Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Design Study on Electron Energy Spread Effect on Performance of Linac Irradiation Facility with the Aid of Electron Energy Spectrum Online Analyzer

Bułka S., Zimek Z.

International Journal of Electronics and Telecommunications

|

2022

|

Vol. 68, No. 1

103--108

EN

Ongoing energy measurement is one of the parameters such as: electron beam current, transporter speed, or scanning width, that must be recorded according to the conditions imposed in the accelerator validation procedure. Described measurement method based on the use of a secondary electron collecting electrode has been tested at the electron beam linear accelerator installation typically used for radiation sterilization. Data processing and presentation of the electron beam characteristics is based on the information obtained via dedicated pulse acquisition interface. The energy spectra parameters provide data for modeling and calculation of dose distribution for irradiation process optimization and also knowledge of accelerator RF alignment in case of service.

2

Hybrydowa metoda oczyszczania gazów odlotowych z silników dużej mocy z zapłonem samoczynnym

Chmielewski A. G., Sun Y., Zwolińska E., Zimek Z.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 2

288--290

PL

Przedstawiono wyniki wstępnych prac nad rozwojem metody jednoczesnego usuwania SO2 i NOx z gazów odlotowych silników dużej mocy z zapłonem samoczynnym. Wykorzystano wzbudzenie molekuł gazu i absorpcję wytworzonych indywiduów chemicznych (jony, wolne rodniki, gazy na wyższych stanach wzbudzenia) w symulowanej wodzie morskiej zawierającej utleniacz.

EN

SO2 and NOx were removed from combustion off-gases by excitation in electron beam (900 keV) and absorption in artificial sea water, optionally after addn. of NaClO2 and a phosphate buffer. Full removal of SO2 and partial removal of NOx (about 50%) were achieved.

3

Akceleratory elektronów stosowane w technice radiacyjnej (niezawodność, aspekty ekonomiczne)

Zimek Z.

Postępy Techniki Jądrowej

|

2017

|

z. 1

12--19

PL

Rozwój technologiczny akceleratorów stosowanych w technice radiacyjnej jest dobrze widoczny w dłuższej skali czasowej. Obecnie szczególnie intensywnie kontynuowane są prace mające na celu podniesienie sprawności elektrycznej akceleratorów, obniżenie ich ceny oraz podniesienie niezawodności. W niedalekiej przyszłości możliwy będzie transfer technologii z obszaru akceleratorów badawczych stosowanych w fizyce wysokich energii, co pozwali na konstrukcję innowacyjnych urządzeń poszerzających znacząco zakres możliwości technicznych i cenowych. Blisko 3000 akceleratorów elektronów znalazło do chwili obecnej zastosowanie w technice radiacyjnej, która wykorzystuje wiązkę elektronów jako narzędzie do inicjowania pożądanych reakcji chemicznych, modyfikacji materiałów, a także wykorzystuje biobójcze działanie promieniowania jonizującego. Ogromne możliwości upowszechnienia technologii radiacyjnych są związane z wykorzystaniem radiacyjnej obróbki produktów żywnościowych oraz zastosowaniem na szeroką skalę wiązki elektronów w instalacjach związanych z ochroną środowiska. Najliczniejszą grupą akceleratorów elektronów stosowanych w technice radiacyjnej są niskoenergetyczne akceleratory o działaniu bezpośrednim. Szczególną klasą urządzeń są akceleratory rezonansowe, umożliwiające uzyskanie wysokich energii oraz mocy wiązki elektronów. Znacznym osiągnięciem aplikacyjnym była konstrukcja i instalacja rezonansowego akceleratora typu Rhodotron z mocą wiązki 560 kW i energią elektronów 7 MeV, wyposażonego w konwertor wiązki elektronów na promieniowanie hamowania. Urządzenie tego typu stanowi ekwiwalent źródła gamma o aktywności 4,4 MCi gamma Co60. Niezawodność czyli prawdopodobieństwo, że akcelerator może pełnić swoje funkcje w określonym czasie w wyznaczonych warunkach, oraz dostępność czyli czas, w którym akcelerator wypełnia swoje zadania to parametry, które w zastosowaniach przemysłowych nabierają podstawowego znaczenia. Wyroby modyfikowane radiacyjnie muszą spełniać wszystkie kryteria przydatności zgodnie z oczekiwaniami rynku, a jednocześnie technologie radiacyjne muszą wykazać się lepszymi wskaźnikami techniczno- ekonomicznymi w porównaniu do konwencjonalnych technologii aktualnie istniejących. Stąd konieczność optymalizacji decyzji inwestycyjnych głównie z uwagi na wysokość kosztów związanych z zakupem akceleratora i jego eksploatacją. Konieczne jest prowadzenie nieustannych wysiłków dla zwiększenia zrozumienia przydatności technologii radiacyjnych, co może być ważnym czynnikiem wzrostu tego przemysłu. W obecnych warunkach współpraca z przemysłem staje się niezbędnym warunkiem inicjowania i rozwijania badań aplikacyjnych niezbędnych przy opracowaniu nowych technologii radiacyjnych.

