CN114635307B - 一种以复合秸秆为原料的可生物降解吸管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以复合秸秆为原料的可生物降解吸管及其制备方法，属于日用品生产技术领域。首先本发明提供了一种可生物降解纸，包括一层复合秸秆纸层、两层醇溶蛋白层和两层蜂蜡层，其中，所述复合秸秆纸层为中间层，所述纸的层级结构依次为：蜂蜡层‑醇溶蛋白层‑复合秸秆纸层‑醇溶蛋白层‑蜂蜡层。一种以复合秸秆为原料的可生物降解吸管，是以上述可生物降解纸为材料制备得到。本发明中的吸管是由含有蜂蜡‑醇溶蛋白双层疏水涂层的可生物降解纸制成，与其他未经疏水化处理的纸吸管相比，可以有效避免吸管使用过程中纸基质与水的直接接触，有效解决了纸吸管使用过程中遇水容易变软甚至变散的问题，优化了纸吸管的使用体验。
Description
技术领域
本发明涉及一种以复合秸秆为原料的可生物降解吸管及其制备方法，属于日用品生产技术领域。
背景技术
吸管是饮品行业大量使用的消耗品。据统计，2019年全国塑料吸管累计产量近3万吨，约合460亿根。由于塑料吸管在使用过后几乎没有回收价值，且在自然环境中难以被微生物降解，危害生态环境，所以，我国在2021年发布了《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》，开始全面禁止塑料吸管的使用。
纸吸管是有希望替代塑料吸管的产品之一。相比于塑料吸管，纸吸管可以在3～4个月内被微生物完全降解而不产生环境污染。然而，目前市场上常见的纸吸管都存在着在使用过程中吸水软化、散开，导致无法正常使用的问题，严重影响了纸吸管的市场普及。
为了进一步优化纸吸管的使用体验，推动环保性能优良的纸吸管占有市场，业界也已给出了一系列解决方案。
例如，中国实用新型专利CN213721268U提出了一种新型环保多层纸吸管，其特征是使用了纯木浆牛皮纸作为吸管内层，使吸管具有良好的机械性能，在其吸管外附加了食用级铝箔纸，以起到防水隔热的效果。该技术不仅能够解决当前市场中纸吸管在使用过程中软化的问题，还使纸吸管具有了耐热的性能。但是，纯木浆牛皮纸的使用，一方面增加了生产成本，另一方面加剧了紧张的木浆资源的消耗，所以该技术存在一定局限性。
中国实用新型专利CN209058700U提出了一种一次性淋膜纸吸管，其特征是在吸管的纸基层外添加了一层由生物可降解树脂构成的淋膜层以较长时间保持吸管的机械强度。该技术确实能够解决纸吸管在使用过程中软化的问题，但是其淋膜层使用了石油基树脂，存在食品安全方面的隐患。
综上所述，当前业界需要一种成本低廉且安全的新型纸吸管，能在使用过程中保持良好的机械性能，优化纸吸管的使用体验。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种以复合秸秆为原料的可生物降解吸管及其制备方法。
本发明使用微生物菌剂对复合秸秆进行预处理，制备出高质量复合秸秆纸作为吸管的基质，选用自谷物提取的醇溶蛋白制备光滑的内层搭配食品级蜂蜡作为外层的双疏水性涂层结构。通过优化涂层成分等条件，制备具有双层疏水涂层的秸秆纸可降解吸管。相较于现有的纸吸管，不仅具有更优越的疏水性能，而且原料均为具有高度生物相容性的天然材料，不存在食品安全方面的隐患。
本发明的技术方案如下：
一种可生物降解纸，包括一层复合秸秆纸层、两层醇溶蛋白层和两层蜂蜡层，其中，所述复合秸秆纸层为中间层，所述纸的层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层。
根据本发明优选的，所述复合秸秆纸层的厚度为0.9～1.1mm。
根据本发明优选的，所述复合秸秆纸层是以复合秸秆为原料制备得到，所述复合秸秆为麦草秸秆和蔗渣，或麦草秸秆和玉米秸秆，或麦草秸秆和稻草秸秆。
根据本发明优选的，所述醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm。
根据本发明优选的，所述醇溶蛋白层所使用的醇溶蛋白为玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白或糯米醇溶蛋白。
根据本发明优选的，所述蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
上述可生物降解纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：将复合秸秆洗净、烘干、粉碎；
(2)秸秆预处理：将步骤(1)粉碎后的秸秆分散于水中，向水中投加微生物菌剂，36-37℃发酵36-48h，发酵完成后取出秸秆，洗净、烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆加入到蒸煮药液中，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸汽加热，升温至110-150℃后保温0-60分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:8-10，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将醇溶蛋白投入到乙醇水溶液中，搅拌溶解后得醇溶蛋白溶液，再加入食品级增塑剂，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将蜂蜡熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，烘干后再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，烘干后即得成品纸。
根据本发明优选的，步骤(1)中所述复合秸秆为麦草秸秆和蔗渣，或麦草秸秆和玉米秸秆，或麦草秸秆和稻草秸秆，两种秸秆的质量比为1:1。
