专利名称：一种高效节能清洁型红麻韧皮生物制浆工艺的制作方法
一、适用范围本发明涉及工厂化条件下进行红麻韧皮生物制浆实用的高效节能清洁型生产工艺。
二、国内外红麻制浆工艺与研究现状我国是世界上第三大黄麻/红麻生产国。黄麻/红麻纤维历来用做纺织麻袋等包藏用品的原料，近年来，中国、印度等产麻国利用黄麻/红麻纤维开发出了服装面料、墙纸等新产品。鉴于红麻单位面积的纤维产量比木材高，纤维品质比较好，再生速度比较快，因而，被国际黄麻组织(IJO)推荐为21世纪最具竞争力的、可持续发展的造纸工业纤维资源。
二十世纪六十年代，美国科学家就开展了利用红麻纤维进行制浆造纸的研究。70年代，美国的红麻造纸进入了工厂化生产阶段。80年代，泰国的凤凰造纸厂利用红麻造纸获得成功；澳大利亚、中国等也相继开展了红麻造纸试验和研究。由于红麻纤维包裹于植物的韧皮部，伴生有大量果胶、半纤维素、木质素等非纤维素物质，包埋、包被在纤维细胞壁内外或镶嵌于纤维素分子之间，很难采用简单方法予除去，因此，工厂化制浆生产只得借用其他草本纤维制浆采用的以化学试剂蒸煮为中心的“化学试剂蒸煮法”，来除去这些非纤维素物质以获得纯净纤维素纤维用做造纸原料。“化学试剂蒸煮法”是将化学试剂(氢氧化钠、亚硫酸盐等)配成一定浓度的溶液，然后把草本植物材料(芦苇、龙须草等)浸泡其中并加热蒸煮数小时，用以除去非纤维素而提取纯净纤维的过程。其工艺流程为备料→装料→添加化工原料→蒸煮→冲洗→打浆→洗浆(漂白)→磨浆→制板(产品)。该方法不仅消耗大量化工原料和能源，而且损伤纤维产量和品质、严重污染环境。
为了解决“化学试剂蒸煮法”进行草本纤维提取方法存在的诸多问题，国内外广泛开展了“微生物酶降解非纤维素”的方法研究。孙庆祥等(1985)在国内外率先研究形成了“苎麻细菌化学联合脱胶技术”，并在大规模生产应用中获得成功。刘正初等(1995)发明了“苎麻生物脱胶工艺技术与设备”。印度Bhattacharyya SK等(1981)研制成了用于处理黄麻的“真菌培养物”。1993年报道的生产应用试验结果表明采用“真菌培养物”处理农民脱胶不符合质量要求的等外黄麻2-3天，可以使熟麻品质提高2-3个等级。Paul D等(1987)研制出“混合细菌培养物”，做过30克苎麻脱胶实验。1993年报道用“混合细菌培养物”处理黄麻2-5天，可以完成脱胶但不损伤纤维。孟加拉Mohiuddin G等(1992)采用酶制剂处理脱胶质量不好的黄麻可以使其纺织产品提高1个等级。Shamsul Haque等(1999)采用Aspergillus sp.在29-30℃下处理等外黄麻10-12天，可以使纤维提高2个等级。刘正初等(2001)研究形成了“高效节能型龙须草生物制浆技术”。这些研究结果表明，采用纯培养菌剂或从纯培养液中提取酶制剂来降解草本植物果胶、半纤维素、木质素的方法，不仅可以确保纤维产量和品质，而且可以降低生产成本、减轻环境污染。
三、拟解决的关键问题在本所已有发明专利和成果的基础上，利用已经申报国家发明专利的技术——“一种草本纤维工厂化脱胶或制浆用高效生物制剂制备方法”生产的“高效生物制剂”，进行红麻韧皮生物制浆工艺研发，为生物制浆方法在造纸行业广泛应用打开缺口，构建草本纤维精制的广谱性高效菌株和广泛开展生物制浆研究提供技术创新平台。四、技术方案本发明拟采用的技术方案包括备料、配液与红麻韧皮接种、湿润发酵、加热、酶处理、脱壳、打浆、洗浆(漂白)、磨浆、制板(产品)等工序。
(一)备料将红麻韧皮除杂、理直后剪切成3.5cm±0.5cm的片段，备用。
