專利名稱：物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造紙漿的工藝，特別是涉及物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
紙是我國四大發(fā)明之一，是中華民族引以為自豪的古代燦爛文化，紙是推廣和傳播文化與知識信息的工具，與每個人的生活息息相關(guān)。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，2002年我國紙和紙板的生產(chǎn)量為3780萬噸，消費(fèi)量為4332萬噸，占世界第二位。人均紙的用量達(dá)每人每年30多公斤，目前世界每年人均紙的用量達(dá)51.8公斤。全世界紙和紙板年生產(chǎn)量達(dá)32116萬噸。預(yù)測到2010年我國紙和紙板每年消費(fèi)量將達(dá)到7000～8000萬噸，居世界首位。
造紙先要制造紙漿，全世界傳統(tǒng)的制作紙漿的生產(chǎn)工藝主要是采用化學(xué)的“堿法”和“亞硫酸鹽法”。利用這些化學(xué)劑來腐蝕植物中的木素，所以生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生很多超標(biāo)排放的污水，污水中含有大量懸浮物、COD、BOD、色素(黑液)、酸堿等有毒害物質(zhì)，要處理好制造紙漿排放的污水，達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，其成本很高，按市場價格造紙廠則要虧損，因此很多造紙廠對制造紙漿的污水僅做簡單處理便排放出去，國內(nèi)很多河流湖泊的污染大都是流域地區(qū)造紙廠排污造成的。據(jù)統(tǒng)計2003年中國造紙行業(yè)污水排放量達(dá)35.3億立方米，占全國污水排放總量18.2％，COD排放量為287.7萬噸，占全國COD排放的40.8％，對人類的生存環(huán)境和健康帶來極大的威脅。國家環(huán)保局曾長年連續(xù)的向各個造紙廠發(fā)出警告，但終因經(jīng)濟(jì)等各種原因而屢禁不止。因此導(dǎo)致不得不將很多中小規(guī)模紙廠關(guān)閉禁止生產(chǎn)。用化學(xué)方法制作紙漿工藝不僅造成嚴(yán)重污染，還是個高耗能的產(chǎn)業(yè)，我國目前每生產(chǎn)1噸紙漿(干漿)平均耗煤1.55～1.7噸，耗電700～800度，耗水100～140噸，在全世界煤、電、水等基礎(chǔ)能源日趨緊張的情況下，傳統(tǒng)的制作紙漿工藝造成巨大耗能的弊端尤為突出。由于世界市場對紙張需求越來越龐大，給造紙行業(yè)帶來十分看好的商機(jī)，但由于傳統(tǒng)化學(xué)制造紙漿工藝已不能滿足綠色環(huán)保和社會可持續(xù)發(fā)展的要求，因此必須盡快有一種全新的無污染、低耗能的造紙技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的造紙工藝。
由此可見，上述有關(guān)傳統(tǒng)制造紙漿的工藝技術(shù)問題亟待解決。
為了解決上述紙漿的制作工藝問題，國內(nèi)外學(xué)者專家與相關(guān)造紙廠商無不費(fèi)盡心思謀求解決辦法，自20世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)外學(xué)者曾先后提出相關(guān)應(yīng)用微生物降解方法制作紙漿的想法，不少科研單位和大專院校的專家們投入較大精力研究尋找能夠降解植物木素的生物菌種，都認(rèn)為利用真菌中屬于擔(dān)子菌綱的白腐菌來降解木素是方向，因?yàn)榘赘亲匀唤缰形ㄒ痪哂歇?dú)立降解植物細(xì)胞壁木素成分的微生物，但白腐菌有好多種，不同的菌種對不同的植物木素的降解能力不同，而且白腐菌在對植物木素降解的同時也要降解一部分纖維素，這給生物降解帶來了一定負(fù)面影響，白腐菌在生長過程中分泌的木素降解酶產(chǎn)生菌生長緩慢，擴(kuò)大培養(yǎng)困難，對培養(yǎng)繁殖的介質(zhì)要求較為苛刻，這就給工業(yè)化生產(chǎn)帶來了一系列的障礙，所以從事這方面研究的學(xué)者們都停留在尋求可以實(shí)現(xiàn)快速繁殖且對培養(yǎng)介質(zhì)要求比較寬松的菌株上。因此，目前世界上還沒有人能運(yùn)用生物降解方法來實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化的無污染的紙漿生產(chǎn)工藝。
