造纸用植物纤维处理的制备方法技术

本发明专利技术属于造纸技术领域，具体涉及造纸用植物纤维处理的制备方法。该方法中包括植物纤维开纤、植物纤维软化酶软化、植物纤维纯化、纯化植物纤维破碎，还可以包括化学软化和木质素去除等相关操作步骤，所述植物纤维包括木片、竹片、秸秆或蔗渣；所述的软化酶包括工业胰酶、微生物蛋白酶、复合酶。该植物纤维处理的制备方法改变现有技术中先机械破碎、再水热或化学浸泡的方法，采用先酶解软化、后机械破碎的方法，降低化学处理过程中碱、双氧水等用量；降低磨浆能耗，节约磨浆电耗；植物纤维磨浆时易分丝帚化，得到浆料强度提高，纸张强度增加；提高纸浆白度，抑制返黄。

Preparation of Plant Fiber for Papermaking

【技术实现步骤摘要】
造纸用植物纤维处理的制备方法
本专利技术属于造纸
，具体涉及造纸用植物纤维处理的制备方法。
技术介绍
随着社会的发展与进步，人们生活水平的提高，消费者对纸制品的要求也在不断地提高。生活用纸要求强度高、松厚度高、吸水性好；高登铜版纸、白卡纸等高档印刷纸要求有较高的抗张强度、挺多和耐破度。但这些物理指标在大多数纸厂由于现有设备与工艺技术条件的差异相互制约，如松厚度的提高主要是利用热风干燥来进行提高，其技术和工艺都非常成熟，但能源消耗却非常高；为提高纸的抗张强度、挺度等物理指标要加入干强剂、湿强剂、挺度剂等化学品，不能适应当今社会对节能降耗，绿色环保生产的要求。现有技术中，中国专利CN201410087983提出采用中性纤维素酶对针叶浆和阔叶浆进行预处理，其降低了长纤维原料的配比，实现了节能降耗，但其需要对针叶浆和阔叶浆进行处理，方法不具有普适性；中国专利CN201510966667提供一种造纸用无机纤维柔性化的方法，即向浆料中加入纳米SiO2粒子、润滑剂，通过添加化合物改性的方法不符合绿色环保的发展要求；中国专利CN201610997546提供一种竹化学机械浆生物酶预处理方法中，先经热水洗涤后加入生物酶，再进行后续磨浆，采用水热法先处理后再与生物酶结合软化，其水热软化时所需要的能量过高，浪费能源，经处理后的纸浆强度降低。除上述问题，纸浆经过一定时间的存放后，在光和热的诱导下，容易发生白度降低的返黄现象，其主要是因为体系中木素含量高，返黄现象降低了产品的附加值，其中木质素主要存在于植物细胞中初生壁和次生壁外层，如图1所示。现有技术中常采用化学改性和添加返黄抑制剂的方法抑制纸浆的返黄，但这些方法成本昂贵，与纤维无亲和力，不能从根源解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对上述缺陷，本专利技术提供一种造纸用植物纤维处理的制备方法，改变现有技术中先机械破碎、再水热或化学浸泡的方法，采用先酶解软化、后机械破碎的方法，降低化学处理过程中碱、双氧水等用量；降低磨浆能耗，节约磨浆电耗；植物纤维磨浆时易分丝帚化，得到浆料强度提高，纸张强度增加；提高纸浆白度，抑制返黄。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案如下：造纸用植物纤维处理的制备方法，包括以下步骤：步骤a，植物纤维软化酶软化：将软化酶与植物纤维在温度为25－70℃，pH值为4.0－9.0的条件下混合后加入到储存槽中，在储存槽中反应时间至少为1小时，所述储存槽底部设置的曝气装置对软化酶进行扰流，曝气速率为1-3次/分；步骤b，植物纤维纯化：经储存槽中反应的已软化的植物纤维中加入清水，离心得到上清液，浓缩，重复上述离心、浓缩步骤2-5次；将最后一次得到的上清液与乙醇混匀，乙醇可以使纤维素和半纤维素在溶液中溶解度降低，静置析出沉淀，得到纤维素和半纤维素含量为不小于95％的植物纤维；步骤c，纯化植物纤维破碎：纯化的植物纤维进入磨浆机中，所述磨浆机为间歇双向运动；磨浆机转速为500r/min—5000r/min，单向旋转时间为8-15s，间歇时间为1-3s，所述磨浆机工作时间至少30s；所述植物纤维包括木片、竹片、秸秆或蔗渣；所述的软化酶包括工业胰酶、微生物蛋白酶、复合酶。