本發(fā)明涉及一種酶解法制造紙漿的工藝。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，造紙工業(yè)是世界上六大污染工業(yè)之一。我國造紙行業(yè)年排放廢水量達40億噸，占全國工業(yè)廢水排放量的1/6。在用植物材料進行化學(xué)制漿與化學(xué)漂白的過程中，含有大量木質(zhì)素、半纖維素和有害物質(zhì)的廢液被傾倒入江河湖泊中，造成嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。在現(xiàn)有的造紙技術(shù)中，制漿和漂白工序是前述污染物產(chǎn)生的主要工序，由于機械制漿工藝中磨木漿的能耗大而成品紙質(zhì)量不如用化學(xué)或半化學(xué)的方法處理紙漿的成品紙質(zhì)量，使得目前的造紙廠仍普遍采用化學(xué)或半化學(xué)的方法制漿，即采用強堿蒸煮將原材料，諸如木材、麥桿、稻草、甘蔗渣、蘆葦、麻桿、棉花桿等纖維植物分離出纖維，以獲得紙漿纖維。

現(xiàn)有的制漿技術(shù)中存在以下的缺點：

(1)腐蝕設(shè)備：上述方法要消耗大量的酸、堿、鹽，且要在高溫高壓下長時間處理，蒸球等生產(chǎn)設(shè)備容易被腐蝕。

污染環(huán)境：在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的堿性廢水(黑液)，如果直接排放到大自然中，會造成對水源的污染、土壤板結(jié)等嚴重的環(huán)境污染。

能耗大：由于使用強酸強堿處理制漿原料階段以及在漂白階段后都需用大量的水反復(fù)洗滌，所以既耗電又耗水。

生產(chǎn)成本高：黑液需回收處理，不僅回收設(shè)備投資大，而且治污設(shè)備的運行費用高昂，因而造成生產(chǎn)成本的提高。

利用率低：采用現(xiàn)有技術(shù)處理的原材料的利用率為40～45％。

制漿時間長，通常需要6~8小時。

目前我國紙漿年消耗量在7000多萬噸，紙漿基本需要從國外進口，紙漿市場供不應(yīng)求。而草漿成本低于木漿，如果充分利用草本植物和/或禾本植物制漿，那將會緩解我國木漿的進口壓力。但是，目前以草為原材料，多采用傳統(tǒng)化學(xué)制漿技術(shù)，生產(chǎn)排污十分嚴重，而且化學(xué)原料破壞了草的纖維，不但出漿率低，而且降低了草漿與成品紙的質(zhì)量，因而目前的草漿只能生產(chǎn)箱板紙、瓦楞紙、瓦面紙、草紙、低檔書寫紙、祭祀用紙等低檔產(chǎn)品，難以滿足我國市場需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保、低成本、高效的酶解法制造紙漿的工藝，該工藝以草本植物和/或禾本植物的秸稈為原料，先后經(jīng)過裂解酶和過氧化氫酶酶解后制得紙漿，制漿過程用時短，成漿率高，且無黑液排放。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)的：一種酶解法制造紙漿的工藝，包括以下步驟：

(1) 以草本植物和/或禾本植物的秸稈為原料，切段，去雜質(zhì)并清洗；

(2) 洗凈的草本植物和/或禾本植物的秸稈段送入揉絲機中切碎得到碎料；

(3) 將所述碎料加入水混合后送入制漿機中，，加熱升溫并加入堿和裂解酶進行酶解制漿；

(4) 加入過氧化氫酶反應(yīng)10~30分鐘，去除植物細胞的過氧化氫，對漿料進行漂白處理；

(5) 調(diào)節(jié)漿料pH值至6-7，出漿。

本發(fā)明還包括磨漿步驟，即從制漿機出來的漿料采用高濃磨漿機磨漿乳化，可以獲得更加細膩紙漿。

本發(fā)明還包括紙漿成品制作步驟，即采用漿板機將紙漿制成板、顆?；驖{糊狀，方便儲存和運輸。

本發(fā)明所述草本/禾本植物的秸稈包括蘆葦、竹子、小麥、玉米、油菜、棉花、甘蔗、水稻、高粱等農(nóng)作物秸稈。

本發(fā)明所述的裂解酶的添加量為原料干重的0.1~1%。

本發(fā)明所述過氧化氫酶的添加量為原料干重的2~12%。

本發(fā)明步驟(3)中，碎料和水的比例為1﹕4~6。

本發(fā)明所述步驟(3)中，將碎料和水構(gòu)成的物料加熱至40~110℃，裂解酶與物料反應(yīng)時間30~60分鐘。

本發(fā)明步驟(4)中，如果紙漿中有很多氣泡，可在紙漿中加入消泡劑去除氣泡。所述的消泡劑的添加量只需能夠去除氣泡即可。在步驟(4)中可以加入pH調(diào)整劑，增進抗氧化作用，防止?jié){料酸敗；與重金屬離子絡(luò)合，具有阻止氧化或褪變反應(yīng)、穩(wěn)定顏色、降低濁度、增強膠凝特性。所述調(diào)整劑的添加量為原料干重0.1~2%。