另外，植物木素的大分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，生物特性穩(wěn)定，它是植物組織進(jìn)化的產(chǎn)物，木素在植物纖維素和半纖維素組織細(xì)胞中起粘結(jié)作用，具有增強(qiáng)植物秸棵強(qiáng)度的功能，起保護(hù)植物纖維細(xì)胞作用，因此木素要比纖維素和半纖維素更難降解。
鑒于上述現(xiàn)有制作紙漿工藝所存在的難題，本發(fā)明人在總結(jié)多年從事生物降解應(yīng)用技術(shù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)多年反復(fù)試驗(yàn)，反復(fù)在尋找各種現(xiàn)象的根源，反復(fù)逐一進(jìn)行化解試驗(yàn)過程中所出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問題，終于實(shí)踐出一套可行的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿制作工藝技術(shù)要實(shí)現(xiàn)生物降解的目的，首先要通過基因轉(zhuǎn)化和誘變及雜交等辦法，培育出一些繁殖快的分泌木素降解酶多而且活力高的變異菌株(MSHM)，但我們必須科學(xué)的、實(shí)事求是的明白再好的菌種對植物木素的降解能力都是有限的，不可能在短時間內(nèi)100％的將木素全部降解了，這就要求我們采取其它手段來輔助微生物對植物木素的降解，為生物真菌提供更便于向植物木素進(jìn)攻的條件首先通過裂解、高壓膨化、疏解等手段實(shí)現(xiàn)物理破解植物的纖維細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)，利用這種物理方法與生物方法相結(jié)合的互補(bǔ)組合工藝，就能實(shí)現(xiàn)全世界同業(yè)者夢寐以求的無污染、低能耗、低成本、高品質(zhì)的制造紙漿的目的。這是中華民族繼蔡倫之后對造紙行業(yè)的又一偉大貢獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)。傳統(tǒng)制作紙漿是應(yīng)用化學(xué)處理生產(chǎn)工藝，產(chǎn)生大量污水，嚴(yán)重污染環(huán)境，全部凈化處理需要昂貴的費(fèi)用，提高紙漿造價，而且還要耗費(fèi)大量的水、煤、電等緊缺的能源。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝過程不用任何酸堿性化學(xué)品劑，無污染，節(jié)約水，耗材低，低能耗，成本降低50％以上，所生產(chǎn)的紙漿品質(zhì)優(yōu)良，無任何化學(xué)毒素，可用來制作食品包裝紙或香煙絲填加料。具有十分高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。是綠色環(huán)保和生態(tài)平衡的高科學(xué)技術(shù)，填補(bǔ)了全世界無污染紙漿制作技術(shù)上的空白。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問題是采用以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的。
依據(jù)本發(fā)明提出的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，是物理方法與生物方法相互補(bǔ)的組合工藝。是通過裂解、高壓膨化、疏解等物理破解手段先破壞被加工的植物纖維細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)間的木素的粘結(jié)力，再利用真菌微生物降解植物木素，實(shí)現(xiàn)植物纖維被分解脫離和軟化纖維組織的目的。具體是通過切料清洗、裂解、高壓膨化、疏解、生物降解、二次膨化、磨漿、篩分、漂白、擠干的幾道加工工藝程序來實(shí)現(xiàn)紙漿的制作。上述紙漿原料包括木材與非木材植物。
