一种麦草叶制备生物机械浆的方法技术

本发明专利技术提供一种麦草叶制备生物机械浆的方法，包括：S1、将经预处理的麦草叶切段加水进行热水处理；S2、向经步骤S1处理后的混合物中加碱，调整溶液pH为10‑14，使麦草叶中溶出少部分的半纤维素、木素和果胶等物质，在麦草叶饱水软化的同时，在处理结束的时候控制麦草的pH值为7‑9；S3、向经步骤S2处理后的麦草中加入碱性生物酶进行酶解处理；S4、将经步骤S3酶解处理后的麦草叶进行磨浆处理制备生物机械浆。本发明专利技术首次提出以麦草叶为原料，采用热水协同碱性复合生物酶工艺制备高得率原色生物机械浆，从而达到生产原色包装类纸和纸基材料的要求。制备方法简便、绿色清洁，具有良好的实际应用之价值和工业化应用之前景。

【技术实现步骤摘要】
一种麦草叶制备生物机械浆的方法
本专利技术属于造纸技术与新材料
，尤其涉及一种麦草叶制备生物机械浆的方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。2016年我国纸浆进口达2106万吨，废纸进口达2850万吨，造纸纤维原料的进口依赖程度接近50％，废纸的大量进口弥补了我国纤维原料的缺口，支撑了造纸业的发展。2017年4月中央发布了《关于禁止洋垃圾入境推进固体废物进口管理制度改革实施方案》，明确规定从今年底起我国将禁止进口未经分选的废纸。2018年废纸进口总额为2017年的33％，到2020年，我国禁止进口废纸。我国正面临着每年的缺少2600万吨左右的造纸原料。传统造纸行业资源短缺的问题将进一步突显。研究开发新的造纸原料迫在眉睫，为此研究者，在可循环可再生的草类原料中挖掘发现，寻找新的造纸原料。在以往传统的造纸过程，麦草秸秆曾作为重要的造纸原料，而麦草秸秆中的麦草叶往往要求在备料过程中尽可能去除，这是由于尽管麦草叶中半纤维素含量较多，但不易打浆。具体的，由于麦草叶中的纤维短，而杂细胞含量多，次生壁外层较厚，且与次生壁中层粘结较紧，故在打浆过程中很难除掉，因此造成纤维的吸水润涨和细纤维化都非常困难。如果在打浆中过分要求其细纤维化，必然造成纤维的过度切断，不仅影响成纸的强度，而且在抄纸时滤水困难。但是去除麦草叶不仅造成了备料的成本增加，同时也极大降低了麦草原料的利用率。因此，亟需研发一种清洁、高效的以麦草叶为原料的制浆工艺。专利技术内容针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种麦草叶制备生物机械浆的方法，本专利技术首次提出以麦草叶为原料，采用热水协同碱性复合生物酶工艺制备高得率原色生物机械浆，从而达到生产原色包装类纸和纸基材料的要求。本专利技术制备方法简便、绿色清洁无污染，具有良好的实际应用之价值和工业化应用之前景。本专利技术的目的之一在于提供一种麦草叶制备生物机械浆的方法。本专利技术的目的之二在于提供上述方法制备得到的生物机械浆。本专利技术的目的之三在于提供上述生物机械浆的应用。为实现上述目的，本专利技术涉及以下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供一种麦草叶制备生物机械浆的方法，所述方法包括：S1、将经预处理的麦草叶切段加水进行热水处理；S2、向经步骤S1处理后的混合物中加碱，调整溶液pH为10-14，使麦草叶中溶出少部分的半纤维素、木素和果胶等物质，在麦草叶饱水软化的同时，在处理结束的时候控制麦草的pH值为7-9；S3、向经步骤S2处理后的麦草叶中加入碱性生物酶进行酶解处理；S4、将经步骤S3酶解处理后的麦草叶进行磨浆处理制备生物机械浆。进一步的，所述步骤S1中，预处理方式为物理筛选除尘；麦草叶切成3-8cm小段；液比控制为1kg：4～8L；温度控制为80-100℃，处理时间控制为15～60min；进一步的，所述步骤S3中，酶解处理条件具体为：温度控制40～60℃，碱性生物酶是为木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶三种酶的复配酶，总用量是：10-80IU/mL，木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶的酶活比例为(2～3)：(1～2)：1；液比控制在1kg：3-8L；同时进行间隔式混合搅拌处理；从而使麦草叶与生物酶充分作用，用于进一步软化麦草叶纤维原料；进一步的，所述步骤S4中，磨浆处理工艺具体为：进行高浓磨浆，采用一段或两段磨浆，磨浆间隙为0.1-0.6mm。进一步的，所述步骤S4中，磨浆洗涤水采用多效蒸发器处理，回收热能用于步骤S1的热水预处理段；回收的固体残渣用于生物质发电。本专利技术的第二个方面，提供上述方法制备得到的生物机械浆。本专利技术的第三个方面，提供上述生物机械浆在生产原色包装纸和纸基材料中的应用。进一步的，所述应用具体为：将麦草叶生物机械浆经疏解、抄制成型，得瓦楞纸原纸和/或箱板纸非面层。本专利技术的有益效果为：本专利技术以麦草叶为原料，在整个生物机械浆的制备过程中，通过合理优化制备过程和步骤，仅仅采用了热水、微量碱和碱性生物酶，待磨浆完成时生物机械浆的pH值接近中性，且获得的生物机械浆得率较高(60～76％)，打破了以往麦草叶不适合成浆的而在备料过程中除去的做法，极大了提高了麦草利用率，与传统的机械浆相比较，可节省磨浆能耗40％以上，且各项物理指标达到了生产包装纸和纸基材料的要求。在本专利技术中，磨浆洗涤水采用多效蒸发器处理，回收固体残渣用于生物质发电，回收热能在用于热水预处理段，整个生产过程无需碱回收，从源头上避免了对环境的污染。本专利技术制备方法简单，绿色环保节能，符合国家资源节约、经济循环、节能减排的产业政策，能够产生良好的社会效益、经济效益和生态效益，因此具有良好的实际应用之价值和工业化应用之前景。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。如前所述，在以往传统的造纸过程，麦草秸秆曾作为重要的造纸原料，而麦草秸秆中的麦草叶往往要求在备料过程中尽可能去除，这是由于尽管麦草叶中半纤维素含量较多，但非常不易打浆。有鉴于此，本专利技术的一种具体实施方式中，提供一种麦草叶制备生物机械浆的方法，所述方法包括：S1、将经预处理的麦草叶切段加水进行热水处理；S2、向经步骤S1处理后的混合物中加碱，调整溶液pH为10-14，使麦草叶中溶出少部分的半纤维素、木素和果胶等物质，在麦草叶饱水软化的同时，在处理结束的时候控制麦草的pH值为7-9；S3、向经步骤S2处理后的麦草叶中加入碱性生物酶进行酶解处理；S4、将经步骤S3酶解处理后的麦草叶进行磨浆处理制备生物机械浆。本专利技术的又一具体实施方式中，所述步骤S1中，预处理方式为物理筛选除尘；麦草叶切成3-8cm小段；液比控制为1kg：4～8L；温度控制为80-100℃，处理时间控制为15～60min；本专利技术将麦草叶切段，同时通过控制液比、蒸煮温度和时间先行蒸煮一段时间，能够有利于麦草叶达到饱水软化程度；本专利技术的又一具体实施方式中，所述碱为NaOH或KOH；本专利技术的又一具体实施方式中，所述步骤S3中，酶解处理条件具体为：温度控制40～60℃，碱性生物酶是为木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶三种酶的复配酶，总用量是：10-80IU/mL，木聚糖酶、纤维素酶和果胶酶的酶活比例为(2～3)：(1～2)：1；液比控制在1kg：3-8L；同时进行搅拌处理，转速为120～150rpm；从而使麦草叶与生物酶充分作用，用于进一步软化麦草叶纤维原料；本专利技术的又一具体实施方式中，所述步骤S4中，磨浆处理工艺具体为：使用KPF系列高浓盘磨机进行高浓磨浆，采用一段或两段磨浆，磨浆间隙为0.1-0.6mm；本专利技术的又一具体实施方式中，所述步骤S4中，磨浆洗涤水采用多效蒸发器处理，回收热能用于步骤S1的热水预处理段；回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麦草叶制备生物机械浆的方法，其特征在于，所述方法包括：S1、将经预处理的麦草叶切段加水进行热水处理；S2、向经步骤S1处理后的混合物中加碱，调整溶液pH为10‑14，使麦草叶中溶出少部分的半纤维素、木素和果胶等物质，在麦草叶饱水软化的同时，在处理结束的时候控制麦草的pH值为7‑9；S3、向经步骤S2处理后的麦草叶中加入碱性生物酶进行酶解处理；S4、将经步骤S3酶解处理后的麦草叶进行磨浆处理制备生物机械浆。

