CN115584652B - 一种koh协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制浆技术领域，具体涉及一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法及产品。小麦秸秆制浆方法至少包括对小麦秸秆的润涨步骤、生物酶制剂处理步骤和制浆步骤，其中润涨步骤是指将小麦秸秆置于氢氧化钾溶液中浸泡；生物酶制剂处理步骤是指利用含有木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶和中性蛋白酶的生物酶制剂脱除小麦秸秆中的木素和半纤维素。使用低浓度KOH处理协同木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、中性蛋白酶等预处理小麦秸秆，利用生物酶制剂降解作用对麦草中的木素、半纤维素进行一定脱除，达到降低机械磨浆过程中的能耗的目的，减少了污染及能耗，改善了成纸强度，减少制浆成本。
Description
技术领域
本发明涉及制浆技术领域，具体涉及一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法及产品。
背景技术
随着经济的日益发展，造纸行业占有越来越重要的地位。可持续发展理念的推进使造纸工业领域的科学技术有了新的方向和目标。在未来造纸工程科技发展中，依然把节能减排、生物质精炼技术作为转型升级的扶手和发展重点。
制浆造纸原料离不开草类纤维，主要是麦草等农作物秸秆。随着农作物产量的提高，农作物秸秆的产量也随之提高，秸秆焚烧、丢弃现象却尤为严重。但森林资源稀缺，制浆原料短缺，对进口纤维原料依赖性大，因此，为满足现阶段纤维原料的需求，必须加快调整造纸原料结构，高效合理利用现有草类资源，提高制浆得率并探索清洁生产技术显得尤为紧迫。
发明内容
针对森林资源稀缺，急需调整造纸原料结构的问题，本发明提供一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法及产品，使用低浓度KOH处理协同木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶、中性蛋白酶等预处理小麦秸秆，利用生物酶制剂降解作用对麦草中的木素、半纤维素进行一定脱除，达到降低机械磨浆过程中的能耗的目的，减少了污染及能耗，改善了成纸强度，减少制浆成本，同时使用KOH代替NaOH，降低了废液的污染负荷，处理后的废液可进行进一步加工处理。
第一方面，本发明提供一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，至少包括对小麦秸秆的润涨步骤、生物酶制剂处理步骤和制浆步骤，其中润涨步骤是指将小麦秸秆置于氢氧化钾溶液中浸泡；
生物酶制剂处理步骤是指利用含有木聚糖酶、果胶酶、淀粉酶和中性蛋白酶的生物酶制剂脱除小麦秸秆中的木素和半纤维素。
进一步的，润涨温度为90℃。
进一步的，生物酶制剂处理方法为洗涤润涨后的小麦秸秆，调节pH到5-5.5，添加生物酶制剂处理10-12h。
进一步的，生物酶制剂处理温度为55-60℃。
进一步的，方法还包括在润涨前，将小麦秸秆在热水中进行浸泡、对辊挤压的原料预处理步骤。
进一步的，原料预处理方法为将小麦秸秆按照液比1∶8-10，于55-60℃下浸泡，然后将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm。
进一步的，制浆步骤包括高浓磨磨浆、筛浆和PFI磨浆，其中高浓磨磨浆条件为3000-3500rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm；PFI磨浆至打浆度为40±3°SR。
第二方面，本发明提供一种采用上述小麦秸秆制浆方法制备的纸浆产品。
第三方面，本发明提供一种采用上述纸浆产品经抄纸制备的纸张，如瓦楞纸等。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明对于生物质资源的循环利用有重要意义，利用生物法进行处理，减少了化学试剂的用量，降低了制浆能耗；同时，取消了原料的蒸煮过程，在常温常压的条件下就能得到目标打浆度。
(2)相比于大多数生物酶制浆，本发明添加还了淀粉酶和中性蛋白酶，淀粉酶可以催化水解植物上的淀粉浆料，比酸法、碱法更加温和，且不损伤纤维，可在低温条件下达到较好的退浆效果；中性蛋白酶可以把植物大分子蛋白质水解成小分子蛋白质，更好地软化植物组织，脱胶使纤维结构更好地暴露出来。
(3)本申请的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明具体实施方式中使用的生物酶制剂为诺维信木聚糖酶真菌500L型、中性蛋白酶0.8L型、利可来耐高温淀粉酶和果胶酶XXL型的组合，各型号酶制剂参数如表1所示。
表1酶制剂型号及其活力
| 酶制剂 | 最适温度 | 最适pH | 酶活 |
| 诺维信木聚糖酶真菌500L型 | 70℃ | 4.0-5.5 | 500FXUs/g |
| 中性蛋白酶0.8L | 45-55℃ | 5.5-7.5 | 0.8AU-N/g |
| 利可来耐高温淀粉酶 | 95℃ | 5.2–5.6 | 135LNU/g |
| 果胶酶XXL型 | 55-60℃ | 5.0-6.5 | 14000PECTU |
实施例1
一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，步骤如下：
(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡；
(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm；
(3)小麦秸秆置于90℃的氢氧化钾溶液中浸泡4h，进行润涨，氢氧化钾的用量为小麦秸秆干重的2％；
(4)用磷酸调节pH到5，放入水浴锅中升温至55℃，并添加生物酶制剂，各型号酶制剂的添加量为2％(相对于小麦秸秆干重)，浸泡10h；
(5)高浓磨磨浆，3000rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm，筛浆；
(6)PFI磨浆，使打浆度在40±3°SR，抄纸。
实施例2
一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，步骤如下：
(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡；
(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm；
(3)小麦秸秆置于90℃的氢氧化钾溶液中浸泡4h，进行润涨，氢氧化钾的用量为小麦秸秆干重的2.5％；
(4)用磷酸调节pH到5，放入水浴锅中升温至55℃，并添加生物酶制剂，各型号酶制剂的添加量为2％(相对于小麦秸秆干重)，浸泡10h；
