CN108411672A - 一种利用特效复合生物酶制剂竹子制化学浆的新工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种竹子制浆传统法用特效复合生物酶制剂新工艺。利用特效复合生物酶制剂所具有的嗜热、嗜冷、嗜酸、嗜碱等特性。经催化缴活或外加热至临界温度(60‑80)℃后，迅速打破植物的管能团，利用植物自身所含的果胶、单宁、各种糖类、和部分乙酸、木质素，除保留纤维素、半纤维素外全部作为热能源分解燃烧，从而实现了不用外加热可持续数小时连续不断加热以上，在不用压力容器的条件下，从里向外的蒸煮各种植物所需的热量，完全实现制浆零排放目标，对制浆造纸行业是一次革命，开辟了一条新的途径。

Description

一种利用特效复合生物酶制剂竹子制化学浆的新工艺方法

技术领域

本发明属于制浆造纸领域，特别涉及特效复合生物酶制剂竹子制化学浆新工艺。

背景技术

竹子，又名竹。品种繁多，有箭竹(ArrowBanbbo)等。多年生禾本科竹亚科植物，茎为木质，是禾本科的一个分支，学名Bambusoideae(Bambusaceae或Bamboo)，在热带、亚热带地区，东亚、东南亚和印度洋及太平洋岛屿上分布最集中，种类很多，有的低矮似草，有的高如大树，生长迅速。

我国利用竹纤维造纸历史悠久，据记载已有1700多年历史。那时已开始利用嫩竹，经过石灰腌料，制造文化用纸。

造纸工业在我国的国民经济中具有重要的作用，近些年来我国造纸工业持续高速发展，纸和纸板生产量和消费均占世界第二位。2016年全国纸及纸板生产企业约2900家。全国纸及纸板生产量10710万吨。较上年增长2.79％人均年消费为75千克。近年来由于世界范围内木材资源的短缺。严格的环保立法，以及造纸技术和设备，还是原有的工艺和设备，没有新的技术发明，和与日剧增的消费形成一个很大的工业性问题。因此世界各地都十分重视造纸技术的研发和创新技术上推广，怎样改善质量，开发新技术，资源高效利用，保护环境节能降耗，提高经济效益和保持造纸工业的可持续发展，具有举足轻重的作用。因此对于高速发展的中国造造纸工业来说，特效复合生物酶制剂的研发成功，生产和应用，具有巨大的潜在市场和利润发展空间。

发明内容

为此，本发明提供一种特效复合生物酶制剂竹子制化学浆新工艺。特效复合生物酶制剂化学浆生产方法，本方法具有节能、高效、清洁低碳环保等优点。并利用特效复合生物酶制剂所具有的嗜热、嗜碱、嗜酸等特性，激活加温到60～80℃后迅速打破植物的官能团，利用植物自身所含的果胶、单宁和乙酸木质素等，除保留纤维素半纤维素外，全部作为热能源燃烧。从而实现了不用外加热，可持续数小时90℃以上温度。在不用压力容器的条件下，从里到外蒸煮各种植物所需的热量，完全实现制浆零排放目标，对制浆行业是一次颠覆性的革命，开辟了一条新的道路。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种竹子制浆传统法用特效复合生物酶制剂，由如下重量份的原料组成：谷氨酸脱氢酶 5.3份、柠檬酸合成酶7.5份、过氧化氢酶4.2份、歧化酶占7.5份，辅助酶5.3份，有机酸营养液84.2份。

