本发明属于制浆造纸
技术领域：
，具体地，涉及一种生物法药渣制浆方法。
背景技术：
：中药渣既是医药加工企业生产中草药过程中产生的主要固体废弃物，同时也是中国特有的植物纤维资源，是制浆造纸工业的重要原材料。中药渣是中药材经过水或有机溶剂萃取后所剩下的残渣，其成分主要为纤维素、半纤维素和木素，由于中药材一般为草本植物，受化学制浆工艺与装备的限制，中药渣资源的多样性与复杂性及中药渣所含纤维短小、杂细胞多与色素重的影响，使得采用中药渣进行化学法制浆受到一定程度的阻碍。近年来采用生物技术生产制浆，可有效降低生产成本，改善纸浆品质及维护造纸环境安全的方法与产品，如采用木聚糖酶或木质素氧化酶漂白纸浆及以酶改良制浆粘稠度。欧美各国许多学者尝试利用白腐菌如phanerochaetechrysosporium及cereporiopsissubvermispora等接种于木片堆中，能够有效去除木材中的木素与节约造纸的能源及成本，但白腐菌只能降解某些木素，且在室外接种白腐菌处理木材的时间相当漫长，难以实现技术的产业化。通常制备药渣漂白浆需要经过制浆和漂白两个阶段，由于药渣存在颜色深、易结块、糖量高等特点，直接蒸煮处理后的本色浆因白度较低，进而需要通过一段或多段漂白工艺脱除残余木素或改变发色基团的结构来提高纸浆白度。一般生产出本色浆后必须通过洗涤去除残余化学蒸煮药品才能进行漂白，在漂白每一段结束后同样也需要洗涤去除该段残余化学药品才能进行下一段的漂白。在实际操作中至少需要3～5天的时间才能制备出白度在60％以上的浆料，在制浆工厂进行连续生产中用于洗涤残余药品的水量巨大，且废水还需进行复杂的净化处理后才能进行排放或回用，废水处理成本高。微波是中具有极高频率和很短波长的电磁波，不仅加热更快速，而且更加均匀，可以大大缩短材料处理的时间，节省能源。在微波场中，由于不同分子量的物质介电常数不同，吸收微波能的程度不同，其产生的热能及传递给周围环境的热能也不同，此种差异使制浆体系中的木素组分及低分子多糖分离出来，使植物细胞壁组织产生微孔结构，更有利于后续脱木素的化学反应。但是，目前利用微波辐射进行制浆和漂白处理仍按传统的多步工序进行，而以药渣为植物原料，利用微波辐射技术直接制备漂白浆的工艺技术还未见报道。因此，利用我国丰富的中药渣资源，采用微波辐射技术制备漂白浆具有广阔的发展空间。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是克服现有技术利用微波辐射技术制浆工序复杂的缺陷以及生物法制浆处理效率低、效果差的问题，提供一种生物法药渣制浆方法，不但能够简化微波辐射技术制浆的工艺，还能有效提高生物法药渣制浆效率。本发明是通过以下技术方案实现的：一种生物法药渣制浆方法，其特征在于，包括以下步骤：s1.将药渣进行粉碎后，置于水中浸泡10～30min，然后采用微波辐射法进行预处理，待用；s2.将步骤s1得到的药渣物料用去离子水浸泡和洗涤，直至洗涤水为中性，进行脱水、分散，备用；s3.将步骤s2得到的药渣物料置于发酵池中，然后加入生物复合酶，搅拌均匀后，在有氧条件下，再次利用微波辐射技术，对上述药渣物料进行脱木素处理；s4.将步骤s3中脱木素处理完毕后的浆料用水进行反复浸泡、分散和洗涤，直至洗涤水为中性后，脱水，密封，即得药渣漂白浆；优选地，所述药渣为千金方药渣。优选地，所述千金方药渣为千斤拨、金樱根、鸡血藤、单面针、功劳木、穿心莲、当归和党参经过水或乙醇提取后剩余的残渣。优选地，所述生物复合酶由以下重量百分比的原料制备而成：白腐菌6～12％、黄孢原毛平草菌12～20％、木聚糖酶24～30％和漆酶10～20％。优选地，所述生物复合酶由以下重量百分比的原料制备而成：白腐菌10％、黄孢原毛平草菌15％、木聚糖酶24％和漆酶15％。本发明采用由白腐菌、黄孢原毛平草菌、木聚糖酶以及漆酶组成的生物复合酶，利用各菌种和酶之间合理配伍、共同协调的作用，在有效降解药渣中多种木素的同时，还能够在药渣浆料后续的漂白工序持续发挥作用。优选地，步骤s1中，所述微波辐射的功率为400～700w，时间为20～40min。优选地，步骤s1中，所述微波辐射的功率为600w，时间为30min。本发明采用微波辐射法对千金方药渣进行预处理，不但不会对千金方药渣的主要成分纤维素产生影响，还非常有利于药渣中的木素组分分离出来，使植物细胞壁组织产生微孔结构，更有利于后续脱木素的化学反应，同时，采用微波辐射法对药渣进行预处理，还能产生具有粘合或施胶作用的物质，这些物质起到加强纤维交联的作用，使得成纸的物理性能加强。优选地，步骤s3中，所述生物复合酶加入量为1～2千克/吨料。优选地，步骤s3中，所述微波辐射的功率为1000～1500w，时间为60～200min。