CN115867705A - 低纤维素非木质纤维产品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了制备非木质纤维纸增强产品的方法。该方法包括将添加剂置于含水碱性介质中，其中添加剂包括羟基羧酸；以及将非木质纤维材料与所放置的添加剂在含水碱性介质中混合以形成混合物，其中非木质纤维材料包含淀粉、蛋白质和纤维，其中添加剂、非木质纤维材料的淀粉、蛋白质和纤维以及碱性介质的金属离子成为物理交联的，这产生非木质纤维纸增强产品。在方面中，非木质纤维纸增强产品用于制造纸产品，其中所述纸产品比用天然淀粉或化学改性淀粉代替非木质纤维纸增强产品制造的相同的纸产品具有更大的强度。

Description

低纤维素非木质纤维产品及其制造方法

发明领域

本公开内容涉及源自非木质纤维材料(non-wood fiber material)诸如植物粉(botanical flour)的低纤维素产品。更具体地，但不排他地，本公开内容还涉及用于制造用于造纸工业的低纤维素非木质纤维产品的方法。本公开内容还涉及在提高可再制浆性(repulpability)的同时改进纤维素纸产品的强度的方法。

发明背景

在纸产品诸如纸板的制造中，最终产品的强度性质可以通过添加所谓的“增强剂”来提高。增强剂还可以允许减少纸产品的总基重(overall basis weight)，以获得相同的纸强度并且节省纤维素原材料的成本。常规的纸增强剂包括化学改性淀粉诸如羧基烷基化淀粉(carboxyalkylated starch)和阳离子淀粉、尿素/甲醛树脂、三聚氰胺/甲醛树脂、丙烯酰胺共聚物、聚酰胺型胺(polyamidoamine)/表氯醇树脂和壳聚糖。

由于对开发基于回收的纤维素的纸产品的增加的兴趣，开发易于再制浆的纸已经受到了很大的重视。许多用于纸产品的常规再制浆工艺需要使用有毒试剂，进行缓慢，并且通常导致大量废物，该大量废物被填埋并且污染环境，同时浪费有价值的纤维来源。

US 20140166222A1公开了在造纸的湿部(wet end)中的增强剂，其包括表面改性的非木质植物纤维和化学改性的淀粉(阳离子淀粉)组分。

US 2006225855A描述了豆科植物衍生的阳离子淀粉。所公开的组合物可以用作造纸工业中的增强剂。

EP 1631718B1公开了可用于造纸工业的用于化学改性淀粉的组合物，其衍生自豆科植物。

尽管这些组合物中的一些实际上确实相对于使用非木质纤维材料的天然淀粉提高了增强性质，但是由于增加的能量成本、非常稀的加工条件和高纤维素材料，这些方法在经济上不是实用的。此外，这些非木质纤维组合物包含化学改性淀粉，化学改性淀粉也被称为化学交联的淀粉，其中分子内结合随着共价键的形成而发生。因此，组合物和用于产生这些组合物的工艺不能被称为清洁标签(clean label)，并且产品不是可生物降解的。

还另外，相对于用于制造纸产品的低纤维素原材料，常规的方法是无用的(silent)。因此，存在寻找易于加工的低纤维素非木质纤维原材料的需求，特别是对于所使用的溶剂和添加的增强剂或增强基质、无毒且清洁的标签条件以及可再制浆的材料的需求。

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，并且提供低纤维素非木质纤维纸增强产品，该产品相比于使用常规方法制备的产品具有类似的或更大程度的机械性质。存在对用于在造纸工业中应用的改进的产品的需求。例如，存在对由低纤维素非木质纤维原材料制造的纸产品的需求，所述纸产品仍然具有与用常规量的高纤维素原材料制造的纸板产品至少相同或相似的纸强度。

概述

本发明提供了超过常规的方法和产品的优点。本发明包括用作非木质纤维纸增强剂的低纤维素纤维原材料的组合物以及在提高可再制浆性的同时改进纤维素纸产品的强度的方法。在方面中，低纤维素非木质纤维原材料是植物粉。更具体地，植物粉是豆科植物粉(legume flour)或菜豆粉(bean flour)。在优选的方面中，植物粉是豌豆豆科植物粉。在方面中，豌豆豆科植物粉是来自促进颗粒的尺寸减小的任何处理的豌豆豆科植物粉流。例如，这样的处理可以涉及多种类型的研磨或碾磨(例如，干磨、湿磨、湿法分级或振动球磨)。在方面中，优选的处理是湿法分级工艺，其中豌豆豆科植物粉包含淀粉、蛋白质和纤维。