本发明还提供了一种竹子制浆传统法用特效复合生物酶制剂新方法，包括：

(1)、对竹子进行预处理、脱除杂质、角质层和腐烂变质部分；

(2)、将预处理的竹子，进行搓丝，并加入生物酶(一般加入量，每吨浆5-8公斤)。

(3)、将搓丝后并加入生物酶的竹子，加入到生物酶催化反应器中，进行加热激活催化反应1.5-2小时，温度控制在80-105℃。

(4)，将催化反应完后的物料，进行脱除残余的生物酶，并过滤，沉淀，收集备用。

(5)，将脱除残余生物酶后的物料，加入到裂变反应器中，并加入碱性，过氧化氢酶(5-10 单位)。进行反应，时间为20-30分钟。

(6)、将裂变反应后的物料，加入到还圆反应器中，并加入螯合剂和双氧水，调质漂白(螯合剂1.5％，双氧水60-160公斤)，时间为45-60分钟。

优选的，所述特效复合生物酶制剂溶液中酶与水的比例为1：5，即：10万单位的特效复合生物酶制剂与5份的水。

本发明还提供了任一上述的方法制备的浆料。

优选的，白度在65-75度之间，水分65％。

本发明的有益效果

(1)工艺流程短。传统工艺：一、备料工序：二、蒸煮工序：三、喷仓：四、碱回收、五,洗浆：六漂白：七、锅炉：八水处理。新工艺：一、备料：二、反应器：三、洗浆调质：四、水循环利用工序。二、投资少：比传统工艺节约一半，生产成本低，无三废：占地少等。不用投资碱回收，锅炉、大型水处理厂。三本方法对各种木、竹、韧皮类、麻、草类植物都能适用。适应性广，一次性投资可以生产各种产品，在不改变工艺的前提下，只需改变配方可以生产各种高、中、低产品。和利用各种原材料。四、本方法利用特效复合生物酶制剂生产。不用碱、不用酸、不用氯、不排水、不用锅炉、制浆时间短、自行加热、节约煤、电等优点。本方法生产的产品，完全符合造纸用化学浆标准，硬度12-16以下，白度大于75度。特别在特种纤维制造优点更加突出。在宣纸、绝缘材料、善食纤维等，高端领域具有很大的发展前途。

(2)本发明制备方法简单、成浆效率高、实用性强，易于推广。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的说明。

实施例1

一万吨竹子生产纤维素投资工艺及主要设备。

①生产工艺流程；

自动上料→洗片机→搓丝机→催化反应器→喷放仓→双镙旋挤浆机→裂变反应器→还圆反应器→挤浆机(成品)。

②主要设备

①生产用水与环保

由于我们采用是世界最先进的特效复合生物酶制剂生产技术，所有生产用水，经过滤沉淀全部回用，主要是水的各种物质已经裂变分解作为热能燃烧，除有少量短纤维需要沉淀过滤外，没有任何物质，所以水从颜色各项指标完全满足生产回用标准。从而降低生产成本。

②产品各项理化指标

①卡伯值≤8-12、②白度≥75度、灰分≤6-8、。抗拆≥6-7次抗拉强度≥3500km

四、现代工艺的优点与传统工艺的对比；

本方法具有以下优点

1、工艺流程短、不用锅炉、不用污水处理、不用碱回收。从环保角度如果用燃煤锅炉有二氧化碳排放，燃气、电、生物质锅炉成本高。

2、无污水处理，如果按当下产量每天生产10吨至60吨产能，需要投资污水处理200万-600万，占地面积大资金大运行成本每立方2.6元左右，给企业带来无形生产成本。

3、本方法从环保角度看，不排水不排气没有任何污染，占地面积少，自动化程度高没有二次污染，无三废排放。

4、投资少，一条生产工艺可以生产各种植物竹、木、韧、皮、草等，只需改变配方即可生产。化学浆。

5本方法不用碱、不用酸、不用氯、不排水、制浆时间短，自动加热，节约煤、电等，不用压力容器，制浆漂白，水处理一次完成。在特种纤维制造优点更加突出，在宣纸，绝缘材料，膳食纤维等，高端领域有很大的发展前途和空间。

2传统是生产工艺存在的问题；

1投资大，动则上千万，多则上亿，必须上大型锅炉、大型碱回收、水处理、土建工程大、用人多、生产过程产生黑液环保压力大。

2能耗高原材料利用率低，用电、用煤多、单位成本高，设备自动化程度落后，且是国家严格禁限项目。

实施例2

本发明特效复合生物酶制剂具体制备方法是，根据不同植物品种、种类、生长年限和其主要化学组分，以及终端所需要产品来进行制备的复合生物酶。

利用谷氨酸脱氢酶在氢离子催化下，脱去纤维素基键，可以水解到D-葡萄糖；利用柠檬酸合成酶做中间体，打破植物官能团大小分子的胞间层；利用过氧化氢酶能增加对木素的紫丁香基结构单元，对羟苯基、甲氧基、酚羟基，以及小分质量降解，增强木质素反应活性。经歧化反应，电子传递键加热，达到经激活后，自催自加热的目的。

根据一般植物的化学组分，像木材的化学组分如下：碳49％-50％；氢42.6％；氧6.4％；氮0.1％-1％；灰分中：钙、钾、钠、锰、铁、磷、硫，热带地区含硅等。木材的成分：1、多糖类：纤维素和半纤维素；2、木素(属于芳香族化合物质)；3、可提取物：树脂、挥发性油类、单宁、色素等；4、灰分(矿物质)

