專(zhuān)利名稱(chēng)：一種草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙用清潔制劑，特別是涉及到一種草類(lèi)原料清潔制漿的生物 助劑。
現(xiàn)有技術(shù)
造紙業(yè)不僅是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生的重要產(chǎn)業(yè)，也是資源、能源消耗大，污染
負(fù)荷高的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)林木資源匱乏，可供造紙用的林木資源更是少得可憐。2007 年我國(guó)紙及紙板的產(chǎn)銷(xiāo)量近七千萬(wàn)噸，已躍居世界第二位，原料的主要來(lái)源是 進(jìn)口的紙漿和廢紙，占用的外匯量?jī)H次于石化和鋼鐵業(yè)。而我國(guó)的草類(lèi)資源相 對(duì)豐富，如水稻、小麥、玉米、棉花等農(nóng)作物秸稈以及各種蘆葦、及荻草等。 僅農(nóng)作物秸稈每年可達(dá)數(shù)億噸。隨著國(guó)家各項(xiàng)惠農(nóng)政策的實(shí)施，每年的秸稈產(chǎn) 量還在不斷上升，但每年秸稈的利用率還不足30%,經(jīng)深加工的利用率尚不足 10%，大量的秸稈被簡(jiǎn)單的焚燒處理，既污染了環(huán)境又造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。 釆用傳統(tǒng)的化學(xué)或半化學(xué)工藝?yán)媒斩挼炔蓊?lèi)原料進(jìn)行制漿造紙由于污染嚴(yán)重 已被禁止或限制。目前最佳的途徑之一是充分利用現(xiàn)代的生物技術(shù)改變?cè)蟽?nèi) 部的微觀機(jī)構(gòu)，使植物原料內(nèi)的木質(zhì)素得到降解，再輔之以輕度的化學(xué)和適當(dāng) 的機(jī)械處理使纖維離解成為紙漿。制漿過(guò)程中產(chǎn)生的所有廢棄物再利用生物技 術(shù)轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥或飼料。這樣可以充分利用農(nóng)作物秸稈實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)的
資源化、環(huán)境的清潔化。實(shí)現(xiàn)這一新型制漿技術(shù)的關(guān)鍵是要有一種高效的生物 助劑，它須能有效地改變草類(lèi)原料纖維和木素的結(jié)構(gòu)或使木素充分的降解。
隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展某些生物酶已被廣泛的用于制漿造紙領(lǐng)域。有關(guān) 這方面的研究、報(bào)道和應(yīng)用實(shí)例也日益增多。例如南京林業(yè)大學(xué)在《纖維素科學(xué)與技術(shù)》2005年第13巻第4期中刊登了《漆酶與木聚糖酶預(yù)處理對(duì)稻草蒸煮 性能影響的比較》 一文；華南理工大學(xué)在《中華紙業(yè)》2007年第28巻第6期刊登 了《木聚糖酶處理麥草漿纖維形態(tài)變化的研究》 一文。但這方面的研究和報(bào)道 大部分都是對(duì)制漿后序工藝的影響。2007年德洲瀘平永發(fā)造紙有限公司研制的 "生物制漿新技術(shù)"獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利。近期一種無(wú)污染造紙制漿技術(shù)申報(bào)了專(zhuān)利， 其發(fā)明公開(kāi)號(hào)為CN1924187A 。這兩項(xiàng)制漿技術(shù)所涉及的都是用草類(lèi)原料生 產(chǎn)瓦楞紙等低端包裝用紙，所用的生物處理劑主要是某些生物菌群及其代謝物， 對(duì)植物原料內(nèi)的木素作用程度較輕且速度緩慢，難以產(chǎn)出高質(zhì)量的紙漿。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制了一種適合于農(nóng)作物秸稈及荻草 等草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑，其成分由生物酶主劑、白腐菌及化學(xué)輔劑三 部分混合均勻即得成品，其各組份的用量如下
1、 每克絕干原料中酶主劑的活性單位為5IU-40IU,酶主劑是由漆酶、木素 酶、纖維素酶、木聚糖酶和果膠酶組成(可采用市場(chǎng)上的粗酶)，五種酶的比例
(按各自的活性單位IU/g計(jì))為0.5 2: 0.5 ~ 2: 1~3: 2~5: 2~5,按加權(quán)平 均計(jì)算出復(fù)合后的平均活性單位(IU/g);
2、 白腐菌按重量計(jì)為絕干原料的0.1%-0.8%,可用市場(chǎng)上秸稈制有機(jī)肥的
發(fā)酵菌劑，因其需含有一定量的白腐菌。