目前，機械制漿和化學(xué)制漿工藝均需要進行蒸煮、擠漿、洗漿、漂白等工序，而每道工序會使用相應(yīng)的設(shè)備，不僅設(shè)備龐大，生產(chǎn)線投資成本高，而且在制漿中需要分步進行，操作較為繁瑣。本發(fā)明人設(shè)計了一種一體化制漿機，更方便于本發(fā)明方法的實施。具體地，該制漿機包括制漿罐、助劑管、加熱裝置和至少一個攪拌器；所述制漿罐包括罐體和罐蓋，所述罐蓋上設(shè)置進料口，所述罐體底部設(shè)置出料口，所述攪拌器包括攪拌槳，所述攪拌槳沿豎向方向安裝在罐體內(nèi)，其兩端分別安裝在罐蓋和罐體底部的軸承上，所述加熱裝置設(shè)置在罐體內(nèi)，所述助劑管設(shè)置在罐體內(nèi)，其進藥端自罐體上部伸出至罐體外與助劑供給裝置連接。在使用本發(fā)明提供的制漿機進行制漿時，原料和水構(gòu)成的混合物料可從進料口放入制漿罐內(nèi)，加熱裝置將物料加熱至預(yù)設(shè)溫度，并且啟動攪拌槳進行攪拌，制漿過程中根據(jù)反應(yīng)次序自助劑管中加入堿、裂解酶和過氧化氫酶以及調(diào)整劑等助劑。

所述攪拌槳的攪拌軸為中空管，該中空管上端口用于與蒸汽源連接，其下段管體的管壁上設(shè)置數(shù)個蒸汽孔，在制漿原料需要加熱時往所述中空管道中通入蒸汽進行加熱升溫，從而構(gòu)成本發(fā)明的加熱裝置，這樣的設(shè)計不僅結(jié)構(gòu)簡單，使制漿罐的結(jié)構(gòu)更為簡單，而且可以使用蒸汽這一清潔能源，降低能耗。

作為本發(fā)明的一個實施例，所述攪拌槳的槳葉分布在攪拌軸中下段，并占攪拌軸2/3的高度。

本發(fā)明所述攪拌器為兩套，兩套攪拌器的攪拌槳的攪拌軸中軸線之間的距離為罐體直徑的二分之一；單個攪拌槳的槳葉寬度約占整個罐體的六分之一。

本發(fā)明所述攪拌槳為螺旋帶式攪拌槳，其槳葉螺旋角為52°，有利于物料與各種助劑充分混合。

本發(fā)明所述助劑管的進藥端設(shè)有數(shù)個接口，用于與不同助劑供給裝置連接。

進一步地，所述制漿機還包括清洗裝置，該清洗裝置包括環(huán)形進水管和設(shè)置在環(huán)形進水管上的數(shù)個噴頭構(gòu)成，所有進水管設(shè)置在罐體頂部其進水端穿出罐體外與供水裝置連接，所述噴頭沿環(huán)形進水管周長方向均勻分布，在出漿后噴水將罐壁上的漿料沖洗下來，既清潔了制漿機，又避免漿料浪費。

進一步地，所述制漿機還包括備用加熱裝置，用于在攪拌軸供應(yīng)蒸汽不足以在短時間內(nèi)升至預(yù)設(shè)溫度時，啟用該備用加熱裝置，增加蒸汽量，達到快速加溫的目的。所述備用加熱裝置由至少4根與外部蒸汽源連接的蒸汽管構(gòu)成，所述的蒸汽管軸向設(shè)置在罐體內(nèi)壁上并沿罐體周長方向均勻分布，所述蒸汽管的下段管體設(shè)置蒸汽孔。

本發(fā)明所述罐體中部側(cè)壁上設(shè)有套管，該套管的前端部位于罐體內(nèi)并向罐體中心線延伸，所述套管內(nèi)放置溫度監(jiān)測單元，用于制漿時監(jiān)測物料的溫度。所述溫度監(jiān)測裝置為溫度計或溫度傳感器。