本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問題還可以采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的切料清洗工序，當(dāng)以木材為原料時，要將木材切削成木片，當(dāng)以草秸為原料時要將草秸切成定尺的標(biāo)準(zhǔn)長度，再將木片或草秸放入清洗池內(nèi)清洗，除去內(nèi)中夾雜的泥土、石子、金屬材料或塑料等雜質(zhì)。清洗過程也可以在專用的清洗設(shè)備中完成。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的裂解工序，是通過碾壓、擠壓、搓撕等機(jī)械加工手段使木片或草秸被裂解成為細(xì)條狀的木絲或草絲，并將木節(jié)與草節(jié)全部粉碎。這就使植物的生物組織結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞而疏松，上述機(jī)械裂解過程不易在原料很干燥的狀態(tài)下加工，會使植物纖維斷裂破碎。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的高壓膨化工序，是將上道工序被裂解成絲條狀的木絲或草絲與水一起裝入到一個高壓倉內(nèi)，封閉后將倉內(nèi)水壓提高到10Mpa以上，穩(wěn)壓10分鐘，瞬間卸壓，使植物纖維的組織之間因巨大的壓力變化而被膨化，纖維間被撕裂蓬松，這就使植物的纖維組織更進(jìn)一步遭到破壞。高壓膨化也可以采用蒸汽的氣壓方法來實(shí)現(xiàn)。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的疏解工序，是將上道工序被膨化的植物絲條與水一起裝到專用的疏切設(shè)備中，這個設(shè)備能將被膨化的植物絲條沿纖維方向均勻的分切成更細(xì)的纖維絲長條。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的生物降解工序，是將上道工序被疏解的植物細(xì)絲條進(jìn)行生物降解。對不同類型植物要投入不同的菌種，對以應(yīng)用好氧菌為主菌的生物降解工藝可采用如下的實(shí)施方法首先對植物細(xì)絲要均勻的噴淋上帶有豐富菌種的培養(yǎng)液，或?qū)⒅参锛?xì)絲倒入菌種液池中，經(jīng)攪拌浸漬好后撈出均勻的輔放到發(fā)酵床上，發(fā)酵床是傳送帶式的，有十幾張發(fā)酵床頭尾搭接的組合成一條傳輸連動線，每天將每張床上輔放的植物細(xì)絲向前移動一個床位，這些植物細(xì)絲從第一張床位移動到最后一張床位的十幾天時間內(nèi)就能完成整個發(fā)酵降解木素的過程。發(fā)酵床的傳送帶是用尼龍線編織的多孔網(wǎng)床，具有良好的通風(fēng)透氣性，每天要對發(fā)酵床上的植物細(xì)絲均勻噴淋帶有新菌種的培養(yǎng)液，室內(nèi)要陽光充足但必須避免紫外線直接照射，發(fā)酵床下要不斷鼓進(jìn)新風(fēng)但要保持適應(yīng)菌類和酶的生長溫度與濕度，本工序也可以采用將植物細(xì)絲裝入網(wǎng)袋內(nèi)，每天翻倒網(wǎng)袋實(shí)現(xiàn)通風(fēng)，還可以將這些網(wǎng)袋吊掛起來保證通風(fēng)透氣。但不管用什么方法，都必需保證植物細(xì)絲上的菌株旺盛的繁殖生長，保證陽光，保證濕度與溫度，保證通風(fēng)和送氧量。
對以應(yīng)用厭氧菌為主菌的生物降解工藝可采用發(fā)酵池的方法將植物細(xì)絲倒入發(fā)酵池內(nèi)，池內(nèi)的水中已含有豐富的降解菌株，水要淹沒過植物細(xì)絲，池內(nèi)要保持穩(wěn)定的適應(yīng)真菌與酶的繁殖生長溫度，嚴(yán)禁忽冷忽熱。一般不超過10天便可以實(shí)現(xiàn)對植物木素的降解過程。上述的兩種生物降解方法都是由多種真菌組合共同完成對植物木素的降解。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的二次膨化工序，是將上道工序已被生物細(xì)菌降解過的植物纖維絲條再次裝進(jìn)高壓倉內(nèi)注水加壓。壓力達(dá)到10Mpa以上，穩(wěn)壓10分鐘，瞬間卸壓。植物絲條由于被真菌將纖維組織之間的木素均已溶出并被分解，使纖維之間的結(jié)合力大大減弱，經(jīng)過這樣一次高壓膨化，纖維之間便全部分離更加蓬松而近似絮狀。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的磨漿工序，是將上道工序被膨化而變的蓬松的植物纖維用磨漿機(jī)磨成紙漿，磨漿的次數(shù)可根據(jù)不同植物和被膨化后的纖維狀況來確定。但不可將植物纖維磨的過于短碎。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的篩分工序，是將上道工序磨出的紙漿用篩漿機(jī)進(jìn)行篩分，將紙漿中的粗渣和細(xì)小的微粒分離出去，留下符合標(biāo)準(zhǔn)的纖維絨。