densité g/cm3 0,56 0,56 0.54
Porosité l~Pnflt~nml/mm 159 56 123
Rigidité mN 902 1180 1062
Pression kPa 227 261 ;243
d'éc!~t~mt nt
Cohésion interne N 141 117 136
CMT 30 N 124 145 141

VP: vieux papiers,
s PBF: pulpes de betterave fermentées.

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Claims 1998-07-13 3 132
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