CN111118943B - 一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法。本方法包括四步，第一步乙醇发酵及蒸馏：取16吨含水率70%的甜高粱秆，经粉碎机粉碎，按15%（v/m）的比例添加培养好的酵母种子液，进行乙醇发酵、蒸馏，得到1吨质量分数为95%的乙醇与16吨含水量80%的热酒糟，热酒糟温度94℃；第二步热酒糟直接送入盘磨磨浆机进行纤维分离及帚化，盘磨间距0.002m，磨浆浓度20%（w/w），得到14吨含水量85%的浆料；第三步取2.1吨废纸浆板经纤维疏解器疏解后送入Valley打浆机打浆至36oSR，得到10.5吨含水量80%的浆料；第四步将第二步所得的酒糟纤维纸浆与第三步所得的废纸浆按1：1的比例配抄造纸，得到4.2吨原纸。本发明用于甜高粱秆酒糟制浆造纸。

Description

一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法
技术领域
本发明涉及一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法。
背景技术
在我国人口急速增长、耕地面积迅速减少、汽车保有量迅速增加、石油能源日益紧张的今天，可再生新能源的开发显得尤为重要。在国家政策的号召下，生物燃料乙醇行业迅速发展，为了达到“不与人争粮，不与粮争地，不破坏环境”的要求，生物燃料乙醇已经由第一代以粮食为原料的生产技术向以“非粮”为原料的方向迅速发展。其中甜高粱是一种非常有利用价值的原材料，作为一种粮糖兼收的作物，具有光合效率高、生物常量高和抗逆性强、适应性广等特点，可在全国范围内广泛种植，其茎秆是生产生物乙醇的首选材料。
利用甜高粱茎秆生产生物乙醇的工艺已经十分成熟，但是在工厂实际运行中，仍然存在许多问题亟待解决。其中甜高粱茎秆发酵产生的酒糟处理问题是重中之重。目前多数工厂对酒糟的处理方式比较单一，主要是简单处理之后用作饲料和肥料，这样并不能高效利用酒糟的有效成分，并且销售价格低廉，不能给企业带来良好的经济效益，同时造成了资源浪费。我国已经把环境保护作为一项基本国策，并确定了“在发展中解决环境保护，在保护环境的基础上实现持续发展”的原则。为了积极响应国家号召，如何实现酒糟的循环利用，减少环保压力的同时又可以带来经济效益，是需要深入思考的问题。有许多专业领域的专家学者做了深入的研究，其中有些学者对甜高粱茎秆发酵产生的酒糟用来制浆造纸的可行性进行分析，发现甜高粱茎秆发酵产生的酒糟易蒸煮、得率高，成纸具有较好的物理强度，是造纸的好材料。
传统的秸秆造纸制浆方法，大多数都需要加强碱等化学药剂经高温高压蒸煮来制得，得浆率低（约30%），约占秸秆质量72%的木质素、半纤维素、果胶等溶入水中，产生大量COD极高且含有残碱的黑夜。处理这种废水技术难度大、消耗费用多、企业经济效益差。我们将甜高粱茎秆通过固体发酵产出乙醇，消耗除去不成浆有机物，代替庞大的污水处理系统.利用微生物反应代替高温、高压、强碱蒸煮，因而成本低，环境友好。这种方法得浆制成的纸品挺度高，低温等条件下不容易塌垛，实际应用价值高。
众所周知，我国是一个贫林国，原料不足，价格昂贵，生产成本高，利润低成为我国造纸发展的瓶颈，而且我国还是世界上名副其实的草浆造纸大国，纸浆总量中有65%-70%中是用草类原料生产的，这一方面说明我国有较多的草料原料资源可供造纸利用，但也从一个侧面说明我国供造纸使用的木材原料资源是奇缺的。据联合国估计：先进林业国家，如芬兰、瑞典、美国、加拿大等国用于造纸的木材占该国总木材产量的32%，而森林资源奇缺的我国每年用于造纸的木材仅占4%，远远落后于发达国家，因此拓宽造纸的原材料来源途径是造纸行业长期稳定发展的一个关键突破口。