[发明专利]由微生物产品发酵过程的纤维残渣制备纸浆的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物制造领域，涉及一种纸浆制造工艺，特别是微生物发酵生产产品和纸浆过程相结合的生产技术，更具体的说，涉及农作物纤维废弃物经微生物发酵生产各种发酵产品后的纤维残渣用来生产纸浆的方法。

背景技术

农作物纤维废弃物是极为丰富的可再生资源，一般含有40％～50％的纤维素、25％～35％的半纤维素、15％-20％的木质素，另外还有少量的可溶性糖、蛋白质、脂肪以及其他无机矿物组分，利用这类资源作为工业原料，一直受到人们的关注。

随着地球石油资源的逐步枯竭和大气的温室效应增加，乙醇替代部分石油用于运输用燃料得到全世界的重视。农作物纤维废弃物主要包括各种农业残余物如秸秆、壳、皮凳和尚待开发的草本植物如茅草、龙须草等，这些物质主要由纤维素、半纤维素及木质素组成。本发明涉及的农作物废弃物已将半纤维素水解成为戊糖(木糖、阿拉伯糖)或低聚戊糖(木聚糖、阿拉伯聚糖)，并通过戊糖发酵菌种发酵成为乙醇和其他发酵产品，易于水解的非定型纤维素水解成为葡萄糖，也发酵成为乙醇和其他产品，而最后有难以分解的纤维素残渣。

另一方面，目前世界年人均用纸51.8公斤，中国年人均用纸32公斤，居世界第二位。中国2004年产纸4300万吨，年消耗纸5100万吨，需大量进口纸张。

现在普遍应用的造纸生产工艺主要是“碱法”、“亚硫酸盐法”，用大量化学原料来提取麦草、稻草、芦苇、甘蔗渣、竹子、木材造纸浆。木素是植物中粘结纤维素的物质，只有分解掉木素使纤维散开团絮化才能造纸浆。由此产生了大量化学原料残留物，反应物，这些污染物被排放到江河里成了污水河，这些污水中含有大量悬浮物，COD、BOD，酸碱等有毒物质污染了我们的生存环境，既使花很大成本治理也依然使污染越来越严重，尤其现有草浆生产工艺有70％的原料变成化学污染物排放到了自然环境中。

农作物废弃物经过微生物发酵后的纤维素残渣，显然以上非纤维素的杂质大大减少。如果充分利用这些原料一方面可以进一步降低燃料乙醇的生产成本；另一方面可取代木材原料的进口，纸张的进口，从而可节省大量外汇；另外还可以增加农村农民收入，降低环境的污染。

关于国内外造纸业技术革新，已发展了一种生物技术造纸技术，例如，申请号为01107892.8，公开号为CN1310258A，发明名称为“生物预处理制备化学机械草浆的工艺”；申请号021125521.7，公开号CN1267605C，发明名称为“生物发酵法制纸浆工艺”，其特点均是微生物只是作为一种类似于化学处理的生物发酵预处理方法，不仅不生产发酵产品，还会增加处理成本、产生大量高COD、BOD有机废水。本发明专利直接利用发酵过程的纤维残渣，预处理成本和废水问题已经在上一个发酵产品的生产工序中解决。

发明内容

本发明的前期工作是农作物纤维废弃物的微生物发酵。经过乙醇、乳酸等产品的的整个发酵过程的微生物发酵利用，木质素和半纤维素等物质被微生物降解和利用，未利用的纤维残渣纤维素含量比较高，成份也比较单一，除纤维素外主要就是木质素，是一种良好的纸浆原料。纤维残渣经过机械磨浆，筛浆，挤浆和制浆等生产工艺过程实现无污染、低耗能、低成本优质的各种纸浆生产。

本发明提供一种生物技术与化学、机械加工结合的纸浆生产工艺技术。传统造纸浆是应用化学法生产工艺，产生大量污水，严重污染环境，而且制纸浆过程中需消耗大量水、煤、电等；上世纪底发展的生物技术制浆工艺主要是涉及微生物和酶的预处理；本发明耦合和乙醇发酵生产过程，生产工艺无污染、节约水、材料损耗小、能耗低、成本为现用的化学法制浆成本的35％，可以利用玉米秸秆、麦草、稻草、芦苇、甘蔗渣、竹子、木材等为最初的原料，一方面生产各种发酵产品，另一方面产出纸浆品质优良，可用来制作食品包装纸、医药包装纸等日常用纸。

具体实施方式

本发明主要技术问题是采用以下具体技术措施来实现的。

实施例1

本发明的原料为农作物废弃物发酵生产乙醇后的纤维残渣。在前期的生产过程中，应用了各种纤维乙醇发酵过程中的农作物废弃物预处理技术和微生物发酵技术，即原料经过粉碎、汽爆或酸(碱)水解、氧化等预处理过程，易水解的半纤维素主要成为木塘等戊糖，易水解的非定型纤维素被纤维素酶酶解成为葡萄糖，这些木糖和葡萄糖等五碳、六碳糖类被啤酒酵母、毕赤酵母、运动单胞菌和嗜热梭菌等经固态或液态发酵工艺发酵成为乙醇，再经过蒸馏、固液分离等过程得到纤维残渣。经过以上发酵生产过程后，该纤维残渣的纤维束成为单根纤维或松散的小纤维团。