一种具有防虫功效的植物纤维可降解材料及其制备方法与流程

本发明涉及可降解包装材料，尤其是指一种具有防虫功效的植物纤维可降解材料及其制备方法。

背景技术：

1、植物纤维可降解材料具有可降解性，对环境友好，值得被大范围推广。但是，因其自身含有多种营养物质，容易被虫啃食，导致植物纤维可降解材料的各项物理性能下降至不符合使用标准，进而使得植物纤维可降解材料更难以被推广利用。为了解决这一虫害问题，可以在植物纤维可降解材料上添加化学防虫剂，但化学防虫剂随植物纤维可降解材料降解落入土壤中后，会进一步污染土壤和水源，影响植物纤维可降解材料降解地的局部生态，带来了新的环境问题。

2、我国作为烟草大国，烟草种植面积和产量均居世界首位。自20世纪90年代后，我国每年的烟叶产量在300万吨以上，至2010年我国年产烟叶450～500万吨，约产生25％即110～130万吨的烟草废弃物。烟草废弃物，主要来源于烟草的收获与加工，包括烟茎(又称烟杆、烟秆)、烟梗(即为烟叶中的叶柄，粗硬叶脉)、无法进行卷烟加工的低等级烟叶、烟草植株的上部烟叶、烟花、烟种等。每亩(666.7m2)烟草产生干烟梗30-40kg，干烟茎150-200kg。如果对其处理不当，不仅浪费资源，还会污染大气、土壤及地下水，对环境造成危害。目前，我国烟草行业对烟草废弃物的处理方式，大多仍是随意丢弃或者集中焚烧销毁。随着社会经济发展和人们生活水平的不断提高，人们对自然生活环境有了更高的要求，全国范围的“回归自然”“保护环境”等呼声不断升温，如何对烟草废弃物进行有效再生利用，保护自然环境，已成为我国烟草行业亟待解决的迫切问题，对经济和社会发展也具有重大意义。

3、目前，国内外对烟草废弃物的综合利用主要是提取茄尼醇、烟碱和蛋白质等高端提取物，以及利用烟杆生产有机肥、活性炭等初级利用方面和烟梗作为膨胀梗丝添加到卷烟配方中。但是，烟草废弃物堆肥利用存在集中堆肥成本高、运输难、有机肥见效慢、烟草废弃物堆肥施用后对土壤微环境的影响不明确等问题；烟杆炭化过程中会产生大量的有毒有害气体以及粉尘污染大气，从而造成二次污染；烟草废弃物中提取高端提取物存在纯度不高、工业生产技术不成熟、成本高等问题。此外，由于烟梗的主要成分是一些细胞壁物质以及淀粉、蛋白质等大分子物质，而其总糖、总氮、烟碱和焦油量较低，使得卷烟制品的杂气多而重、香气吃味不足，致使烟梗在卷烟中的利用受到了很大的限制。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：制作一种防虫且不引入新环境问题的真菌基植物纤维可降解材料。解决烟草废弃物资源化利用的问题，降低烟草废弃物资源化利用的难度。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种具有防虫功效的植物纤维可降解材料，由培养料生长扭结形成，所述培养料由担子菌菌种、水、纤维组分、营养组分和辅助组分混合组成；所述纤维组分包含烟草废弃物，所述纤维组分还包含麻杆、大豆秸秆、油菜秸秆、木屑中一种或几种；所述烟草废弃物为烟梗、烟杆的一种或两种；烟草废弃物含量为35-65重量份，占纤维组分总量的35％-60％；当纤维组分中含有麻杆时，麻杆含量为20-50重量份；当纤维组分中含有大豆秸秆时，大豆秸秆含量为20-35重量份；当纤维组分中含有油菜秸秆时，油菜秸秆含量为5-25重量份；当纤维组分中含有木屑时，木屑含量为0.1-15重量份；所述营养组分包含5-25重量份的麦麸、5-15重量份的玉米粉、0-15重量份的黄豆粉和0-5重量份的米糠；所述辅助组分由1-5重量份的生石灰和1-5重量份的石膏粉组成；所述水用于将所述纤维组分的含水量调节至60％-75％；所述担子菌菌种的接种量为水、纤维组分、营养组分和辅助组分四者总重量的2-10％。