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的漂白工序，是對紙漿有較高白度要求時所做的工序。漂白有兩種方法，一種是生物漂白，將紙漿浸入到生物漂白池中，利用生物酶降解紙漿纖維上的色素，一種是用氧離子漂白。這兩種方法都無污染。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的擠干工序，是將上道工序生產(chǎn)的紙漿用擠干機(jī)擠干，排除水分，形成含水率低于35％的半干紙漿餅或塊，以便于包裝或運(yùn)輸。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的十道加工工序的前后順序可在生產(chǎn)實(shí)踐中做些適當(dāng)調(diào)整，尤其是物理破解的一些工序還可以反復(fù)多加工幾次。
本發(fā)明與現(xiàn)有各種化學(xué)制紙漿工藝方法相比較，具有十分明顯的優(yōu)越性，本發(fā)明的生產(chǎn)工藝過程不用任何化學(xué)品劑，無污染，節(jié)約水，耗材低，低能耗，成本降低50％以上，所生產(chǎn)的紙漿品質(zhì)優(yōu)良，無任何化學(xué)毒素，可用來制作食品包裝紙或香煙絲填加料。具有十分高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。是綠色環(huán)保和生態(tài)平衡的高科學(xué)技術(shù)，填補(bǔ)了全世界在紙漿制作史上的空白。
綜上所述，本發(fā)明的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價值，并在同類產(chǎn)品的加工中從未有過相同或類似的加工工藝技術(shù)發(fā)表和應(yīng)用過，其不論在加工工藝過程和加工技術(shù)上都是對傳統(tǒng)紙漿加工工藝和加工技術(shù)的一場革命，且具有環(huán)保和實(shí)用的效果，確實(shí)具有顯著的技術(shù)進(jìn)步并使紙漿制作工藝技術(shù)產(chǎn)生一個質(zhì)的跨越。誠為一新穎、先進(jìn)、實(shí)用的新發(fā)明。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容給予實(shí)施，以下以本發(fā)明的最佳實(shí)施例詳細(xì)說明如后。
具體實(shí)施例方式
以下對依據(jù)本發(fā)明提出的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)其具體實(shí)施方式
、要求、特征及其功效、詳細(xì)說明如后。
本發(fā)明物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其主要生產(chǎn)工序是切料清洗、裂解、高壓膨化、疏解、生物降解、二次膨化、磨漿、篩分、漂白、擠干等工序。按此工序依序操作即可保證制作出合格的紙漿。
上述的切料清洗工序，是將植物原材料切割成便于加工的規(guī)格。切料前應(yīng)將木材剝皮，應(yīng)將草秸中的金屬、石塊、塑料等雜質(zhì)清除。木材應(yīng)切削成木片，木片長度為15～25mm，厚3～5mm，寬5～15mm為好；草秸類非木植物，應(yīng)切成長50～100mm標(biāo)準(zhǔn)長度。再將切好的木片或草秸浸入水中清洗，除其泥砂灰塵。使其干干凈凈的進(jìn)入下道加工工序。
上述的裂解工序，是將木片或草秸用各種相應(yīng)的專用設(shè)備，對其反復(fù)的碾壓，搓擠，梳撕，使被加工的木片或草秸的植物纖維組織結(jié)構(gòu)被壓擠裂開，被搓撕成為較為柔軟的木絲條或草絲條，這些絲條上能明顯看出有很多植物纖維絲毛在伸展，這就實(shí)現(xiàn)了裂解的目的，將原本很結(jié)實(shí)的植物纖維組織間的粘結(jié)力破壞掉，將一些生物難以分解的硬木節(jié)和硬草節(jié)全部碾壓粉碎并清除掉，這是對植物組織結(jié)構(gòu)的第一次破解。
上述的高壓膨化工序，是將上道工序被裂解的植物絲條裝入到專用的高壓倉內(nèi)，用水泵對高壓倉注水加壓，壓力要達(dá)到10Mpa以上，穩(wěn)壓10分鐘，使水的分子在高壓下擠進(jìn)到植物各個纖維組織中間，再瞬間泄壓，植物纖維間就會發(fā)生爆破膨化而被撕開，大部分植物纖維被分離開而出現(xiàn)纖維絲蓬松狀況。這就對植物組織結(jié)構(gòu)形成深層次的破壞。高壓膨化還能使植物表面的生物蠟?zāi)?尤其是草秸)被破壞掉，甚至有些木素已在物理破解過程中脫落而漂浮于水中。高壓膨化也可以用高壓蒸汽的氣壓方法來實(shí)現(xiàn)，但操作中氣壓沒有水壓安全，而氣壓要比水壓的效果好些，水壓成本低。