(5)高浓磨磨浆，3000rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm，筛浆；
(6)PFI磨浆，使打浆度在40±3°SR，抄纸。
实施例3
一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，步骤如下：
(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡；
(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm；
(3)小麦秸秆置于90℃的氢氧化钾溶液中浸泡4h，进行润涨，氢氧化钾的用量为小麦秸秆干重的3％；
(4)用磷酸调节pH到5，放入水浴锅中升温至55℃，并添加生物酶制剂，各型号酶制剂的添加量为2％(相对于小麦秸秆干重)，浸泡10h；
(5)高浓磨磨浆，3000rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm，筛浆；
(6)PFI磨浆，使打浆度在40±3°SR，抄纸。
实施例4
一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，步骤如下：
(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡；
(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm；
(3)小麦秸秆置于90℃的氢氧化钾溶液中浸泡4h，进行润涨，氢氧化钾的用量为小麦秸秆干重的4.9％；
(4)用磷酸调节pH到5，放入水浴锅中升温至55℃，并添加生物酶制剂，各型号酶制剂的添加量为2％(相对于小麦秸秆干重)，浸泡10h；
(5)高浓磨磨浆，3000rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm，筛浆；
(6)PFI磨浆，使打浆度在40±3°SR，抄纸。
对比例1
一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，步骤如下：
(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡；
(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm；
(3)小麦秸秆置于90℃的蒸馏水中浸泡4h，进行润涨；
(4)用磷酸调节pH到5，放入水浴锅中升温至55℃，并添加生物酶制剂，各型号酶制剂的添加量为2％(相对于小麦秸秆干重)，浸泡10h；
(5)高浓磨磨浆，3000rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm，筛浆；
(6)PFI磨浆，使打浆度在40±3°SR，抄纸。
对比例2
一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，步骤如下：
(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡；
(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm；
(3)小麦秸秆置于90℃的氢氧化钾溶液中浸泡4h，进行润涨，氢氧化钾的用量为小麦秸秆干重的2.5％；
(4)用磷酸调节pH到5，放入水浴锅中升温至55℃，浸泡10h；
(5)高浓磨磨浆，3000rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm，筛浆；
(6)PFI磨浆，使打浆度在40±3°SR，抄纸。
对比例3
一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，步骤如下：
(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡；
(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm；
(3)小麦秸秆置于90℃的蒸馏水中浸泡4h，进行润涨；
(4)用磷酸调节pH到5，放入水浴锅中升温至55℃，浸泡10h；
(5)高浓磨磨浆，3000rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm，筛浆；
(6)PFI磨浆，使打浆度在40±3°SR，抄纸。
对通过实施例1-4和对比例1-3制备的纸张产品力学性能进行测定，结果如下表2所示。
表2各实施例、对比例纸张的力学性能
| 项目 | 抗张指数N·m/g | 环压指数N·m/g |
| 实施例1 | 19.795 | 8.997 |
| 实施例2 | 21.304 | 9.143 |
| 实施例3 | 23.731 | 10.295 |
| 实施例4 | 27.73 | 11.673 |
| 对比例1 | 11.527 | 5.836 |
| 对比例2 | 14.476 | 6.935 |
| 对比例3 | 9.271 | 4.683 |
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种KOH协同生物酶制剂的小麦秸秆制浆方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡；
(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压至2-3cm；
(3)小麦秸秆置于90℃的氢氧化钾溶液中浸泡4h，进行润涨，氢氧化钾的用量为小麦秸秆干重的4.9％；
(4)用磷酸调节pH到5，放入水浴锅中升温至55℃，并添加生物酶制剂，各型号酶制剂的添加量为小麦秸秆干重的2％，浸泡10h；
生物酶制剂为诺维信木聚糖酶真菌500L型、中性蛋白酶0.8L型、利可来耐高温淀粉酶和果胶酶XXL型的组合；
(5)高浓磨磨浆，3000rpm，分两段研磨，第一段间隙为0.5mm，第二段间隙为0.15mm，筛浆；
(6)PFI磨浆，使打浆度在40±3°SR，抄纸；
对制备的纸张产品力学性能进行测定，抗张指数为27.730N·m/g,环压指数为11.673N·m/g。
2.一种采用如权利要求1所述的小麦秸秆制浆方法制备的纸浆产品。
3.一种采用如权利要求2所述的纸浆产品经抄纸制备的纸张。
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2022
- 2022-11-07 CN CN202211383011.3A patent/CN115584652B/zh active Active
Patent Citations (6)
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