CN101139804A - 一种利用生物酶制取环保纸浆的方法及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用生物酶制取环保纸浆的方法及其生产工艺，其特征是将制浆原料经过切段或片粗处理后，在原料浸泡池中加入可降解木素的漆酶和木素酶，降低分子质量木素，增加木素的溶出和被抽提的能力，实现木素与纤维素和半纤维素的分离，并采取机械搓磨分丝、磨浆、螺旋挤浆、纤维疏解、精浆调节、精细筛选等方法，从而实现纸浆制取成本低、良浆浓度高，无污染排放，工艺简单，方法先进的技术目的。可广泛应用于造纸纸浆制取技术。

Description

一种利用生物酶制取环保纸浆的方法及其生产工艺

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，尤其是一种利用生物酶制取环保纸浆的方法及其生产工艺。

背景技术

我国是造纸大国，用于制浆造纸的木材植物纤维和非木材植物纤维的资源十分丰富，而且开发前景广阔。但是，长期以来，由于大多中小型企业一直沿用传统的碱法、硫酸盐法、亚铵法和半化学法等制浆工艺技术。这些经过高温蒸煮或化学浸泡的传统制浆方法，使制浆过程产生大量的黑液和有害气体，不仅污染了环境，而且给人民生活和健康带来了极大危害。为此，众多制浆造纸企业不惜投入重金，对制浆设备和制浆方式进行改造或改进。但是，由于技术装备未成熟，治污费用高等种种因素，仍然未从根本上解决黑液污染问题，从而限制了中小型制浆企业的快速发展。如何充分利用和开发造纸原料资源，从根本上解决污染和治污成本居高不下的局面，成为制浆、造纸企业生死悠关的重大课题。

发明内容

要发明的目的针对上述传统的纸浆生产工艺的弊端，而提供了利用两种以上或多种生物酶，复合后产生的互补性协调同效应，来制取环保型纸浆，并使生产成本，治污费用大大降低的制取环保纸浆的方法和工艺。

为实现上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：一种利用生物酶制取环保纸浆的方法及其工艺，其特征：生产工艺流程为：原料→切片或削片→中温浸泡→螺旋输送→搓磨分丝→高浓磨浆→螺旋挤浆→纤维疏解精浆调节→精细筛选→抄造。该流程可根据产品种类，适当增添或减少设备布置。

众所周知，不管何种植物纤维原料，其主要化学组分均为纤维素、半纤维素及木素一种构成，而木素是由苯丙烷结构单体构成的具有三度空间结构的天然高分子化合物。不同的原料其木素化学法结构各不相同，脱除木素的方法亦不同；在化学制浆中木素是需要除去的部分，在蒸煮与漂白中，要在尽可能少损伤纤维素及半纤维素的情况下除去木素，但不可避免地仍使纤维素和半纤维素产生降解而使收获率降低，而复合生物酶中的漆酶或木素酶，有针对性的对木素产生降解，而极少操作纤维素、半纤维素，从而使制浆得率提高，漆酶是一种含铜的胞外氧化酶，通过生化应可让木素生化降解。木素酶分为木素过氧化物酶(Liganinperoxidase，LipS，EC，1.11.1.7)和锰过氧化物酶(Manganese-dependent peroxidase，MnPs.EC.1.11.1.7)其催化木素降解的典型模式有(1)木素过氧化物酶+锰过氧化物酶；(2)锰过氧化物酶+漆酶；(3)木素过氧化物酶+漆酶。原料的木素经过酶的降解成低分子质量木素，增加了木素的溶出和被抽提的能力，从而实现木素与纤维素、半纤维素的分离。其机理为：天然造纸的原料有草料、木材、麻、棉杆等，其原料主要由纤维素、半纤维素和木素组成，用于木素降解的酶，主要有漆酶、木素酶。漆酶是一种含铜的脆外氧化酶，通过生化反应可让木素生物降解。

其生产方法特征是：先取造纸用植物原料，将其用机械方法切成约5～10cm的段或削成片状，将备好的原料投入浸泡池内，加入使木素降解的漆酶或木素酶助剂，通蒸汽10～20小时，并控制温度在80～90℃之间，然后用输送螺旋或人工将已浸泡好的原料投入双螺旋搓磨分丝处理，使原料变成丝绒状，然后置于高浓度磨浆机磨浆，提高叩解度，保护纤维的强度和匀整性，将磨好的浆置于螺旋挤浆机挤浆处理，挤出纤维中的空气和废液，以提高纤维的聚软性，再将挤好的浆置于离解除砂机中离解疏松纤维并除去除杂质，后送入双盘磨浆中进行串联磨浆，将纤维进一步分丝帚化，提高叩解度，其浆料的叩解度随原料不同而变化，一般可达27-47SR，再将磨好的浆料经压力筛筛选，使良浆与渣浆分流，渣浆可重返磨浆系统进行精磨处理。本制浆过程所产生的废水，主要来源于中洗涤废水，由于该废水较传统制浆方法所产生的污水易处理，且设备占地小，投资少，操作方便，运行费用低。用于浸泡2段的水，可连续回用，洗漂中段水经处理回用或达标排放，其应用的药剂为MPA，主要起絮凝和脱色作用，可使大量SS物絮凝析出，并脱除部分色素，和大量的COD，用量为0.1～0.5％左右(液体状)，Al₂O₃用量8～10％，本品在前段处理后的水中使用，脱色絮凝效果较佳，处理后的污水，澄清后可达国家一级排放标准，可全部回用。

