一種高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝的製作方法

2023-06-29 23:47:21

專利名稱：一種高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝的製作方法
一、適用範圍本發明涉及工廠化條件下進行紅麻韌皮生物製漿實用的高效節能清潔型生產工藝。
二、國內外紅麻製漿工藝與研究現狀我國是世界上第三大黃麻/紅麻生產國。黃麻/紅麻纖維歷來用做紡織麻袋等包藏用品的原料，近年來，中國、印度等產麻國利用黃麻/紅麻纖維開發出了服裝面料、牆紙等新產品。鑑於紅麻單位面積的纖維產量比木材高，纖維品質比較好，再生速度比較快，因而，被國際黃麻組織(IJO)推薦為21世紀最具競爭力的、可持續發展的造紙工業纖維資源。
二十世紀六十年代，美國科學家就開展了利用紅麻纖維進行製漿造紙的研究。70年代，美國的紅麻造紙進入了工廠化生產階段。80年代，泰國的鳳凰造紙廠利用紅麻造紙獲得成功；澳大利亞、中國等也相繼開展了紅麻造紙試驗和研究。由於紅麻纖維包裹於植物的韌皮部，伴生有大量果膠、半纖維素、木質素等非纖維素物質，包埋、包被在纖維細胞壁內外或鑲嵌於纖維素分子之間，很難採用簡單方法予除去，因此，工廠化製漿生產只得借用其他草本纖維製漿採用的以化學試劑蒸煮為中心的「化學試劑蒸煮法」，來除去這些非纖維素物質以獲得純淨纖維素纖維用做造紙原料。「化學試劑蒸煮法」是將化學試劑(氫氧化鈉、亞硫酸鹽等)配成一定濃度的溶液，然後把草本植物材料(蘆葦、龍鬚草等)浸泡其中並加熱蒸煮數小時，用以除去非纖維素而提取純淨纖維的過程。其工藝流程為備料→裝料→添加化工原料→蒸煮→衝洗→打漿→洗漿(漂白)→磨漿→制板(產品)。該方法不僅消耗大量化工原料和能源，而且損傷纖維產量和品質、嚴重汙染環境。
為了解決「化學試劑蒸煮法」進行草本纖維提取方法存在的諸多問題，國內外廣泛開展了「微生物酶降解非纖維素」的方法研究。孫慶祥等(1985)在國內外率先研究形成了「薴麻細菌化學聯合脫膠技術」，並在大規模生產應用中獲得成功。劉正初等(1995)發明了「薴麻生物脫膠工藝技術與設備」。印度Bhattacharyya SK等(1981)研製成了用於處理黃麻的「真菌培養物」。1993年報導的生產應用試驗結果表明採用「真菌培養物」處理農民脫膠不符合質量要求的等外黃麻2-3天，可以使熟麻品質提高2-3個等級。Paul D等(1987)研製出「混合細菌培養物」，做過30克薴麻脫膠實驗。1993年報導用「混合細菌培養物」處理黃麻2-5天，可以完成脫膠但不損傷纖維。孟加拉Mohiuddin G等(1992)採用酶製劑處理脫膠質量不好的黃麻可以使其紡織產品提高1個等級。Shamsul Haque等(1999)採用Aspergillus sp.在29-30℃下處理等外黃麻10-12天，可以使纖維提高2個等級。劉正初等(2001)研究形成了「高效節能型龍鬚草生物製漿技術」。這些研究結果表明，採用純培養菌劑或從純培養液中提取酶製劑來降解草本植物果膠、半纖維素、木質素的方法，不僅可以確保纖維產量和品質，而且可以降低生產成本、減輕環境汙染。
三、擬解決的關鍵問題在本所已有發明專利和成果的基礎上，利用已經申報國家發明專利的技術——「一種草本纖維工廠化脫膠或製漿用高效生物製劑製備方法」生產的「高效生物製劑」，進行紅麻韌皮生物製漿工藝研發，為生物製漿方法在造紙行業廣泛應用打開缺口，構建草本纖維精製的廣譜性高效菌株和廣泛開展生物製漿研究提供技術創新平臺。四、技術方案本發明擬採用的技術方案包括備料、配液與紅麻韌皮接種、溼潤發酵、加熱、酶處理、脫殼、打漿、洗漿(漂白)、磨漿、制板(產品)等工序。
(一)備料將紅麻韌皮除雜、理直後剪切成3.5cm±0.5cm的片段，備用。