4、进一步地，所述担子菌菌种为偏肿栓菌、牛肚菌、灵芝、大球盖菇、撕裂蜡孔菌、木蹄层孔菌、烟管菌、毛栓菌、桦褐孔菌中的一种。

5、进一步地，所述烟草废弃物的粒径小于等于0.3cm，所述麻杆的粒径小于等于1cm，所述大豆秸秆的粒径小于等于1cm，所述油菜秸秆的粒径小于等于1cm，所述木屑过8目筛。

6、进一步地，具有防虫功效的植物纤维可降解材料的成品的水分含量小于15％。

7、一种具有防虫功效的植物纤维可降解材料的制备方法，包括依次执行的以下步骤：

8、s1：将辅助组分与纤维组分混合，调节纤维组分的含水量至60％-75％，堆码发酵12-24h，调节ph值至7.0-8.0；继续添加营养组分，混合均匀后，高温高压蒸汽灭菌得到混合料；

9、s2：按照混合料重量2-10％的量，将担子菌菌种接种至所述混合料，得到培养料；

10、s3：将所述培养料置于温度为20℃-30℃、湿度为50％-80％、二氧化碳的浓度小于1000ppm的遮光环境下培养4-6天，得到菌丝块；

11、s4：将所述菌丝块粉碎后填入模具中，置于温度为18℃-25℃、湿度为75％-100％、二氧化碳的浓度为1000ppm-8000ppm的遮光环境下培养1-2天，脱模，得到所述具有防虫功效的植物纤维可降解材料半成品。

12、s5：将脱模后的所述具有防虫功效的植物纤维可降解材料半成品，置于温度为25℃-32℃、湿度为75％-100％、二氧化碳的浓度为50000ppm-70000ppm的遮光环境下培养2-4天，得到所述具有防虫功效的植物纤维可降解材料。

13、进一步地，在所述步骤s5中，培养结束后还经过60℃-95℃的循环热风干燥至材料含水量小于15％，得所述具有防虫功效的植物纤维可降解材料。

14、进一步地，在所述步骤s1中，将辅助组分溶于水中后再掺入纤维组分中，接着继续加水调节纤维组分的含水量至60％-75％。

15、进一步地，在执行所述步骤s1前，往所述烟草废弃物中加3倍以上重量的水，搅拌均匀，浸泡10h～15h，捞出，用清水漂洗，直至所述烟草废弃物ph为7.0-8.0后备用。

16、进一步地，在所述步骤s5中，材料布满洁白致密的菌丝即可停止培养。

17、进一步地，在所述步骤s1中，高温高压蒸汽灭菌的压力为0.12mpa-0.15mpa，温度为121℃-126℃，时间为1-2h。

18、进一步地，在所述步骤s2中，在混合料冷却至室温并转移至无菌环境后再进行接种。

19、本发明的有益效果在于：本发明中，以木质素、纤维素含量丰富的烟杆、烟梗等烟草废弃物和其他农作物秸秆为基础，结合真菌菌丝体，利用生物法，让其自然生长成可替代极难降解的塑料、泡沫等材料的可降解环保材料。添加了烟草废弃物制备得到的可降解材料因烟草废弃物含有烟碱成分，解决了植物纤维环保材料易生虫而导致材料物理性能和外观变差的问题。又由于材料没有添加任何化学防虫剂和化学粘黏剂，从生产到降解的全过程均无污染，材料具有无毒无害的优点，可实现零碳排放，降解后被微生物分解成有机质，提高土壤肥力且无污染。另外，本发明的具有防虫功效的植物纤维可降解材料及其制备方法也为烟草废弃物的资源化利用提供新思路和新途径，解决了烟梗、烟杆等待处理的废弃物大量随意丢弃或者集中焚烧销毁而导致的土壤污染和大气污染问题，解决了烟草废弃物直接堆肥成本高、运输难、有机肥见效慢且施肥后对土壤微环境存在不明确的影响的问题。采用本发明的方法制备具有防虫功效的植物纤维可降解材料，变废为宝，实现零碳排放，还田后，由于烟梗、烟杆被分散处理，不会存在大量堆积烟梗、烟杆的情况，且结合其它有机成分，组合形成较优有机肥，填埋后，可以有效提高土壤肥力，且不会对土壤和大气带来不良影响。