EN

The development of the accelerator technology applied in the radiation processing is well visible in the longer time scale. The current issues are improvement of the electric efficiency of accelerators, the lowering of their price and elevation of accelerator reliability. The transfer of accelerator technology from the field of high energy physics is quite possible in the near future. It will allow to construct innovative devices and offer significantly better technical capabilities and unit price. Nearly 3000 accelerators of electrons have been applied in radiation processing up to now. The electron beam is used as the tool to initiating desirable chemical reactions, materials modification, and decontamination of the medical products. Huge capabilities to increase implementation of radiation processing may create electron beam utilization for food products decontamination and use on the wide scale the electron beams in processes connected with the protection of the environment. Low energy direct accelerators are the most numerous group of the electron accelerators applied in the radiation technique. Resonance accelerators are the special class of devices capable to reach high energy and beam power. The considerable achievement is construction and installation of the accelerator Rhodotron type with the beam power of 560 kW and the energy of electrons 7 MeV. The described accelerator was equipped with the X-ray converter. This device comprises a direct equivalent of the gamma source with the activity 4.4 MCi of Co60. Reliability that is the probability, that the accelerator can function in the definite time in appointed conditions. Accessibility is the time, in which the accelerator functions properly. Both parameters are becoming important for industrial facilities exploitation. Products modified by radiation have to fulfill all criteria of usefulness according to market expectations. Radiation technologies have to simultaneously be characterized by better technical and economic ratings in comparison with conventional technologies. Hence the necessity of the optimization of investment decisions related to costs connected with the accelerator purchase and exploitation. The efforts are necessary for enlargement of the understanding of the radiation processing usefulness what can be the important factor of this industry growth in future. The co-operation with the industry becomes the indispensable condition of initiating and unrolling applied study related to new radiation technologies development.

4

Electron beam treatment of simulated marine diesel exhaust gases

Licki J., Pawelec A., Zimek Z., Witman-Zając S.

Nukleonika

|

2015

|

Vol. 60, No. 3, part 2

689--695

EN

The exhaust gases from marine diesel engines contain high SO2 and NOx concentration. The applicability of the electron beam flue gas treatment technology for purification of marine diesel exhaust gases containing high SO2 and NOx concentration gases was the main goal of this paper. The study was performed in the laboratory plant with NOx concentration up to 1700 ppmv and SO2 concentration up to 1000 ppmv. Such high NOx and SO2 concentrations were observed in the exhaust gases from marine high-power diesel engines fuelled with different heavy fuel oils. In the first part of study the simulated exhaust gases were irradiated by the electron beam from accelerator. The simultaneous removal of SO2 and NOx were obtained and their removal efficiencies strongly depend on irradiation dose and inlet NOx concentration. For NOx concentrations above 800 ppmv low removal efficiencies were obtained even if applied high doses. In the second part of study the irradiated gases were directed to the seawater scrubber for further purification. The scrubbing process enhances removal efficiencies of both pollutants. The SO2 removal efficiencies above 98.5% were obtained with irradiation dose greater than 5.3 kGy. For inlet NOx concentrations of 1700 ppmv the NOx removal efficiency about 51% was obtained with dose greater than 8.8 kGy. Methods for further increase of NOx removal efficiency are presented in the paper.

5

Pasywne urządzenia do usuwania wodoru z obudowy bezpieczeństwa reaktora jądrowego

Zimek Z.

Postępy Techniki Jądrowej

|

2014

|

z. 1

9--17

6

Electron beam technology for multi-pollutant emissions control at a coal-fired boiler, current issues

Licki J., Chmielewski A.G., Pawelec A., Zimek Z., Bigos A.

