CN106988136A - 一种干切棉纤维生物酶制浆工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种干切棉纤维生物酶制浆工艺，其包括以下步骤：采用果胶酶对干切棉纤维进行预处理以得到浆料；再采用碱性过氧化氢法对经过预处理的浆料进行蒸漂。本发明所提供的干切棉纤维生物酶制浆工艺首先采用生物酶预处理棉纤维以脱除影响后续生产的果胶等杂质，然后再采用碱性过氧化氢法对经过预处理的浆料进行蒸漂。其中，棉纤维生物酶处理工艺在低温和常压条件下即可完成生产，并可大大降低化学药品的用量；同时碱性过氧化氢漂白操作也在常压条件下进行。采用本发明所提供的干切棉纤维生物酶制浆工艺制备得到的浆料完全符合钞票纸制浆生产要求。

Description

一种干切棉纤维生物酶制浆工艺
技术领域
本发明涉及一种干切棉纤维生物酶制浆工艺，属于造纸技术领域，更具体地说，属于造纸工艺中的制浆技术领域。
背景技术
目前，棉纤维制浆一般采用化学法制浆，即通过添加大量的化学药品和助剂从而以化学方法去除棉纤维中的杂质，进而实现成浆的目的；同时本领域也有采用化学方法和机械方法相结合的制浆方式，该种制浆方式可适当降低化学药品的用量。
国内棉纤维制浆工艺多采用蒸球、蒸漂锅和横管连续蒸煮器等设备进行蒸漂，而蒸漂工艺通常采用碱法或碱性过氧化氢法，但是其蒸漂温度偏高，压力偏大，化学药品用量多，并且纤维会受到较大程度的降解，同时压力容器在使用方面也存在安全隐患。
国外一般采用常压、低温蒸漂工艺生产棉浆，该工艺采用塔式蒸漂系统，其能耗较低，且浆料物理性能也会得到改善，但是该工艺对原料杂质不能有效去除，仅适用于含杂较少的原料。
生物酶是一种绿色环保的生产助剂，其主要应用于食品、纺织等工业领域，因其具有绿色环保，生产温和，节能降耗等优点，目前也逐步被应用于造纸领域。
因此，提供一种棉纤维生物酶制浆工艺已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种干切棉纤维生物酶制浆工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种干切棉纤维生物酶制浆工艺，其包括以下步骤：
采用果胶酶对干切棉纤维进行预处理以得到浆料；
再采用碱性过氧化氢法对经过预处理的浆料进行蒸漂。
根据本发明具体实施方案，优选地，该工艺还包括采用干法备料得到干切棉纤维的操作：
首先采用清花系统对棉包进行开松除杂，其次将开松后的棉花采用棉纤维纵向整理设备进行纵向整理使其以棉条形式出料，再采用切料机对棉条进行切料以实现棉花纤维的干法均匀切断，得到干切棉纤维。
在所述的工艺中，优选地，所述棉纤维纵向整理设备的工作幅宽为1.5m以上，更优选为1.5-1.8m；还更优选所述棉纤维纵向整理设备为梳棉机。
在所述的工艺中，优选地，所述切料机的动刀片数为18片以上，更优选为20-40片。
在所述的工艺中，优选地，所述切料机的电机转速为800-1000转/分钟。
在所述的工艺中，优选地，对切料机的喂料速度为150m/min以上，更优选为150-200m/min。在本发明的具体实施方式中可以采用输送带对切料机进行喂料，此时只需控制输送带的输送速率为150m/min以上即可。
在所述的工艺中，优选地，以所述干切棉纤维的总重量为100％计，其中长度为1mm以下的纤维含量为8-13％，长度为1-3mm的纤维含量为50-60％。
根据本发明具体实施方案，其中，干法备料工艺所用系统包括清花系统、棉纤维纵向整理设备及切料机，所述清花系统通过风送设备与棉纤维纵向整理设备相连，该棉纤维纵向整理设备通过输送带与切料机相连。
根据本发明具体实施方案，在所述的系统中，该棉纤维纵向整理设备的工作幅宽为1.5m以上，优选为1.5-1.8m。
在所述的系统中，该棉纤维纵向整理设备为梳棉机。