而生物燃料乙醇行业在国家的政策扶持下必然会迅速发展壮大，到时会产生大量酒糟，利用酒糟造纸可以在很大程度上解决造纸原材料的问题，同时又可以延长产业链，为企业带来经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高产品质量、实现酒糟的经济价值的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，本方法包括四步，第一步乙醇发酵及蒸馏：取16吨含水率70%的甜高粱秆，经粉碎机粉碎，按15%（v/m）的比例添加培养好的酵母种子液，进行乙醇发酵、蒸馏，得到1吨质量分数为95%的乙醇与16吨含水量80%的热酒糟，热酒糟温度94℃；第二步热酒糟直接送入盘磨磨浆机进行纤维分离及帚化，盘磨间距0.002m，磨浆浓度20%（w/w），得到14吨含水量85%的浆料；第三步取 2.1吨废纸浆板经纤维疏解器疏解后送入Valley打浆机打浆至36oSR，得到10.5吨含水量80%的浆料；第四步将第二步所得的酒糟纤维纸浆与第三步所得的废纸浆按1：1的比例配抄造纸，得到4.2吨原纸。
所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，所得原纸裂断长2.65 km，环压指数超过8.15 N·m/g。
所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，所述的第一步至第三步处理甜高粱秆和废纸浆，分别得到14吨含水量85%的酒糟纤维纸浆及10.5吨含水量80%的废纸浆浆料。
所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，将第一步中所得的酒糟纤维纸浆与废纸浆浆料按5：4配抄造纸，得到4.2吨原纸；所得原纸裂断长2.70 km，环压指数超过9.42 N·m/g。
有益效果
1.本发明利用酒糟与废纸浆混合的方法，以降低生产成本、提高产品质量、实现酒糟的经济价值、延长企业的产业链、提升企业的利润空间。
本发明正是以甜高粱茎秆发酵产乙醇之后的酒糟以及造纸过程中产生的废纸浆为原料来制浆造纸，不但使造纸原料成本下降，同时生产出的纸浆滤水性能好，成品纸环压强度高，也解决了甜高粱茎秆发酵产乙醇之后的酒糟利用问题，能够带来良好的经济效益。
本发明能够有效的拓展造纸工业的原料领域，使实际磨浆能耗降低31%，大大降低了造纸生产成本，提高产品质量，酒糟纤维与废纸浆配抄后，成纸强度好。
本发明的裂断长超过2.5 km，环压指数超过8N·m/g，同时有效地解决了甜高粱秆产乙醇工业废弃酒糟造成环境污染的严峻问题，为综合利用酒糟提出了一种行之有效的方法。
本发明的原料充足，能够大大的减少造纸生产对森林资源的消耗，保护森林，美化生态环境；能够降低造纸行业生产成本，给企业带来更多的利润。
本发明是一种生物制浆方法，能够大大减少造纸三废的产生，减少对环境的污染；对秸秆资源的再次利用，简化工艺，提高产品质量，增强企业竞争力。
附图说明
附图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，本方法包括四步，第一步乙醇发酵及蒸馏：取16吨含水率70%的甜高粱秆，经粉碎机粉碎，按15%（v/m）的比例添加培养好的酵母种子液，进行乙醇发酵、蒸馏，得到1吨质量分数为95%的乙醇与16吨含水量80%的热酒糟，热酒糟温度94℃；第二步热酒糟直接送入盘磨磨浆机进行纤维分离及帚化，盘磨间距0.002m，磨浆浓度20%（w/w），得到14吨含水量85%的浆料；第三步取 2.1吨废纸浆板经纤维疏解器疏解后送入Valley打浆机打浆至36oSR，得到10.5吨含水量80%的浆料；第四步将第二步所得的酒糟纤维纸浆与第三步所得的废纸浆按1：1的比例配抄造纸，得到4.2吨原纸。
实施例2
实施例1所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，所得原纸裂断长2.65km，环压指数超过8.15 N·m/g。