在方面中，本发明是制造由低纤维素非木质纤维原材料制造的包含淀粉的产品的方法，其中包含淀粉的产品与用常规量的高纤维素木质原材料制造的常规纸板产品相比具有较大的纸强度。如本文使用的，术语“纸强度”包括造纸工业中普遍使用的至少一种强度特性，例如拉伸强度(TAPPI方法T-404)或破裂强度(bursting strength)(Mullen指数测试(Mullen Index test)，还被称为TAPPI方法T-403)。在本发明的方面中，一种方法包括将非木质纤维材料、特别是植物粉和旧的瓦楞纸箱纸浆浆料(old,corrugated container pulpslurry)混合以形成混合物；加热该混合物；使用该混合物制备均匀片材；以及干燥该片材以生产纸产品；其中所述纸产品具有的纸强度大于以相同方式但用天然淀粉或化学改性淀粉制造的纸产品。

在本发明的方面中，一种方法包括将添加剂置于含水碱性介质中，并且向该介质中加入包含淀粉、蛋白质和纤维的非木质纤维材料，其中添加剂、非木质纤维材料和碱性介质的金属离子成为物理交联的，这产生低纤维素非木质纤维纸增强产品。在实施方案中，非木质纤维材料是植物粉。如本文使用的，术语“物理交联的”意指通过选自分子间力、氢键、离子键、络合和静电相互作用的至少一种相互作用而联接。在方面中，由于淀粉和添加剂中丰富的羟基基团、添加剂的羧酸盐基团、蛋白质的官能团和介质的碱金属，实现了物理联接。在方面中，非木质纤维纸增强产品可以被用于制造纸板，其中该纸板与用富含化学改性产品制造的纸板相比具有至少相同的纸强度，并且衍生自低纤维素非木质纤维原材料。

在方面中，方法仅在碱性含水介质中进行并且不存在共溶剂，其中植物粉的量大于混合物的按重量计20％。

在方面中，添加剂是羟基羧酸。如本文使用的，羟基羧酸意图意指任何具有至少一个羟基官能团和至少一个羧酸官能团的酸。

在方面中，在碱性含水介质中的添加剂与植物粉的混合在半干工艺步骤中进行，例如，小于混合物的按重量计30％的水分。在方面中，方法在等于或大于8的pH进行。

在方面中，在将在碱性含水介质中的添加剂与植物粉混合之后，加热混合物，例如在烘箱中加热混合物。在方面中，在加热之后，产品用水洗涤并且干燥。

在又另外的方面中，本公开内容涉及非木质纤维纸增强产品在纸产品、吸收性纸产品(absorbent paper product)、包装材料和过滤器中的用途。

从下面的详细描述中，这些和其他的方面、实施方案和相关的优点将变得明显。

详细描述

为了提供对本说明书中使用的术语的清晰理解，下文提供了一些定义。

如在本说明书和权利要求书中使用的，术语“包含(comprising)”及其派生词，如本文中使用的，类似地意图是开放式术语，其指定所陈述的特征、要素、组分、组、整数和/或步骤的存在，但不排除其他未陈述的特征、要素、组分、组、整数和/或步骤的存在。这种理解还适用于具有类似含义的词语，诸如“包括(including)”、“具有(having)”及其派生词。如本文中使用的，术语“由......组成(consisting)”及其派生词意图是封闭式术语，其指定所陈述的特征、要素、组分、组、整数和/或步骤的存在，但排除其他未陈述的特征、要素、组分、组、整数和/或步骤的存在。

如在本说明书和权利要求书中使用的，术语“约”被定义为接近，并且在一个非限制性方面中，该术语被定义为在5％内，优选地在1％内，并且更优选地在0.5％内。

如本文使用的，术语“物理交联的”、“交联的”、“联接的”指的是通过选自分子间力、氢键、离子键、络合和静电相互作用的至少一种相互作用而联接。这些物理交联的相互作用的非限制性实例包括在淀粉和添加剂中包含的羟基基团、添加剂的羧酸盐基团、在蛋白质中包含的官能团以及介质的碱金属的相互作用，或其任何组合。

