CN109706768B

CN109706768B - 一种从酒糟中提取造纸用纤维的方法

Info

Publication number: CN109706768B
Application number: CN201910179866.6A
Authority: CN
Inventors: 杨顺; 禹果; 刘华
Original assignee: Guizhou Huaqing Kewei Environmental Energy Co ltd
Current assignee: Guizhou Huaqing Kewei Environmental Energy Co ltd
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: CN109706768A

Abstract

本发明提供一种从酒糟中提取出造纸用纤维的方法。该方法包括下述步骤：1)从酒糟中提取制备酒糟纤维初提取物；2)对酒糟纤维初提取物进行改性处理，得到造纸用纤维。酒糟纤维初提取物的制备过程是将酒糟与水混合，在充分搅拌的条件下，选择6‑20目的筛网对酒糟进行过滤处理，上层得到酒糟纤维初提取物；下层滤液经过离心得到上清液。再将酒糟纤维初提取物与上清液混合、磨细后加入反应釜中，然后加入分散剂、深度共溶熔剂，再通过加温、搅拌反应后，用压滤曲筛进行筛分，即得。再将此酒糟提取物与常规纸原料混配成造纸浆料，然后送造纸机抄造成复合纸。本发明不仅为造纸工业提供新型的原材料，而且对酒糟资源的循环利用具有重大的实用价值。

Description

一种从酒糟中提取造纸用纤维的方法

技术领域

本发明属于资源循环利用领域，具体涉及一种从酒糟中提取造纸用纤维的方法。

背景技术

酒糟，是谷物经发酵并蒸馏出酒精后的残留物。酒糟通常含有较高的水分，且有机物含量高，如直接丢弃或不妥善处置容易造成环境污染。酒糟中的成分因酿造工艺与原料配方的不同而存在着差异，其主要成分包括纤维、蛋白质、脂肪、剩余淀粉等物质。酒糟纤维是酒糟中所含有的纤维组分，其来源主要为谷物酿造之后剩余的粮食果皮、或是在酿造过程中加入的稻壳等酿造填充物，其组成成分主要有纤维素、半纤维素、木质素等。因此，酒糟用于提取造纸用纤维的必要条件有：(1)除掉酒糟中包含的蛋白质、脂肪、剩余淀粉等有机成分，得到纤维含量较高的酒糟纤维提取物；(2)去除酒糟纤维提取物中的木质素，得到含纤维素、半纤维素含量较高的造纸用纤维原料。目前还没有从酒糟中提取出造纸用纤维的方法的相关报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种从酒糟中提取造纸用纤维的方法。

本发明所提供的从酒糟中提取造纸用纤维的方法，包括下述步骤：

1)从酒糟中提取制备酒糟纤维初提取物；

2)对所述酒糟纤维初提取物进行改性处理，得到所述造纸用纤维。

上述方法步骤1)从酒糟中提取制备酒糟纤维初提取物的方法具体包括下述步骤：将酒糟与水按照质量比为1：4-10的比例混合，在充分搅拌的条件下，选择6-20目的筛网对酒糟进行过滤处理，去除酒糟中的蛋白质、脂肪、剩余淀粉等成分，筛网上层即得到酒糟纤维初提取物，并收集分离得到过滤液；将所述过滤液进行离心，分离出大颗粒成分，收集上清液。

该初提取物中含有80％-95％的粗纤维，其中主要包括纤维素、半纤维素、木质素等成分。

上述方法步骤2)中所述酒糟纤维初提取物进行改性处理的方法具体包括下述步骤：将酒糟纤维初提取物与所述上清液混合、磨细至60-100目后加入反应釜中，然后向其中加入分散剂、深度共溶熔剂(DES)进行反应，得到造纸用酒糟纤维提取物。

其中，所述分散剂选自下述至少一种：焦磷酸钠、聚丙烯酰胺和甲基戊醇；所述分散剂的加入量为1000-2000ppm；

所述深度共溶熔剂(DES)中的氢键供体为丙二醇、甘油、乳酸(LA)中的任意一种；所述深度共溶熔剂(DES)中的氢键受体为氯化胆碱(ChCl)，所述深度共溶熔剂(DES)由所述氢键供体和氢键受体按照摩尔比1：5-10比例混合而成；所述深度共溶熔剂的加入量为1000-5000ppm，优选加入量为2000-3000ppm。