上述的疏解工序，是將上道工序被膨化了有些蓬松的木絲條或草絲條，裝入到專用的疏解設(shè)備中加工，該設(shè)備可以將植物絲條沿纖維長度方向做進(jìn)一步的分切，均勻的切成直徑與寬度都小于0.5mm的細(xì)絲條，這就使植物的纖維組織被較徹底的破解了，為下一步生物真菌對植物纖維進(jìn)行全面進(jìn)攻降解提供了十分方便的條件，因?yàn)槔w維間的木素均已被撕解開并暴露出來，菌酶可以直接在纖維表面上繁殖和降解木素。
上述的生物降解工序，是將已破解的纖細(xì)的植物細(xì)絲進(jìn)行生物降解，選用的生物菌種是白腐菌，其中的黃孢原毛平革菌等菌種經(jīng)過基因轉(zhuǎn)化而培育出新的幾種變異菌株(mshm)，這些變異菌種生長繁殖速度快，分泌的木素降解酶活力強(qiáng)，菌種對生長的介質(zhì)要求與環(huán)境條件要求不苛刻，較易解決，因此可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?；a(chǎn)。對不同類型植物要投入不同的菌種，對以應(yīng)用好氧菌為主菌的生物降解工藝可采用如下的實(shí)施方法首先對植物細(xì)絲要均勻的噴淋上帶有豐富菌種的培養(yǎng)液，或?qū)⒅参锛?xì)絲倒入菌種液池中，經(jīng)攪拌浸漬好后撈出輔放到發(fā)酵床上，平均鋪100～150mm厚，發(fā)酵床是傳送帶式的，有十幾張發(fā)酵床頭尾搭接的組合成一條傳輸連動線，每天將每張床上輔放的植物細(xì)絲向前移動一個床位，這些植物細(xì)絲從第一張床位移動到最后一張床位的十幾天時間內(nèi)就能完成整個發(fā)酵降解木素的過程。發(fā)酵床的傳送帶是用尼龍線編織的多孔網(wǎng)床，具有良好的通風(fēng)透氣性，每天要對發(fā)酵床上的植物細(xì)絲均勻噴淋帶有新菌種的培養(yǎng)液，室內(nèi)要陽光充足但必須避免紫外線直接照射，發(fā)酵床下要不斷鼓進(jìn)新風(fēng)但要保持適應(yīng)菌類和酶的生長溫度與濕度，本工序也可以采用將植物細(xì)絲裝入網(wǎng)袋內(nèi)，每天翻倒網(wǎng)袋實(shí)現(xiàn)通風(fēng)，還可以將這些網(wǎng)袋吊掛起來保證通風(fēng)透氣。但不管用什么方法，都必需保證植物細(xì)絲上的菌株旺盛的繁殖生長，保證陽光，保證濕度與溫度，保證通風(fēng)和送氧量。
對以應(yīng)用厭氧菌為主菌的生物降解工藝可采用發(fā)酵池的方法將植物細(xì)絲倒入發(fā)酵池內(nèi)，池內(nèi)的水中已含有豐富的降解菌株，水要淹沒過植物細(xì)絲，池內(nèi)要保持穩(wěn)定的適應(yīng)真菌與酶的繁殖生長溫度，嚴(yán)禁忽冷忽熱。一般不超過10天便可以實(shí)現(xiàn)對植物木素的降解過程。上述的兩種生物降解方法都是由多種真菌組合共同完成對植物木素的降解。
上述的二次膨化工序，是將上道工序已被生物細(xì)菌降解過的植物纖維絲條再次裝進(jìn)高壓倉內(nèi)注水加壓。壓力達(dá)到10Mpa以上，穩(wěn)壓10分鐘，瞬間卸壓。植物絲條由于被真菌將纖維組織之間的木素均已溶出并被分解，使纖維之間的結(jié)合力大大減弱，經(jīng)過這樣一次高壓膨化，纖維之間便全部分離更加蓬松而近似絮狀。
上述的磨漿工序，是將上道工序被膨化而變的蓬松的植物纖維用磨漿機(jī)磨成紙漿，磨漿的次數(shù)可根據(jù)不同植物和被膨化后的纖維狀況來確定。但不可將植物纖維磨的過于短碎。
前述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其中所述的篩分工序，是將上道工序磨出的紙漿用篩漿機(jī)進(jìn)行篩分，將紙漿中的粗渣和細(xì)小的微粒分離出去，留下符合標(biāo)準(zhǔn)的纖維絨。
上述的漂白工序，是對紙漿有較高白度要求時所做的工序。漂白有兩種方法，一種是生物漂白，將紙漿浸入到生物漂白池中，利用生物酶降解紙漿纖維上的色素，一種是用氧離子漂白。這兩種方法都無污染。
上述的擠干工序，是將上道工序生產(chǎn)的紙漿用擠干機(jī)擠干，排除水分，形成含水率低于35％的半干紙漿餅或塊，以便于包裝或運(yùn)輸。
上述的十道加工工序，在生產(chǎn)實(shí)踐中可根據(jù)不同的植物原料特點(diǎn)，對加工工序的前后順序做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，尤其是物理破解的各工序，如裂解、高壓膨化和疏解等工序，可反復(fù)的組合多加工幾次。