3、 化學(xué)輔劑按重量計(jì)為絕干原料的0.2%-1%。是由脂肪醇聚氧乙烯醚、烷 基苯磺酸鈉、十二烷基醚硫酸鈉和磷酸二銨組成，其重量比是0.5 2: 2-5: 2 ~ 5: 2~5。
本發(fā)明所述的絕干原料是指不含水的原材料，如蘆葦、麥草、稻草等。 助劑中各成分的主要作用如下酶主劑漆酶是一類(lèi)含銅的胞外氧化酶，具有氧化木素的能力，可促使木 素生物降解。木素酶(包括木素過(guò)氧化物酶和錳過(guò)氧化物酶)也具有催化木素 降解的能力，兩者的協(xié)同作用可強(qiáng)化木素的降解。盡管如此，木素的這種生物 降解還是比較緩慢，往往只能對(duì)局部的木素起作用。纖維素酶和木聚糖酶的加 入可使木素的降解從纖維細(xì)胞表面向胞間層甚至細(xì)胞壁內(nèi)發(fā)展。華南理工大學(xué) 在《中華紙業(yè)》2007年第六期刊登的《木聚糖酶處理麥草漿纖維形態(tài)變化的研 究》 一文，著重介紹了在掃描電鏡觀察下，隨著酶用量的增加，纖維細(xì)胞表 面越來(lái)越粗糙，褶皺和裂隙也越來(lái)越多，剝落現(xiàn)象也進(jìn)一步加強(qiáng)。當(dāng)酶用量增 至15IU/g時(shí)，纖維表面剝落現(xiàn)象非常明顯，出現(xiàn)局部裂隙直至大面積溝槽結(jié)構(gòu)。 植物原料中一般都不同程度的含有果膠、單寧和色素等非纖維素成分，而果膠 酶(包括果膠解聚酶和果膠酯酶)可以催化它們降解成小分子物質(zhì)而易溶于浸 漬液中，有助于纖維素的釋^:和纖維的分離。
白腐菌①不同的生物菌在發(fā)酵和代謝過(guò)程中可產(chǎn)生不同的生物酶。白腐 菌在發(fā)酵過(guò)程中可放出漆酶。在對(duì)木素的改性和催化降解過(guò)程中發(fā)酵菌劑的加 入可起到和酶相互促進(jìn)的作用，最終達(dá)到共振的效果，從而極大地提高了木素 被生物降解和改性的程度，使處理后的原料易于轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的紙漿。②制漿 過(guò)程的各類(lèi)排泄物與廢渣、草末混合后易于發(fā)酵轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，從而變廢為寶， 消除污染。
化學(xué)輔劑①加速生物酶及菌劑向纖維內(nèi)的滲透，并促進(jìn)纖維的潤(rùn)脹；②
為發(fā)酵菌劑提供必要的營(yíng)養(yǎng)物，提高發(fā)酵速度；③有助于原料的凈化和脫色。 本發(fā)明草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑，提高助劑對(duì)草類(lèi)原料微觀結(jié)構(gòu)的改
性，加強(qiáng)木素降解或改性的程度，有利于纖維的離解，使原料易于轉(zhuǎn)化為紙漿； 提高助劑與原料的反應(yīng)速度，使制漿生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、高效化；使制漿過(guò)程的所有溶出物易于發(fā)酵而轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥。具體實(shí)施方式

實(shí)施例l
本發(fā)明一種草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑，是由生物酶主劑、白腐菌及化
學(xué)輔劑三部分組成，其各組分的用量如下
每克絕干原料中酶主劑的活性單位為5IU -40IU,白腐菌按重量計(jì)為絕干原 料的0.1%-0.8%和化學(xué)輔劑按重量計(jì)為絕干原料的0.2%-1%,將生物酶主劑、白 腐菌及化學(xué)輔劑混合均勻，即制得草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑；
所述的生物酶主劑主要是由漆酶、木素酶、纖維素酶、木聚糖酶和果膠酶 纟且成，五種酶的比例4姿各自的活寸生單4立IU/gi十為0.5 ~ 2: 0.5 ~ 2: 1 ~ 3: 2 ~ 5: 2 ~ 5的比例混合無(wú)均勻，即制得酶主劑；
所述的化學(xué)輔劑是由脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、十二烷基醚硫酸 鈉和磷酸二銨組成，其混合重量比為0.5-2: 2~5: 2~5: 2~5。
實(shí)施例2
本發(fā)明一種草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑，是由生物酶主劑、白腐菌及化 學(xué)輔劑三部分組成，其各組分的用量如下
每克絕干原料中酶主劑的活性單位為10IU-30IU,白腐菌按重量計(jì)為絕干原 料的0.2%-0.5%和化學(xué)輔劑按重量計(jì)為絕干原料的0.3%-0.7%,將生物酶主劑、 白腐菌及化學(xué)輔劑混合均勻，即制得草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑；
