CN110552219A - 一种利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本色浆的方法 - Google Patents

一种利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本色浆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本色浆的方法。该方法为：对棕榈空果串进行蒸气预处理，利用盘磨机对蒸气预处理后的棕榈空果串进行两段不同间隙的磨浆，然后采用漆酶对磨浆后的浆料进行酶促消潜，最后利用臭氧处理酶促消潜后的浆料。本发明的方法在整个制浆过程中没有使用任何对环境有害的化学药品，反应条件温和，反应产物环保无污染，完全符合当前的环保政策，制得的棕榈空果串本色浆制成手抄片后，柔软度、滤水性、松厚度等各项物理性能指标均达到相应标准。

Description

一种利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本 色浆的方法
技术领域
本发明属于轻工技术制浆造纸技术领域，具体涉及一种利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本色浆的方法
背景技术
随着我国经济不断的蓬勃发展，人民的生活水平不断提高，生活所需的纸制品也不断增长，虽然我国的森林资源增长速度飞快，但是人均森林资源还是相对较少。与此同时，我国的废纸回收体系不完善，导致二次纤维利用率不理想，所以充分利用非木材纤维原料填补上述缺口是解决我国制浆造纸行业原料短缺状况的理想方法。棕榈空果串是棕榈油产业的废弃物，每生产1吨棕榈油大约生产1.1吨的棕榈空果串废弃物，目前这些废弃物并没有得到高价值的利用，但是经实验分析却是优质的制浆造纸纤维原料。采用传统的化学法制浆方法，产生的黑液污染环境，处理麻烦，投资费用高。机械法制浆不仅污染少，而且浆的某些性能也优于化学浆，例如得率、松厚度、不透明度、挺度和保水值等性能都要优于化学浆。
热磨机械浆是高得率浆的一种，预汽蒸软化后的原料经过盘磨机磨浆后，纤维彼此分离，并且这种分离是发生在出生壁和次生壁之间，最佳的分离位置是纤维细胞壁的次生壁外层(S1)和次生壁中层(S2)，所得的浆料表面会被覆盖一层木素和抽出物，影响纤维间的结合强度，最后导致成纸强度较差。漆酶可以催化降解木素，而且反应条件温和，对环境友好。臭氧也是环保的氧化剂，可以进一步降解木素，提高最终成纸强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提出了一种制备棕榈空果串热磨机械浆本色浆的方法，该方法能够提高纸浆得率，几乎没有化学品的使用，清洁生产，节约成本、保护环境。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本色浆的方法，对棕榈空果串进行蒸气预处理，利用盘磨机对蒸气预处理后的棕榈空果串进行两段不同间隙的磨浆，然后采用漆酶对磨浆后的浆料进行酶促消潜，最后利用臭氧处理酶促消潜后的浆料。
上述方法中，所述蒸气预处理的工艺条件为：取平衡好水分的棕榈空果串进行洗涤，将洗涤后的棕榈空果串放入蒸气预处理装置中，反应压力为0.4～0.6MPa，反应时间为20～40min。
上述方法中，所述两段不同磨浆间隙分别为0.4～0.6mm和0.1～0.3mm。
上述方法中，酶促消潜条件为漆酶用量：10～15U/g浆，反应体系pH条件为：pH值为4～6的柠檬酸-磷酸盐缓冲溶液，温度：40～55℃，浆浓：2～8％，反应时间：40～60min。
上述方法中，臭氧处理条件为：臭氧浓度：80～120g·Nm-3，反应体系pH：1.5～3.0，浆浓：20～35％，反应时间：2～6min，保护剂：草酸。
