Raps har odlats traditionellt i stor omfattning för att utvinna vegetabiliska oljor samt i form av biobränsle. Intresset har även ökat för rapshalmen då biopolymerer kan komma till nytta för produktion av material. Målet med projektet var att undersöka vilka parametrar som är signifikanta för att erhålla av ett högt utbyte av hemicellulosan glukomannan från rapshalm. Metoden som tillämpades under projektet var hydrotermisk extraktion med avseende på parametrarna temperatur, tid och närvaro av buffertlösningen natriumvätekarbonat. Det erhållna materialet, det vill säga hemicellulosaextraktet isolerades med hjälp av frystorkning. Materialet undersöktes med en rad analysmetoder. Detta bestod av kolhydratanalys, bestämning av molekylvikter, askhalt, och funktionella grupper. Ur hemicellulosamaterialet framställdes plastfilmer genom gjutning, där de mekaniska egenskaperna undersöktes genom dragprovning. De hydrotermiska extraktionsförsöken resulterade i ett högre utbyte vid 170 oC med lägre pH-värde samt höga halter av xylos. Extraktionsförsöken som utförde vid 150 oC gav extrakt med högre halter glukomannan, arabinos och rhamnos där de även hade större molekylvikt. Detta resulterade även i bättre mekaniska egenskaper hos plastfilmerna. Inverkan av buffertlösningen var så liten att den är försumbar. / Rapeseed has traditionally been grown extensively to extract vegetable oils as well as biofuels. There is an increased interest for the rapeseed straw as the biopolymers components can be useful in the production of materials. The aim of this project was to investigate parameters that were significant for obtaining a high yield of hemicellulose glucomannan. The used method in the project was a hydrothermal extraction in terms of parameters such as temperature, time and the presence of a sodium bicarbonate buffer solution. The obtained material, hemicellulose extract, was isolated by freeze-drying. The dry hemicellulose sample was analyzed with several analytical methods such as carbohydrate analysis, size-exclusion chromatography, thermogravimetric analysis and fourier-transform IR. Plastic films were produced with the yielded hemicellulose by casting, in which the mechanical properties were investigated by tensile testing. The hydrothermal extraction experiments resulted in a higher yield at 170 °C, with lower pH and a higher amount of xylose. Extraction experiments performed at 150 °C showed higher amounts of glucomannan, arabinose and rhamnose where they also had higher molecular weight. This resulted in better mechanical properties of the plastic films. The buffer solution made a negligible impact on the extraction.

Med rapsfrön som en eftertraktad produkt från raps kvarstår rapshalm, vilket anses vara en avfallsprodukt. Dock är rapshalmen en god källa till biopolymerer och kan spela en potentiell roll som råvara till materialframställning. Det övergripande målet med detta examensarbete var att fullständigt separera lignin och cellulosa från varandra i den halmrest som återstår efter hydrotermisk extraktion av rapshalm vilket delprojekt 1 har behandlat. Den huvudmetod som har tillämpats under projektet var alkalisk delignifiering, med bestämd tid, temperatur och koncentrationen NaOH. Två prover av halmrester valdes för behandling i detta projekt varav den första har extraherats med närvaro av bikarbonat som buffertlösning medan den andra har extraherats vid en högre temperatur. Ytterligare metoder för att erhålla lignin och cellulosa var ligninfällning och defibrering. Av den erhållna cellulosamassan framställdes papper. De erhållna produkterna med kolhydratanalys (IC), askhalt (TGA), och bestämning av funktionella grupper (FTIR). Cellulosamassan analyserades med SEM och ljusmikroskopi. De framställda pappersarken analyserades med dragprovning för bestämning av mekaniska egenskaper. Det totala utbytet av lignin inte så högt, en tredjedel av ligninmängden i rapshalm. Det första provet gav ett högre utbyte än det andra, däremot gav det andra ett mer ligninrikt utbyte. Fibermassan från det andra provet hade en högre halt cellulosa. Mikroskopianalyser visade att fibrerna inte frilagts fullständigt från varandra, med kvarvarande biomassa som bibehåller sin originalstruktur. Mängden frilagda fibrer var högre