[发明专利]一种以禾草类秸秆为原料的制备纸浆的方法和系统

说明书

本发明提供一种以禾草类秸秆为原料的制备纸浆的方法和系统。本发明的方法包括如下步骤：1)向制浆原料中加入水，并采用木质素降解酶进行第一酶解处理；2)在80‑130℃的温度下对所述第一酶解处理的产物进行蒸煮处理；3)采用半纤维素酶对所述蒸煮处理的产物进行第二酶解处理。本发明的方法能够提高出浆率，减少黑液中污染物排放，降低碱耗和能耗，并且有利于木质素和五碳糖的提取，浆液的质量高。

技术领域

本发明涉及一种制浆工艺，具体涉及一种以禾草类秸秆为原料的制备纸浆的方法和系统。

背景技术

纸是人类生活不可缺少的重要部分。纸浆主要是从林木和农作物秸秆生产而成。由于林木生长的速度无法满足人类对纸品需求的增长，因此利用可再生的农作物秸秆生产纸浆成为减少树木砍伐和保护环境的有效途径。

现有的利用农作物秸秆生产纸浆的方法主要为碱蒸煮法，其生产工艺遵循“蒸煮-磨浆-洗浆-筛选”的步骤；具体地，该方法通常采用质量含量为14-18％的碱在160-180℃的高压蒸汽下蒸煮农作物秸秆45min-1.5h从而得到纸浆。上述方法在高温高压的作用下，通过高浓度的碱将秸秆纤维外部的半纤维素和木质素剥离从而得到纸浆，然而强碱在作用的同时也会损伤部分纤维素，从而使得出浆率降低；同时，由于强碱的作用，木质素、半纤维素等被分解成小分子物质从而形成黑液，黑液易将纤维素染成黑色从而使得纸浆白度降低，而为了达到白度要求需增加脱木素等步骤，从而提高了制浆成本。此外，由于高温高碱的蒸煮，使得木质素和半纤维素衍生出的五碳糖溶解成不易分离的黑液，不仅造成环境污染，并且使得木质素和五碳糖的提取成为不可能。

发明内容

本发明提供一种以禾草类秸秆为原料的制备纸浆的方法和系统，该方法和系统可以采用“酶化-蒸煮-酶化-脱水-酶化”工艺，能够降低碱耗和能耗，提高出浆率，并且有利于木质素和五碳糖的提取。

本发明提供一种以禾草类秸秆为原料的制备纸浆的方法，包括如下步骤：

1)向制浆原料中加入水或回用液，并采用木质素降解酶进行第一酶解处理；

2)在80-130℃的温度下对所述第一酶解处理的产物进行蒸煮处理；

3)采用半纤维素酶对所述蒸煮处理的产物进行第二酶解处理。

本发明的制浆方法对制浆原料没有严格的限制，可以为本领域常规的制浆原料，特别是可以为农作物秸秆，例如稻草秸秆、麦草秸秆以及其它禾草类秸秆等。

进一步地，可以对制浆原料进行预处理后进行所述第一酶解处理；所述预处理可以包括除杂，除杂可以是去除制浆原料中的粉尘、含纤维素较低的叶片穗等杂质等；所述预处理进一步还可以包括切割，所述切割可以是将制浆原料制成具有特定尺寸的片段，例如可以切割成80％小于25mm长度的尺寸，从而有利于提高后续处理的效果。

在本发明中，所述第一酶解处理用于将制浆原料的纤维表面结构打开，以便降低后续蒸煮处理的温度，减少蒸煮处理中碱的用量和黑液排放；对木质素降解酶的具体种类不作严格限制，例如可以为木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶等；在本发明的具体方案中，木质素降解酶具体为漆酶，特别是白腐菌所产生的漆酶等。

进一步地，上述步骤1)中，可以控制所述制浆原料(干料)与水或回用液的质量配比为1：(5-10)，例如1：6；其中，制浆原料(干料)的含水率为9％-16％；此外，对木质素降解酶的酶活和用量不作严格限制，可根据实际需要进行合理设置，木质素降解酶的酶活例如可以为8000-12000U/g，木质素降解酶的用量可以为0.05-0.2％。此外，对第一酶解处理的条件不作严格限制，可以为本领域的常规条件，例如可以控制第一酶解处理的温度为40-80℃，pH值为5-8，酶解时间为0.5-4h。