预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法及其产品技术

本发明专利技术涉及预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法及其产品，方法包括：蔗渣备料：对蔗渣进行除髓和洗涤；预水解：在蒸球或水解锅中进行，工艺条件为：对除髓绝干蔗渣，固液比为１∶０．４～８．０，水解温度为１００～２００℃，水解时间为１５～２４０分钟，水解终点ｐＨ值为２～５；液固分离和洗涤：收集滤液制得提取液；残渣碱法制备溶解浆。上述方法获得蔗渣溶解浆和用于制备低聚糖的蔗渣提取液。通过控制预水解工艺条件，可提取出蔗渣中绝大部分的多缩戊糖，技术路线和工艺条件具有很强的针对性，提高蔗渣溶解浆反应性能及其均匀性；改进传统溶解浆碱法制浆方法，在工程上实现以溶解浆制浆为基础的蔗渣生物炼制，使蔗渣溶解浆制浆和半纤维素预提取的生产成本下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学工程、水解技术、溶解浆制造工艺领域，具体涉及一 种预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法及其产品。
技术介绍
木质纤维素原料主要应用于纸浆和溶解浆，后者包括粘胶纤维浆粕、 醋酸纤维素溶解浆、硝化纤维素溶解浆和纤维素醚溶解浆等。其中最主要 品种粘胶纤维浆粕经过近百年的发展形成了以棉短绒和木材为主要原材 料的工业体系。近年来，随着市场需求和纤维产能的急剧扩大，国内粘胶纤维浆粕用量随之大增，每年需要进口大量的木浆粕，原料瓶颈矛盾突出； 同时，随着全球对资源和环境的日益关注，森林资源也愈加珍贵。蔗渣是甘蔗制糖工业的副产物并发展成为纸浆的优良纤维原料。从上 世纪五十年代起国内外进一步开展了一系列研发工作，制备蔗渣溶解浆即 粘胶纤维浆粕。并沿袭传统木材溶解浆制备技术，发展出预水解硫酸盐法 和预水解烧碱法二种主要的蔗渣溶解浆技术路线。这些方法的核心是去除 蔗渣原料中高比例的多縮戊糖，具有如下共性 一、在蒸煮前增加预水解 工序， 一般采用自水解方法，通过水解除去绝大部分多縮戊糖，同时对纤 维细胞壁结构产生的破坏作用为在蒸煮时进一步除去剩余多縮戊糖打下 基础；二、对预水解过程的控制是以多縮戊糖溶出为准，因水解产物不利 用，因此水解液具体组成不加以控制；三、由于蔗渣原料多縮戊糖和杂细 胞含量均高，使蔗渣溶解浆得率低和成本高，在根本上制约了其产业化应 用。这类方法的最大特征是，以纤维素提取为核心，将木质纤维素原料中 多縮戊糖和木质素组份溶出并与纤维素分离，除在碱回收时转化为热能 外，绝大部分多縮戊糖没有被利用。近年来，A. van Heiningen等人(Pulp and aper Canada, 2006 ， 107(6), 38~43)提出木材生物炼制的理念并用以改造硫酸盐木浆厂。其核心思想 是，在不影响原有制浆的前提下，在蒸煮前以绿液为溶剂从阔叶木中提取 出部分半纤维素，并进一步通过生物化工技术转化为燃料乙醇和乙酸等产 品，经济和社会效益比单纯制浆更佳。体现了木质纤维素原料各组份高值 利用的生物炼制理念。蔗渣中含有25%左右的多縮戊糖，并且以木聚糖为主，是木糖、低 聚木糖、木糖醇和L-阿拉伯糖等功能糖醇的最佳原料之一。目前，蔗渣 或者单纯制备纸浆，或者单纯提取木聚糖。还没有将提取木聚糖和制备溶 解浆通盘考虑的蔗渣综合利用的完整技术方案。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一在于提供一种预提取半纤维素的蔗 渣溶解浆制浆方法，特别是提供一种控制水解进程和水解产物组成的预水 解方法。本专利技术所要解决的技术问题之二在于提供采用上述预提取半纤维素 的蔗渣溶解浆制浆方法所制得的产品，包括蔗渣提取液和蔗渣溶解浆。本专利技术所要解决的技术问题之三在于提供上述蔗渣提取液和蔗渣溶 解浆产品的用途。本专利技术解决上述技术问题所采取的技术方案是: 一种预提取半纤维素 的蔗渣溶解浆制浆方法，包括下述步骤 (1)蔗渣备料，对蔗渣进行除髓和洗涤；或水解锅中进行，工艺条件为对除髓绝干蔗渣，固液比为l: 0.4 8.0，水解温度为100 20(TC，压力为相应温度 下的饱和蒸汽压力，水解时间为15 240分钟，水解终点pH值为2 5;(3) 液固分离和洗涤，收集滤液制得提取液；(4) 残渣碱法制备溶解浆。根据多糖水解理论，多縮戊糖水解进程和产物依次为多縮戊糖—木 聚糖一低聚木糖—木糖—糠醛—蚁酸和腐植质，水解进程和产物组成由水 解工艺条件决定。本专利技术的水解工艺条件控制为水解进程和水解产物至 低聚木糖为主，含少量木糖。