Journal of Power Technologies

|

2013

|

Vol. 93, nr 5

330--339

EN

This review describes current issues concerning electron beam technology for the purification of flue gas from a coal-fired boiler. Fundamental studies of this technology were performed in a pilot plant at Kaweczyn Thermal Power Station. It is a dry scrubbing process ensuring the simultaneous removal of SO2 and NOx with high removal effciency in one step and the generation of a usable byproduct. NOx removal is performed by a radiation-induced process and its effciency depends mainly on absorbed dose and inlet NOx concentration. Higher gas temperature and multistage flue gas irradiation enhance NOx removal. The synergistic effect of high SO2 concentration on NOx removal was observed. The SO2 removal is based on two pathways: a thermal process (reaction of SO2 with ammonia in a moist environment) and a radiation-induced process. Its effciency depends mainly on ammonia stoichiometry and irradiated gas temperature and humidity. SO2 removal increases sharply as the irradiation dose increases to 8 kGy and then saturation is reached. The byproduct obtained can be used as an agricultural fertilizer or as a component for producing commercial NPK fertilizer. This technology has been already implemented on a full industrial scale at ”Pomorzany” EPS. This installation purifies up to 270,000 Nm3/h of flue gas from two coal-fired Benson boilers. The highest SO2 removal effciency obtained reaches 95% while for NOx it reaches 75%. Two-stage, longitudinal irradiation of flue gas enhances NOx removal effciency and reduces energy consumption in the process. During pilot plant operation it was proved that electron beam technology can remove SO2 and NOx simultaneously in a wide concentration range of SO2 (250...3,000 ppmv) and NOx (140...280 ppmv) with high effciency. New industrial implementations of this technology have been introduced in China and Bulgaria. This technology is designed for existing plants as a retrofit application as well as for new facilities.

7

Surowce do produkcji sieciowanych radiacyjnie izolacji w przewodach i kablach elektrycznych

Przybytniak G., Nowicki A., Mirkowski K., Zimek Z.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 6

1181-1184

PL

Przedstawiono zalety sieciowanych radiacyjnie izolacji przewodów i kabli, omówiono dobór surowców stosowanych do ich produkcji oraz wyniki badań materiałów przed i po usieciowaniu. Przeprowadzono ocenę komercyjnych materiałów polimerowych przeznaczonych do sieciowania radiacyjnego oraz poddano analizie problemy związane z opracowaniem nowych mieszanek wykorzystujących standardowe surowce wzbogacone środkami przyspieszającymi sieciowanie.

EN

Three com. polyethylenes were cured by electron irradn. (10 MeV, 10 kW) at 56–196 kGy and studied for tensile strength, elongation at break and oxidative induction time. The irradn. resulted in an improvement of mech. strength of the polymers and a decrease in the resistance to oxidn.

8

Impact of ionizing radiation on the properties of a hydrobiodegradable aliphatic - aromatic copolyester

Kubera H., Melski K., Assman K., Głuszewski W., Migdał W., Zimek Z., Czaja-Jagielska N.

Nukleonika

|

2012

|

Vol. 57, No. 4

621-626

EN

This paper presents the results of the studies on changes of selected quality parameters of hydrobiodegradable aliphatic-aromatic copolyester (AAC). Radiation treatment was performed at the Institute of Nuclear Chemistry and Technology in Warsaw, using cobalt gamma-ray sources "Issledovatel" (dose rate 0.389 Gy/h) and "GC 5000" (8.5 Gy/h). The material was subjected to the impact of radiation doses of 5, 10, 20 and 40 kGy. Selected parameters of the packaging material, important from the standpoint of a potential application, have been studied: gaseous products of radiolysis, strength parameters in accordance with PN EN ISO 527-3, global migration PN-EN-1186-1:2002, FT-IR analysis using PCA method, contact angle measurement using the drop shape method. The results have demonstrated that there is no significant influence of ionizing radiation on AAC film parameters. Correlation between doses applied and values of measurements has not been found.

9

Effect of ionizing radiation on the properties of PLA packaging materials

Melski K., Kubera H., Głuszewski W., Zimek Z.