(二)配液與紅麻韌皮接種 將「高效生物製劑」稀釋50-100倍，並添加KH2PO40.05％(對水而言)和MgSO4.7H2O0.05％，攪拌，再把紅麻韌皮浸泡於其中處理10-20分鐘，即可。或者，將「高效生物製劑」稀釋3-5倍，並添加KH2PO40.5％和MgSO4.7H2O0.5％，攪拌，噴灑到紅麻韌皮上，使紅麻韌皮含水率達到70％±5％，亦可。
(三)溼潤發酵 將接種後的紅麻韌皮材料置於相對溼度85％-90％、溫度35℃±4℃條件下，適當通氣發酵7h±0.5h，紅麻韌皮材料表面呈蘭色，用水衝洗分散為單纖維，即可。
(四)加熱將接種用過的廢液加熱至55℃±3℃，用做酶處理介質。
(五)酶處理 按1∶6-8的比例(紅麻韌皮乾重對水的重量)加55℃±3℃的溫水於水池中，再把經過發酵的紅麻韌皮浸沒在溫水中處理1.5h±0.5h，然後，利用循環水衝洗幾分鐘，或者將紅麻韌皮置於傳輸帶上，利用高壓水柱衝洗3-5次。
(六)脫殼 按紅麻韌皮乾重∶水＝1∶7-9的比例配製稀鹼液，NaOH用量為紅麻韌皮乾重的3％±0.5％，然後，把酶處理過的紅麻韌皮浸沒在稀鹼液中沸煮2h±0.5h。或者，把酶處理過的紅麻韌皮裝入原有設備——蒸球，加入NaOH的量為紅麻韌皮乾重的3％±0.5％，並使紅麻韌皮乾重∶水＝1∶2-3，在球內蒸汽壓≤0.1MPa條件下，蒸煮1.5h±0.5h。
(七)打漿23升valley打漿機下刀的砣重8.0kg-9.0kg，打漿時間40-60分鐘。工廠化生產按常規工藝降低20％的強度進行。
(八)洗漿(漂白)按常規工藝和用戶要求進行技術參數調整。
(九)磨漿採用Ф300mm磨漿機實驗時，只要控制磨盤間隙在0.15mm-0.08mm之間。工廠化生產根據用戶要求調整工藝參數。
(十)制板按常規工藝進行。
五、實施例(一)技術方案本發明擬採用的技術方案包括備料、配液與紅麻韌皮接種、溼潤發酵、加熱、酶處理、脫殼、打漿、洗漿(漂白)、磨漿、制板(產品)等工序。
1.備料 將紅麻韌皮除雜、理直後剪切成3.5cm±0.5cm的片段，備用。
2.配液與紅麻韌皮接種 將「高效生物製劑」稀釋50-100倍，並添加KH2PO40.05％(對水而言)和MgSO4.7H2O0.05％，攪拌，再把紅麻韌皮浸泡於其中處理10-20分鐘，即可。或者，將「高效生物製劑」稀釋3-5倍，並添加KH2PO40.5％和MgSO4.7H2O0.5％，攪拌，噴灑到紅麻韌皮上，使紅麻韌皮含水率達到70％±5％，亦可。
3.溼潤發酵 將接種後的紅麻韌皮材料置於相對溼度85％-90％、溫度35℃±4℃條件下，適當通氣發酵7h±0.5h，紅麻韌皮材料表面呈蘭色，用水衝洗分散為單纖維，即可。
4.加熱 將接種用過的廢液加熱至55℃±3℃，用做酶處理介質。
5.酶處理 按1∶6-8的比例(紅麻韌皮乾重對水的重量)加55℃±3℃的溫水於水池中，再把經過發酵的紅麻韌皮浸沒在溫水中處理1.5h±0.5h，然後，利用循環水衝洗幾分鐘，或者將紅麻韌皮置於傳輸帶上，利用高壓水柱衝洗3-5次。
6.脫殼 按紅麻韌皮乾重∶水＝1∶7-9的比例配製稀鹼液，NaOH用量為紅麻韌皮乾重的3％±0.5％，然後，把酶處理過的紅麻韌皮浸沒在稀鹼液中沸煮2h±0.5h。或者，把酶處理過的紅麻韌皮裝入原有設備——蒸球，加入NaOH的量為紅麻韌皮乾重的3％±0.5％，並使紅麻韌皮乾重∶水＝1∶2-3，在球內蒸汽壓≤0.1MPa條件下，蒸煮1.5h±0.5h。
7.打漿 23升valley打漿機下刀的砣重8.0kg-9.0kg，打漿時間40-60分鐘。
8.洗漿(漂白) 按常規工藝和用戶要求進行技術參數調整。
9.磨漿 採用Ф300mm磨漿機實驗時，只要控制磨盤間隙在0.15mm-0.08mm之間。
10.制板 按常規工藝進行。(二)生產規模本實施例處理紅麻韌皮原料的批量為5kg-20kg/次。(三)實施效果試驗結果表明1.經湖南省造紙產品質量監督檢驗授權站檢測，採用本發明技術方案生產的紅麻韌皮紙漿，當定量為40g/m2左右時，裂斷長在9km以上、耐破指數在7.0KPa..m2/g左右、撕裂指數在7.5mN.m2/g左右。該產品的品質指標在國內外造紙行業中居領先地位。