所述反应在加热并同时搅拌的状态下进行。所述加热的温度为50-90℃，并以50-200r/min的搅拌速率反应30-240min。

所述步骤2)还包括对反应得到的造纸用酒糟纤维提取物进行分离纯化的步骤，具体方法如下：将反应得到的造纸用酒糟纤维提取物选择孔径大小为75-100um压滤曲筛进行筛分，得到含纤维素60％-90％，半纤维素5％-10％的造纸用酒糟纤维提取物。

上述步骤1)具体操作中，分离出的大颗粒成分(固形物)可作为动物的饲料用材料。上述步骤2)具体操作中，压滤后的滤液经离心脱水后，固形物作为动物的饲料用材料，滤液可回用于工艺系统之中。

本发明中所述酒糟包括白酒酒糟、啤酒酒糟、黄酒酒糟等带有纤维成分的各类酒糟；本发明不仅为造纸工业提供新型的原材料，而且对酒糟资源的循环利用具有重大的实用价值。

本发明的再一个目的是提供一种复合纸的制备方法。

本发明所提供的复合纸的制备方法，包括下述步骤：将本发明制备得到的造纸用酒糟纤维提取物与常规造纸原料按照质量比1:1-5的比例混配成混合造纸浆料，然后送入造纸机抄造，得到复合纸。

所述常规造纸原料包括竹材、木材或回收的废纸等。

本发明得到的复合纸可加工为酒盒、酒箱、酒托等包装用纸材料。

与现有技术相比，本发明具有如下技术优点：

1、节省了大量的造纸植物资源。以贵州地区为例，贵州酱香酒年产量约为60万吨，将产生约200万吨酒糟(含固率约为50％)，其中粗纤维含量约为20％，经本发明处理后，会产生20万吨造纸用纤维，则可节约传统的造纸用竹材或木材20万吨。

2、减轻环境污染。一方面，本发明对具有潜在污染环境的原材料酒糟进行处理，并且整个工艺流程对水进行循环利用，无废弃物产生，减少了酒糟污染环境的风险；另一方面，对造纸工业而言，传统的用竹材、草料等制取纸浆的过程中，最常使用的是用强碱蒸煮原材料，从而脱离木质素使纤维分离软化的方法，这不可避免的将会产生大量碱性黑液污染环境。而本发明使用新型离子液体深度共熔溶剂溶解酒糟纤维中的木质素，不仅得到的纤维含纤维素纯度高、质地柔和；并且优选的共熔融剂可作为饲料添加剂使用，适用于本工艺后续对滤液处理后作为动物饲料用材料，从而减轻了造纸废水对土壤与水体等环境带来的污染，具有十分显著的经济效益和社会环境效益。

3、降低造纸生产成本。本发明以酿酒后丢弃的酒糟为原料制成造纸用纤维，工艺流程简洁，原材料价格低，可极大地降低原料消耗和能源消耗，因此可大幅度降低造纸生产成本。

附图说明

图1为本发明制备造纸用酒糟纤维提取物的工艺流程图。

图2为实施例1制备的酱香型酒糟纤维纸样。

图3为实施例2制备的浓香型酒糟纤维纸样。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中纤维素、半纤维素的测定方法参照木质纤维素类生物质原料化学成分的测定(NB/T 34057.5-2017)。

下述实施例中挺度的测定方法参照《纸和纸板弯曲挺度的测定GB/T22364-2018》、层间结合强度的测定方法参照《纸和纸板内结合强度的测定GB/T26203-2010》、耐破度的测定参照《纸耐破度的测定GB/T454-2002》、抗张强度的测定参照《纸和纸板抗张强度的测定GB/T12914-2008》进行。

实施例1：制备造纸用酒糟纤维提取物

本实施例所采用的酒糟来自于一家大型的酱香型白酒生产企业。实验步骤参照图1进行。具体的实施步骤包括：

将此酱香型酒糟100kg(含固率50％)加入500kg的水，充分搅拌，选择10目的筛网对此酒糟进行过滤处理，去除酒糟中的蛋白质、脂肪、剩余淀粉等有机成分。筛网上层得到50kg湿的(含固率为20％)酒糟纤维初提取物。该初提取物的物质主要包括纤维素、半纤维素、木质素等成分；过滤后的下层滤液总共为550kg，经过离心分离出大颗粒成分170kg(含固率为23％)，得到上清液380kg。将此50kg湿的酒糟纤维初提取物与滤液的上清液混合、磨细至80目后加入反应釜中，加入1kg焦磷酸钠作为分散剂，再加入2000ppm乳酸-氯化胆碱深度共溶熔剂(其中，乳酸、氯化胆碱的摩尔比1：6)，加温至90℃，并以80rpm/min的搅拌速率反应120min。最后选择孔径大小为80um的压滤曲筛对反应后的酒糟纤维初提取物进行筛分，得到造纸用酒糟纤维提取物48kg(含固率为20％),经过检测，此酒糟纤维提取物含纤维素80％，半纤维素8％。将此酒糟提取物与回收的废报纸按质量比1:1混配成混合造纸浆料，然后送造纸机抄造成纸张产品，最后得到19kg干的复合纸，该复合纸的挺度为12.84mN.m，层间结合强度为144.5J/M²，耐破度为997kPa，抗张强度为4.33kN/m，复合纸样见附图2。

