一种利用复合菌剂进行小麦秸秆制浆的方法

1.本发明属于制浆技术领域，是一种利用复合菌剂在常温常压下进行小麦秸秆制浆的新型制浆方式。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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。
3.随着经济的日益发展，造纸行业占有越来越重要的地位。随着可持续发展理念的推进，造纸工业领域的科学技术有了新的方向和目标。在未来造纸工程科技发展中，依然把节能减排、生物质精炼技术作为转型升级的扶手和发展重点。
4.制浆造纸原料离不开草类纤维，主要是麦草等农作物秸秆。随着农作物产量的提高，农作物秸秆的产量也随之提高，秸秆焚烧、丢弃现象却尤为严重。但森林资源稀缺，制浆原料短缺，对进口纤维原料依赖性大，因此，为满足现阶段纤维原料的需求，必须加快调整造纸原料结构，高效合理利用现有草类资源，提高其制浆得率并探索清洁生产技术，显得尤为紧迫。
5.目前，造纸中应用最多的菌种是白腐真菌。白腐真菌是自然界中一种丝状菌，属于担子菌，因能导致木材腐烂呈白色而被命名。目前在所有真菌中，白腐菌对木素的降解力最强，它通过分泌的酶的作用对木素进行降解。木素过氧化物酶，依赖锰过氧化物酶和漆酶，是白腐菌分泌的木素降解酶的主要类型。白腐菌生长条件简单，培养费用少，成活率高；白腐菌生长时形成的羟基自由基具有强氧化性，可对其他物种的生长造成威胁，具有竞争优势；白腐菌分泌的漆酶可降解多种污染物，且能将木素彻底氧化降解为co2和h2o，在木素降解方面显示出独特的优越性，有利于自然界的碳循环。但发明人发现：上述菌株对于小麦秸秆制浆处理效果仍有待提升。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供了一种利用复合菌剂进行小麦秸秆制浆的方法。使用复合菌剂(解淀粉芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌，甲烷杆菌，黑曲霉)预处理麦草，利用其降解作用对麦草中的木素进行一定脱除，达到降低机械磨浆过程中的能耗的目的，并避免蒸煮预处理中的化学品用量，缩短蒸煮预处理时间，改善麦草浆成纸强度，减少制浆成本，并降低废液的污染负荷。
7.为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一个方面，提供了一种利用复合菌剂进行小麦秸秆制浆的方法，包括：
9.将小麦秸秆在热水中进行浸泡、对辊挤压；
10.在对辊挤压后的小麦秸秆上喷洒复合菌剂进行发酵培养；
11.培养完成后，洗涤、高浓磨磨浆、筛浆、pfi磨浆，即得。
12.本发明使用复合菌剂预处理麦草，利用其降解作用对麦草中的木素进行一定脱除，达到降低机械磨浆过程中的能耗的目的，并减少蒸煮预处理中的化学品用量，缩短蒸煮预处理时间，改善麦草浆成纸强度，减少制浆成本，并降低废液的污染负荷。
13.本发明的第二个方面，提供了上述的方法制备的纸浆，该纸浆可用于制造瓦楞纸。
14.本发明的有益效果在于：
15.(1)本发明对于生物质资源的循环利用有重要意义，利用复合菌剂进行处理，减少了化学试剂的用量，降低了制浆能耗；同时，取消了原料的蒸煮过程，在常温常压的条件下就能得到目标打浆度。
16.(2)根据麦草组分分离的需求，依据微生物组学和代谢组学理论，本发明系统优选了解淀粉芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌，耐热梭状芽孢杆菌，黑曲霉，通过纯培养、固体混合发酵培养，积累了的活性功能微生物、水解酶类、在麦草预处理过程中发挥分离纤维素、木素和半纤维素的作用，同时这些菌株的生长抑制麦草中腐化梭菌分解蛋白质和氨基酸，产生h2s、硫醇、甲基吲哚等具有恶臭味的腐败产物。
17.(3)本发明的操作方法简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。
具体实施方式
18.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
19.一种利用复合菌剂进行小麦秸秆制浆的方法，包括：
20.(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡进行润涨处理；
21.(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压为2-3
㎝
；
22.(3)将复合菌剂均匀喷洒于样品上；
23.(4)55-60℃，密封培养7-15天；
24.(5)洗涤，去除菌丝；
25.(6)高浓磨磨浆，3000rpm，一段：0.5mm，二段：0.15mm。筛浆。
26.(7)pfi磨浆，使打浆度在40