Nukleonika

|

2011

|

Vol. 56, No. 1

65-69

EN

Poly(lactic acid) (PLA) is attractive as a substitute for classical polymer packaging material due to its biodegradability and sufficient mechanical and barrier properties. Presented research was focused on the changes of basic mechanical parameters after ionizing irradiation performed with doses in the range of 2.5–25 kGy, commonly used in radiation sterilization and preservation of foods. Two commercial available PLA packaging films were tested. The influence of radiation dose on the mechanical properties – tensile strength and elongation were determined using standardized methods. Radiation resistance of PLA is sufficient for packaging applications. The investigations of gas products of radiolysis of PLA have been made by gas chromatography after electron beam (EB) irradiations.

10

Influence of boundary effects on electron beam dose distribution formation in multilayer targets

Kałuska I., Lazurik V. T., Lazurik V. M., Popov G. F., Rogov Y. V., Zimek Z.

Nukleonika

|

2010

|

Vol. 55, No. 3

363-368

EN

Computational dosimetry play a significant role in an industrial radiation processing at dose measurements in the product irradiated with electron beams (EB), X-ray and gamma ray from radionuclide sources. Accurate and validated programs for absorbed dose calculations are required for computational dosimetry. The program ModeStEB (modelling of EB processing in a three-dimensional (3D) multilayer flat targets) was designed specially for simulation and optimization of industrial radiation processing, calculation of the 3D absorbed dose distribution within multilayer packages. The package is irradiated with scanned EB on an industrial radiation facility that is based on the pulsed or continuous type of electron accelerators in the electron energy range from 0.1 to 25 MeV. Simulation of EB dose distributions in the multilayer targets was accomplished using the Monte Carlo (MC) method. Experimental verification of MC simulation prediction for EB dose distribution formation in a stack of plates interleaved with polyvinylchloride (PVC) dosimetric films (DF), within a packing box, and irradiated with a scanned 10 MeV EB on a moving conveyer is discussed.

11

A review on electron beam flue gas treatment (EBFGT) as a multicomponent air pollution control technology

Basfar A. A., Fageeha O. I., Kunnummal N., Chmielewski A. G., Licki J., Pawelec A., Zimek Z., Warych J.

Nukleonika

|

2010

|

Vol. 55, No. 3

271-277

12

Decomposition of toluene in air mixtures under electron beam irradiation

Sun Y., Chmielewski A. G., Bułka S., Zimek Z.

Nukleonika

|

2009

|

Vol. 54, No. 2

65-70

EN

The model gases of toluene-air mixtures were prepared by blowing technical air into liquid toluene and then irradiated with an ILU-6 accelerator located at the Institute of Nuclear Chemistry and Technology (INCT), Poland. It was found that the decomposition efficiency of toluene increases with absorbed dose and decreases with initial concentration of toluene. At 14.5 kGy dose, the decomposition efficiencies of toluene were 50, 37 and 34.5% for the initial concentrations of toluene 32.0, 63.4 and 78.0 ppm, respectively. At 58.0 kGy dose, the decomposition efficiencies of toluene were 93.8 and 78.1%, the initial concentrations of toluene being 32.0 and 63.4 ppm, respectively. Benzaldehyde was identified as one of the by-products of toluene decomposition in an air mixture. The decomposition efficiency and by-product formation under EB irradiation were compared between toluene and 4-chlorotoluene.

13

Klystron pulse modulator of linear electron accelerator: test results

Zimek Z., Dźwigalski Z., Warchoł S., Roman K., Bułka S.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 37, nr 2

775-778

EN

Purpose: The purpose of the paper is to describe Klystron pulse modulator of linear electron accelerator. Design/methodology/approach: TH-2158 klystron modulator experimental model is based on semiconductor switch HTS 181-160 FI (acceptable current load 1600 A, and voltage up to 18 kV). The results of test measurements carried out during modulator starting up period are presented in this work. TH-2158 klystron was used as a load. The klystron was connected to the second winding of the pulse HV transformer with 1:10 windings turn ratio. The examined modulator is equipped with safety shutdown circuitry for protection against current overload that may appear at IGBT switch in the case of short-circuiting happened in klystron and waveguide system. Findings: Linear electron accelerator type LAE 10/15 with electron energy 10 MeV and beam power up to 15 kW was designed and completed at Institute of Nuclear Chemistry and Technology. This accelerator was installed in facility for radiation sterilization single use medical devices, implants and tissue grafts. The standing wave accelerating section was selected. Microwave energy used for accelerating process is provided by klystron type TH-2158 working at frequency 2856 MHz. Practical implications: Described HV pulse modulator which designed and constructed for klystron TH-2158 was preliminary tested to evaluate the quality of the klystron HV and load current pulses and optimized selected component parameters. Obtained experimental results are better than those which were predicted by computer simulation method. Originality/value: Description of Klystron pulse modulator of linear electron accelerator.

