CN116178576A - 一种金竹草全质化多产物的分离处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，包括以下步骤：1)预处理；2)汽爆；3)压榨脱水；4)结晶木糖回收；5)回收纤维和木质素鉀混合物制备有机肥；6)制备造纸纤维并进行木质素鉀的回收，该方法将原料金竹草中的聚戊糖通过汽爆不添加酸而降解为低聚木糖和木糖，并采用水作为溶剂将其提取出来，进一步精制加工，得到结晶木糖，免去了传统工艺中酸的污染，实现利用金竹草制备纸浆主产品，并且对多种副产品进行提取再利用的功能，既解决了传统造纸业资源紧缺的问题，又解决了其高排放、高污染的问题，真正实现了全流程的清洁化生产。
Description
技术领域
本发明涉及植物提取技术领域，尤其涉及一种金竹草全质化多产物的分离处理方法。
背景技术
当前，造纸工业的发展受资源、能源、环境约束日益加剧，近年来又遇到生产成本增高、市场竞争激烈、原料过度依赖进口等困难和问题，如何协调发展速度、植物纤维资源与污染控制和效益之间的关系成为发展我国造纸工业的关键。随着制浆造纸行业的快速发展以及纸张和纸板等以木材纤维为基础的纸制产品的消费量不断增加，导致市场对造纸纤维原料的需求量越来越大，国内外大多数制浆造纸企业都存在造纸纤维原料紧缺的现象，因此，积极开发可用于补充传统制浆造纸的新型植物原料一直都是研究的重点和热点。
金竹草，是以常规育种和现代生物技术相结合，采用优中选优的方法，应用细胞培育和组培快繁等生物工程技术，从芦竹良种中培育出的高产优质多用途新型作物，金竹草为多年生作物，无花粉、无果实；生命力强、适应性广，耐旱、抗涝、耐冷、耐瘦瘠、不择土质；高产量、高蛋白、高热量、高纤维出率。
由对比分析得出，金竹草的化学组成与现有造纸原料的成分对比如下表所示：
综上，如何采用金竹草提取有效物质制备纸浆，并解决传统造纸业的高污染问题，便成为本领域人员亟待解决的技术问题，并且如何研究出适合金竹草的制浆方法，确定其制浆工艺，从而选出较佳的工艺参数。纵观国内外研究资料来看，尚无关于有关金竹草植物纤维原料的特性、制浆造纸性能等方面的报告。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，该方法利用金竹草制备纸浆主产品，并且对多种副产品进行提取再利用，既解决了传统造纸业资源紧缺的问题，又解决了其高排放、高污染的问题，真正实现了全流程的清洁化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，包括以下步骤：
1)预处理：将金竹草去掉泥土后切段处理，段长控制为15-30mm；然后调节金竹草水分含量至70-80％，相当于新鲜金竹草的含水量；
2)汽爆：将调节好水份含量的金竹草用螺旋输送器送入连续汽爆器中进行汽爆；
3)将汽爆后物料进行压榨脱水，得到的固体纤维物料混合物后再用8-15倍的水进行水洗；再将游离水用挤压机压出，得到固体纤维混合物；
4)将步骤3)中压榨脱出的水和挤压机压出的水混合在一起，并进行木糖回收，得到结晶木糖；
5)步骤3)得到的固体纤维混合物与KOH水溶液反应除去木质素，得到纤维和木质素鉀混合物，此物用于制备有机肥；
6)步骤5)得到的纤维用水洗至中性，纤维用于造纸；水洗水与步骤5)中的反应液混合进行木质素鉀的回收。
优选的，步骤1)中预处理后的金竹草用螺旋输送器送入连续汽爆器中进行汽爆，汽爆条件为：蒸汽压力1.2-2.0Mpa，温度为140-200℃，维持15秒然后用压缩空气进一步加压至2-2.5MPa瞬间爆破。
优选的，金竹草汽爆后的固体纤维混合物水洗设备为平转盘提取器。
优选的，纤维混合物经水洗后包含纤维素及木质素，其与KOH水溶液进行反应，使其中木质素生成木质素鉀溶于水中使其与纤维素分离。
本发明的优点和技术效果是：
本发明的一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，该方法将原料金竹草中的聚戊糖通过汽爆不添加酸而降解为低聚木糖和木糖，并采用水作为溶剂将其提取出来，进一步精制加工，得到结晶木糖，免去了传统工艺中酸的污染，经济效益明显、节省蒸汽、污染小，可做到全流程的清洁化生产。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本发明的保护范围。
本发明中所采用的％，如无特殊说明，均表示其质量百分含量比，即wt％。
实施例1：本发明的一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，包括以下步骤：
1)预处理：将金竹草去掉泥土后切段、根和棉桃壳后再经压裂、去皮、切段，使长度为20mm；然后调节水分含量至相当于新鲜金竹草的含水量(70％)；
2)汽爆：将调节好水量的金竹草用螺旋输送器送入连续汽爆器中进行汽爆，汽爆条件为：蒸汽压力1.6Mpa，温度为180℃，维持15秒然后用压缩空气进一步加压至2-2.2MPa瞬间爆破；