±3°
sr，抄纸。
27.以上仅仅是初步确定的工艺路程，工艺流程中的参数可以适当调整。
28.在一些实施例中，热水浸泡的条件为：55～60℃下，液比为1∶8～10。
29.在一些实施例中，将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压为2-3
㎝
。
30.在一些实施例中，复合菌剂由解淀粉芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌，甲烷杆菌，黑曲霉组成。好养芽孢杆菌细菌总数(cfu/ml)≥5.0
×
109，霉菌细胞总数(cfu/g)≥2.0
×
10
10
，甲烷杆菌菌总数(cfu/ml)≥5.0
×
107。产酶：蛋白酶活力(u/g)≥150，糖化酶活力(u/g)≥1800，纤维素酶活力(u/g)≥300，木聚糖酶活力(u/g)≥600，果胶酶活力(u/g)≥80。
31.在一些实施例中，复合菌剂的用量为小麦秸秆绝干重的1～2％。
32.在一些实施例中，所述发酵培养的条件为55-60℃，密封培养7-15天。
33.在一些实施例中，高浓磨磨浆的条件为3000～3500rpm，一段：0.5mm，二段：0.15mm。
34.在一些实施例中，pfi磨浆，使打浆度在40
±3°
sr。
35.下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
36.以下实施例中，复合菌剂由解淀粉芽孢杆菌，枯草芽孢杆菌，甲烷杆菌，黑曲霉组成。好养芽孢杆菌细菌总数(cfu/ml)≥5.0
×
109，霉菌细胞总数(cfu/g)≥2.0
×
10
10
，甲烷杆菌菌总数(cfu/ml)≥5.0
×
107。产酶：蛋白酶活力(u/g)≥150，糖化酶活力(u/g)≥1800，纤维素酶活力(u/g)≥300，木聚糖酶活力(u/g)≥600，果胶酶活力(u/g)≥80。
37.实施例1：
38.(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡进行润涨处理；
39.(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压为2-3
㎝
；
40.(3)1％复合菌剂(相对于小麦秸秆)均匀喷洒于样品上；
41.(4)55-60℃，密封培养10天；
42.(5)洗涤，去除菌丝；
43.(6)高浓磨磨浆，3000rpm，一段：0.5mm，二段：0.15mm。筛浆。
44.(7)pfi磨浆，使打浆度在40
±3°
sr，抄纸。
45.实施例2：
46.(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡进行润涨处理；
47.(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压为2-3
㎝
；
48.(3)2％复合菌剂(相对于小麦秸秆)均匀喷洒于样品上；
49.(4)55-60℃，密封培养10天；
50.(5)洗涤，去除菌丝；
51.(6)高浓磨磨浆，3000rpm，一段：0.5mm，二段：0.15mm。筛浆。
52.(7)pfi磨浆，使打浆度在40
±3°
sr，抄纸。
53.实施例3：
54.(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡进行润涨处理；
55.(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压为2-3
㎝
；
56.(3)3％复合菌剂(相对于小麦秸秆)均匀喷洒于样品上；
57.(4)55-60℃，密封培养10天；
58.(5)洗涤，去除菌丝；
59.(6)高浓磨磨浆，3000rpm，一段：0.5mm，二段：0.15mm。筛浆。
60.(7)pfi磨浆，使打浆度在40
±3°
sr，抄纸。
61.实施例4：
62.(1)将回收的小麦秸秆按照液比1∶10，于55℃条件下浸泡进行润涨处理；
63.(2)将浸泡过的小麦秸秆对辊挤压为2-3
㎝
；
64.(3)4％复合菌剂(相对于小麦秸秆)均匀喷洒于样品上；
65.(4)55-60℃，密封培养10天；
66.(5)洗涤，去除菌丝；
67.(6)高浓磨磨浆，3000rpm，一段：0.5mm，二段：0.15mm。筛浆。
68.(7)pfi磨浆，使打浆度在40
±3°
sr，抄纸。
69.测试结果如表1所示：
70.表1
[0071][0072]
由此可知，通过本发明复合菌剂处理，不仅降低了制浆能耗；同时，纸张的力学性能得到明显增强。
[0073]
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。