本發(fā)明提出的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，是物理方法與生物方法相互補(bǔ)的組合工藝，是通過裂解、高壓膨化、疏解等手段先破壞植物纖維組織結(jié)構(gòu)間的木素的粘結(jié)力，再利用真菌微生物降解植物纖維外表的木素，實(shí)現(xiàn)植物纖維完全被分解脫離和軟化纖維的目的。具體是通過切料清洗、裂解、高壓膨化、疏解、生物降解、二次膨化、磨漿、篩分、擠干的幾道加工工藝程序來實(shí)現(xiàn)紙漿的制作。
上述如此加工工藝程序構(gòu)成的本發(fā)明物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，對現(xiàn)今同行業(yè)的技術(shù)人員來說均具有許多可取之處，而確實(shí)具有技術(shù)進(jìn)步性。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述提示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或增減幾道加工工序，或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明的物理破解與生物降解相互補(bǔ)的組合生產(chǎn)工藝技術(shù)方案的基本內(nèi)容或依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何修改等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征是物理方法與生物方法相互補(bǔ)的組合工藝。是通過裂解、高壓膨化、疏解等物理破解手段先破壞被加工的植物纖維細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)間的木素的粘結(jié)力，再利用真菌微生物降解植物木素，實(shí)現(xiàn)植物纖維被分解脫離和軟化纖維組織的目的。具體是通過切料清洗、裂解、高壓膨化、疏解、生物降解、二次膨化、磨漿、篩分、漂白、擠干的幾道加工工藝程序來實(shí)現(xiàn)紙漿的制作。上述紙漿原料包括木材與非木材植物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的裂解工序，是通過碾壓、擠壓、搓撕等機(jī)械加工手段使木片或草秸被裂解成為細(xì)條狀的木絲或草絲，并將木節(jié)與草節(jié)全部粉碎。這就使植物的生物組織結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞而疏松，上述機(jī)械裂解過程不易在原料很干燥的狀態(tài)下加工，會使植物纖維斷裂破碎。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的高壓膨化工序，是將上道工序被裂解成絲條狀的木絲或草絲與水一起裝入到一個高壓倉內(nèi)，封閉后將倉內(nèi)水壓提高到10Mpa以上，穩(wěn)壓10分鐘，瞬間卸壓，使植物纖維的組織之間因巨大的壓力變化而被膨化，纖維間被撕裂蓬松，這就使植物的纖維組織更進(jìn)一步遭到破壞。高壓膨化也可以采用蒸汽的氣壓方法來實(shí)現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的疏解工序，是將上道工序被膨化的植物絲條與水一起裝到專用的疏切設(shè)備中，這個設(shè)備能將被膨化的植物絲條沿纖維方向均勻的分切成更細(xì)的纖維絲長條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的生物降解工序，是將上道工序被疏解的植物細(xì)絲條進(jìn)行生物降解。對不同類型植物要投入不同的菌種，對以應(yīng)用好氧菌為主菌的生物降解工藝可采用如下的實(shí)施方法首先對植物細(xì)絲要均勻的噴淋上帶有豐富菌種的培養(yǎng)液，或?qū)⒅参锛?xì)絲倒入菌種液池中，經(jīng)攪拌浸漬好后撈出均勻的輔放到發(fā)酵床上，發(fā)酵床是傳送帶式的，有十幾張發(fā)酵床頭尾搭接的組合成一條傳輸連動線，每天將每張床上輔放的植物細(xì)絲向前移動一個床位，這些植物細(xì)絲從第一張床位移動到最后一張床位的十幾天時間內(nèi)就能完成整個發(fā)酵降解木素的過程。