14

Wybrane wyniki badań urządzeń i podzespołów liniowego akceleratora elektronów LAE 10/15

Zimek Z., Dźwigalski Z., Warchoł S., Roman K., Bułka S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 1

68-69

PL

Liniowy akcelerator elektronów typu LAE 10/15 o energii elektronów 10MeV i mocy średniej wiązki do 15kW został zaprojektowany i skompletowany w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej. Akcelerator ten jest instalowany w stacji sterylizacji radiacyjnej wyrobów medycznych jednorazowego użytku, implantów i przeszczepów. Zastosowano sekcję przyspieszającą elektrony z falą stojącą o częstotliwości roboczej 2856 MHz dostarczanej przez klistron typu TH-2158 francuskiej firmy Thales. W pracy prezentowane są wyniki badań modulatora zbudowanego w oparciu o półprzewodnikowy przełącznik typu HTS 181-160FI (dopuszczalny prąd obciążenia 1600 A, przy maksymalnym napięciu 18 kV), którego obciążeniem zamiast klistronu TH-2158 był układ rezystorów RL o rezystancji 8 Ω i 16 Ω. W normalnych warunkach eksploatacyjnych, rezystancja klistronu jest rzędu 1600 Ω, co odpowiada 16 Ω po pierwotnej stronie transformatora impulsowego klistronu o przekładni 1:10. Badany modulator zawiera układ zabezpieczający (wyłącznik bezpieczeństwa), przed nadmiernym wzrostem prądu obciążenia (na przykład w przypadku zwarcia w klistronie). Do głównych podzespołów wyłącznika bezpieczeństwa należy zespół ceramicznych rezystorów o rezystancji 50 mΩ, komparator LM 319 oraz bramka exclusive-OR typu 74F86.

EN

Linear electron accelerator type LAE 13/15 with electron energy 10 MeV and beam power 10...15 kW was designed and completed at Institute of Nuclear Chemistry and Technology. This accelerator is being installed in facility for radiation sterilization expendable medical products, implants and tissue grafts. The standing wave accelerating section was selected with working frequency 2856 MHz provided by klystron TH-218 french Thales firm. The results of measurements carried out at the TH-2156 klystron modulator experimental model based on semiconductor switch HTS 181-160FI (acceptable current load 1600 A, with voltage up to 18 kV) are presented in this work. A set of resistors RL = 8 Ω and 16 Ω was used as a load instead of TH-2158 klystron. The klystron's resistance will be approximately 1600 Ω, what is the equivalent to 16 Ω measured at the primary side of pulse HV transformer with 1:10 windings tum ratio in normal work conditions. The examined modulator is equipped in safety (shutdown) circuitry for protection against current overload that may appear at IGBT switch in case of short-circuiting in klystron. The main parts of the design circuitry are: assembly of ceramic shunt resistors 50 mΩ, LM 319 voltage comparator and Exclu-sive-OR logical gate 74F86 type.

15

Technika radiacyjna w PTJ

Zimek Z.

Postępy Techniki Jądrowej

|

2008

|

z. 4

15-22

PL

Gospodarka oparta na wiedzy jest jednym z ważnych atrybutów nowoczesnego państwa. Technika radiacyjna to nowoczesna dziedzina należąca do technologii typu High Tech, ważna z punktu widzenia rozwoju badań poznawczych i praktycznych zastosowań oraz dająca szansę stworzenia innowacyjnych gałęzi gospodarki. W naszym kraju uruchomiono liczący się w Europie i na świecie potencjał badawczy, który umożliwił wdrożenie wielu technologii radiacyjnych, takich jak: sterylizacja radiacyjna, modyfikacja polimerów, radiacyjna konserwacja żywności, wykorzystanie promieniowania jonizującego w konserwacji zabytków, ochronie środowiska naturalnego i w wielu innych praktycznych zastosowaniach. W niniejszym artykule dokonano przeglądu artykułów na temat technologii radiacyjnych opublikowanych w Postępach Techniki Jądrowej w okresie ostatnich 15 lat.