合适的淀粉的实例包括玉米淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、相关蔬菜淀粉(related vegetable starch)和水解淀粉。在优选的实例中，淀粉是玉米淀粉。

如本文使用的，术语“纸”和“纸板”可互换地使用。如本文使用的，术语“非木质纤维”通常指的是任何不是来源于木材的材料，其中木材被理解为意指在树的树干和树枝中的树皮下存在的坚硬的纤维材料。合适的非木质纤维材料可以来自农业残余物(agricultural residue)、草、植物制剂(botanical)或其他植物材料(plant material)诸如稻草、叶、树皮、种子、外壳、花、蔬菜或果实，或者来自棉、玉米、小麦、燕麦、黑麦、大麦、水稻、大豆、亚麻、甘蔗渣、竹子或芦苇。农业残余物来源于根或块茎、玉米、豌豆、小麦或其组合。非木质纤维还可以来自藻类或真菌或者是细菌来源的。

如本文使用的，“非木质纤维纸增强产品”非常适合用作造纸工业中的增强剂、用作包装材料以及用作纸产品。这样的包装材料的非限制性实例是标签、瓦楞箱、液体包装纸板(牛奶纸盒(milk carton)、果汁纸盒、饮料纸盒)、折叠和非折叠的纸盒和箱。这可以包括用于保护电子设备例如膝上型计算机、智能手机或智能手表的显示部分的包装材料。本发明的非木质纤维纸增强产品还适合用于吸收性纸产品(例如餐巾、纸巾和衬垫)、粘合剂和过滤器(例如香烟滤嘴和滤水器)。

如本文使用的，为了本发明的目的的表述“豆科植物”或“豆科植物来源”被理解为意指菜豆、豌豆、小扁豆、苜蓿、丁香和羽扇豆的代表，并且特别地，豌豆豆科植物在本发明中是优选的。

因此，除非另外指示，否则在本章节或其他章节中描述的任何定义或实施方案意图是可适用于根据本领域普通技术人员的理解它们将适合于的在本文描述的主题的所有实施方案和方面。

在方面中是用作非木质纤维纸增强剂的低纤维素非木质纤维原材料的组合物。例如，低纤维素非木质纤维材料是植物粉，诸如豌豆豆科植物粉。豌豆豆科植物粉可以是来自多种类型的处理的包含豌豆豆科植物的流，所述处理包括但不限于湿磨、干磨、振动球磨或本领域中已知的任何工艺。在方面中，湿法分级工艺是优选的，其中原料低纤维素豌豆豆科植物粉侧流(side-stream)包含生物基取代物(biobased substituent)。在本公开内容的又另外的方面中，豌豆豆科植物粉侧流包含淀粉、蛋白质和纤维。特别地，非木质纤维材料或其组合可以包含从按重量计约70％至约85％的淀粉、等于或大于按重量计5％多至10％的蛋白质和从按重量计约5％至约25％的纤维以及按重量计约2％或更少的低脂肪物质，并且还可以包含小于按重量计10％的水分(即，水)。粉的淀粉含量优选地小于按重量计85％，更优选地小于按重量计80％，并且最优选地小于按重量计75％。

在方面中，非木质纤维纸增强产品或增强剂具有上文已经列出的所有特性。这些也适用于非木质纤维材料的任何组合。

在方面中，组合物还包含羟基羧酸。在本发明的方面中，一种方法包括将添加剂置于含水碱性介质中，并且向该介质中加入包含淀粉、蛋白质和纤维的非木质纤维材料，其中添加剂、非木质纤维材料和碱性介质的金属离子成为物理交联的，这产生低纤维素非木质纤维纸增强产品。