發(fā)酵床的傳送帶是用尼龍線編織的多孔網(wǎng)床，具有良好的通風(fēng)透氣性，每天要對發(fā)酵床上的植物細(xì)絲均勻噴淋帶有新菌種的培養(yǎng)液，室內(nèi)要陽光充足但必須避免紫外線直接照射，發(fā)酵床下要不斷鼓進(jìn)新風(fēng)但要保持適應(yīng)菌類和酶的生長溫度與濕度，本工序也可以采用將植物細(xì)絲裝入網(wǎng)袋內(nèi)，每天翻倒網(wǎng)袋實(shí)現(xiàn)通風(fēng)，還可以將這些網(wǎng)袋吊掛起來保證通風(fēng)透氣。但不管用什么方法，都必需保證植物細(xì)絲上的菌株旺盛的繁殖生長，保證陽光，保證濕度與溫度，保證通風(fēng)和送氧量。對以應(yīng)用厭氧菌為主菌的生物降解工藝可采用發(fā)酵池的方法將植物細(xì)絲倒入發(fā)酵池內(nèi)，池內(nèi)的水中已含有豐富的降解菌株，水要淹沒過植物細(xì)絲，池內(nèi)要保持穩(wěn)定的適應(yīng)真菌與酶的繁殖生長溫度，嚴(yán)禁忽冷忽熱。一般不超過10天便可以實(shí)現(xiàn)對植物木素的降解過程。上述的兩種生物降解方法都是由多種真菌組合共同完成對植物木素的降解。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的二次膨化工序，是將上道工序已被生物細(xì)菌降解過的植物纖維絲條再次裝進(jìn)高壓倉內(nèi)注水加壓。壓力達(dá)到10Mpa以上，穩(wěn)壓10分鐘，瞬間卸壓。植物絲條由于被真菌將纖維組織之間的木素均已溶出并被分解，使纖維之間的結(jié)合力大大減弱，經(jīng)過這樣一次高壓膨化，纖維之間便全部分離更加蓬松而近似絮狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的磨漿工序，是將上道工序被膨化而變的蓬松的植物纖維用磨漿機(jī)磨成紙漿，磨漿的次數(shù)可根據(jù)不同植物和被膨化后的纖維狀況來確定。但不可將植物纖維磨的過于短碎。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的篩分工序，是將上道工序磨出的紙漿用篩漿機(jī)進(jìn)行篩分，將紙漿中的粗渣和細(xì)小的微粒分離出去，留下符合標(biāo)準(zhǔn)的纖維絨。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的漂白工序，是對紙漿有較高白度要求時所做的工序。漂白有兩種方法，一種是生物漂白，將紙漿浸入到生物漂白池中，利用生物酶降解紙漿纖維上的色素，一種是用氧離子漂白。這兩種方法都無污染。漂白后的紙漿經(jīng)擠干機(jī)擠干，作為紙漿成品包裝。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)，其特征在于其中所述的十道加工工序的前后順序可在生產(chǎn)實(shí)踐中做些適當(dāng)調(diào)整，尤其是物理破解的一些工序還可以反復(fù)多加工幾次。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種物理破解與生物降解相結(jié)合的紙漿生產(chǎn)工藝技術(shù)。是物理方法與生物方法相互補(bǔ)的組合工藝。是通過裂解、高壓膨化、疏解等物理破解手段先破壞被加工的植物纖維細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)間的木素的粘結(jié)力，再利用真菌微生物降解植物木素，實(shí)現(xiàn)植物纖維被分解脫離和軟化纖維組織的目的。具體是通過切料清洗、裂解、高壓膨化、疏解、生物降解、二次膨化、磨漿、篩分、漂白、擠干的幾道加工工藝程序來實(shí)現(xiàn)紙漿的制作。上述紙漿原料包括木材與非木材植物。本發(fā)明的生產(chǎn)工藝過程不用任何化學(xué)品劑，無污染，節(jié)約水，耗材低，低能耗，成本降低50％以上，所生產(chǎn)的紙漿品質(zhì)優(yōu)良，無任何化學(xué)毒素，可用來制作食品包裝紙或香煙絲填加料。具有十分高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。是綠色環(huán)保和生態(tài)平衡的高科學(xué)技術(shù)，填補(bǔ)了全世界在紙漿制作史上的空白。
文檔編號D21C3/00GK1757822SQ20041005055
公開日2006年4月12日 申請日期2004年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月7日
發(fā)明者葛文宇 申請人:葛文宇