CN112813716A - 一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统和方法 - Google Patents

一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种造纸用的复合生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统和方法，属于造纸领域，实现的系统，包括生物酶桶、碎浆机、第一三通、pH调节器、浆塔、除渣器和造纸机，生物酶的出口和第一三通的第一入口管道连接，碎浆机的出口和第一三通的第二入口管道连接，第一三通的出口和浆塔的第一入口管道连接，pH调节器的出口和浆塔的第二入口管道连接，浆塔的出口和除渣器的第一入口管道连接，除渣器的出口和造纸机的纸浆入口管道连接。该方法包括：生物酶调配溶液、废纸破碎成浆、混合后调pH值和温度、酶反应、除渣、造纸。本发明能够废纸再利用中胶粘物沉积的问题，从而提高用纸品质和节省蒸汽，减小电能浪费。

Description

一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统和方法
技术领域
本发明涉及造纸领域，尤其涉及一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统和方法。
背景技术
造纸行业是耗能大户，電耗是其资源消耗之一，节省资源是建设资源节约型环境友好型社会的需求，如何减少资源的浪费也是造纸行业面临的考验，随着人民环保意识的提高，节能减排也是造纸行业可持续发展的根本。
随着人们生活水平的提高，对用品的包装的质量要求越来越高，纸面干净是其中一个非常重要的指标，因为它严重影响到包装印刷的质量及包装盒本身的外观。以往许多包装纸张由于纸面不干净造成包装箱表面的看起来就有缺陷，或者印刷后视觉上就很不美观，严重影响了人们的消费感受，这样的产品已经很难满足人们对包装纸日益提高的的品质需求。造纸过程中浆中的一些胶粘物往往会粘在造纸备品上，最终在纸面上形成斑点。
有机污染物如树脂和胶粘物的沉积通常不利于制浆或造纸厂的效率，其不但使质量下降，还会降低操作效率。有机污染物可以沉积在造纸系统中的加工设备上，导致系统操作困难。沉积在稠度调节器和其它探测器械上的有机污染物会造成这些部件无法使用。沉积在筛网上的有机污染物会降低生产能力，并扰乱系统的操作。有机污染物沉积不但会存在于系统的金属表面上，还可存在于塑料和合成表面上。
用废纸造纸，其浆中总会混合有各种树脂和胶粘物杂质，这些杂质很容易吸附在纤维表面，在系统中很难去除。目前，由于上述废纸利用的缺点，我国的废纸再利用技术颇为单一，如作为部分造纸原料加以再利用，或制造蛋托、果托等。为了更好地节约森林资源，保护生态环境，有必要解决废纸再利用中胶粘物沉积的问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统和方法，解决废纸再利用中胶粘物沉积的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，包括生物酶桶、碎浆机、第一三通、pH调节器、浆塔、除渣器和造纸机，生物酶的出口通过第一管道和第一三通的第一入口连接，碎浆机的出口通过第二管道和第一三通的第二入口连接，第一三通的出口通过第三管道和浆塔的第一入口连接，pH调节器的出口通过第四管道和浆塔的第二入口连接，浆塔的出口通过第五管道和除渣器的第一入口连接，除渣器的出口通过第六管道和造纸机的纸浆入口管道连接。
本发明优选地技术方案在于，造纸机的纸浆槽设置回收出口，回收出口通过第七管道和碎浆机的水溶液入口连接。
本发明优选地技术方案在于，除渣器的底部设置废渣出口，废渣出口通过传输带和浆塔的第三入口连接。
本发明优选地技术方案在于，第三管道的内壁设置混合翅片和挡板结构。
本发明优选地技术方案在于，包括第一计量泵，第一计量泵设置在第一管道中。
本发明优选地技术方案在于，生物酶桶内部设置控温装置。
本发明优选地技术方案在于，第五管道的外壁设置保温层。
本发明提供的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的方法，包括以下步骤：
