【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用菌菇渣制备纸浆的方法及其产品和应用，属于菌菇渣领域。
技术介绍
1、菌菇产业是我国农业经济的重要组成部分，近年来发展迅速，食用菌的产量和消费量逐年增加。随着菌菇产业的扩展，大量菌菇渣作为副产物被遗弃。菌菇渣主要来源于菌棒，其原料通常包括玉米芯、麸皮、棉籽壳和豆粉。这些原料经过机械粉碎和颗粒化后，被用于菌菇的生长基质。
2、在菌菇的生长过程中，菌菇渣经历了一个微生物发酵和生化降解的过程。微生物的代谢活动以及湿冷的培养环境使得菌菇渣的纤维素和半纤维素部分发生了一定程度的分解，其纤维结构因而变得更为柔软和易于处理。
3、然而，目前我国菌菇渣的处理方式较为落后，大量菌菇渣未经有效利用便被堆积或丢弃，导致了资源浪费和环境污染问题。一方面，菌菇渣的大量堆积会占用土地资源，并因发酵过程中释放气体造成环境污染；另一方面，菌菇渣中仍然富含纤维素等可利用成分，如果能够加以科学利用，将显著提高其经济和环境价值。
4、纸浆生产是造纸工业的核心，传统的纸浆生产主要依赖于木材作为原料。这种依赖导致了大量的森林砍伐，对生态环境造成了严重的负面影响。据统计，全球每年因纸浆生产而砍伐的森林面积约为1.5亿公顷，相当于每分钟消失一个足球场大小的森林。这种大规模的森林砍伐不仅破坏了生物多样性，还加剧了气候变化。
5、此外，传统的纸浆制造过程中通常需要通过高温蒸煮和大量化学品处理来分解木质素和纤维素，这不仅消耗大量的能源，还会产生大量的废水和有害气体，对环境造成进一步的污染。数据显示，纸浆和造纸行业
6、为了解决这些问题，近年来，纸浆生产行业开始探索使用非木材纤维原料，如农业废弃物、废纸等，作为替代原料来制造纸浆。这些材料通常含有丰富的纤维素，但与传统木材相比，它们的处理和利用面临不同的技术挑战。例如，农业废弃物的成分复杂，含有较多的非纤维成分，需要特定的预处理和处理技术来有效分离出可用的纤维。研究表明，利用农业废弃物生产纸浆可以减少约20％的能源消耗和30％的水污染。
7、因此，开发一种在室温条件下利用菌菇渣制作纸浆的新方法，既能够降低能源消耗，又可以缓解菌菇渣废弃问题，为我国循环经济和绿色农业提供重要支持。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种利用菌菇渣制备纸浆的方法及其产品和应用。
2、技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供一种利用菌菇渣制备纸浆的方法，包括以下步骤：将粉碎后的菌菇渣和水混合，搅拌均匀后，进行超声、过筛网、脱水，即可得到所述纸浆。
3、其中，所述粉碎后的菌菇渣和水的质量比为1:4-1:5。
4、其中，使用搅拌器在室温下搅拌至完全均匀，是为了避免高温对纤维结构造成损伤，并使纤维初步分散并溶解，减少黏连现象。
5、其中，所述超声的频率为25-40khz；所述超声的时间为8-30分钟；超声功率：500w。设备的具体频率和功率可以根据悬浮液的黏度、纤维浓度及目标纤维长度进行调节。
6、优选地，频率初始设定为30khz，这一频率能够有效穿透菌菇渣悬浮液，且足以产生足够的机械作用和空化效应，而不会对纤维造成过度破坏。推荐功率初始设定为500w，此参数下的超声处理可以最大化纤维的分离效率，同时保持纤维的完整性。
7、推荐初始处理时间为25分钟，这一时间长度是基于实验数据优化得出的，足以实现最佳的纤维分离效果。
8、在超声设备的作用下，液体内部会产生空化效应和声流效应。空化效应是由超声波传播过程中形成的微气泡快速生成和破裂引起的，这种破裂会在纤维周围产生局部高温高压，从而破坏纤维的粘附力，使其分散为独立的纤维单元。
9、声流效应则促进了纤维的定向移动和层次分离，使不同物理性质的纤维能够有序分层，避免了机械分离中可能出现的纤维断裂或混合问题。
10、与传统离心设备相比，超声处理无需复杂机械结构，仅通过调节超声设备的频率和功率，即可实现对纤维长度和均匀性的精细调控，从而获得适合特定造纸需求的纤维纸浆。
11、数据显示，采用超声技术后，纤维分离率提高至95％以上，能耗较传统离心法降低约30％，同时纸浆纤维的完整性和均匀性提升了20％。
12、超声设备能使纤维分离长度更加均匀，纤维长度集中在0.7-2mm范围内，适合造纸工艺的要求；超声处理不需要化学添加剂，减少了化学污染；超声设备占地小、结构简单，维护成本较低，适合中小规模工厂的推广应用。