具体的，蔗渣与水的固液比可以为1: 0.4， 0.8， 1， 1.5， 2， 2.5， 3， 3.5， 4， 4.5， 5， 5.5， 6， 6.5， 7， 7.5或8.0;低固液比水解时，如低于l: l时，水以气相为主，对蔗渣的作用为 汽蒸；高固液比水解时，如高于1: 2.5，水以液相为主，对蔗渣的作用 为水煮。水解温度可以为100， 110， 120， 130， 140, 150， 160， 170， 180， 190或20(TC;水解时间为15， 30， 45， 60， 90， 120， 150， 180， 210或240分钟； 水解终点pH值可以为2， 2.5， 3， 3.5， 4， 4.5或5。 在上述方案的基础上，步骤(1)中，蔗渣为经自然存放发酵而除去大部分胶质的蔗渣，除髓方法为干法、半湿法和湿法中的一种或一种以上的组合。在上述方案的基础上，步骤(1)中，对除髓后的蔗渣用洗涤机和螺 旋压搾机进行洗漆和脱水，去除杂质，脱水后的蔗渣干度不低于35%。 在上述方案的基础上，步骤髓绝干蔗渣，固液比为1: 0.4 6.0，温度为140 19(TC，水解时间为 60 240分钟，水解终点pH值为3 4;在上述方案的基础上，步骤(3)中，采用连续式压榨对步骤(2)的 水解产物进行液固分离及多级逆流洗涤(用稀滤液和水进行多级逆流洗 涤)，收集滤液制得提取液，收集残渣备用。连续式压搾及多级逆流洗涤采用公知和公开的技术方案,连续式压榨 可以是螺旋压搾、辊搾或带式压搾，第一级直接压榨或者用第二级滤液洗 涤和压榨，第二级用第三级滤液洗漆和压榨，依此类推，最后一级用水洗 涤和压榨，收集第一级和第二级或第一级滤液制得提取液，收集最后一级 残渣备用。在上述方案的基础上，步骤(4)中的残渣碱法制备溶解浆是以烧碱 法或硫酸盐法为基础，依序包括间歇或连续蒸煮、漂前精选、漂白、漂后 精选和抄造过程(此步骤是沿用了多年的工艺，在此不予详述，碱法制浆 从蒸煮至抄造过程的具体制浆技术方案均采用公知和公开的技术)，对起 始除髓绝干蔗渣，溶解浆得率控制为25 35%,其中，甲种纤维素含量 控制为292%，多縮戊糖含量控制为^3.0%，灰份控制为幼.10%，白度 控制为281 Q%,平均聚合度DP控制为>550。本专利技术通过控制预水解和碱法制备溶解浆的工艺条件，使预提取蔗渣 中半纤维素的同时高得率制备出合格的溶解浆产品。具体的蔗渣溶解浆得率可以为25， 26， 27， 28， 29， 30， 31， 32， 33， 34或35%。采用上述预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法所制得的产品，为经 步骤(1)至(3)的蔗渣备料、预水解及液固分离和洗涤获得的蔗渣提取 液，对除髓绝干蔗渣，有机物提取率为15 30%，提取液pH值为2 5， 组份为低聚木糖、木糖、L-阿拉伯糖、葡萄糖、木质素、糖醛酸和乙酸。具体的，有机物提取率可以为15， 18， 20， 22， 25， 28或30%。 针对上述的蔗渣提取液产品的用途，对提取液的进一步处理和后续加 工可以采用公知和公开的技术，如酸水解、脱色、脱酸、浓縮、净化、离 子交换、脱水、氢化合成、生物发酵、酶水解、色层分离、超滤、结晶和 喷雾干燥等，进一步制成木糖、低聚木糖、木糖醇、L-阿拉伯糖等产品， 也可以通过生物发酵法制成乙醇及其它发酵产品，还可同时从提取液中提 取出乙酸。采用上述的预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法所制得的产品，为 经步骤(1)至(4)蔗渣备料、预水解、液固分离和洗涤及碱法制备溶解 浆获得的蔗渣溶解浆，通过对整个预水解碱法制浆工艺流程和工艺参数的 调节和控制，对起始除髓绝干蔗渣，溶解浆得率为25 3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法，其特征在于：包括下述步骤：　（１）蔗渣备料，对蔗渣进行除髓和洗涤；　（２）预水解：在蒸球或水解锅中进行，工艺条件为：对除髓绝干蔗渣，固液比为１∶０．４～８．０，水解温度为１００～２００℃， 压力为相应温度下的饱和蒸汽压力，水解时间为１５～２４０分钟，水解终点ｐＨ值为２～５；　（３）液固分离和洗涤，收集滤液制得提取液；　（４）残渣碱法制备溶解浆。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴学东，陈惠敏，王永东，
申请(专利权)人：上海士林纤维材料有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]