S00：将生物酶和水溶液混合调配作为第一类混合液体，控制第一类混合液体温度在45-55℃；
S10：将废纸和水溶液混合，搅拌破碎后作为纸浆；
S20：将第一类混合液体和纸浆搅拌混合作为第二类混合液体，通过添加浓度为10％的稀硫酸或10％的氢氧化钠溶液进行pH值调节，控制第二类混合液体的pH值为7.5-8.0，控制第二类混合液体在后面的步骤中温度在45-55℃；
S30：第二类混合液体发生酶反应，把原有的胶粘物分解成不具有粘附性的纤维渣，上述的反应采用不停留连续性进行；
S40：将第二类混合液体经过除渣工序，去除分解成的纤维渣；
S50：经过除渣工序后的第二类混合液体进入造纸工序。
本发明优选地技术方案在于，在S20步骤中，纸浆进料采用高位进料，在重力作用下和第一类混合液体在管道中汇合流向反应单元。
本发明优选地技术方案在于，在S20步骤中，第二类混合液体的生物酶含量为0.05-0.1kg/t。
本发明的有益效果：
本发明采用一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统和方法，通过把生物酶加入到纸浆中，调控温度和pH值，把纸浆中的胶粘物分解和去除，过滤掉形成的纤维渣，使得造纸整体系统更干净，提高了用纸成品品质，同时造纸工序的干网更干净，提高了干网的透气度，提高了干燥效率，节省蒸汽，减小电能浪费，造纸的成本更低，更加符合环保及市场的要求，对占领包装市场意义重大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统示意图。
图2为本发明一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的方法工艺流程图。
图中：
1、生物酶桶；2、碎浆机；3、第一三通；4、pH调节器；5、浆塔；6、除渣器；7、造纸机；8、第一计量泵。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1，本实施例中提供的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，包括生物酶桶1、碎浆机2、第一三通3、pH调节器4、浆塔5、除渣器6和造纸机7，生物酶桶1的出口通过第一管道和第一三通3的第一入口连接，碎浆机2的出口通过第二管道和第一三通3的第二入口连接，第一三通3的出口通过第三管道和浆塔5的第一入口连接，pH调节器4的出口通过第四管道和浆塔5的第二入口连接，浆塔5的出口通过第五管道和除渣器6的第一入口连接，除渣器6的出口通过第六管道和造纸机7的纸浆入口管道连接，其中，第一管道、第三管道、第五管道增设泵作为动力源，管道增设压力表和温度仪表，监控系统运作过程是否稳定，从而确保生物酶的活性得到保护，此外在生物酶流经的管道处中间设置取样口，可以定期抽样检测pH的范围，以免酸性过高腐蚀泵和管道的内壁和影响生物酶的活性。
优选地，造纸机7的纸浆槽设置回收出口，回收出口通过第七管道和碎浆机2的水溶液入口连接。通过把含有残留生物酶的造纸浆液回流到碎浆机2的水溶液中，起到节省用水和生物酶重复利用的作用。
优选地，除渣器6的底部设置废渣出口，废渣出口通过传输带和浆塔5的第三入口连接。通过把没完全分解利用的纤维原料回收到浆塔5中，起到提高原料利用率的作用。
优选地，第三管道的内壁设置混合翅片和挡板结构。当流体送入第三管道后，先经过一组折流挡板进行截流与集中，并得到初步混合，再通过一组换向挡板，使物料分成多股并进行多次换向，然后再通过另一组折流挡板组，这样经过反复多次截流集中，分散换向，配合翅片提高流体的扰动，达到充分混合分散的目的，以保证进入浆塔5后生物酶反应充分。
为了准确地调控生物酶在浆塔反应的用量，具体地，包括第一计量泵8，第一计量泵8作为第一管道运输用的泵。
为了保证生物酶的活性不受影响和不造成损害，生物酶桶1内部设置控温装置，而且通过第五管道的外壁设置保温层，采用的是聚氨酯保温材料。
请参阅图2，本实施例中提供的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的方法，包括以下步骤：