在方面中，本发明是由非木质纤维材料诸如豆科植物粉或菜豆粉来制备非木质纤维纸增强产品的方法，该方法包括(1)从湿法分级工艺中获得豆科植物粉或菜豆粉侧流，该豆科植物粉或菜豆粉侧流包含淀粉、蛋白质和纤维，(2)将添加剂置于含水碱性介质中，以及(3)将豆科植物粉或菜豆粉侧流添加到该介质中，其中添加剂、豆科植物粉或菜豆粉侧流以及金属离子是物理交联的。在方面中，非木质纤维纸增强产品被用于制造纸板，其中该纸板与用化学改性产品制造的纸板相比具有至少相同的纸强度，并且衍生自低纤维素原材料。

使用源自植物粉诸如豆科植物粉或菜豆粉的低纤维素非木质原材料的本文公开的方法，从经济角度来看相对于常规的方法和产品是有利的。低纤维素原材料的成本比化学改性淀粉和天然淀粉的成本低得多。由于从蛋白质和纤维取代物消除了纯化天然淀粉，能量成本显著降低。有利地，本发明的方法和低纤维素非木质纤维材料包括植物粉，诸如低纤维素原料豆科植物粉或菜豆粉，这与淀粉和蛋白质的浓缩物和分离物相反。令人惊讶地，已经发现，使用低纤维素豌豆豆科植物粉在造纸中具有淀粉浓缩物和化学改性淀粉未展示出的良好机械性质。用这样的粉形成的低纤维素非木质纤维产品的增强性质适合用于造纸工业和包装工业，以制造多种产品。

在方面中，非木质纤维纸增强产品或增强剂具有上文已经列出的所有特性。这些也适用于非木质纤维材料的任何组合。

在方面中，碱性含水介质的碱选自氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾及其混合物中的一种。优选的碱是氢氧化钠。

在方面中，添加剂是羟基羧酸。优选地，羟基羧酸是葡糖二酸或葡糖二酸的衍生物。此外，形成羧酸根离子的这样的酸的任何盐也可以在本发明中被用作增强剂。已经发现，羧酸盐展示出强的分子间键，这有益于获得纸板和包装容器的提高的机械性质和增强性质。不受理论约束，羧酸盐的离子特性允许在非木质纤维材料的羧酸盐、淀粉、蛋白质和纤维与碱性介质的金属离子之间形成强的分子间键，使得它们成为物理交联的，这产生非木质纤维纸增强产品。非木质纤维纸增强产品提供了增强的机械性质和增强性质，其适合于并入造纸工业产品及类似物中。令人惊讶地，非木质纤维纸增强产品，作为由低纤维素非木质纤维材料制造的包含淀粉的产品，提供了与用常规量的高纤维素木质原材料制造的常规纸板产品至少相同或相似的纸强度。

葡糖二酸可以具有如下的式(I)的结构：

在其他方面中，葡糖二酸可以呈羧酸盐的形式并且具有式(II)的结构

其中Z+选自氢、钠、钾或锂及其组合中的一种。在实施方案中，葡糖二酸可以呈羧酸盐的形式，并且具有包含碱金属诸如钠、钾或锂及其组合的式(II)的结构。

葡糖二酸可以通过微生物发酵、糖(例如葡萄糖)或多糖(例如淀粉)的氧化来提供。因此，葡糖二酸容易获得并且可以以经济绿色的(economically green)方式提供。

在方面中，羟基羧酸的盐是原位产生的，这意味着将根据本发明的组合物、羟基羧酸诸如葡糖二酸和合适的碱诸如氢氧化钠组合。应当注意的是，这些条件是独特的，并且小心以避免能够显著破坏和水解淀粉组分或者能够在豌豆豆科植物粉侧流中将蛋白质降解为氨基酸的碱性催化。

为了获得合适的羧酸盐含量，混合物的pH优选地是至少8.0。

组合物可以包含组合物的从大于按重量计0％至约25％、诸如组合物的从按重量计约3％至约20％的葡糖二酸。组合物可以包含植物粉诸如豌豆豆科植物粉侧流，和葡糖二酸，它们以从约10:1至约0.5:1(植物粉/葡糖二酸)、诸如从约5:1至约1:1的重量比。

在方面中，添加剂和植物粉的混合是在小于混合物的按重量计50％的水分的方法步骤中。

在方面中，公开了一种方法，该方法通过以下提供了高产量并且使副产物最小化：使植物粉诸如豌豆豆科植物粉的取代物与多羟基羧酸诸如葡糖二酸或其盐、金属离子及其组合物理地交联，以产生包含淀粉、纤维和蛋白质的有利的产品基质。