优选地，步骤s3中，所述微波辐射的功率为1200w，时间为120min。优选地，所述千金方药渣的粒径为0.5～3cm。本发明以药渣为植物原料，利用微波辐射技术直接制备漂白浆，简化制浆的工序，不仅在反应过程中不会对环境产生任何有害物质，而且其特殊的处理过程使得药渣在脱木素反应中优势明显。本发明提供的生物法药渣制浆方法制备得到的纤维用于生产卫生用品纸。相比现有技术，本发明提供的生物法药渣制浆方法具有以下优势：本发明首次以千金方药渣为原料进行生物法制浆，根据千金方药渣同时存在草本植物和阔叶材植物原料这一特性，采用白腐菌、黄孢原毛平草菌、木聚糖酶以及漆酶组成的生物复合酶，利用各菌种和酶之间合理配伍、共同协调的作用，在有效降解药渣中多种木素的同时，还能够在药渣浆料后续的漂白工序持续发挥作用，实现制浆与漂白同步进行，将传统的漂前和漂后两段洗涤为一段洗涤，简化工艺流程。本发明以药渣为植物原料，利用微波辐射技术直接制备漂白浆，从药渣中分离出木素组分，使植物细胞壁组织产生微孔结构，促进木素大分子结构的分解与化学键的断裂，更有利于后续脱木素的化学反应，可以更好的溶出纸浆中木素，残留木素含量低，漂白效率高，获得卡伯值较低、白度高的浆料。本发明提供的生物法药渣制浆方法，制浆工艺过程简单，不仅在反应过程中不会对环境产生任何有害物质，操作方便，时间短。综上所述，本发明解决了现有微波辐射技术制浆工序复杂的问题；并着重解决生物法制浆处理效率低、效果差的状况，采用本发明提供的生物法药渣制浆方法制备的纤维具有白度高、卡伯值低等优点，且整个制浆工艺过程简单，不会产生任何对环境有害的物质，具有良好的经济效应。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本发明。除非特别说明，本发明实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法，所使用的设备为本领域常规设备。实施例1本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，具体操作步骤如下：s1.将千金方药渣粉碎至粒径为0.5cm，置于水中浸泡30min，然后采用微波辐射法进行预处理，微波辐射的功率为400w，时间为40min，待用；s2.将步骤s1得到的药渣物料用去离子水浸泡和洗涤，直至洗涤水为中性，进行脱水、分散，备用；s3.将步骤s2得到的药渣物料置于发酵池中，然后加入生物复合酶1千克/吨料，搅拌均匀后，在有氧条件下，再次利用微波辐射技术，微波辐射的功率为1500w，时间为60min，对上述药渣物料进行脱木素处理；s4.将步骤s3中脱木素处理完毕后的浆料用水进行反复浸泡、分散和洗涤，直至洗涤水为中性后，脱水，密封，即得药渣漂白浆。千金方药渣为千斤拨、金樱根、鸡血藤、单面针、功劳木、穿心莲、当归和党参经过水提取后剩余的残渣。生物复合酶由以下重量百分比的原料制备而成：白腐菌6％、黄孢原毛平草菌20％、木聚糖酶24％和漆酶20％。实施例2本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例1的不同之处在于，步骤s1中，微波辐射的功率为700w，时间为20min。实施例3本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例1的不同之处在于，步骤s1中，微波辐射的功率为600w，时间为30min。实施例4本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，具体操作步骤如下：s1.将千金方药渣粉碎至粒径为3cm，置于水中浸泡10min，然后采用微波辐射法进行预处理，微波辐射的功率为600w，时间为30min，待用；s2.将步骤s1得到的药渣物料用去离子水浸泡和洗涤，直至洗涤水为中性，进行脱水、分散，备用；s3.将步骤s2得到的药渣物料置于发酵池中，然后加入生物复合酶2千克/吨料，搅拌均匀后，在有氧条件下，再次利用微波辐射技术，微波辐射的功率为1000w，时间为200min，对上述药渣物料进行脱木素处理；s4.将步骤s3中脱木素处理完毕后的浆料用水进行反复浸泡、分散和洗涤，直至洗涤水为中性后，脱水，密封，即得药渣漂白浆。千金方药渣为千斤拨、金樱根、鸡血藤、单面针、功劳木、穿心莲、当归和党参经过乙醇提取后剩余的残渣。生物复合酶由以下重量百分比的原料制备而成：白腐菌12％、黄孢原毛平草菌12％、木聚糖酶30％和漆酶10％。实施例5本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例4的不同之处在于，步骤s3中，微波辐射的功率为1200w，时间为120min。