S00：将生物酶和水溶液混合调配作为第一类混合液体，控制第一类混合液体温度在45-55℃，其中，选用的生物酶为夏盛集团的造纸专用脂肪酶SL10 GFY-4313和造纸专用纤维素酶SC11 GFY-4308，上述酶为耐高温纤维素酶和微生物脂肪酶，纤维素酶属于起协同作用的多组分酶系，是一种复合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶，一般最适pH为中性至偏碱性，脂肪酶属于羧基酯水解酶类，能够逐步的将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸，微生物脂肪酶具有比动植物脂肪酶更广的作用pH、作用温度范围，高稳定性和活性，上述酶的选择上可以在40-60℃的工作环境进行酶反应，适合于造纸工艺的特殊偏碱性和偏高温(40-60℃)的环境；
S10：将废纸和水溶液混合，搅拌破碎后作为纸浆，其中，碎浆机内部包含碎浆搅拌刀和电机，为了防止废纸卡住搅拌刀，按照先加入水溶液再加入废纸的顺序投放，通过破碎15-30分钟后，当肉眼没有发现明显的纸张碎屑后从碎浆机底部放出纸浆，为了提高破碎效率和节约用水，水溶液采用造纸工艺上的白水；
S20：将所述第一类混合液体和所述纸浆搅拌混合作为第二类混合液体，通过添加浓度为10％的稀硫酸或10％的氢氧化钠溶液进行pH值调节，控制所述第二类混合液体的pH值为7.5-8.0，控制第二类混合液体在后面的步骤中温度在45-55℃，调节第二类混合液体的pH值为7.5-8.0，生物酶的保存和反应本身要求在适宜pH值范围，而在酶分解反应过程中对pH的变化并不大，pH的变化波动主要是来源于混合的纸浆，对此，在运输管道上开设取样口，每隔24小时抽检一次第二类混合液体的pH值，由于生物酶对pH的敏感度高，pH调节剂不适宜在生物酶桶投放，因此可以通过在废纸碎浆过程中添加浓度为10％的稀硫酸或10％的氢氧化钠溶液进行pH值调节。
S30：第二类混合液体发生酶反应，温度为50℃，把原有的胶粘物分解成不具有粘附性的纤维渣，上述的反应采用不停留连续性进行，这些胶粘物包括但不局限于：天然树脂如脂肪酸、树脂酸、它们的不溶性盐、脂肪酯、甾醇和其它有机组成物，例如可沉积在造纸系统中的乙撑双硬脂酰胺、蜡、上浆剂、粘合剂、热熔料、油墨、消泡剂和乳胶，脂肪酶能够有效地分解上述物质，形成纤维素，而纤维素酶则可以进一步把部分大分子的纤维素转化为小分子的纤维素，可以作为纸浆的有效原料利用，由于纤维素酶转化过程时间较长，考虑到造纸生产效率，采用的是不停留连续性进行反应。
S40：将第二类混合液体经过除渣工序，去除分解成的纤维渣，除渣工序上采用的是轻质除渣器，由于经过生物酶的分解，第二类混合液体的胶粘物含量明显减少，含量极低，使用轻质除渣器已经能够达到基本的去除纤维渣的功能，同时不损害有效纤维，而且设备功耗低；
S50：经过除渣工序后的第二类混合液体进入造纸工序，其中，通过检查造纸机的纸张表面黑胶块面积、毛布面黑胶块面积为、干网面黑胶块面积判断除胶去斑的效果是否达标，要是不达到产品要求，通过调整生物酶含量改善，最多不能超过0.15kg/t，否则纸张表面会出现酶斑，影响外观。
上述步骤的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的方法能有效把纸浆中的胶粘物分解和去除，使得造纸整体系统更干净，提高了用纸成品品质，减小电能浪费，相应提高了生产效率，各种消耗相应会更低，更加环保，成本更低，更加符合环保及市场的要求，对占领包装市场意义重大。
优选地，在S00步骤中，生物酶包括淀粉酶，这里采用的是夏盛集团的饲用中温淀粉酶M型SDG-2419，属于中温α-淀粉酶，由于中温α-淀粉酶的高效性及专一性，酶退浆的退浆率高，退浆快，污染少，产品比酸法、碱法更柔软，且不损伤纤维，能够提高纸浆的有效纤维量，而且在40-70℃之间依然具有良好的活性，适合用于造纸工艺上。
优选地，在S20步骤中，纸浆进料采用高位进料，在重力作用下和第一类混合液体在管道中汇合流向反应单元，这样的设计有利于纸浆和第一类混合液体在汇合时形成湍流，从而混合均匀，有利于促进酶分解反应。
优选地，在S20步骤中，第二类混合液体的生物酶含量为0.07kg/t，可以通过分别对纸浆和第一类混合液体的流量进行检测之后计算调整，考虑到生物酶的活性特点，通过调整纸浆的流量比较合适，不适宜直接调整第一类混合液体中的生物酶添加量，造成酶的活性损失。