13、其中，筛网的直径为0.1-0.5mm，进一步分离细小颗粒，得到长度均匀的纤维浆料。
14、其中，所述脱水的温度范围为20-60℃。
15、其中，菌菇渣来源于菌棒，其原料为玉米芯、麸皮、棉籽壳和豆粉，经过机械粉碎和颗粒化处理，用于菌菇的生长。
16、菌菇的生长周期为三到四个月，在此期间，微生物和湿冷环境对菌菇渣的基质产生进一步的酵化作用，使纤维部分分解并软化。
17、采收菌菇后，将菌菇渣再进行简单的物理粉碎。此过程中可能混入少量老菌皮，但由于菌菇渣内无泥土和肥料，无需清洗。
18、本专利技术通过独特的超声处理技术，进一步分离菌菇渣中的纤维，实现纸浆的高效制备。本专利技术的方法无需高温蒸煮，节能环保，同时提高了菌菇渣的利用价值。与传统离心设备相比，此方法省去了额外的机械处理步骤，降低了设备能耗，同时保护了纤维的完整性。
19、本专利技术还提供一种由所述方法制备的纸浆。
20、其中，所述纸浆的纤维长度为720.25～3120.36μm。
21、本专利技术还提供所述纸浆在制备纸中的应用。
22、利用传统的蒸煮工艺制备纸浆过程中，由于高温度或过长时间导致纤维虚脱(纤维过度降解或纸浆质量下降)，而本专利技术中涉及的菌菇渣，在预处理前无需清洗和分拣，本身是洁净的。
23、传统的蒸煮法需要在高温高压条件下进行，对蒸汽和化学药品的需求量较大，导致能耗和物耗较高。蒸煮过程中会产生大量的废液(如黑液)，其中含有高浓度的有机物和化学物质，处理难度大，若处理不当会对环境造成严重污染。此外，蒸煮过程中还可能产生恶臭气体，进一步污染大气。纸浆得率和质量受限，得率较低：蒸煮过程中纤维素和半纤维素会发生降解，导致纸浆得率降低。
24、强度问题：如果蒸煮过度，纤维素会过度降解，导致纸浆强度下降。颜色问题：蒸煮后的纸浆颜色较深，尤其是硫酸盐法蒸煮的纸浆，漂白难度较大。
25、蒸煮不均匀：传统的蒸煮设备(如立式蒸煮锅)可能导致菌菇渣受热不均匀，进而影响纸浆质量的稳定性。连续蒸煮设备结构复杂，附属设备多，制造要求高，投资费用较大。生产灵活性不足，一旦设备出现故障，整条产线停工，影响较大。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用菌菇渣制备纸浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：将粉碎后的菌菇渣和水混合，搅拌均匀后，进行超声、过筛网、干燥，即可得到所述纸浆。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述粉碎后的菌菇渣和水的质量比为1:4-1:5。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述超声的频率为25-40kHz；所述超声的时间为8-30分钟。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，筛网的直径为0.1-0.5mm。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述干燥的温度范围为20-60℃。
6.一种由权利要求1～5任一项所述方法制备的纸浆。
7.根据权利要求6所述纸浆，其特征在于，所述纸浆的纤维长度为720.25～3120.36μm。
8.权利要求6～7任一项所述纸浆在制备纸中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种利用菌菇渣制备纸浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：将粉碎后的菌菇渣和水混合，搅拌均匀后，进行超声、过筛网、干燥，即可得到所述纸浆。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述粉碎后的菌菇渣和水的质量比为1:4-1:5。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述超声的频率为25-40khz；所述超声的时间为8-30分钟。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，朱铖佳，吴亮亮，朱银龙，刘英，习爽，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。