通过采取上述技术方案，本发明与传统的制浆技术相比，具有降低生产成本，能耗低，环保无污染，工艺简单，方法先进独到等明显技术特点，可广泛用于制浆造纸技术领域，为充分开发造纸新原料，开辟了一条新的途径。

目前，该技术已在数家制浆厂得到就用，获得了可观的经济效益和社会效益，实为一种节能、环保、实用的新型制浆工艺技术，必将对我国制浆造纸工业和开发新原料途径起具体实施方式

实施例1：选1.3吨杨木枝桠材，用木材切片机切成小片，厚度控制在1cm以内，事先在配药池内加入漆酶，后加入木素过氧人物酶，池内温度应控制在80～90℃，搅拌均匀，将原料投入浸泡池内，泵入配药池内生物酶助剂，通蒸汽15-24小时，温度控制在80-90℃。基本原理为：杨木的木素经过酶的降解成低分子质量木素，增加了木素的溶出和被抽提的能力，从而实现木素与纤维素、半纤维素的分离。用双螺旋搓磨分丝机将浸泡后木片处理成丝绒状细纤维，用高浓度磨浆机高浓度强制喂料，其目的是提高浆料叩解度、保护纤维强度和匀整性。再用双螺旋挤浆机，挤出纤维中的空气和浆液，以提高纤维的柔软度，出浆浓度在30％，折合绝干浆1吨。后用双盘磨浆机，将纤维进一步分丝帚化，逐步提高叩解度，经二段磨浆机，其叩解度可达到37-47。再用升流式压力筛，通过压力筛筛选出的良浆是保证抄造质量的首选设备，尾渣可返回纤维精磨工序。

实施例2：选1.4吨麦草，将其用切草机切成长约5-10厘米的段，事先在配药池内加入漆酶，后加入锰过氧化物酶，池内温度应控制在80-90℃，搅拌均匀，将原料投入浸泡池内，泵入配药池内生物酶助剂，通蒸汽10-20小时，温度控制在80-90℃

基本原理为：原料的木素经过酶的降解成低分子质量木素，增加了木素的溶出和被抽提的能力，从而实现木素与纤维素、半纤维素的分离。经过浸泡的浆料含水量较大，先经过第一道双螺旋挤浆机挤浆进一步提高麦草浓度，药液可回收至配药池。

用双螺旋搓磨分丝机，可直接将浸泡后粗大秸杆处理成绒状细纤维，且用该机制成的浆料抄纸具有吸墨性强、不透明度高、柔软平滑、裂断长、撕裂提数高等优点。再用高浓度磨浆机，采用高浓度强制喂料，其目的是提高浆料叩解度、保护纤维强度和匀整性。后用双螺旋挤浆机，其压缩比为4∶1，其目的是将纤维中的空气和浆液，以提高纤维的柔软度，出浆浓度在30％，折合绝干浆1吨。再用双盘磨浆机，其目的是将纤维进一步分丝帚化，逐步提高叩解度，经二段磨浆后，其叩解度可达到37-47°。后用升流式压力筛，通过压力筛筛选出的良浆是保证抄造质量的首选设备，尾渣可返回纤维精磨工序。

Claims (3)

1.一种用利物酶制取环保纸浆的方法及其生产工艺，其特征在于：所述制取纸浆工艺是：将制纸原料经机械切段或片，置于原料浸泡池中浸泡，并加入生物酶助剂，通蒸汽10-24小时，水温控制80-90℃。

2.一种利用生物酶制取环保纸浆的工艺及其生产方法其特征在于：所述制取纸浆的方是：将原料切段或片粗处理→中温浸泡→搓磨分丝→高浓度磨浆→螺旋挤浆→纤维疏解→精浆调节→精细筛选→抄造

3.根据权利要求1所述的一种利用生物酶制取环保纸浆的工艺及其生产方法，其特征在于：所述工艺中，生物酶包括漆酶、木素酶；所述木素降解模式为：(1)木素过氧化物酶+锰过氧化物酶；(2)锰过氧化物酶+漆酶；(3)木素过氧化物酶+漆酶。