進一步地，所述制漿罐的罐體上還設(shè)置排汽口。

所述罐體的側(cè)壁為雙層結(jié)構(gòu)，夾層中設(shè)有保溫棉。

本發(fā)明還包括自動控制裝置，用于控制藥劑供給裝置、攪拌裝置等。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益的效果：

(1) 本發(fā)明以草本植物和/或禾本植物的秸稈為原料，由裂解酶和少量的堿共同作用，使植物纖維蓬松軟化，獲得纖維。整個工藝用時短，成漿率高，而在生產(chǎn)過程中沒有黑液產(chǎn)生，避免對環(huán)境的污染。

(2) 本發(fā)明制成的漿料無需反復(fù)用水沖洗，整個制漿過程用水量只是傳統(tǒng)工藝的10%。

(3) 本發(fā)明使用的化學(xué)助劑用量非常少，只為傳統(tǒng)工藝的0.5%，植物纖維沒有受到破壞，漿料中纖維長，制成的紙張耐折性強。

(4) 本發(fā)明制得的紙漿不含農(nóng)藥殘留物，不含重金屬，制成的制品廢棄后在自然界中90天左右就能完全降解。

(5) 所得紙漿制造的紙亮度在80度以上。

(6) 所得紙漿原料易于保存，可在常溫和通風(fēng)的情況下長時間保存，不會發(fā)生霉變，保存時間可長達1年。

(7) 所得紙漿原料特別適用于制作除幣種紙、特殊用紙以外的紙制品，如辦公紙、包裝用紙，餐盒、食品包裝紙、紙袋等。

(8) 本發(fā)明采用草本植物和/或禾本植物的秸稈為原料，用水量少，制漿成本低，只為傳統(tǒng)化學(xué)制漿成本的60%。

(9) 本發(fā)明采用專用的制漿機，集自動加劑、加熱和制漿于一體，在一個設(shè)備當(dāng)中可以完成物料和助劑的混合、加熱升溫和制漿等工作，投資成本低。

(10) 本發(fā)明提供的制漿機主要由制漿罐、加熱裝置和攪拌裝置構(gòu)成，制漿罐設(shè)有助劑管，可根據(jù)制漿工序要求自該助劑管中加入相應(yīng)制漿助劑。加熱裝置對制漿罐中的原料進行加熱升溫，而攪拌裝置則一方面使物料和助劑混合均勻，另一方面在加熱升溫時翻動物料使之受熱均勻。

(11) 本發(fā)明的攪拌裝置的攪拌軸為與蒸汽源連通的中空管，其下段管體上設(shè)置數(shù)個蒸汽孔，在進行制漿時可向物料中通入蒸汽進行升溫，該攪拌軸構(gòu)成本發(fā)明的加熱裝置，使制漿機結(jié)構(gòu)更為簡單緊湊。

(12) 本發(fā)明還設(shè)置清洗裝置，在出漿后噴水將罐壁上的漿料沖洗下來，既清潔了制漿機，又避免漿料浪費。

(13) 本發(fā)明還設(shè)置備用加熱裝置，用于在攪拌軸供應(yīng)蒸汽不足以在短時間內(nèi)升至預(yù)設(shè)溫度時，啟用該備用加熱裝置，增加蒸汽量，達到快速加溫的目的。該備用加熱裝置由至少4根蒸汽管構(gòu)成，使用蒸汽進行加熱，不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且使用清潔能源，降低能耗。

(14) 本發(fā)明設(shè)置兩套攪拌器，兩套攪拌器的攪拌軸中軸線之間的距離為罐體直徑的二分之一，而單各攪拌槳的槳葉寬度約占整個罐體的六分之一，這樣更有利于物料的翻動，使物料混合更為均勻。

(15) 本發(fā)明的制漿罐的側(cè)壁為雙層結(jié)構(gòu)，夾層中設(shè)有保溫棉，加強了保溫性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制漿機的剖面圖；