在方面中，方法包括将添加剂、植物粉(诸如豌豆豆科植物粉)和含水碱性介质的混合物加热至至少80℃、优选地80℃-105℃内、更优选地90℃-105℃内的温度，并且保持在那里持续足够的时间以获得产品基质，但不要太长以致允许对生物基取代物的过度破坏或水解。在实施方案中，加热时间可以是约90分钟-180分钟。通常，总加热时间不应超过约3小时。受益于本发明的本领域技术人员将能够容易地调节反应时间和温度，以优化产品基质的增强性质，而无需过度的实验。

在方面中，通过将根据本公开内容的包含低纤维素植物粉(例如，豆科植物粉或菜豆粉)的非木质纤维材料引入到造纸的方法中，可以获得这样的纸，该纸具有与其中使用化学改性淀粉(例如，化学交联的阳离子淀粉)的纸基本上相同的或提高的性质。此外，根据本发明处理的低纤维素非木质纤维材料可以用作粘合剂以用于固定瓦楞纸板中的褶皱(corrugation)。

在方面中，已经大体上实现了改进纤维素纸的机械性质的方法，该方法包括在造纸工艺期间向纸中加入本发明的组分，该组分包含源自低纤维素非木质纤维材料的低纤维素非木质纤维产品。用于制造根据本发明的纸产品或可再制浆纸产品的工艺包括形成造纸纤维或纸浆的含水浆料，或者可以通过已知的常规制浆工艺进行。另一个步骤包括向造纸纤维或纸浆的含水浆料中加入本发明的产品，该产品包含非木质纤维材料或非木质纤维产品。不受理论约束，非木质纤维材料或非木质纤维产品与纸浆纤维形成强的物理交联键。此外，由于本发明的纸浆纤维和非木质纤维产品的多功能结构，强物理联接改进了用于造纸工业的纸的机械性质。

在方面中，本公开内容涉及源自低纤维素原材料的非木质纤维纸产品，其通过至少40Nm/g的拉伸强度和至少2.0KN/g的破裂强度来表征。基于TAPPI方法T-404的拉伸强度和基于Mullen指数测试(还被称为TAPPI方法T-403)的破裂强度的这些物理特性，符合造纸工业中的典型规格。

在方面中，公开了可再制浆且可生物降解的非木质纤维纸增强剂。

通过以下实施例更具体地说明了本发明。

实施例

本文公开的方法和产品基质在以下实施例中说明。根据上文的讨论和这些实施例，本领域技术人员可以确定本发明的基本特征，并且在不脱离其精神和范围的情况下，可以对本发明进行多种改变和修改，以使其适应多种用途和条件。

通过以下实施例更具体地说明了本发明。

所有商业试剂均按原样使用。天然玉米淀粉

Clinton 106、具有0.1的取代度的阳离子淀粉/>

Clin-Cat 830、以及具有0.04的取代度的阳离子淀粉/>

Clin-Cat 810、葡糖二酸(Sigma Aldrich)、氢氧化钠(Sigma Aldrich)和低纤维素原料豌豆豆科植物粉侧流(Archer Daniels Midland Company,ADM)。旧瓦楞纸箱(“OCC”)纸浆浆料由纸板箱(Amazon)在用水制浆之后制备。根据本发明的优选实施方案来生产非木质纤维纸增强产品。

在实施例中使用或可以使用以下缩写：“RPM”意指每分钟转数；“DS”意指取代度；“℃”意指摄氏度；“KN”意指千牛顿；“Nm/g”意指牛顿每米每克重；“L”意指升；“mL”意指毫升；“min”意指分钟；“OCC”意指旧瓦楞纸箱；并且“g”意指克。

实施例1和实施例2涉及用作可再制浆且可生物降解的非木质纤维纸增强产品的低纤维素豌豆豆科植物侧流、葡糖二酸和碱金属的两种产品的制备。通过将1g或5g的期望量的葡糖二酸置于在50mL杯中的20mL碱性含水介质(0.1N氢氧化钠)中来制备增强产品。将低纤维素豌豆豆科植物粉侧流加入到杯中，并且使用刮刀剧烈地混合浆料。然后将所得浆料置于常规的烘箱中并且加热至105℃持续90分钟。将混合物移除并且允许其在室温干燥。包含葡糖二酸添加剂的这些非木质纤维纸增强产品随后在纸片材的制造中进行测试。

