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稻草生化制浆新技术

发布时间:2022年04月29日    点击:[0]人次

稻草生化制浆新技术

提 要:本文报导了我国稻草生化制浆新技术的研究及中试投产成果。研究成果及中试显示了用No.38工程菌酶处理的生化浆,其物理机械性能达到与优质阔叶木浆相媲美的程度,制浆排水的负载亦比常规碱法草浆低得多,排水污染防治措施有所落实。

关键词:稻草;生化法制浆;No.38工程菌;漂白浆

作者简介:钱鹭生,教授级高级工程师,中国造纸学会涂布加工纸专业委员会主任委员,中国造纸学会学术工作委员会委员,美国制浆造纸协会正会员。

我国的非木材农基原料(agro-based materials),包括稻草、麦草、蔗渣、龙须草、竹子、芦苇、玉米秆、高梁秆、韧皮纤维原料类等,迄今大部分沿用碱法制浆。其中稻草碱法浆的质量,即使比起其他非木材纤维浆,存在着成纸脆硬,松厚度差,耐折、抗撕裂、耐破差等缺点;且滤水慢等不适于近代高速纸机的抄造,制浆黑液含硅量高等弊端。另外,稻草全草整体来分析,基秆含量低,其叶、穗、根加起来占总体比例高,含硅量也高,稻草的杂细胞含量高达40%~60%,这些都是对稻草成浆强度改善以及制浆碱回收不利的。如果能够利用生物制浆方法,克服及改善稻草纤维浆存在的这些缺点和弊端,则其他非木材纤维原料应用生物法制浆,就可稍加探索、引伸而解。另外,我国有较大的产稻区,资源丰富,极易收购,价格便宜,所以本生化法的首次研究对象,就选择了稻草。

1 No.38工程菌漂白生化稻草浆及精饲料(单细胞蛋白)生产

1.1工艺流程(如图1)

图1 漂白生化稻草浆及精饲料生产工艺流程

1.2 生产工艺说明

1.2.1 生化处理

稻草经常规除尘、除杂,切短成100~150mm后,进入生物处理罐(3m3),菌种为No.38工程菌SSF等提取出来的多种强活性酶。酶处理条件:温度60℃以下,pH值3.5,时间1~2h,料液比5%~15%,原料不需消毒。

1.2.2 筛选杂细胞等

草类原料经过生化处理后呈半浆状,经水力碎浆机作用基本分散成粗浆。粗浆经过振框筛时,一些在生化处理时未能完全去除的细小杂质随水通过筛网,而得到浓缩的浆料则从筛网上进入挤压机挤干,过筛网的白水经沉淀去除细小杂物后重回水力碎浆机使用。

1.2.3 漂 白

经上述步骤获得的粗浆需通过两步进行漂白,第一,碱处理:粗浆经碱煮,大量色素及其它杂质被脱除,提高了白度(其未漂浆最高白度可达40%~42%ISO左右),且完全分散成细浆,碱处理黑液进入碱回收装置。第二,H1P1或P1P2二段漂:细浆经两段漂白、洗涤,即可抄成成品纸浆板。

1.2.4〓酶及单细胞蛋白的生产

上述生化处理产生的处理液(抽提液)进入发酶罐,投入补充工程菌菌种,经培养分泌出新生酶,液体中除酶外大多数有机物被转化为单细胞蛋白,此蛋白经挤干、干燥即为成品。而工程菌产生的酶则溶于液体中,此液体重新进入生化处理罐使用。

1.3 纸浆的性能

为了改善生物处理后稻草浆的机械物理性能,减少漂白废水AOX的排放量,经酶处理后的纸浆,经过螺旋压榨机挤浆,进入碱煮系统。碱煮可以用Na2CO3来完成,以达碱回收工序时的“免苛化”。蒸煮用碱量以NaOH计,对酶处理后风干浆为6.5%~7.5%,液比随生物处理浆的干度来调节,约为1/(3~4.5),常压95℃煮30min。煮后未漂浆经黑液提取后,以相当于有效氯(AC)6%的次氯酸钠漂白(ECF浆),或3.5%左右H2O2两段漂白(TCF浆),可以获得80%ISO以上的漂白稻草生化浆。表1、表2分别列出了不同程度酶处理漂白稻草浆与未漂稻草浆的物理性能。

表1 不同程度酶处理与同条件碱处理后的稻草浆物理性能

测试项目

漂白浆1

漂白浆2

漂白浆3

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