实施例3
实施例1所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，所述的第一步至第三步处理甜高粱秆和废纸浆，分别得到14吨含水量85%的酒糟纤维纸浆及10.5吨含水量80%的废纸浆浆料。
实施例4
实施例1所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，将第一步中所得的酒糟纤维纸浆与废纸浆浆料按5：4配抄造纸，得到4.2吨原纸（用于芯层纸）；所得原纸裂断长2.70 km，环压指数超过9.42 N·m/g。
实施例5
实施例1所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，⑴配制固含量为20%的淀粉悬浮液，加入适量α-淀粉酶，95℃、PH为6的条件下反应20分钟，终止反应(其中α-淀粉酶的用量为10U/g)，制成表面施胶剂；
（2）按照实施例1中第一步至第四步处理甜高粱秆并与废纸浆配抄，同时按照第一步配制表面施胶剂；采用自动涂布机对原纸进行表面施胶；施胶温度为室温，施胶后的原纸在烘缸上干燥，干燥温度设定为120℃，干燥时间3min；施胶后得到4.25吨原纸；所得原纸裂断长3.10km，环压指数超过10.05 N·m/g。
实施例6
上述实施例所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，通过粉碎机粉碎甜高粱秆茎，进行固态发酵工艺将粉碎后的甜高粱秆茎中的还原糖转化成乙醇；固态蒸馏回收酒糟中的乙醇，同时加热酒糟；接着进行盘磨磨浆实现酒糟纤维的分离及帚化；帚化后的纤维与废纸浆混合，经打浆后可直接用于造纸；利用上述工艺得到的纸浆滤水性能好，成品纸环压强度高。其中废纸浆是指废纸箱、废报纸、纸箱厂的边角料等。
工业废弃物是造成环境污染的重要污染源，但其实这些废弃物中很大一部分可以变废为宝，实现资源的再利用，也可以减轻环境压力，起到环保节能的作用。
实施例7
上述实施例所述的一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，利用甜高粱茎秆乙醇提取后的酒糟作为原料，拓展了造纸行业的原料来源，强度指标达到国家标准的同时，显著提高纸浆得率，因此具有经济竞争性。
乙醇蒸馏后的热酒糟直接磨浆，与常温酒糟相比，实际磨浆能耗降低31%，显著降低造纸生产成本；工艺过程不产生三废，减轻了造纸的污染负荷；实现酒糟的再利用，有利于企业的可持续发展。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种利用甜高粱秆酒糟制浆造纸的方法，其特征是: 本方法包括四步，第一步乙醇发酵及蒸馏：取16吨含水率70%的甜高粱秆，经粉碎机粉碎，按15%v/m的比例添加培养好的酵母种子液，进行乙醇发酵、蒸馏，得到1吨质量分数为95%的乙醇与16吨含水量80%的热酒糟，热酒糟温度94℃；
第二步热酒糟直接送入盘磨磨浆机进行纤维分离及帚化，盘磨间距0.002m，磨浆浓度20%w/w，得到14吨含水量85%的浆料；
第三步取 2.1吨废纸浆板经纤维疏解器疏解后送入Valley打浆机打浆至36°SR，得到10.5吨含水量80%的浆料；
第四步将第二步所得的酒糟纤维纸浆与第三步所得的废纸浆按1：1的比例配抄造纸，得到4.2吨原纸；
所得原纸裂断长2.65 km，环压指数超过8.15 N·m/g；
或
在第四步中，将第二步中所得的酒糟纤维纸浆与废纸浆浆料按5：4配抄造纸，得到4.2吨原纸；所得原纸裂断长2.70 km，环压指数超过9.42 N·m/g。
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