16

Theoretical study of dose and dose rate effect on trichloroethylene (HClC=CCl2) decomposition in dry and humid air under electron beam irradiation

Nichipor H., Yacko S., Sun Y., Chmielewski A. G., Zimek Z.

Nukleonika

|

2008

|

Vol. 53, No. 1

11-16

EN

Experimental data related to C2HCl3 (TCE) removal in dry and humid (200-1000 ppm of H2O) air, respectively, in ambient conditions under electron beam irradiation in the dose range of 1-40 kGy has been published in the literature. Based on the experimental results a theoretical model of C2HCl3 decomposition was proposed for the kinetic mechanism of such process. The active radicals of Cl, O and OH play an important role in the decomposition of TCE. According to the calculations performed, the Cl- dissociative electron attachment predominates in the initial stage of C2HCl3 decomposition. Cl radical accelerates this degradation by chain process in both humid and dry air, respectively. The OH radical produced in humid air also enhances the decomposition process of TCE.

17

Functionalization of polymer surfaces by radiation-induced grafting

Przybytniak G., Kornacka E. M., Mirkowski K., Walo M., Zimek Z.

Nukleonika

|

2008

|

Vol. 53, No. 3

89-95

EN

The mutual radiation grafting of acrylic acid (AAc) onto polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polystyrene (PS) films was performed. At first stage of investigations, the influence of ionizing radiation on the trunk polymers was studied, i.e. the level of radicals stable at room temperature and radiation yield of evolved hydrogen were estimated for each polymer. The measurements were carried out using electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy and gas chromatography (GC), respectively. Radiation yields of radicals as well as hydrogen emission increased in the following order PS < PP < PE. Under comparable conditions, the same relationship was found for the yield of radiation-induced grafting of AAc. A distinct correlation between content of radicals generated by ionizing radiation in polymeric matrices and grafting degree was confirmed for the studied materials. The effect of monomer and inhibitor concentrations on the efficiency of processes were studied as well.

18

Simulation of decomposition of dichloroethylenes (trans-DCE, cis-DCE, 1,1-DCE)/air under electron beam irradiation

Sun Y., Chmielewski G., Bułka S., Zimek Z., Nichipor H.

Nukleonika

|

2007

|

Vol. 52, nr 2

59-67

EN

On the basis of the experimental results, computer simulations of decomposition of dichloroethylenes for three isomers (trans-DCE, cis-DCE, 1,1-DCE) in air under electron beam were carried out. Computer code “Kinetic” and “Gear” method were used. Calculation results well agree with the experimental results. Decomposition efficiency of DCE is mainly determined by Cl- dissociated secondary electron attachment, followed by Cl radical addition reaction with DCE.

19

An Environment - Friendly Method to Prepare Microcrystalline Cellulose

Stupińska H., Iller E., Zimek Z., Wawro D., Ciechańska D., Kopania E., Palenik J., Milczarek S., Stęplewski W., Krzyżanowska G.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2007

|

Vol. 15, no. 5-6 (64)

167--172

EN

In this article a method is presented to prepare MCC from cellulose pulp employing an environment-friendly, effective two-step radiation-enzymatic depolymerisation process. The process was grounded on the radiation degradation by means of an electron beam to initially depolymerise the pulp prior to enzymatic hydrolysis. The cellulose pulp and the MCC made of it were estimated with the following quality indices: polymerisation degree, content of crystalline fraction (KWr), water retention value (WRV), specific volume, whiteness and grain coarseness. The characteristic of the molecular and crystalline structure of MCC as done by gel chromatography (GPC), the microscopic inspection of images and by the wide angle X-ray scattering (WAXS) method. It was documented that the results of preparing MCC by means of two-step depolymerisation depend primarily upon the average cellulose pulp polymerisation degree after enzymatic treatment. MCC preparation conditions recognised as optimal, may be specified as: irradiation of cellulose pulp with a 50 kGy dose followed by enzymatic hydrolysis during 0.5% at 50 °C and module E/S 46 UCMC/g. The depolymerised cellulose pulp is further processed in laboratory scale to form MCC by milling and drying. The MCC obtained is characterised by: DPv 150, a content of crystalline fraction (KWr) of about 64%, specific volume of 38 g/100 cm3and whiteness of 75%. Mass loss was 4.4% and the content of reducing sugars in the solution was 1.4 mg/cm3. The two-step depolymerisation route makes it possible to prepare MCC with quality indices close to materials used in the pharmaceutical industry, paving the way toward an ecological method of manufacturing microcrystalline cellulose for special uses.