用于制备实验室手抄片材(laboratory hand sheet)的方案是基于源自TAPPI标准方法T 205的程序。将所选择的基质或增强剂(0.5g)加入到在塑料桶中的OCC纸浆浆料(0.3％在水中，10L)中。将浆料以500rpm搅拌持续15min。将混合浆料的温度保持在35℃，并且pH为6。使用500mL所制备的浆料来制备均匀的片材。将片材在调节室(condition room)中干燥并且在110℃固化持续45min。对于生产的每个纸片，确定了传统的物理特性诸如拉伸强度和破裂强度，并且发现它们在纸产品中的使用是令人满意的。

按照上文提及的用于制造纸片的一般程序，将实施例1-实施例2的基质、低纤维素豌豆豆科植物粉的对照(实施例3)和常规的增强剂诸如天然玉米淀粉(实施例4)或阳离子淀粉(实施例5-实施例6)并入到用于比较测试的纸中。表1概述了根据本发明制造的非木质纤维纸增强剂与常规增强剂的机械性质。

表1

实施例1和实施例2示出了包含原料豌豆豆科植物粉的低纤维素非木质纤维材料在机械特性和增强特性方面的益处，原料豌豆豆科植物粉特别是70％淀粉、8％蛋白质、16％纤维、1％脂肪和5％水分连同葡糖二酸的组合物。如表1中概述的，与实施例4-实施例6的常规增强剂(例如天然淀粉和化学改性淀粉)相比，实施例1和实施例2的这样的新的非木质纸增强产品清楚地显示出优良的机械性质。

实施例3涉及将唯一的低纤维素豌豆豆科植物粉加入到造纸工艺，并且以特别令人惊讶和意想不到的方式，当与实施例4-实施例6的常规增强剂相比时，将唯一的低纤维素豌豆豆科植物粉加入到造纸工艺具有改进的拉伸强度。当与天然淀粉和低取代度的阳离子淀粉相比时，仅加入低纤维素豌豆豆科植物粉在破裂指数方面具有显著优势，如实施例3、实施例4和实施例5中呈现的，并且类似于如实施例6中呈现的高度取代的阳离子淀粉的破裂指数。

已经参考某些示例性实施方案、组合物及其用途对本公开内容进行了描述。然而，本领域的普通技术人员将认识到，在不背离本公开内容的精神和范围的情况下，可以对示例性实施方案中的任一个做出多种替换、改变或组合。因此，本公开内容并不受示例性实施方案的描述所限制，而是受原始提交的所附权利要求书限制。

Claims (44)

1.一种用作非木质纤维纸增强剂的组合物，包含：

非木质纤维材料，所述非木质纤维材料包含从按重量计约70％至约85％的淀粉、按重量计等于或大于5％并且多至10％的蛋白质以及从按重量计约5％至约25％的纤维。

2.根据权利要求1所述的组合物，还包含从按重量计约0％多至约2％的脂肪。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，还包含小于按重量计10％的水分。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，还包含羟基羧酸。

5.根据权利要求4所述的组合物，其中所述羟基羧酸选自葡糖二酸和葡糖二酸的衍生物中的至少一种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，还包含碱金属。

7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述碱金属是钠、锂、钾或其任何组合。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中所述非木质纤维材料是豆科植物来源的。

9.根据权利要求8所述的组合物，其中所述豆科植物是菜豆或豌豆，或其组合。

10.一种用于制造纸产品的方法，包括：

将权利要求1-9中任一项所述的组合物与纸浆浆料混合以形成混合物；以及

用所述混合物形成片材。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括加热所述混合物。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，还包括干燥所述片材。

13.一种通过权利要求10-12中任一项所述的方法生产的产品，其中所述产品具有的拉伸强度和破裂强度大于以相同方式但用天然淀粉或化学改性淀粉制造的纸产品。

14.一种生产权利要求1-13中任一项所述的组合物的方法，所述方法包括：

将所述非木质纤维材料置于含水介质中，从而产生混合物；以及

在至少80℃的温度加热所述混合物。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述含水介质中混合所述羟基羧酸。