进一步的，所述的软化酶与植物纤维接触，为将植物纤维浸没在含有软化酶的洗涤池中；或将含软化酶的喷淋水喷洒在植物纤维上。进一步的，所述步骤a植物纤维软化酶软化前还包括步骤a0，植物纤维开纤，将植物纤维放置于打磨机中，所述植物纤维来自木片、竹片、秸秆或蔗渣时，对各类不同结构、不同细度的植物纤维进行打磨，直至木片、竹片、秸秆或蔗渣粒径不大于5cm的植物纤维超过所有植物纤维的80％。进一步的，所述植物纤维为木片时，其软化温度为25－70℃，所需的pH值范围为5.0－9.0；所述植物纤维为竹片时，其软化温度为50－70℃，所需的pH值范围为4.0－5.0；所述植物纤维为秸秆时，其软化温度为25－50℃，所需的pH值范围为6.5－9.0；所述植物纤维为蔗渣时，其软化温度为40－70℃，所需的pH值范围为4.0－8.0。进一步的，所述步骤a植物纤维软化酶软化中软化酶相对于植物纤维的添加量为50-250克/吨。进一步的，所述的软化酶的浓度为10—50U/g。进一步的，所述步骤a植物纤维软化酶软化和步骤b植物纤维纯化中还包括步骤a1，化学软化，将经过植物纤维软化酶软化后的植物纤维加入化学反应池中，化学反应池处理每吨植物纤维的反应条件为，H2O2用量1.0-2.0kg、NaOH用量0.5-1.2kg、Na2SiO3用量0.1-0.5kg，各化学物形成化学浸渍浓度为20％-30％，温度为40－80℃。进一步的，所述步骤b植物纤维纯化在清洗前还包括步骤b0木质素去除，经软化酶软化或经软化酶软化、化学软化的植物纤维，与浓度为10％—50％的亚硫酸盐溶液混合，反应时间至少20min，温度为10—40℃。进一步的，所述步骤b中植物纤维浓缩所需的温度为60－80℃。进一步的，所述的步骤c纯化植物纤维破碎还可以为对磨浆机加热，即采用热磨机械破碎，得到相应的热磨机械浆。本专利技术的有益效果是：1、采用上述方案，步骤a中植物纤维软化酶软化相对于现有技术中蒸煮软化所需要的温度大幅度低，采用软化酶软化，条件温和，节能环保；采用软化酶软化后的植物纤维进一步采用化学软化，进一步将植物纤维结构活化疏松，且经酶处理后降低化学处理过程中碱、双氧水等用量。2、植物纤维软化酶软化前设置植物纤维开纤操作，可以将不同规格、不同类型的植物纤维进行规格统一化，提高后续纤维处理制备方法的稳定性；同时开纤后的植物纤维与软化酶接触增加，提高了软化酶的工作效率，大大缩短反应时间。3、植物纤维细胞壁的初生壁与胞间层紧密相连，含有较多的木素和半纤维素，是一层多空薄膜，不吸水但能透水，不容易润胀，其有碍次生壁与外界接触，有碍纤维的润胀和细纤维化，软化酶将植物纤维活化和松弛，结构变得疏松，同时分解树脂类物质，降低纤维束之间的粘结力；反应后的植物纤维表面可能会残留有初生壁，即体系中残留有较高浓度的木质素，采用离心、浓缩、提纯的方法可以将残留在体系中的木素去除，避免杂细胞在造纸过程中影响纸张强度。4、采用机械磨浆法既能对植物纤维进一步的细纤维化，又可以将长纤维经过适当切断，提高纸张素质的均匀性和平滑性；磨浆机为间歇双向运动，提高植物纤维细化的效率，确保体系内植物纤维切断的均匀性和稳定性；但磨浆机工作时间不宜过长，若纤维横向切断过短，纸张强度降低。经过软化酶软化的纤维细胞壁内部结构松弛，纤维变软，磨浆能耗降低，节约磨浆能耗。