实施例2：

本实施例所采用的酒糟来自于一家大型的浓香型白酒生产企业。实验步骤参照图1进行。具体的实施步骤包括：

将此浓香型酒糟100kg(含固率36％)加入500kg的水，充分搅拌，选择10目的筛网对此酒糟进行过滤处理，去除酒糟中的蛋白质、脂肪、剩余淀粉等有机成分。上层便得到100kg湿的(含固率为20％)酒糟纤维初提取物。该初提取物的物质主要包括纤维素、半纤维素、木质素等成分；过滤后的下层滤液总共为500kg，经过离心分离出大颗粒成分70kg(含固率为23％)，得到上清液430kg。将此100kg湿的酒糟纤维初提取物与滤液的上清液混合、磨细致80目后加入反应釜中，加入1kg焦磷酸钠作为分散剂，再加入2000ppm乳酸-氯化胆碱深度共溶熔剂(其中，乳酸、氯化胆碱的摩尔比1：6)，加温至90℃，并以80rpm/min的搅拌速率反应120min。最后选择孔径大小为80um的压滤曲筛对反应后的酒糟纤维初提取物进行筛分，便得到的造纸用酒糟纤维提取物100kg(含固率为20％),经过检测，此酒糟纤维提取物含纤维素83％，半纤维素6％。将此酒糟提取物与回收的废报纸按1:1混配成混合造纸浆料，然后送造纸机抄造成纸张产品，最后得到38kg干的复合纸。该复合纸的挺度为11.34mN.m，层间结合强度为148.3J/M²，耐破度为993kPa，抗张强度为3.89kN/m，复合纸样见附图3。

Claims

1.一种从酒糟中提取造纸用纤维的方法，包括下述步骤：

1）从酒糟中提取制备酒糟纤维初提取物；

2）对所述酒糟纤维初提取物进行改性处理，得到所述造纸用纤维；

所述步骤1）从酒糟中提取制备酒糟纤维初提取物的方法包括下述步骤：将酒糟与水按照质量比为1：4-10的比例混合，在搅拌的条件下，用筛网对酒糟进行过滤处理，在所述筛网上层得到酒糟纤维初提取物，并收集分离得到的过滤液；将所述过滤液进行离心，收集上清液；所述筛网为6-20目的筛网；

所述步骤2）所述酒糟纤维初提取物进行改性处理的方法包括下述步骤：将所述酒糟纤维初提取物与所述上清液混合、磨细后加入反应釜中，然后向其中加入分散剂、深度共溶熔剂进行反应，得到造纸用酒糟纤维提取物；所述磨细后的粒径为60-100目；

所述分散剂选自下述至少一种：焦磷酸钠、聚丙烯酰胺和甲基戊醇；所述分散剂的加入量为1000-2000ppm；

所述深度共溶熔剂由氢键供体和氢键受体按照摩尔比1：5-10比例混合而成；所述氢键供体为丙二醇、甘油、乳酸中的任意一种；所述氢键受体为氯化胆碱；所述深度共溶熔剂的加入量为2000-3000ppm；

所述反应在加热并同时搅拌的状态下进行；所述加热的温度为50-90℃，并以50-200r/min的搅拌速率反应30-240min。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）还包括对反应得到的造纸用酒糟纤维提取物进行分离纯化的步骤，具体方法如下：将反应得到的造纸用酒糟纤维提取物选择孔径大小为75-100μm压滤曲筛进行筛分，得到含纤维素60%-90%，半纤维素5%-10%的造纸用酒糟纤维。

3.权利要求1或2所述方法制备得到的造纸用酒糟纤维。

4.一种复合纸的制备方法，包括下述步骤：将权利要求3所述的造纸用酒糟纤维提取物与造纸原料按照质量比1:1-5的比例混配成混合造纸浆料，然后送入造纸机抄造，得到复合纸。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述复合纸加工为包装用纸材料。