根据本发明优选的，步骤(1)中所述复合秸秆的粉碎长度为2-3cm。
根据本发明优选的，步骤(2)中所述微生物菌剂由地衣芽孢杆菌与短小芽孢杆菌菌液冻干后混合得到，两种微生物的质量比为1:1；所述地衣芽胞杆菌(Bacilluslicheniformis)购自中国工业微生物保藏管理中心，菌种编号:CICC 10086，所述短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)购自中国工业微生物保藏管理中心，菌种编号:CICC 9014。
根据本发明优选的，步骤(2)中所述微生物菌剂的投加量与秸秆的质量百分比为0.6-1.5％；进一步优选为1％。
根据本发明优选的，步骤(2)中将粉碎后的秸秆分散于水中时秸秆的浓度为20-30g/L。
根据本发明优选的，步骤(3)中所述蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的10-16％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.05-0.10％。
根据本发明优选的，步骤(5)中所述乙醇水溶液的质量百分比浓度为70-80％。
根据本发明优选的，步骤(5)中所述醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为1～10％。
根据本发明优选的，步骤(5)中所述食品级增塑剂由第一增塑剂和第二增塑剂组成，所述第一增塑剂为甘油，所述第二增塑剂为丁香酚、食品级纳米SiO2或吐温20，所述第一增塑剂和第二增塑剂的质量比为1-3:1。
根据本发明优选的，步骤(5)中所述食品级增塑剂的添加量为醇溶蛋白溶液质量的20～40％。
根据本发明优选的，步骤(5)中所述蜂蜡为食品级蜂蜡。
根据本发明优选的，步骤(5)中所述蜂蜡的熔化温度为90-95℃。
根据本发明优选的，步骤(1)(2)(6)中所述烘干的条件：温度20-40℃，相对湿度40％。
根据本发明优选的，步骤(6)中所述醇溶蛋白涂层原料的用量为700-800g/m2，所述蜂蜡涂层原料的用量为450-500g/m2。
上述可生物降解纸在制备吸管中的应用。
一种以复合秸秆为原料的可生物降解吸管，是以上述可生物降解纸为材料制备得到。
一种上述以复合秸秆为原料的可生物降解吸管的制备方法，包括步骤：
将上述可生物降解纸裁剪为宽2-4cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为30-45°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为30-45°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
本发明的技术特点和有益效果：
1)本发明的主要原料之一为秸秆。秸秆是我国每年会大量产生的农业废弃物，通常会被焚烧处理，造成污染。本发明以秸秆为原料，可以提高秸秆的利用价值，解决秸秆处理过程中成本高、污染大的问题。
2)本发明中的可生物降解纸以复合秸秆为原料，相较于由单一秸秆制成的纸张，机械性能更为优异，且表面光滑度更佳。
3)本发明中的吸管是由含有蜂蜡-醇溶蛋白双层疏水涂层的可生物降解纸制成，与其他未经疏水化处理的纸吸管相比，可以有效避免吸管使用过程中纸基质与水的直接接触，有效解决了纸吸管使用过程中遇水容易变软甚至变散的问题，优化了纸吸管的使用体验。
4)本发明使用的原材料秸秆纸、蜂蜡、醇溶蛋白、甘油、丁香酚等均具有高度生物相容性，安全无毒，可以应用于食品接触材料，在制备过程中，乙醇只起到溶剂作用，在最终成品中极少残留，对人体无害。因此，本发明制备的可生物降解纸及纸吸管无毒无害，具有高度生物相容性。
5)本发明可以解决纸吸管在运输、保存过程中遇潮，引起微生物快速生长导致吸管无法使用的问题。本发明吸管的涂层原料中，醇溶蛋白与丁香酚均具有抑制霉菌生长的作用，可以延长吸管的储存时间，提高安全性。
6)本发明可以解决不可降解性聚乙烯等塑料吸管带来的环境危害问题，可以部分替代现有的纸吸管，具有较高的社会效益。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步的描述，需要说明的是，实施例不构成对本发明保护范围的限定。
实施例中，对纸张的抗张、环压、撕裂和耐破指数分别使用卧式纸张抗张强度测试仪、环压强度测试仪、撕裂度测试仪、卧式纸张抗张强度测试仪检测。接触角测试实验是根据ISO 15989:2004标准利用OCA光学视频接触角测量质构仪进行的。吸管耐溶性实验根据GB/T41008-2021进行。对于吸管外观的评判由直接观察得到，根据GB/T41008-2021进行。
实施例中涉及的微生物菌剂由地衣芽孢杆菌与短小芽孢杆菌菌液冻干后混合得到，两种微生物的质量比为1:1；所述地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)购自中国工业微生物保藏管理中心，菌种编号:CICC 10086，所述短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)购自中国工业微生物保藏管理中心，菌种编号:CICC 9014；不涉及微生物保藏。
实施例中涉及的食品级胶粘剂为本领域常规药剂，如：聚醋酸乙烯酯、改性淀粉等。
实施例1
一种可生物降解纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层，其中，复合秸秆纸层的厚度0.9～1.1mm，醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm，蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
实施例2