所述的生物酶主劑主要是由漆酶、木素酶、纖維素酶、木聚糖酶和果膠酶 組成，五種酶的比例按各自的活性單位IU/g計(jì)為0.8 1.5: 0.8-1.5: 1.5-2.2: 2.5 ~ 4: 2.5 4的比例混合無(wú)均勻，即制得酶主劑；
所述的化學(xué)輔劑由脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、十二烷基醚硫酸鈉和磷酸二銨組成，其混合重量比為l ~ 1.5: 2~3: 2~3: 2~3。 實(shí)施例3
本發(fā)明一種草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑，是由生物酶主劑、白腐菌及化 學(xué)輔劑三部分組成，其各組分的用量如下
每克絕干原料中酶主劑的活性單位為15 20IU，白腐菌按重量計(jì)為絕干原 料的0.3%和化學(xué)輔劑按重量計(jì)為絕干原料的0.5%,將生物酶主劑、白腐菌及化 學(xué)輔劑混合均勻，即制得草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑；
所述的生物酶主劑主要是由漆酶、木素酶、纖維素酶、木聚糖酶和果膠酶
組成，五種酶的比例按各自的活性單位IU/g計(jì)為l: 1.2: 2: 3: 3.2的比例混合均 勻，即制得酶主劑；
所述的化學(xué)輔劑由脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、十二烷基醚硫酸鈉 和磷酸二銨組成，其混合重量比為1.2: 1.5: 3: 3。 實(shí)施例4
每克絕干原料中酶主劑的活性單位為25 30IU,白腐菌按重量計(jì)為絕干原 料的0.4%和化學(xué)輔劑按重量計(jì)為絕干原料的0.6%;
所述的生物酶主劑主要是由漆酶、木素酶、纖維素酶、木聚糖酶和果膠酶 組成，五種酶的比例按各自的活性單位IU/g計(jì)為l: 1.5: 1.5: 2.5: 3的比例混合 均勻，即制得酶主劑；
所述的化學(xué)輔劑由脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、十二烷基醚^e克酸鈉 和磷酸二銨組成，其混合重量比為l: 2: 2: 3，其他條件同實(shí)施例3。
下面結(jié)合兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步"^兌明，但不4叉限于此。生產(chǎn)中可 根據(jù)企業(yè)的實(shí)際條件確定最佳工藝方案。
以稻草為原料生產(chǎn)高檔包裝用紙1、 稻草產(chǎn)自遼丹東地區(qū)，經(jīng)干、濕法備料后擠干至25%~28%(原料的重量 百分比濃度)，與本發(fā)明之助劑溶液混合經(jīng)螺旋輸送進(jìn)入高濃盤(pán)式疏解機(jī)，疏解 后的草料送入反應(yīng)池或倉(cāng)內(nèi)。具體工藝如下①助劑用量生物酶主劑10~ 12IU/g ;秸桿復(fù)合發(fā)酵菌劑中白腐菌的含量為絕干原料的0.2%~0.3% (每噸絕 干草用白腐菌2 3公斤)；化學(xué)輔劑0.3%~0.4% (每噸絕干草用化學(xué)輔劑3 ~ 4公 斤)②反應(yīng)溫度50。C 60。C，時(shí)間3小時(shí)左右。③反應(yīng)結(jié)束后將草料中殘液 擠出回用。用2^ 3。/。的NaoH溶液對(duì)草料進(jìn)行抽提，溫度80。C 90。C,時(shí)間60~ 70分鐘，將草料中的殘液擠出回用或去制生物肥，草料送入高濃磨漿機(jī)磨漿， 漿料經(jīng)消潛后再用中濃盤(pán)磨精整至打漿度40 ~ 50。SR便可去抄紙。此漿抄造瓦楞 紙其裂斷長(zhǎng)可達(dá)4.5 ~ 5.5Km;環(huán)壓指數(shù)可達(dá)llN.m/g以上，達(dá)到或超過(guò)A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 此漿配以少量的木漿可抄造牛皮卡紙或代用牛皮包裝紙。
2、 以麥草為原料生產(chǎn)文化紙
麥草產(chǎn)河北衡水地區(qū)，備料及預(yù)處理方式與前面稻草相同，后續(xù)主要工藝 如下①生物主劑加入量12 15IU/g;復(fù)合發(fā)酵菌劑中白腐菌的含量為絕干原料 的0.3% ~ 0.4%;化學(xué)輔劑0.3%—0.4%;
② 反應(yīng)溫度(同上)；時(shí)間80 ~ 90分鐘；
③ 抽提段用堿量(以NaoH計(jì))3%~4%。