综合上述优选方案设计的发明，根据生产数据，较原来的生产方案成品达到毛布面黑胶块面积为30mm2/m2(原先为100mm2/m2)，干网面黑胶块面积为50mm2/m2(原先为120mm2/m2)，同时造纸工序的干网更干净，提高了干网的透气度，提高了干燥效率，节省蒸汽，烘干蒸汽单耗节省0.05t/t纸.。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，其特征在于：
包括生物酶桶(1)、碎浆机(2)、第一三通(3)、pH调节器(4)、浆塔(5)、除渣器(6)和造纸机(7)；
所述生物酶桶(1)的出口通过第一管道和所述第一三通(3)的第一入口连接，所述碎浆机(2)的出口通过第二管道和所述第一三通(3)的第二入口连接，所述第一三通(3)的出口通过第三管道和所述浆塔(5)的第一入口连接，所述pH调节器(4)的出口通过第四管道和所述浆塔(5)的第二入口连接，所述浆塔(5)的出口通过第五管道和所述除渣器(6)的第一入口连接，所述除渣器(6)的出口通过第六管道和所述造纸机(7)的纸浆入口管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，其特征在于：
所述造纸机(7)的纸浆槽设置回收出口；
所述回收出口通过第七管道和所述碎浆机(2)的水溶液入口连接。
3.根据权利要求1所述的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，其特征在于：
所述除渣器(6)的底部设置废渣出口；
所述废渣出口通过传输带和所述浆塔(5)的第三入口连接。
4.根据权利要求1所述的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，其特征在于：
所述第三管道的内壁设置混合翅片和挡板结构。
5.根据权利要求1所述的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，其特征在于：包括第一计量泵(8)；
所述第一计量泵(8)设置在所述第一管道中。
6.根据权利要求1所述的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，其特征在于：
所述生物酶桶(1)内部设置控温装置。
7.根据权利要求1所述的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统，其特征在于：
所述第五管道的外壁设置保温层。
8.一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的方法，其特征在于：
S00：将生物酶和水溶液混合调配作为第一类混合液体，控制第一类混合液体温度在45-55℃；
S10：将废纸和水溶液混合，搅拌破碎后作为纸浆；
S20：将所述第一类混合液体和所述纸浆搅拌混合作为第二类混合液体，通过添加浓度为10％的稀硫酸或10％的氢氧化钠溶液进行pH值调节，控制所述第二类混合液体的pH值为7.5-8.0，控制第二类混合液体在后面的步骤中温度在45-55℃；
S30：所述第二类混合液体发生酶反应，把原有的胶粘物分解成不具有粘附性的纤维渣，上述的反应采用不停留连续性进行；
S40：将所述第二类混合液体经过除渣工序，去除分解成的纤维渣；
S50：经过除渣工序后的所述第二类混合液体进入造纸工序。
9.根据权利要求8所述的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的方法，其特征在于：
在S20步骤中，所述纸浆进料采用高位进料，在重力作用下和所述第一类混合液体在管道中汇合流向反应单元。
10.根据权利要求8所述的一种造纸用的生物酶除斑消除胶粘物沉积的方法，其特征在于：
在S20步骤中，所述第二类混合液体的生物酶含量为0.05-0.1kg/t。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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