一种可生物降解纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和玉米秸秆洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和玉米秸秆各300g，混合后分散于20L水中，向水中投加6g微生物菌剂，36℃发酵48h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的16％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.1％，蒸汽加热，升温至120℃后保温60分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:8，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为8％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的30％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在92℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量700g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为450g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层，其中，复合秸秆纸层的厚度为0.9～1.1mm，醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm，蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为45°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为45°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
实施例3
一种可生物降解纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和稻草秸秆洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和稻草秸秆各200g，混合后分散于20L水中，向水中投加4g微生物菌剂，37℃发酵36h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的10％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.05％，蒸汽加热，升温至120℃后保温10分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:10，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为5％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的40％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在95℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量700g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为500g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层，其中，复合秸秆纸层的厚度为0.9～1.1mm，醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm，蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为30°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为30°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
对比例1
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1的不同之处在于秸秆原料仅为麦草秸秆，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆500g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的10-16％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
对比例2
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1的不同之处在于秸秆原料仅为蔗渣，包括以下步骤：
(1)备料：将蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的蔗渣500g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
对比例3
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1的不同之处在于秸秆不进行微生物制剂预处理，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(3)抄纸：将步骤(2)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(4)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(5)将步骤(4)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(3)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(4)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
对比例4
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1的不同之处在于所述可生物降解纸不含有醇溶蛋白层，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
对比例5
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1的不同之处在于醇溶蛋白涂层原料不含增塑剂，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后即为醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
对比例6
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1的不同之处在于所述可生物降解纸不含有蜂蜡层，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
对比例7
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例的不同之处在于微生物制剂是由地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis.，购自中国工业微生物保藏管理中心，菌种编号:CICC10086)和赖氨酸芽胞杆菌(Lysinibacillus sp.，购自中国工业微生物保藏管理中心，菌种编号：CICC 10478)按照质量比1:1混合得到，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
对比例8
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1的不同之处在于醇溶蛋白层和蜂蜡层在可生物降解纸的位置不同，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在复合秸秆纸正反两侧的蜂蜡层上，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：醇溶蛋白层-蜂蜡层-复合秸秆纸层-蜂蜡层-醇溶蛋白层。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
实施例1-3和对比例1-8制备的成品，性能表征结果如下表。
表1.实施例1-3和对比例1-8制备的纸张及吸管的性能表征
由上表结果可知，本发明实施例1-3制备的可生物降解纸和可生物降解吸管的机械性能和疏水性能良好，能够满足使用需求。其中，实施例1中以麦草秸秆和蔗渣为原料的纸和吸管，机械性能和疏水性能最优，且吸管外表光滑。
将对比例1-2和实施例1相比，发现采用复合秸秆为原料，可显著提高成品纸的机械性能，具有预料不到的优良效果。
将对比例3和实施例1相比，可知用未经微生物预处理的秸秆制造的成品纸机械性能较差，且吸管有毛刺，无法正常使用。这主要是由于未经微生物菌剂预处理的秸秆结构致密，木质素在蒸煮过程中脱除率低，不利于纤维素间形成氢键，导致成品纸机械性能较差。
将对比例4和实施例1相比，可知未涂布醇溶蛋白疏水层的成品纸制备的吸管，疏水性较差，且表面有毛刺，无法正常使用。
将对比例5和实施例1相比，可知醇溶蛋白疏水层未加入增塑剂，成品纸的醇溶蛋白层会出现裂纹，制备的吸管无法正常使用。
将对比例6和实施例1相比，可知未涂布蜂蜡疏水层的吸管耐水性较差，无法正常使用。
将对比例7和实施例1相比，可知只有经地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌处理的秸秆成纸机械性能才会显著提升。
将对比例8和实施例1相比，可知蜂蜡疏水层与醇溶蛋白疏水层的排布顺序会影响吸管疏水性，不可调换，且对比例8的成品纸中复合秸秆纸层与蜂蜡层贴合不紧密，容易脱落。
实施例4
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1主要的不同点在于醇溶蛋白为小麦醇溶蛋白，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将小麦醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，小麦醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得小麦醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为小麦醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层，其中，复合秸秆纸层的厚度为0.9～1.1mm，醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm，蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
本实施例的成品纸机械性能良好，醇溶蛋白层可与复合秸秆纸层和蜂蜡层贴合，吸管表面光滑细腻，可以正常使用。对本实施例的成品纸进行接触角测试，结果为109.8±0.2°。
实施例5