④ 抽提后的物料經(jīng)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械揉搓便可成漿，再經(jīng)雙氧水強(qiáng)化的加壓氧脫 木素和兩段雙氧水補(bǔ)充漂白，可制得白度為75o/。以上的TCF (全無(wú)氯)漂白漿， 其粘度可達(dá)800ML/g以上，濕重3.5克以上,可用于抄造或配抄多種文化用紙或生 活用紙。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明與現(xiàn)有的和已報(bào)道的生物制漿助劑相比，本發(fā)明具有以 下獨(dú)特之處1、 對(duì)草類(lèi)原料木素的生物降解或改性的速度快而且程度深，經(jīng)本助劑處理 的草類(lèi)原料(也適用于某些木材資源)只需輕度的化學(xué)和機(jī)械處理便可產(chǎn)出高 質(zhì)量的紙漿，可用于高檔包裝紙、文化用紙和生活用紙的生產(chǎn)。 一般草類(lèi)原料
用本催化劑處理的時(shí)間僅需3 4小時(shí)；溫度5(TC 70。C 。
2、 主要要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為
每噸漿化學(xué)品的消耗量指相對(duì)于傳統(tǒng)化學(xué)制漿的20% 40%;耗水量3 10 噸;耗電量200 300kwh;耗汽1 2^屯。
② 紙漿得率比傳統(tǒng)的化學(xué)制漿高出50%以上。
③ 成漿質(zhì)量指標(biāo)接近或高于同類(lèi)原料的化學(xué)漿，而制漿成本卻大幅降低。
3、 制漿過(guò)程產(chǎn)生的所有的廢渣、廢液及草屑、草末等混合后，經(jīng)生物發(fā)酵 (只需地上堆放)，便可轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，可代替部分化學(xué)肥料，用于各類(lèi)農(nóng)作物，
不僅變廢為寶，形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)和資源化經(jīng)濟(jì)，而且利于土壤改良和生態(tài)環(huán)境的 改善。
4、 釆用本發(fā)明的催化助劑，可大幅筒化制漿工藝，大幅降低建廠或技術(shù)改 造的投資。在原料和產(chǎn)能相同的條件下建設(shè)才殳資只相當(dāng)于化學(xué)制漿的30% 40%, 具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1、一種草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑，是由生物酶主劑、白腐菌及化學(xué)輔劑三部分組成，其各組分的用量如下每克絕干原料中酶主劑的活性單位為5IU～40IU、白腐菌按重量計(jì)為絕干原料的0.1％～0.8％、化學(xué)輔劑按重量計(jì)為絕干原料的0.2％～1％，將生物酶主劑、白腐菌及化學(xué)輔劑混合均勻，即制得草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑；所述的生物酶主劑主要是由漆酶、木素酶、纖維素酶、木聚糖酶和果膠酶組成，五種酶的比例按各自的活性單位IU/g計(jì)為0.5～2∶0.5～2∶1～3∶2～5∶2～5的比例混合均勻，即制得酶主劑；所述的化學(xué)輔劑由脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、十二烷基醚硫酸鈉和磷酸二銨組成，其混合重量比為0.5～2∶2～5∶2～5∶2～5。
2、 如權(quán)利要求l所述的一種草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑，其特征每克絕 干原料中酶主劑的活性單位為10IU-3 OIU ，白腐菌按重量計(jì)為絕干原料的 0.2%-0.5%、化學(xué)輔劑按重量計(jì)為絕干原料的0.3%-0.7%。
全文摘要
本發(fā)明的一種草類(lèi)原料清潔制漿的生物助劑，是由生物酶主劑、白腐菌及化學(xué)輔劑三部分混合制成，其各組份的用量如下每克絕干原料中酶主劑的活性單位為5IU-40IU，是由漆酶、木素酶、纖維素酶、木聚糖酶和果膠酶組成；白腐菌按重量計(jì)為絕干原料的0.1％-0.8％；化學(xué)輔劑按重量計(jì)為絕干原料的0.2％-1％，是由脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、十二烷基醚硫酸鈉和磷酸二銨組成。其優(yōu)點(diǎn)是可提高助劑對(duì)草類(lèi)原料微觀結(jié)構(gòu)的改性，加強(qiáng)木素降解或改性的程度，有利于纖維的離解，使原料易于轉(zhuǎn)化為紙漿；提高助劑與原料的反應(yīng)速度，使制漿生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、高效化；使制漿過(guò)程的所有溶出物易于發(fā)酵而轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥。
文檔編號(hào)D21H21/14GK101613980SQ200910072568
公開(kāi)日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月18日
發(fā)明者趙金毅 申請(qǐng)人:大慶天成生物纖維制品有限責(zé)任公司;趙金毅