5、增加木质素去除操作步骤，采用亚硫酸盐与植物纤维中木质素发生磺化反应，引进了磺酸基，增加了亲水性，形成木质素磺酸盐熔溶解，进一步将木质素与纤维素和半纤维素分离，得到了高纤维素和半纤维素纸浆，提高纸浆白度，抑制返黄。附图说明通过下面结合附图的详细描述，本专利技术前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。图1为植物纤维细胞壁结构示意图；其中：1为胞间层，2为初生壁，3为次生壁外层，4为次生壁中层，5为次生壁内层。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.造纸用植物纤维处理的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a，植物纤维软化酶软化：将软化酶与植物纤维在温度为25－70℃，pH值为4.0－9.0的条件下混合后加入到储存槽中，在储存槽中反应时间至少为1小时；所述储存槽底部设置的曝气装置对软化酶进行扰流，曝气速率为1‑3次/分；步骤b，植物纤维纯化：经储存槽中反应的已软化的植物纤维中加入清水，离心得到上清液，浓缩，重复上述离心、浓缩步骤2‑5次；将最后一次得到的上清液与乙醇混匀，静置沉淀，得到纤维素和半纤维素含量为不小于95％的纯化植物纤维；步骤c，纯化植物纤维破碎：纯化的植物纤维进入磨浆机中，所述磨浆机为间歇双向运动；磨浆机转速为500r/min—5000r/min，单向旋转时间为8‑15s，间歇时间为1‑3s，所述磨浆机工作时间至少30s；所述植物纤维包括木片、竹片、秸秆或蔗渣；所述的软化酶包括工业胰酶、微生物蛋白酶、复合酶。

【技术特征摘要】
1.造纸用植物纤维处理的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a，植物纤维软化酶软化：将软化酶与植物纤维在温度为25－70℃，pH值为4.0－9.0的条件下混合后加入到储存槽中，在储存槽中反应时间至少为1小时；所述储存槽底部设置的曝气装置对软化酶进行扰流，曝气速率为1-3次/分；步骤b，植物纤维纯化：经储存槽中反应的已软化的植物纤维中加入清水，离心得到上清液，浓缩，重复上述离心、浓缩步骤2-5次；将最后一次得到的上清液与乙醇混匀，静置沉淀，得到纤维素和半纤维素含量为不小于95％的纯化植物纤维；步骤c，纯化植物纤维破碎：纯化的植物纤维进入磨浆机中，所述磨浆机为间歇双向运动；磨浆机转速为500r/min—5000r/min，单向旋转时间为8-15s，间歇时间为1-3s，所述磨浆机工作时间至少30s；所述植物纤维包括木片、竹片、秸秆或蔗渣；所述的软化酶包括工业胰酶、微生物蛋白酶、复合酶。2.如权利要求1所述的造纸用植物纤维处理的制备方法，其特征在于：所述的软化酶与植物纤维混合，为将植物纤维浸没在含有软化酶的洗涤池中；或将含软化酶的喷淋水喷洒在植物纤维上。3.如权利要求1所述的造纸用植物纤维处理的制备方法，其特征在于：所述步骤a植物纤维软化酶软化前还包括步骤a0，植物纤维开纤，将植物纤维放置于打磨机中，所述植物纤维来自木片、竹片、秸秆或蔗渣时，对各类不同结构、不同细度的植物纤维进行打磨，直至木片、竹片、秸秆或蔗渣粒径不大于5cm的植物纤维超过所有植物纤维的80％。4.如权利要求1所述的造纸用植物纤维处理的制备方法，其特征在于：所述植物纤维为木片时，其软化温度为25－70℃，所需的pH值范围为5.0－9...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱振权，
申请(专利权)人：邱振权，
类型：发明
国别省市：浙江,33