实施例6本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例4的不同之处在于，步骤s3中，微波辐射的功率为1400w，时间为100min。实施例7本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，具体操作步骤如下：s1.将千金方药渣粉碎至粒径为1.5cm，置于水中浸泡20min，然后采用微波辐射法进行预处理，微波辐射的功率为600w，时间为30min，待用；s2.将步骤s1得到的药渣物料用去离子水浸泡和洗涤，直至洗涤水为中性，进行脱水、分散，备用；s3.将步骤s2得到的药渣物料置于发酵池中，然后加入生物复合酶1.5千克/吨料，搅拌均匀后，在有氧条件下，再次利用微波辐射技术，微波辐射的功率为1200w，时间为120min，对上述药渣物料进行脱木素处理；s4.将步骤s3中脱木素处理完毕后的浆料用水进行反复浸泡、分散和洗涤，直至洗涤水为中性后，脱水，密封，即得药渣漂白浆。千金方药渣为千斤拨、金樱根、鸡血藤、单面针、功劳木、穿心莲、当归和党参经过乙醇提取后剩余的残渣。生物复合酶由以下重量百分比的原料制备而成：白腐菌10％、黄孢原毛平草菌15％、木聚糖酶24％和漆酶15％。实施例8本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例7的不同之处在于，生物复合酶由以下重量百分比的原料制备而成：白腐菌8％、黄孢原毛平草菌18％、木聚糖酶26％和漆酶18％。实施例9本实施例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例7的不同之处在于，生物复合酶由以下重量百分比的原料制备而成：白腐菌10％、黄孢原毛平草菌15％、木聚糖酶28％和漆酶12％。对比例1本对比例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例7的不同之处在于，步骤s1中，将千金方药渣进行粉碎后，置于水中浸泡20min，待用。对比例2本对比例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例7的不同之处在于，步骤s3中，将步骤s2得到的药渣物料置于发酵池中，然后加入生物复合酶1.5千克/吨料，搅拌均匀后，在40～50℃的有氧条件下，对上述药渣物料进行脱木素处理。对比例3本对比例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例7的不同之处在于，步骤s3中，将步骤s2得到的药渣物料置于发酵池中，然后加入白腐菌1.5千克/吨料，搅拌均匀后，在有氧条件下，再次利用微波辐射技术，微波辐射的功率为1200w，时间为120min，对上述药渣物料进行脱木素处理。对比例4本对比例提供一种生物法药渣制备制浆方法，与实施例7的不同之处在于，与实施例7的不同之处在于，步骤s3中，将步骤s2得到的药渣物料置于发酵池中，然后加入木聚糖酶1.5千克/吨料，搅拌均匀后，在有氧条件下，再次利用微波辐射技术，微波辐射的功率为1200w，时间为120min，对上述药渣物料进行脱木素处理。对实施例1-9及对比例1-4的制备方法得到的漂白浆进行卡伯值测定和白度，其中，卡伯值根据国家标准gb/t1546-1989进行测定，制浆白度根据国家标准gb/t8940.2-1988，结果见表1。表1序号卡伯值白度/％实施例19.679实施例28.276实施例37.378实施例47.675实施例55.870实施例66.973实施例73.582实施例84.980实施例94.778对比例110.979对比例212.470对比例39.758对比例415.272结果表明，本发明以药渣为植物原料，采用微波辐射技术直接制备漂白浆，结合生物复合酶中各菌种和酶之间的协同作用，不但能够降解药渣中多种木素，还能提高漂白效率，采用本发明提供的生物法药渣制浆方法制备得到的漂白浆，残留木素含量低，卡伯值均小于10，白度可达到80％以上。本发明从环保的角度开创性地解决了现有微波辐射技术制浆工序复杂的缺陷以及生物法制浆处理白度低、效果差的问题，弥补药渣进行生物法制浆的空白，实现制浆与漂白同步进行，简化工艺流程，具有一定的推广价值。本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺步骤，本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。当前第1页12