在所述的系统中，该切料机的动刀片数为18片以上，优选为20-40片。
在所述的系统中，该切料机的电机转速为1000转/分钟。
在所述的系统中，该输送带的喂料速度为150m/min以上，优选为150-200m/min。
根据本发明具体实施方案，在所述的工艺中，以所述干切棉纤维的总重量计，其含杂0.2-0.5wt％。其中，杂质的主要成分为木素，不含有棉籽壳等大杂质。
在所述的工艺中，优选地，所述干切棉纤维的原料包括平均纤维长度为15mm以上的棉纤维原料；更优选地，所述干切棉纤维的原料包括三级棉、梳落棉、棉短绒及全棉车肚棉。
在所述的工艺中，优选地，以绝干干切棉纤维的总重量为100％计，所述果胶酶的用量为0.3-0.5wt％。其中，所述绝干棉纤维的总重量是根据干切棉纤维所含水分换算得到的，该换算方法也为本领域常规技术手段。
棉纤维中含有纤维素、果胶等物质，要制得纤维，首先必须脱胶以除去果胶等杂质，果胶酶具有良好的脱胶效果。适用于本发明的果胶酶通常是黑曲霉经液体深层培养、提取精制而制成的酶制剂，本发明中所用的果胶酶可以商购，例如：无锡杰能科生物工程有限公司生产的牌号为PrimaGreen EcoScour的高浓缩中性液体果胶裂解酶。
经过果胶酶处理的棉纤维，其吸水性提高，可漂性加强，经果胶酶预处理后的浆料可在常压、较低温度下进行漂白操作，并且漂白过程所用化学药品量也大大降低。
在所述的工艺中，优选地，所述预处理的温度为60-65℃，预处理时间为30-40min。
在所述的工艺中，优选地，所述预处理时间为30-35min。
本发明对预处理过程的pH值无特殊要求，只要保证体系近中性即可，在本发明具体实施方式中，预处理过程的pH值一般控制在6.5-7.5。
在所述的工艺中，优选地，预处理过程中，干切棉纤维与反应液的质量比为1:4-1:10。其中，工业生产中的反应液以水为主，所加入的药剂的重量可以忽略不计，因此本申请中干切棉纤维与反应液的质量比也即为干切棉纤维与水的质量比。
在所述的工艺中，优选地，所述蒸漂温度为85-90℃，蒸漂压力为常压，蒸漂时间为40-45min。
在所述的工艺中，优选地，蒸漂过程中，以绝干棉纤维原料的总重量为100％计，碱用量为1.0-2.0wt％，双氧水用量为1.0-2.0wt％。
在所述的工艺中，优选地，所述碱为氢氧化钠。
本发明中预处理用的浆料采用下述方法配制：根据生产需要的配比要求，将干切棉纤维加水、湿润剂、果胶酶，混合并浸透均匀后，按照上述条件进行生物酶预处理，预处理时间结束后，果胶酶也就基本消耗完了。其中，所述湿润剂为制浆领域使用的常规添加剂，可以商购，例如天津市雄冠科技发展有限公司生产的TC-1。
本发明所用的干切棉纤维是指经加工提净后采用干切棉纤维技术切断的棉纤维。一般地，经上述方法处理后的干切棉纤维均可以采用本发明提供的生物酶制浆工艺进行制浆。
本发明的预处理步骤可以在制浆工业通常使用的设备中进行，例如蒸球、蒸漂锅、或可通蒸汽的塔式漂白系统；优选为卧式连续反应器。
经过预处理的浆料不需要其他处理，即可以采用碱性过氧化氢法对其进行蒸漂。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的制浆用棉纤维的干法备料工艺可以实现制浆用棉纤维的干法均匀切断，切料长度可灵活调整，切料匀整性好；同时采用本发明的干切棉纤维作为原料进行制浆还可以提高浆料可漂性与匀整度，降低生产消耗，提高产能，提高浆料质量并且还可以降低制浆成本，进而提高棉浆抄纸的纸张质量。
具体而言，采用本发明的干法备料工艺后单台梳棉机的产能可达150公斤/每小时以上，而目前现有的梳棉机的产能仅为50-100公斤/每小时；
目前本领域所用的切料机的刀片数一般为6片，电机转速为500转/分钟，按照目标切料长度为4mm，上料量200克/米计算，其产能仅为144公斤/小时/台；而采用本发明的干法备料工艺后，因切料机的刀片数可达18片以上，电机转速可达1000转/分钟，则同样切料长度和上料量，其产能可提高6倍以上，达800公斤/小时/台以上。由此可见，采用本发明的干法备料工艺后产能提高显著。