【技术特征摘要】
1.一种麦草叶制备生物机械浆的方法，其特征在于，所述方法包括：S1、将经预处理的麦草叶切段加水进行热水处理；S2、向经步骤S1处理后的混合物中加碱，调整溶液pH为10-14，使麦草叶中溶出少部分的半纤维素、木素和果胶等物质，在麦草叶饱水软化的同时，在处理结束的时候控制麦草的pH值为7-9；S3、向经步骤S2处理后的麦草叶中加入碱性生物酶进行酶解处理；S4、将经步骤S3酶解处理后的麦草叶进行磨浆处理制备生物机械浆。2.如权利要求1所述的一种麦草叶制备生物机械浆的方法，其特征在于，所述步骤S1中，预处理方式为物理筛选除尘；麦草叶切成3-8cm小段。3.如权利要求1所述的一种麦草叶制备生物机械浆的方法，其特征在于，所述步骤S1中，液比控制为1kg：4～8L。4.如权利要求1所述的一种麦草叶制备生物机械浆的方法，其特征在于，所述步骤S1中，温度控制为80-100℃，处理时间控制为15～60min。5.如权利要求1所述的一种麦草叶制备生物机械浆的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉兴香，王东兴，夏友亮，邵学军，田中建，陈嘉川，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，山东世纪阳光纸业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37