(二)配液与红麻韧皮接种 将“高效生物制剂”稀释50-100倍，并添加KH2PO40.05％(对水而言)和MgSO4.7H2O0.05％，搅拌，再把红麻韧皮浸泡于其中处理10-20分钟，即可。或者，将“高效生物制剂”稀释3-5倍，并添加KH2PO40.5％和MgSO4.7H2O0.5％，搅拌，喷洒到红麻韧皮上，使红麻韧皮含水率达到70％±5％，亦可。
(三)湿润发酵 将接种后的红麻韧皮材料置于相对湿度85％-90％、温度35℃±4℃条件下，适当通气发酵7h±0.5h，红麻韧皮材料表面呈兰色，用水冲洗分散为单纤维，即可。
(四)加热将接种用过的废液加热至55℃±3℃，用做酶处理介质。
(五)酶处理 按1∶6-8的比例(红麻韧皮干重对水的重量)加55℃±3℃的温水于水池中，再把经过发酵的红麻韧皮浸没在温水中处理1.5h±0.5h，然后，利用循环水冲洗几分钟，或者将红麻韧皮置于传输带上，利用高压水柱冲洗3-5次。
(六)脱壳 按红麻韧皮干重∶水＝1∶7-9的比例配制稀碱液，NaOH用量为红麻韧皮干重的3％±0.5％，然后，把酶处理过的红麻韧皮浸没在稀碱液中沸煮2h±0.5h。或者，把酶处理过的红麻韧皮装入原有设备——蒸球，加入NaOH的量为红麻韧皮干重的3％±0.5％，并使红麻韧皮干重∶水＝1∶2-3，在球内蒸汽压≤0.1MPa条件下，蒸煮1.5h±0.5h。
(七)打浆23升valley打浆机下刀的砣重8.0kg-9.0kg，打浆时间40-60分钟。工厂化生产按常规工艺降低20％的强度进行。
(八)洗浆(漂白)按常规工艺和用户要求进行技术参数调整。
(九)磨浆采用Ф300mm磨浆机实验时，只要控制磨盘间隙在0.15mm-0.08mm之间。工厂化生产根据用户要求调整工艺参数。
(十)制板按常规工艺进行。
五、实施例(一)技术方案本发明拟采用的技术方案包括备料、配液与红麻韧皮接种、湿润发酵、加热、酶处理、脱壳、打浆、洗浆(漂白)、磨浆、制板(产品)等工序。
1.备料 将红麻韧皮除杂、理直后剪切成3.5cm±0.5cm的片段，备用。
2.配液与红麻韧皮接种 将“高效生物制剂”稀释50-100倍，并添加KH2PO40.05％(对水而言)和MgSO4.7H2O0.05％，搅拌，再把红麻韧皮浸泡于其中处理10-20分钟，即可。或者，将“高效生物制剂”稀释3-5倍，并添加KH2PO40.5％和MgSO4.7H2O0.5％，搅拌，喷洒到红麻韧皮上，使红麻韧皮含水率达到70％±5％，亦可。
3.湿润发酵 将接种后的红麻韧皮材料置于相对湿度85％-90％、温度35℃±4℃条件下，适当通气发酵7h±0.5h，红麻韧皮材料表面呈兰色，用水冲洗分散为单纤维，即可。
4.加热 将接种用过的废液加热至55℃±3℃，用做酶处理介质。
5.酶处理 按1∶6-8的比例(红麻韧皮干重对水的重量)加55℃±3℃的温水于水池中，再把经过发酵的红麻韧皮浸没在温水中处理1.5h±0.5h，然后，利用循环水冲洗几分钟，或者将红麻韧皮置于传输带上，利用高压水柱冲洗3-5次。
6.脱壳 按红麻韧皮干重∶水＝1∶7-9的比例配制稀碱液，NaOH用量为红麻韧皮干重的3％±0.5％，然后，把酶处理过的红麻韧皮浸没在稀碱液中沸煮2h±0.5h。或者，把酶处理过的红麻韧皮装入原有设备——蒸球，加入NaOH的量为红麻韧皮干重的3％±0.5％，并使红麻韧皮干重∶水＝1∶2-3，在球内蒸汽压≤0.1MPa条件下，蒸煮1.5h±0.5h。
7.打浆 23升valley打浆机下刀的砣重8.0kg-9.0kg，打浆时间40-60分钟。
8.洗浆(漂白) 按常规工艺和用户要求进行技术参数调整。
9.磨浆 采用Ф300mm磨浆机实验时，只要控制磨盘间隙在0.15mm-0.08mm之间。