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1主要的不同之处在于醇溶蛋白为糯米醇溶蛋白，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将糯米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，糯米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得糯米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为糯米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层，其中，复合秸秆纸层的厚度为0.9～1.1mm，醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm，蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
本实施例的成品纸机械性能良好，醇溶蛋白层可与复合秸秆纸层和蜂蜡层贴合，吸管表面光滑细腻，可以正常使用。对本实施例的成品纸进行接触角测试，结果为107.4±0.3°。
将实施例1、实施例4与实施例5三者相对比，可知醇溶蛋白疏水层选用玉米醇溶蛋白时疏水效果最佳。
实施例6
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1主要的不同之处在于第二增塑剂为吐温20，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和吐温20组成的食品级增塑剂，甘油和吐温20的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层，其中，复合秸秆纸层的厚度为0.9～1.1mm，醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm，蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
本实施例的成品纸机械性能良好，醇溶蛋白层可与复合秸秆纸层和蜂蜡层贴合，吸管表面光滑细腻，可以正常使用。对本实施例的成品纸进行接触角测试，结果为113.9±0.4°。
实施例7
一种可生物降解纸的制备方法，与实施例1主要的不同之处在于第二增塑剂为食品级纳米SiO2，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为80％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和食品级纳米SiO2组成的食品级增塑剂，甘油和食品级纳米SiO2的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层，其中，复合秸秆纸层的厚度为0.9～1.1mm，醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm，蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
本实施例的成品纸机械性能良好，醇溶蛋白层可与复合秸秆纸层和蜂蜡层贴合，吸管表面光滑细腻，可以正常使用。对本实施例的成品纸进行接触角测试，结果为114.6±0.3°。
将实施例1、实施例6与实施例7三者相对比，可知醇溶蛋白层增塑剂选用甘油与丁香酚时疏水效果最佳。
实施例8
一种可生物降解纸的制备方法，包括以下步骤：
(1)备料：将麦草秸秆和蔗渣洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干，粉碎至长度为2-3cm；
(2)秸秆预处理：取粉碎后的麦草秸秆和蔗渣各250g，混合后分散于20L水中，向水中投加5g微生物菌剂，36.5℃发酵42h，发酵完成后取出秸秆，洗净，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤(2)预处理后的秸秆置于蒸煮锅中，加入蒸煮药液，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的13％，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.075％，蒸汽加热，升温至130℃后保温40分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:9，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12％的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤(3)的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将玉米醇溶蛋白投入到质量百分比浓度为70％的乙醇水溶液中，玉米醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为10％，搅拌溶解后得玉米醇溶蛋白溶液，再加入由甘油和丁香酚组成的食品级增塑剂，甘油和丁香酚的质量比为2:1，食品级增塑剂的加量为玉米醇溶蛋白溶液质量的20％，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将食品级蜂蜡在90℃下熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤(5)制备的醇溶蛋白涂层原料按照用量750g/m2均匀涂布在步骤(4)制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后，再将步骤(5)制备的蜂蜡涂层原料按照用量为475g/m2刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，在温度30℃、相对湿度40％的条件下烘干后即得成品纸。所得成品纸层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层，其中，复合秸秆纸层的厚度为0.9～1.1，醇溶蛋白层的厚度为0.01～0.02mm，蜂蜡层的厚度为0.04～0.06mm。