2.該發明具有低耗、節能、高產、優質、汙染輕等特點。與常規化學製漿工藝比較，①工藝輔料減少54.55％；②動力能耗節省33.80％；③細漿得率提高5個百分點；④工業綜合廢水工業廢水水質單一，SS、CODcr和BOD5的濃度比常規方法降低60％，可直接進入生物氧化處理且易於達標。
六

本發明涉及的附圖為工藝流程圖。其中，1——備料；2——高效生物製劑；3——配液與紅麻韌皮接種；4——溼潤發酵；5——加熱；6——酶處理；7——脫殼；8——打漿；9——洗漿(含漂白)；10——磨漿；11——制板。
權利要求
1.一種高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝，技術方案包括備料、配液與紅麻韌皮接種、溼潤發酵、加熱、酶處理、脫殼、打漿、洗漿(漂白)、磨漿、制板(產品)等工序。
2.如權利要求1所述的高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝，其特徵在於將紅麻韌皮除雜、理直後剪切成3.5cm±0.5cm的片段，備用。
3.如權利要求1所述的高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝，其特徵在於將「高效生物製劑」稀釋50-100倍，並添加KH2PO40.05％(對水而言)和MgSO4.7H2O0.05％，攪拌，再把紅麻韌皮浸泡於其中處理10-20分鐘，即可。或者，將「高效生物製劑」稀釋3-5倍，並添加KH2PO40.5％和MgSO4.7H2O 0.5％，攪拌，噴灑到紅麻韌皮上，使紅麻韌皮含水率達到70％±5％，亦可。
4.如權利要求1所述的高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝，其特徵在於將接種後的紅麻韌皮材料置於相對溼度85％-90％、溫度35℃±4℃條件下，適當通氣發酵7h±0.5h，紅麻韌皮材料表面呈蘭色，用水衝洗分散為單纖維，即可。
5.如權利要求1所述的高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝，其特徵在於將接種用過的廢液加熱至55℃±3℃，用做酶處理介質。
6.如權利要求1所述的高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝，其特徵在於按1∶6-8的比例(紅麻韌皮乾重對水的重量)加55℃±3℃的溫水於水池中，再把經過發酵的紅麻韌皮浸沒在溫水中處理1.5h±0.5h，然後，利用循環水衝洗幾分鐘，或者將紅麻韌皮置於傳輸帶上，利用高壓水柱衝洗3-5次。
7.如權利要求1所述的高效節能清潔型紅麻韌皮生物製漿工藝，其特徵在於按紅麻韌皮乾重∶水＝1∶7-9的比例配製稀鹼液，NaOH用量為紅麻韌皮乾重的3％±0.5％，然後，把酶處理過的紅麻韌皮浸沒在稀鹼液中沸煮2h±0.5h。或者，把酶處理過的紅麻韌皮裝入原有設備——蒸球，加入NaOH的量為紅麻韌皮乾重的3％±0.5％，並使紅麻韌皮乾重∶水＝1∶2-3，在球內蒸汽壓≤0.1MPa條件下，蒸煮1.5h±0.5h。
全文摘要
本發明涉及紅麻韌皮生物製漿實用的高效節能清潔型生產工藝。其技術方案包括備料、配液與紅麻韌皮接種、溼潤發酵、加熱、酶處理、脫殼、打漿、洗漿(漂白)、磨漿、制板(產品)等工序。採用本發明技術方案和「高效菌劑」生產的紅麻韌皮紙漿，當定量為40g/m
文檔編號D21C3/00GK1451815SQ0210868
公開日2003年10月29日 申請日期2002年4月18日 優先權日2002年4月18日
發明者劉正初, 彭源德, 馮湘沅, 周文春, 鄧碩蘋, 段盛文, 鄭科 申請人:中國農業科學院麻類研究所, 周文春