PL

Przedstawiono metodę otrzymywania mikrokrystalicznej celulozy (MKC) z masy celulozowej z zastosowaniem nietoksycznego, sposobu dwustopniowej depolimeryzacji celulozy – radiacyjnej i enzymatycznej. Podstawą metody jest wstępna depolimeryzacja celulozy poprzez degradację radiacyjną wiązką elektronów przed hydrolizą enzymatyczną. Oceniono masę celulozową i otrzymaną z niej MKC poprzez oznaczenie stopienia polimeryzacji, zawartości frakcji krystalicznej (KWr), wskaźnika wtórnego pęcznienia (WRV), ciężaru nasypowego, białości i granulację. Charakterystykę molekularnej i krystalicznej struktury otrzymanej MKC zbadano za pomocą chromatografii żelowej (GPC), mikroskopowej analizy obrazu i szerokokątnego rozpraszania promieni rentgenowskich (WAXS). Wykazano, że jakość otrzymywanej MKC przy zastosowaniem dwustopniowej depolimeryzacji zależy od średniego stopnia polimeryzacji masy celulozowej po obróbce enzymatycznej. Za optymalne warunki otrzymywania MKC z zastosowaniem depolimeryzacji radiacyjnej i enzymatycznej uznano: napromienianie masy celulozowej Alicell Super dawką 50 kGy, hydrolizę enzymatyczną przy module E/S 46 JCMC/g, w temperaturze 50 °C, w czasie 0,5 h. Z tak depolimeryzowanej masy celulozowej otrzymano MKC , która charakteryzowała się DPV = 150, zawartością frakcji krystalicznej (KWr) ok. 64%, ciężarem nasypowym 38 g/100 cm3 i białością 75%. Opracowana metoda pozwala otrzymać MKC o parametrach zbliżonych do MKC stosowanych w przemyśle farmaceutycznym, co otwiera drogę do ekologicznej technologii wytwarzania celulozy mikrokrystalicznej do celów specjalnych.

20

Otrzymywanie mikrokrystalicznej celulozy z zastosowaniem ekologicznych metod depolimeryzacji celulozy : Część 1. Degradacja radiacyjna

Stupińska H., Iller E., Zimek Z., Kopania E., Palenik J., Milczarek S.

Przegląd Papierniczy

|

2006

|

R. 62, nr 8

475-481

PL

We współpracy Instytutu Celulozowo-Papierniczego, Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej Instytutu Biopolimerów i Włókien Chemicznych wykonano badania nad zastosowaniem między innymi radiacyjnej depolimeryzacji celulozy i hydrolizy enzymatycznej do procesu wytwarzania mikrokrystalicznej celulozy (MKC) w celu zastąpienia konwencjonalnej hydrolizy katalizowanej kwasami generującej toksyczne ścieki. Pierwsza część dotyczy metody radiacyjnej, w której badano wpływ dawki napromieniania wiązką elektronów w przedziale 60-200 kGy oraz wilgotności masy celulozowej 6% i 57% na właściwości MKC. Po napromienianiu dawką 200 kGy uzyskano mikrokrystaliczną celulozę, którą charakteryzuje: zawartość celulozy krystalicznej 65,2%, ciężar nasypowy 32,9 g/100 cm³, średni stopień polimeryzacji 51.

EN

The Pulp and Paper Research Institute in cooperation with the Institute of Nuclear Chemistry and Technology at the Institute of Biopolymers and Chemical Fibres carried out the research work on the application of radiational cellulose depolymerization and enzymatic hydrolysis in the manufacturing process of microcrystalline cellulose (MCC) in order to replace the conventional hydrolysis catalyzed with acids generating toxic wastes. Part 1 investigates the radiation method and focuses on the effect of the radiation dose with the electron beam in the range 60-200 kGy and cellulose moisture content of 6% and 57% on MCC properties. After the radiation with dose of 200 kGy the microcrystalline cellulose was obtained with the following properties: content of crystalline cellulose 65,2%; bulk density 32,9 g/ 100 cm³, average degree of polymerization 51.