根据以上说明列举，木材特效复合生物酶制剂制浆配比如下：

谷氨酸脱氢酶3％、柠檬酸合成酶5％、过氧化氢酶2％、歧化酶占5％，辅助酶3％，有机酸营养液82％。

一、复合酶液的具体成你：

在申请中有主要有三种：分别是(1)、柠檬酸合成酶；(2)、谷氨酸脱氢酶；(3)、过氧化氢酶。下面分做一下说明：一、柠檬酸合成酶：

在三羧酸循环第一步反应中，催化乙酰辅酶A的乙基与草酰乙酸的酮基缩合生成柠檬酰辅酶A，一便后续高能硫酸键水解，释放出辅酶A，得到柠檬酸合成酶。

柠檬酸合成酶是一个调控酶，能调控植物脂肪的代谢，脂肪酸的氧化及细胞的水解，起着重要作用。

柠檬酸合成酶的生物化学特性，物理特异性，反应催化乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合生成拧檬酸复合酶。

最适合的pH值和最适合的反应温度，柠檬酸复合酶和乙酸辅酶，根据其在植物真核细胞中的定位，在pH值6.0-8.0的范围内比较稳定。

产电模式菌的pH值为8.0，最适合反应温度为30-55℃，但嗜酸热原菌和水生栖热菌，最适合温度分别为75-80℃，而热古菌，最适合反应温度在90℃。

目前发现的柠檬酸复合酶，一般为同源二聚体或六聚体。通常分为两大类。

革兰氏阳性古细菌及真核细胞。枯草芽孢杆菌，产电模式菌和水生栖热菌，而***一般为同源六聚体，醋酸杆菌和亚硝单胞菌均为同源六聚体。而植物及部分真菌的过氧化物酶体，可能来源于真细菌。

由于柠檬酸复合酶，在植物代谢中，起到的重要作用，形成了稳定的复合物，这些复合物对植物，提高有机酸合成酶基因活性，增加有机酸合成与分解发挥着重要作用。

(2)、谷氨酸脱氢酶：

谷氨酸脱氢酶，普遍存在于植物体内，它虽然不是植物利用氮素的主要成份，但在植物氮代谢中，起着重要作用。

高等植物中的谷氨酸脱氢酶，主要存在于线粒体中，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸为辅酶，它在植物的衰老过程，在高温和水份胁迫等状况下，使其铵同化的功能。但在黑暗或碳胁迫条件下，又能氧化铵，生成有机酸，从而为三羧酸循环提供了碳骨架。

在申请书中，提供的木材化学组份中，一般植物中有1％的氮；氢42.6％；氧6.4％。

本发明是利用谷氨酸脱氢酶，在柠檬酸复合酶，在高温催化下，使其植物中1％的铵，生成有机的三羧酸，从而使三羧酸与过氧化氢酶，双氧水岐化反应。

把植物中的氢、氧、氮三种物质转化。大部份氢原子作为热源被利用，一部份氧、氢原子生成水。

从而实现能自催、自加热清洁制造纤维素的可能。这是本发明与传统方法的最大不同之处。

(3)、过氧化氢酶：

过氧化氢酶是催化过氧化氢分解成氧和水的酶。它的主要作用就是催化双氧水分解成水和氧气。

使得双氧水不至于与氧气，在铁粒子，在鳌合物作用下，反应生成对制造纤维素有害的物质，造成纤维素返黄的现象。而对纤维素没有影响，因而在漂白纤维上残留的双氧水被彻底水解，避免纤维素进一步氧化。一般pH值为6-8，温度在20-55℃，但是与有机酸、双氧水、特效复合生物酶制剂混合使用，一般pH值为1.5-5.5，温度在80-90℃时，加快双氧水的分解，起到了关键作用，是本发明的独到之处。