10.制板 按常规工艺进行。(二)生产规模本实施例处理红麻韧皮原料的批量为5kg-20kg/次。(三)实施效果试验结果表明1.经湖南省造纸产品质量监督检验授权站检测，采用本发明技术方案生产的红麻韧皮纸浆，当定量为40g/m2左右时，裂断长在9km以上、耐破指数在7.0KPa..m2/g左右、撕裂指数在7.5mN.m2/g左右。该产品的品质指标在国内外造纸行业中居领先地位。
2.该发明具有低耗、节能、高产、优质、污染轻等特点。与常规化学制浆工艺比较，①工艺辅料减少54.55％；②动力能耗节省33.80％；③细浆得率提高5个百分点；④工业综合废水工业废水水质单一，SS、CODcr和BOD5的浓度比常规方法降低60％，可直接进入生物氧化处理且易于达标。
六
本发明涉及的附图为工艺流程图。其中，1——备料；2——高效生物制剂；3——配液与红麻韧皮接种；4——湿润发酵；5——加热；6——酶处理；7——脱壳；8——打浆；9——洗浆(含漂白)；10——磨浆；11——制板。
权利要求
1.一种高效节能清洁型红麻韧皮生物制浆工艺，技术方案包括备料、配液与红麻韧皮接种、湿润发酵、加热、酶处理、脱壳、打浆、洗浆(漂白)、磨浆、制板(产品)等工序。
2.如权利要求1所述的高效节能清洁型红麻韧皮生物制浆工艺，其特征在于将红麻韧皮除杂、理直后剪切成3.5cm±0.5cm的片段，备用。
3.如权利要求1所述的高效节能清洁型红麻韧皮生物制浆工艺，其特征在于将“高效生物制剂”稀释50-100倍，并添加KH2PO40.05％(对水而言)和MgSO4.7H2O0.05％，搅拌，再把红麻韧皮浸泡于其中处理10-20分钟，即可。或者，将“高效生物制剂”稀释3-5倍，并添加KH2PO40.5％和MgSO4.7H2O 0.5％，搅拌，喷洒到红麻韧皮上，使红麻韧皮含水率达到70％±5％，亦可。
4.如权利要求1所述的高效节能清洁型红麻韧皮生物制浆工艺，其特征在于将接种后的红麻韧皮材料置于相对湿度85％-90％、温度35℃±4℃条件下，适当通气发酵7h±0.5h，红麻韧皮材料表面呈兰色，用水冲洗分散为单纤维，即可。
5.如权利要求1所述的高效节能清洁型红麻韧皮生物制浆工艺，其特征在于将接种用过的废液加热至55℃±3℃，用做酶处理介质。
6.如权利要求1所述的高效节能清洁型红麻韧皮生物制浆工艺，其特征在于按1∶6-8的比例(红麻韧皮干重对水的重量)加55℃±3℃的温水于水池中，再把经过发酵的红麻韧皮浸没在温水中处理1.5h±0.5h，然后，利用循环水冲洗几分钟，或者将红麻韧皮置于传输带上，利用高压水柱冲洗3-5次。
7.如权利要求1所述的高效节能清洁型红麻韧皮生物制浆工艺，其特征在于按红麻韧皮干重∶水＝1∶7-9的比例配制稀碱液，NaOH用量为红麻韧皮干重的3％±0.5％，然后，把酶处理过的红麻韧皮浸没在稀碱液中沸煮2h±0.5h。或者，把酶处理过的红麻韧皮装入原有设备——蒸球，加入NaOH的量为红麻韧皮干重的3％±0.5％，并使红麻韧皮干重∶水＝1∶2-3，在球内蒸汽压≤0.1MPa条件下，蒸煮1.5h±0.5h。
全文摘要
本发明涉及红麻韧皮生物制浆实用的高效节能清洁型生产工艺。其技术方案包括备料、配液与红麻韧皮接种、湿润发酵、加热、酶处理、脱壳、打浆、洗浆(漂白)、磨浆、制板(产品)等工序。采用本发明技术方案和“高效菌剂”生产的红麻韧皮纸浆，当定量为40g/m
文档编号D21C3/00GK1451815SQ0210868
公开日2003年10月29日 申请日期2002年4月18日 优先权日2002年4月18日
发明者刘正初, 彭源德, 冯湘沅, 周文春, 邓硕苹, 段盛文, 郑科 申请人:中国农业科学院麻类研究所, 周文春