(2)本发明所提供的干切棉纤维生物酶制浆工艺首先采用生物酶预处理棉纤维以脱除影响后续生产的果胶等杂质，然后再采用碱性过氧化氢法对经过预处理的浆料进行蒸漂。与目前本领域通常采用的先蒸漂再切断纤维的工艺相比，本申请采用干切棉纤维作为原料进行制浆可以节约生产电耗60％以上，年均节约电耗200万元左右；
此外，本申请采用干切棉纤维(采用干法备料工艺生产的原料)可以保证棉纤维生物酶处理工艺在低温和常压条件下即可以完成生产，并可以大大降低化学药品的用量，进而减少污染物的排放；同时碱性过氧化氢漂白操作也在常压条件下进行。
(3)采用本发明所提供的干切棉纤维生物酶制浆工艺制备得到的浆料蒸漂质量较高，完全符合钞票纸制浆生产要求。
附图说明
图1为本发明提供的干法备料工艺流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种干切棉纤维生物酶制浆工艺，其包括以下步骤：
1、干法备料系统
干法备料工艺所用系统包括清花系统、棉纤维纵向整理设备及切料机，所述清花系统通过风送设备与棉纤维纵向整理设备相连，该棉纤维纵向整理设备通过输送带与切料机相连。
所述棉纤维纵向整理设备(梳棉机)的工作幅宽为1.5m以上。
所述切料机的动刀片数为20-40片。
所述切料机的电机转速为1000转/分钟。
所述输送带的喂料速度为150m/min以上。
2、干法备料工艺
原料：梳落棉，生产量为10吨；
该干法备料工艺是采用上述干法备料系统实现的，所述干法备料工艺流程图如图1所示，其包括以下步骤：
首先采用清花系统对疏落棉棉包进行开松除杂，其次将开松后的棉花采用棉纤维纵向整理设备进行纵向整理使其以棉条形式出料，再采用切料机对棉条进行切料以实现棉花纤维的干法均匀切断，得到干切棉纤维。
分别测定采用本发明所提供的干法备料工艺、本领域现有的散切工艺及保定钞票纸业有限公司造纸一部采用的半浆工艺制备得到的棉纤维原料中的纤维长度分布，其结果见下表1所示。
表1
从表1中可以看出，在采用本发明提供的干法备料工艺生产的干切棉纤维中，长度为1mm以下的细小纤维占13％左右，而在散切工艺中该数据为16％左右，半浆工艺的该数据最高，其为36％，由此可见，采用本发明提供的干法备料工艺得到的干切棉纤维中细小纤维含量最低，并且其2mm左右的纤维比例也明显高于其他工艺，进一步说明本发明制备得到的干切棉纤维的纤维匀整性最佳，可为后续生产高质量的浆料提供保障。
3、制浆工艺
原料：干切梳落棉，含杂0.2-0.5wt％(以干切棉纤维的总重量计算)；
首先，将干切梳落棉原料装入蒸漂锅，向蒸漂锅中加水后，再加入湿润剂和果胶酶，开启循环泵，开始升温，温度达60℃时停止升温，开始保温，保温30分钟后即可成浆；
然后，向预处理后得到的浆料中加入氢氧化钠和双氧水，在85℃下对经过预处理的浆料进行蒸漂40min。
以绝干梳落棉的总重量为100％计，所述果胶酶的用量为0.3wt％，所述湿润剂TC-1的用量为0.02％；
预处理过程中，干切梳落棉原料与反应液的质量比为1:4.5；
蒸漂过程中，以绝干干切棉纤维的总重量为100％计，氢氧化钠的用量为1.0wt％，双氧水的用量也为1.0wt％。
根据GB8940.2-88及GB10740-89分别测定实施例1制备得到产品的白度及尘埃度，测得其白度达到83％，尘埃度为22.8mm2/500g。由此可见，采用实施例1的干切棉纤维生物酶制浆工艺制备得到的浆料完全符合钞票纸制浆生产要求。
实施例2
本实施例提供了一种干切棉纤维生物酶制浆工艺，其包括以下步骤：
原料：干切棉短绒，含杂0.2-0.5wt％(以干切棉纤维的总重量计算)；