两种酶分别是上海科顺生物科技，西安等公司都有售。价格在99-220元/公斤，根具需要不同，价格不一。过氧化氢酶和歧化酶及其它辅料全国有售。

本发明利用的酶制剂产品在应用方面，将具有以下优势：

1.各单酶基因都具有最适合酶活反应温度高、热稳定性好、反应速度快的特点；

2.开发的复合酶制剂，具有组分成分明确，作用位点已知，能有效防止副产物生成及不期待反应的发生；

3.复合酶制剂各酶成分比例可以按理想比例复配，最大发挥酶制剂协同促进效应，有效改善天然酶中的某些单酶制剂不足引起抑制反应；

4.高温的催化条件可明显降低反应体粘度，降低生产过程的动力消耗成本；

5.高温催化条件有效防止杂菌污染，提高产物质量，有利于后期工序的生产；

6.在某些情况下还可以提高反应底物的溶解度，减少反应体积，简化工艺操作条件；

7.开发特效复合生物酶制剂普遍具有良好的推送性，酶活半衰期长，可以明显节省酶制剂的使用量，且有利于酶制剂的贮存；

8.部分酶制剂还可以用于有机物反应催化体系。本发明研究的新型复合生物酶有着巨大的市场前景；

9.制剂无色无毒，天然有机、环保；

10.制备方便，便于贮存、运输，使用方便。

实施例2

竹特效复合生物酶制剂制浆配比如下：

谷氨酸脱氢酶5.3份、柠檬酸合成酶7.5份、过氧化氢酶4.2份、超氧化物歧化SOD占7.5份，烟酰胺5.3份，醋酸84.2份。

具体制浆方法如下：

1)将竹子原料干燥、称重、切片，待用；

2)将上述特效复合生物酶制剂和水按比例加入到上述竹子片中(特效复合生物酶制剂、竹子绝干质量、水的质量比为0.7：1：4.5)，混合均匀，于密闭条件下加热至临界温度60-80℃后，反应6-8h，即得竹子浆。

黏度测定：按GB/T 1548-2004标准，采用铜乙二胺法测定；卡伯值：按GB/T 1546-2004 标准测定；

将上述的竹子浆按照60g/m²抄造成纸张，白度测定：浆样经纤维疏解器疏解后，在布氏漏斗上抄片，经风干后，用YQ-Z-48A型白度颜色测定仪测定白度。

检测结果表明：竹子浆的卡伯值为11.5，粘度为753.1ml/g，纸浆的白度为78.1％ISO。

实施例3

竹特效复合生物酶制剂制浆配比如下：

谷氨酸脱氢酶5.4％、柠檬酸合成酶7.6％、过氧化氢酶4.5％、超氧化物歧化SOD占7.8％，烟酰胺5.1％，醋酸85.9％。

具体制浆方法如下：

1)将竹子原料干燥、称重，待用；

2)将上述特效复合生物酶制剂和水按比例加入到上述竹子中(特效复合生物酶制剂、竹子绝干质量、水的质量比为0.8：1：5)，混合均匀，于密闭条件下加热至临界温度60-80℃后，反应6-8h，即得竹子浆。

黏度测定：按GB/T 1548-2004标准，采用铜乙二胺法测定；卡伯值：按GB/T 1546-2004 标准测定；

将上述的竹子浆按照60g/m²抄造成纸张，白度测定：浆样经纤维疏解器疏解后，在布氏漏斗上抄片，经风干后，用YQ-Z-48A型白度颜色测定仪测定白度。

检测结果表明：竹子浆的卡伯值为8.9，粘度为667.2ml/g，纸浆的白度为80.9％ISO。

最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种竹子制浆传统法用特效复合生物酶制剂，其特征在于，由如下重量份的原料组成：谷氨酸脱氢酶5.3份、柠檬酸合成酶7.5份、过氧化氢酶4.2份、歧化酶占7.5份，辅助酶5.3份，有机酸营养液84.2份。

2.一种竹子制浆传统法用特效复合生物酶制剂新方法，其特征在于，包括：

(1)、对竹子进行预处理、脱除杂质、角质层和腐烂变质部分；

(2)、将预处理的竹子，进行搓丝，并加入生物酶，一般加入量，每吨浆5-8公斤；

(3)、将搓丝后并加入生物酶的竹子，加入到生物酶催化反应器中，进行加热激活催化反应1.5-2小时，温度控制在80-105℃；

(4)、将催化反应完后的物料，进行脱除残余的生物酶，并过滤，沉淀，收集备用；

(5)、将脱除残余生物酶后的物料，加入到裂变反应器中，并加入碱性，过氧化氢酶(5-10单位)；进行反应，时间为20-30分钟；

(6)、将裂变反应后的物料，加入到还圆反应器中，并加入螯合剂和双氧水，调质漂白(螯合剂1.5％，双氧水60-160公斤)，时间为45-60分钟。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特效复合生物酶制剂溶液中酶与水的比例为1：5，即：10万单位的特效复合生物酶制剂与5份的水。

4.权利要求2或3所述的方法制备的浆料。

5.如权利要求4所述的浆料，其特征在于，白度≥75度，水分65％。