将上述制得的可生物降解纸裁剪为宽2cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为40°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为40°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197～200mm。
本实施例的成品纸机械性能良好，醇溶蛋白层可与复合秸秆纸层和蜂蜡层贴合，吸管表面较为光滑，可以正常使用。对本实施例的成品纸进行接触角测试，结果为110.6±0.3°。
Claims (11)
1.一种可生物降解纸，其特征在于，包括一层复合秸秆纸层、两层醇溶蛋白层和两层蜂蜡层，其中，所述复合秸秆纸层为中间层，所述纸的层级结构依次为：蜂蜡层-醇溶蛋白层-复合秸秆纸层-醇溶蛋白层-蜂蜡层；
所述复合秸秆纸层是以复合秸秆为原料制备得到，所述复合秸秆为麦草秸秆和蔗渣，或麦草秸秆和玉米秸秆，或麦草秸秆和稻草秸秆。
2.如权利要求1所述的可生物降解纸，其特征在于，所述复合秸秆纸层的厚度为0.9~1.1mm。
3.如权利要求1所述的可生物降解纸，其特征在于，所述醇溶蛋白层的厚度为0.01~0.02mm。
4.如权利要求1所述的可生物降解纸，其特征在于，所述醇溶蛋白层所使用的醇溶蛋白为玉米醇溶蛋白、小麦醇溶蛋白或糯米醇溶蛋白。
5.如权利要求1所述的可生物降解纸，其特征在于，所述蜂蜡层的厚度为0.04~0.06mm。
6.权利要求1所述的可生物降解纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)备料：将复合秸秆洗净、烘干、粉碎；
(2)秸秆预处理：将步骤（1）粉碎后的秸秆分散于水中，向水中投加微生物菌剂，36-37℃发酵36-48h，发酵完成后取出秸秆，洗净、烘干；
(3)蒸煮制浆：将步骤（2）预处理后的秸秆加入到蒸煮药液中，所述蒸煮药液中含有氢氧化钠和蒽醌，蒸汽加热，升温至110-150℃后保温0-60分钟，蒸煮过程中保持固液质量比为1:8-10，蒸煮结束后得到粗浆，经黑液提取后得到浓度为8-12%的洗净浆料；
(4)抄纸：将步骤（3）的洗净浆料进行抄纸，得复合秸秆纸；
(5)涂层原料制备：将醇溶蛋白投入到乙醇水溶液中，搅拌溶解后得醇溶蛋白溶液，再加入食品级增塑剂，搅拌均匀得醇溶蛋白涂层原料，备用；将蜂蜡熔化，得蜂蜡涂层原料，保温备用；
(6)将步骤（5）制备的醇溶蛋白涂层原料均匀涂布在步骤（4）制备的复合秸秆纸的正反两面，形成醇溶蛋白层，烘干后再将步骤（5）制备的蜂蜡涂层原料刮涂在复合秸秆纸正反两侧的醇溶蛋白层上，形成蜂蜡层，烘干后即得成品纸。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，满足以下条件之一项或多项：
a. 步骤（1）中所述复合秸秆为麦草秸秆和蔗渣，或麦草秸秆和玉米秸秆，或麦草秸秆和稻草秸秆，两种秸秆的质量比为1:1；
b. 步骤（1）中所述复合秸秆的粉碎长度为2-3cm；
c. 步骤（2）中所述微生物菌剂由地衣芽孢杆菌与短小芽孢杆菌菌液冻干后混合得到，两种微生物的质量比为1:1；所述地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)购自中国工业微生物保藏管理中心，菌种编号:CICC 10086，所述短小芽孢杆菌(Bacilluspumilus)购自中国工业微生物保藏管理中心，菌种编号:CICC 9014；
d. 步骤（2）中所述微生物菌剂的投加量与秸秆的质量百分比为0.6-1.5%；
e. 步骤（2）中将粉碎后的秸秆分散于水中时秸秆的浓度为20-30g/L；
f. 步骤（3）中所述蒸煮药液中氢氧化钠的质量为预处理后秸秆干重的10-16%，蒽醌的质量为预处理后秸秆干重的0.05-0.10%；
g. 步骤（5）中所述乙醇水溶液的质量百分比浓度为70-80%；
h. 步骤（5）中所述醇溶蛋白与乙醇水溶液的质量百分比为1~10%；
i. 步骤（5）中所述食品级增塑剂由第一增塑剂和第二增塑剂组成，所述第一增塑剂为甘油，所述第二增塑剂为丁香酚、食品级纳米SiO2或吐温20，所述第一增塑剂和第二增塑剂的质量比为1-3:1；
j. 步骤（5）中所述食品级增塑剂的添加量为醇溶蛋白溶液质量的20~40%；
k. 步骤（5）中所述蜂蜡为食品级蜂蜡；
l. 步骤（5）中所述蜂蜡的熔化温度为90-95℃；
m. 步骤（1）（2）（6）中所述烘干的条件：温度20-40℃，相对湿度40%；
n. 步骤（6）中所述醇溶蛋白涂层原料的用量为700-800g/m2，所述蜂蜡涂层原料的用量为450-500 g/m2。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述微生物菌剂的投加量与秸秆的质量百分比为1%。
9.权利要求1所述的可生物降解纸在制备吸管中的应用。
10.一种以复合秸秆为原料的可生物降解吸管，是以权利要求1所述的可生物降解纸为材料制备得到。
11.一种权利要求10所述的以复合秸秆为原料的可生物降解吸管的制备方法，包括步骤：
将权利要求1所述的可生物降解纸裁剪为宽2-4cm的长条，螺旋卷绕形成纸管，螺旋卷绕的角度为30-45°，纸管螺旋接缝处均匀涂布食品级胶粘剂，烘干，将成型的纸管斜切，斜切角度为30-45°，得到可生物降解吸管，吸管长度为197~200mm。
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