i det första provet samt fiberstrukturen på de spiralformade fibrerna höll kvar sin primära form. Enligt resultaten från dragprovningsanalysen hade papperet från det första provet en signifikant högre brottgräns och E-modul än det andra. / The oil rich seeds from the rapeseed are products of interest, which leaves the straws as a waste product. Rapeseed straw is a good source of biopolymers which have potential as material resources. The overall aim of this degree project was to fully separate lignin from cellulose in pretreated straws. The main method applied was delignification with alkali under specified conditions including time, temperature, and the concentration of sodium hydroxide. Two samples of preextracted straw were chosen. The first sample was extracted in the presence of a buffer while the second was extracted at a higher temperature. Other methods were also used, such as kraft lignin precipitation for a better yield of lignin, and defibration of the cellulosic fibre mass. Paper sheets were made from the obtained fibre mass. The products were analyzed with a variety of analytic methods, including IC, TGA, and FTIR. The straws and the cellulosic mass were further analyzed with SEM and optical microscopy. The obtained paper materials were analyzed mechanically by tensile testing. The total yield of lignin was not so high, about a third of the total lignin content in the rapeseed straw. The first sample gave a higher than the second sample, however the second sample gave a more lignin rich yield. The obtained fibre mass in the second sample had a considerably higher content of cellulose. Microscopy analyses showed that the fibres did not fully separate, and there were remains of biomass in their current structure. The amount of separated fibres were higher in the first sample as well as the spiral-shaped fibres maintained their structure. The results from the tensile test showed that the paper prepared from the first sample had a significantly higher tensile strength than the paper obtained from the second sample.

Efterfrågan på förnyelsebara och miljövänliga produkter har ökat under de senaste åren. Biobaserade plaster anses vara en av de mest lovande innovationer.    Det övergripande målet med examensarbetet var att undersöka möjligheterna att utvinna xylan och glukomannan ur rapshalm. Metoden som utnyttjades var en hydrotermisk extraktion. Inverkan av temperatur, pH och tid studerades genom att tillämpa ett faktorförsök på två nivåer. En askhalt- och torrhalt-analys utfördes på produkterna för att dels bestämma andelen oorganiskt material, dels beräkna det totala utbytet. Hemicellulosans molekylvikt bestämdes med hjälp av en SEC-analys. Kolhydratsammansättningen och andelen lignin i varje prov avslöjdes genom att utföra en kolhydratanalys. Två väletablerade tekniker (NMR (Nuclear magnetic resonance) och FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy)) användes i detta arbete för bestämning av strukturen. NMR utnyttjades för att studera förhållandet mellan sockret och sidogrupperna medan IR användes för identifiering av de funktionella grupperna som förekommer i varje prov. Hemicellulosan som togs fram i projektet användes till gjutning av plastfilmer vars mekaniska egenskaper studerades genom att utföra dragprovningar.   Resultaten påvisade ett högt utbyte av produkt i samband med höga koncentrationer av NaOH. Andelen oorganiskt material var högre för de prover som behandlades med enbart vatten jämfört med de prover som behandlades med alkali. IC-analysen påvisade att glukomannan utsöndras med vatten medan utbytet av xylan blir högre vid behandling med alkali. IC-analysen visade även att den specifika typen av xylan i den undersökta rapshalmen utgörs av arabinoglukuronoxylan. SEC-analysen fastställde att vattenbehandlade prover har en högre molekylvikt. Ett oväntat resultat var att mängden lignin som erhölls i de vattenbehandlade proverna var högre än de som erhölls vid alkalibehandling. Resultaten från NMR- och IR- analyserna påvisade förekomsten av polysackarider i de olika proven. Dragprovningen visade att jämnt fördelade andelar xylan och glukomannan tillsammans med en hög molekylvikt bidrog till en större förmåga hos materialet att kunna bemöta den ökade belastningen.