16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，还包括在所述含水介质中混合所述碱金属。

17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其中加热所述混合物是在80℃至105℃的温度。

18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其中在80℃至105℃的温度的所述加热持续约90分钟-180分钟。

19.根据权利要求14-18中任一项所述的方法，其中所述混合是在低于所述混合物的按重量计30％的水分中进行。

20.一种方法，包括：

将添加剂置于含水碱性介质中，其中添加剂包括羟基羧酸；

将非木质纤维材料与所述添加剂在所述含水碱性介质中混合以形成混合物，其中所述非木质纤维材料包含淀粉、蛋白质和纤维；

其中所述添加剂、所述非木质纤维材料的组分以及所述碱性介质的金属离子成为非木质纤维纸增强产品。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括在至少80℃的温度加热所述混合物。

22.根据权利要求20所述的方法，其中加热所述混合物在80℃至105℃的温度。

23.根据权利要求20所述的方法，还包括在90℃至105℃的温度加热所述混合物。

24.根据权利要求21所述的方法，其中在至少80℃的温度的所述加热持续约90分钟-180分钟。

25.根据权利要求22所述的方法，其中在80℃至105℃的温度的所述加热持续约90分钟-180分钟。

26.根据权利要求23所述的方法，其中在90℃至105℃的温度的所述加热持续约90分钟-180分钟。

27.根据权利要求20所述的方法，其中所述混合是在低于所述混合物的按重量计30％的水分中进行。

28.根据权利要求20所述的方法，其中所述非木质纤维材料是按重量计约70％-85％的淀粉、按重量计约5％-10％的蛋白质、按重量计约5％-25％的纤维、按重量计约1％-2％或更少的低脂肪物质，以及按重量计约5％-10％或更少的水分。

29.根据权利要求20所述的方法，其中所述非木质纤维材料是小于按重量计75％的淀粉。

30.根据权利要求20所述的方法，其中所述羟基羧酸选自葡糖二酸和葡糖二酸的衍生物中的至少一种。

31.根据权利要求20所述的方法，其中所述非木质纤维材料选自农业残余物、草、植物制剂或其组合。

32.根据权利要求20所述的方法，其中所述非木质纤维材料是豌豆豆科植物粉。

33.根据权利要求20所述的方法，其中所述非木质纤维材料从湿法分级工艺流中获得。

34.根据权利要求20所述的方法，还包括将所述非木质纤维纸增强产品并入纸中以形成增强纸，其中所述增强纸相比于具有天然淀粉或化学改性淀粉作为增强剂的纸具有更大的强度。

35.一种非木质纤维纸增强产品，根据权利要求20所述的方法制造。

36.根据权利要求20所述的方法，还包括：

使用所述混合物制备均匀片材；以及

干燥所述片材以生产纸产品；

其中所述纸产品具有的拉伸强度和破裂强度大于以相同方式但用天然玉米淀粉或化学交联的阳离子玉米淀粉制造的纸产品。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述非木质纤维材料是豌豆豆科植物粉。

38.一种物理交联的产品，包含植物粉、来自碱性介质的金属离子以及交联添加剂，其中所述交联添加剂是羟基羧酸。

39.根据权利要求38所述的物理交联的产品，其中所述羟基羧酸选自葡糖二酸和葡糖二酸的衍生物中的至少一种。

40.根据权利要求38所述的物理交联的产品，其中所述植物粉选自豆科植物粉或菜豆粉，或其组合。

41.根据权利要求38所述的物理交联的产品，其中所述植物粉是豌豆豆科植物粉。

42.一种纸产品，包含权利要求38所述的物理交联的产品。

43.一种用于制造纸产品的方法，包括：

将豆科植物粉或菜豆粉与旧瓦楞纸箱纸浆浆料混合以形成混合物；

加热所述混合物；

使用所述混合物制备均匀片材；以及

干燥所述片材以生产纸产品；

其中所述纸产品具有的拉伸强度和破裂强度大于以相同方式但用天然玉米淀粉或化学交联的阳离子玉米淀粉制造的纸产品。

44.根据权利要求43所述的方法，其中所述粉是豌豆豆科植物粉。