圖2是本發(fā)明制漿機底面簡圖。

具體實施方式

如圖1和2所示的制漿機是本發(fā)明下述實施例用到的制漿機，其包括制漿罐1、助劑管2、加熱裝置和兩套攪拌器。制漿罐1包括罐體和罐蓋，罐蓋上設(shè)置進料口4，進料口4出設(shè)置單向蓋。罐體的側(cè)壁為雙層結(jié)構(gòu)，夾層中設(shè)有保溫棉，罐體底部設(shè)置四個支撐腳14以及兩個軸承15，其中部設(shè)置出料口6，出料口6出設(shè)置自動控制閥門。兩套攪拌器均包括攪拌槳3和驅(qū)動裝置。每套攪拌器的驅(qū)動裝置由電機11和減速機12構(gòu)成。各套攪拌器的攪拌槳3沿豎向方向安裝在罐體內(nèi)，其兩端分別安裝在罐蓋和罐體底部的軸承15上，攪拌槳3的攪拌軸31上端部穿出罐蓋與設(shè)置罐蓋上的減速機12連接。攪拌槳3的攪拌軸31為中空管，該中空管上端口與位于減速機上方的進汽接口13連通，用于與蒸汽源連通。該中空管的下段管段的管壁上設(shè)置數(shù)個蒸汽孔33，在制漿原料需要加熱時往攪拌軸31中通入蒸汽進行加熱升溫，則攪拌軸31構(gòu)成本實施例的加熱裝置。在本實施例中兩套攪拌器的攪拌軸31的中心線之間的距離為罐體直徑的二分之一；單個攪拌槳的槳葉32寬度約占整個罐體的六分之一。每個攪拌槳3的槳葉32分布在攪拌軸31中下段，并占攪拌軸31的2/3高度。攪拌槳3為螺旋帶式攪拌槳，其槳葉32螺旋角為52°，有利于物料與各種助劑充分混合。助劑管2設(shè)置在罐體內(nèi)，其進藥端自罐體上部伸出至罐體外與助劑供給裝置連接。助劑管2的進藥端設(shè)有4個接口，用于與不同助劑供給裝置連接。

本實施例還設(shè)置清洗裝置，該清洗裝置包括環(huán)形進水管10和設(shè)置在環(huán)形進水管10上的數(shù)個噴頭9構(gòu)成，環(huán)形進水管10設(shè)置在罐體頂部其進水端穿出罐體外與供水裝置連接，所有噴頭9沿環(huán)形進水管10的周長方向均勻分布，在出漿后噴水將罐壁上的漿料沖洗下來，既清潔了制漿機，又避免漿料浪費。

本實施例還設(shè)置備用加熱裝置，用于在攪拌軸供應(yīng)蒸汽不足以在短時間內(nèi)升至預(yù)設(shè)溫度時，啟用該備用加熱裝置，增加蒸汽量，達到快速加溫的目的。該備用加熱裝置由至少4根蒸汽管7構(gòu)成，蒸汽管7軸向安裝在罐體內(nèi)壁上且沿罐體周長方向均勻分布，蒸汽管7的下段管體設(shè)置蒸汽孔8。

本實施例的制漿罐的罐體中部側(cè)壁上設(shè)有套管5，該套管5的前端部位于罐體內(nèi)并向罐體中心線延伸，其內(nèi)部放置溫度監(jiān)測單元(圖中未示出)，制漿時用于監(jiān)測物料的溫度。溫度監(jiān)測裝置為溫度計或溫度傳感器。

當(dāng)然本實施例中制漿罐1的罐體上可以設(shè)置排汽口，可在需要時排出罐內(nèi)多余蒸汽。

在使用本發(fā)明提供的制漿機進行制漿時，原料和水構(gòu)成的混合物料可從進料口4放入制漿罐1內(nèi)，往攪拌軸通入蒸汽將物料加熱至預(yù)設(shè)溫度，并且啟動攪拌槳3進行攪拌，制漿過程中根據(jù)反應(yīng)次序自助劑管中加入堿、裂解酶和過氧化氫酶以及調(diào)整劑等助劑。制漿結(jié)束后，打開出料口，將漿料排出。

實施例一

(1) 以小麥稈為原料，切段，長0.5-1cm，除塵、去沙，去雜質(zhì)并清洗；

(2) 洗凈的小麥稈段送入揉絲機中切碎得到麥草碎料；

(3) 小麥稈碎料中按小麥稈：水=1:5的比例加入水混合，然后送入制漿機中，按每噸小麥稈計算添加30千克氫氧化鈉和1千克裂解酶，加熱至80℃，保溫制漿60分鐘，制漿過程中制漿的攪拌器以每分鐘13-30轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速進行攪拌；