首先，将干切棉短绒原料装入蒸漂锅，向蒸漂锅中加水后，再加入湿润剂和果胶酶，开启循环泵，开始升温，温度达60℃时停止升温，开始保温，保温30分钟后即可成浆；
然后，向预处理后得到的浆料中加入氢氧化钠和双氧水，在85℃下对经过预处理的浆料进行蒸漂40min。
以绝干棉短绒的总重量为100％计，所述果胶酶的用量为0.3wt％，所述湿润剂TC-1的用量为0.02％；
预处理过程中，干切梳落棉原料与反应液的质量比为1:4.5；
蒸漂过程中，以绝干干切棉纤维的总重量为100％计，氢氧化钠的用量为2.0wt％，双氧水的用量也为2.0wt％。
根据GB8940.2-88及GB10740-89分别测定实施例2制备得到产品的白度及尘埃度，测得其白度达到81％，尘埃度为35.0mm2/500g。由此可见，采用实施例2的干切棉纤维生物酶制浆工艺制备得到的浆料完全符合钞票纸制浆生产要求。

Claims (10)

1.一种干切棉纤维生物酶制浆工艺，其包括以下步骤：
采用果胶酶对干切棉纤维进行预处理以得到浆料；
再采用碱性过氧化氢法对经过预处理的浆料进行蒸漂。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，该工艺还包括采用干法备料得到干切棉纤维的操作：
首先采用清花系统对棉包进行开松除杂，其次将开松后的棉花采用棉纤维纵向整理设备进行纵向整理使其以棉条形式出料，再采用切料机对棉条进行切料以实现棉花纤维的干法均匀切断，得到干切棉纤维；
优选地，所述棉纤维纵向整理设备的工作幅宽为1.5m以上，更优选为1.5-1.8m；还更优选所述棉纤维纵向整理设备为梳棉机；
还优选地，所述切料机的动刀片数为18片以上，更优选为20-40片；
还优选地，所述切料机的电机转速为800-1000转/分钟；
还优选地，对切料机的喂料速度为150m/min以上，更优选为150-200m/min。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，以所述干切棉纤维的总重量为100％计，其中长度为1mm以下的纤维含量为8-13％，长度为1-3mm的纤维含量为50-60％。
4.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，以所述干切棉纤维的总重量为100％计算，其含杂0.2-0.5wt％。
5.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述干切棉纤维的原料包括平均纤维长度为15mm以上的棉纤维原料；
优选地，所述干切棉纤维的原料包括三级棉、梳落棉、棉短绒及全棉车肚棉。
6.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，以绝干干切棉纤维的总重量为100％计，所述果胶酶的用量为0.3-0.5wt％。
7.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述预处理的温度为60-65℃，预处理时间为30-40min；
优选所述预处理时间为30-35min。
8.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，预处理过程中，干切棉纤维与反应液的质量比为1:4-1:10。
9.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述蒸漂温度为85-90℃，蒸漂压力为常压，蒸漂时间为40-45min。
10.根据权利要求9所述的工艺，其特征在于，蒸漂过程中，以绝干干切棉纤维的总重量为100％计，碱用量为1.0-2.0wt％，双氧水用量为1.0-2.0wt％；
优选地，所述碱为氢氧化钠。
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