3)将汽爆后物料进行压榨脱水，得到的固体纤维物料混合物用10倍的水在平转盘提取器中进行逆流水洗，然后将游离水用挤压机压出；得到固体纤维混合物；
4)将步骤3)中压榨脱出的水和挤压机压出的水混合在一起，用专利技术进行木糖回收，得到结晶木糖；
5)步骤3)得到的固体纤维混合物与KOH水溶液进行反应，使其中木质素生成木质素鉀溶于水中，使用纤维分离机使其与纤维素分离，通过进一步加工，用于制备有机肥，
6)步骤5)得到的纤维用水洗至中性，纤维用于造纸；水洗水与步骤5)中的反应液混合进行木质素鉀的回收；
在生产中采用了膜技术，所排出的水均达到生产工艺用水的要求，全部回用于生产中，全程没有废水排放；
实施例2：本发明的一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，包括以下步骤：
1)预处理：将金竹草去掉泥土后切段、根和棉桃壳后再经压裂、去皮、切段，使长度为20mm；然后调节水分含量至相当于新鲜金竹草的含水量(70％)；
2)汽爆：将调节好水量的金竹草用螺旋输送器送入连续汽爆器中进行汽爆，汽爆条件为：蒸汽压力1.4Mpa，温度为180℃，维持15秒然后用压缩空气进一步加压至2-2.2MPa瞬间爆破；
3)将汽爆后物料进行压榨脱水，得到的固体纤维物料混合物用10倍的水在平转盘提取器中进行逆流水洗，然后将游离水用挤压机压出；得到固体纤维混合物；
4)将步骤3)中压榨脱出的水和挤压机压出的水混合在一起，用专利技术进行木糖回收，得到结晶木糖；
5)步骤3)得到的固体纤维混合物与KOH水溶液进行反应，使其中木质素生成木质素鉀溶于水中，使用纤维分离机使其与纤维素分离，通过进一步加工，用于制备有机肥，
6)步骤5)得到的纤维用水洗至中性，纤维用于造纸；水洗水与步骤5)中的反应液混合进行木质素鉀的回收；
在生产中采用了膜技术，所排出的水均达到生产工艺用水的要求，全部回用于生产中，全程没有废水排放；
实施例3：本发明的一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，包括以下步骤：
同实施例1的步骤，只是将蒸汽压力降至1.2MPa，其它条件相同。
按实施例的工艺方法生产的各产品的收率(对绝干原料)对比如下表所示：
| 实施例 | 蒸汽压力MPa | 纸浆收率％ | 木糖收率％ | 木质素鉀混合物收率％ |
| 实施例1 | 1.6 | 58 | 16 | 26 |
| 实施例2 | 1.4 | 56 | 10 | 34 |
| 实施例3 | 1.6 | 56.5 | 7.6 | 35.9 |
需要说明的是，木质素鉀混合物中除木质素鉀外还有少量木质素和半纤维素降解产物。汽爆压力降低，木糖收率随着降低，木质素混合物收率增大。
金竹草不同制浆方法的纸浆收率(％)
本发明金竹草与相近工艺制备的竹浆、木皮浆指标比对如下表所示
金竹草不同制浆方法的纸浆化学组分(％)
最后，本发明的未尽述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)预处理：将金竹草去掉泥土后切段处理，段长控制为15-30mm；然后调节金竹草水分含量至70-80％，相当于新鲜金竹草的含水量；
2)汽爆：将调节好水份含量的金竹草用螺旋输送器送入连续汽爆器中进行汽爆；
3)将汽爆后物料进行压榨脱水，得到的固体纤维物料混合物后再用8-15倍的水进行水洗；再将游离水用挤压机压出，得到固体纤维混合物；
4)将步骤3)中压榨脱出的水和挤压机压出的水混合在一起，并进行木糖回收，得到结晶木糖；
5)步骤3)得到的固体纤维混合物与KOH水溶液反应除去木质素，得到纤维和木质素鉀混合物，此物用于制备有机肥；
6)步骤5)得到的纤维用水洗至中性，纤维用于造纸；水洗水与步骤5)中的反应液混合进行木质素鉀的回收。
2.根据权利要求1所述的一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，其特征在于：所述步骤1)中预处理后的金竹草用螺旋输送器送入连续汽爆器中进行汽爆，汽爆条件为：蒸汽压力1.2-2.0Mpa，温度为140-200℃，维持15秒然后用压缩空气进一步加压至2-2.5MPa瞬间爆破。
3.根据权利要求1所述的一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，其特征在于：所述金竹草汽爆后的固体纤维混合物水洗设备为平转盘提取器。
4.根据权利要求1所述的一种金竹草全质化多产物的分离处理方法，其特征在于：所述纤维混合物经水洗后包含纤维素及木质素，其与KOH水溶液进行反应，使其中木质素生成木质素鉀溶于水中使其与纤维素分离。
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