(4) 按每噸小麥稈計算添加20千克過氧化氫酶，反應(yīng)15分鐘，去除植物細胞的過氧化氫；

(5) 用鹽酸調(diào)節(jié)漿水pH值至6-7，出漿，出漿率95%，白度80以上；

(6) 從制漿機出來的漿料經(jīng)過高濃磨漿機磨漿乳化，獲得更加細膩的紙漿；

(7) 采用漿板機將紙漿制成板、顆?；驖{糊狀成品，方便儲存和運輸。

實施例二

(1) 以蘆葦為原料，切段，長0.5-1cm，除塵、去沙，去雜質(zhì)并清洗；

(2) 洗凈的蘆葦段送入揉絲機中切碎得到蘆葦碎料；

(3) 蘆葦碎料中按蘆葦:水=1:5的比例加入水混合，然后送入制漿機中，，按每噸蘆葦計算添加50千克氫氧化鈉和10千克裂解酶，加熱至80℃，保溫制漿60分鐘，制漿過程中制漿的攪拌器以每分鐘13-30轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速進行攪拌；

(4) 按每噸蘆葦計算添加50千克過氧化氫酶，反應(yīng)15分鐘，去除植物細胞的過氧化氫；

(5) 用鹽酸調(diào)節(jié)漿水pH值至6-7，出漿，出漿率95%，白度80以上；

(6) 從制漿機出來的漿料經(jīng)過高濃磨漿機磨漿乳化，獲得更加細膩的紙漿；

(7) 采用漿板機將紙漿制成板、顆?；驖{糊狀成品，方便儲存和運輸。

實施例三

(1) 以高粱桿為原料，切段，長0.5-1cm，除塵、去沙，去雜質(zhì)并清洗；

(2) 洗凈的高粱桿段送入揉絲機中切碎得到秸稈碎料；

(3) 將高粱桿碎料中送入制漿機中，按高粱桿:水=1: 6的比例加入水，按每噸高粱桿計算添加30千克氫氧化鈉和9千克裂解酶，加熱至70℃，保溫制漿55分鐘，制漿過程中制漿的攪拌器以每分鐘13-30轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速進行攪拌；

(4) 按每噸高粱桿計算添加50千克過氧化氫酶，反應(yīng)15分鐘，去除植物細胞的過氧化氫；

(5) 用鹽酸調(diào)節(jié)漿水pH值至6-7，出漿，出漿率95%，白度80以上；

(6) 從制漿機出來的漿料經(jīng)過高濃磨漿機磨漿乳化，獲得更加細膩的紙漿；

(7) 采用漿板機將紙漿制成板、顆?；驖{糊狀成品，方便儲存和運輸。

實施例四

(1) 以竹子為原料，加工切段，長0.5-1cm，除塵、去沙，去雜質(zhì)并清洗；

(2) 洗凈的竹子段送入揉絲機中切碎得到竹子碎料；

(3) 竹子碎料中按竹子:水=1: 5的比例加入水混合，然后送入制漿機中，按每噸竹子計算添加50千克氫氧化鈉和20千克裂解酶，加熱至110℃，保溫制漿60分鐘，制漿過程中制漿的攪拌器以每分鐘13-30轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速進行攪拌；

(4) 按每噸竹子計算添加60千克過氧化氫酶，反應(yīng)30分鐘，去除植物細胞的過氧化氫；

(5) 用鹽酸調(diào)節(jié)紙漿pH值至6-7，出漿，出漿率95%，白度80以上；

(6) 從制漿機出來的紙漿用高濃磨漿機磨漿乳化，獲得更加細膩的紙漿；

(7) 采用漿板機將紙漿制成板、顆?；驖{糊狀成品，方便儲存和運輸。

實施例五

(1) 以玉米稈為原料，切段，長0.5-1cm，除塵、去沙，去雜質(zhì)并清洗；

(2) 洗凈的秸稈段送入揉絲機中切碎得到秸稈碎料；

(3) 玉米稈碎料中按玉米稈:水=1: 5的比例加入水混合，然后送入制漿機中，按每噸玉米稈計算添加40千克氫氧化鈉和10千克裂解酶，加熱至98℃，保溫制漿60分鐘，制漿過程中制漿的攪拌器以每分鐘13-30轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速進行攪拌；

(4) 按每噸玉米稈計算添加50千克過氧化氫酶，反應(yīng)20分鐘，去除植物細胞的過氧化氫；

(5) 用鹽酸調(diào)節(jié)紙漿pH值至6-7，出漿，出漿率95%，白度80以上；

(6) 從制漿機出來的紙漿用高濃磨漿機磨漿乳化，獲得更加細膩的紙漿；

(7) 采用漿板機將紙漿制成板、顆粒或漿糊狀成品，方便儲存和運輸。

本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述。本發(fā)明的上述實施例都只能認為是對本發(fā)明的說明而不是限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的實質(zhì)技術(shù)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。