一种利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本色浆的方法，具体步骤如下：
(1)蒸气预处理：将棕榈空果串浸湿后放入反应釜中进行蒸气预处理，所述蒸气预处理条件为压力0.4～0.6Mpa，时间为20～40min；
(2)磨浆：预处理结束后取出原料立即进行磨浆操作，采用两段磨浆，磨浆间隙分别为0.4～0.6mm和0.1～0.3mm，然后利用筛分机进行筛浆；
(3)水分测定：精确称取1～2g已平衡好水分的细浆，于一洁净的已烘干至质量恒定的扁形称量瓶中，置于(105±2)℃烘箱中4h，将称量瓶移入干燥器中，冷却0.5h后称重，而后将称量瓶再移入烘箱，继续烘1h，冷却称重，如此重复，直至质量恒定为止；
(4)酶促消潜：将已测好水分的细浆置于烧杯中调节浆浓至2～8％，同时用檬酸-磷酸盐缓冲溶液调节反应体系pH为4～6，加入漆酶(品牌：苏柯汉；货号：SUKALacc)，控制其用量为10～15U/g浆后将烧杯至于40～55℃的水浴锅中，同时安装好搅拌装置，将转速调至150rad/min，反应时间40～60min；反应结束后升温至100℃进行灭活处理，并将所得到浆料离心、疏解后放入塑封袋中备用；
(5)臭氧处理：将消潜后的浆料调至20～35％的浆浓后调节pH＝1.5～3，加入草酸保护剂后置入臭氧反应釜，打开搅拌装置，调节臭氧流量为80～120g·Nm-3后开始计时，2～6min后停止反应取出浆料洗涤至中性后即得到棕榈空果串本色浆。
优选的，步骤(1)所述的蒸汽预处理条件为压力0.5Mpa，时间40min。
优选的，步骤(2)所述的磨浆间隙分别为0.5mm和0.2mm。
优选的，步骤(3)所述的酶促消潜条件为浆浓：5％，pH：5，酶用量：12U/g浆，温度：50℃，时间：50min。
优选的，步骤(4)所述的臭氧处理条件为浆浓：25％，pH：2，臭氧流量：100g·Nm-3，时间：4min。
与传统的化学制浆法相比，本发明的方法具有如下优点：
1、纸浆得率高，由传统化学法的40％-50％提高到70％-80％。
2、纤维质量好，纤维平均长度0.99mm、长宽比可达55.2。
3、成纸性能好，可以用来生产瓦楞纸。
4、无制浆废水产生，没有环保压力。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)取200g绝干棕榈空果串润湿后放入反应釜中进行蒸气预处理，预处理条件为压力：0.5Mpa，时间：40min。
(2)将蒸气预处理好的棕榈空果串进行两段磨浆，磨浆间隙由0.5mm调小至0.2mm，将磨好的浆料进行筛浆，得到的细浆离心、分散后放入塑封袋中平衡水分。算得其得率为76.25％，得率(X)公式如下：
式中m1——绝干原料的质量，g
m2——平衡好水分的细浆质量，g
x——平衡好水分的细浆水分，％。
(3)水分测定：精确称取1～2g已平衡好水分的细浆，于一洁净的已烘干至质量恒定的扁形称量瓶中，置于(105±2)℃烘箱中4h，将称量瓶移入干燥器中，冷却0.5h后称重，而后将称量瓶再移入烘箱，继续烘1h，冷却称重，如此重复，直至质量恒定为止。
(4)取30g平衡好水分的细浆置入烧杯中，调节浆浓至5％的同时用檬酸-磷酸盐缓冲溶液将浆料pH值调至5，将烧杯置入50℃水浴锅中，打开搅拌器调至转速150rad/min，按照12U/g浆的用量加入漆酶(品牌：苏柯汉；货号：SUKALacc)，待反应50min后放入100℃水浴锅进行灭活10min。洗涤浆料至中性后离心，最后放入塑封袋中平衡水分。
(5)取20g步骤(4)中酶促消潜后的浆料，调节浆浓至5％的同时用1mol/L的H2SO4溶液调节浆料pH值为2进行酸处理30min，然后挤出水分至浆料水分为20％，将浆料放入臭氧反应釜中的同时加入草酸溶液作为保护剂，最后打开臭氧发生器和搅拌装置，待臭氧产生稳定后通入反应釜中，控制臭氧流量为100g·Nm-3，反应4min后停止反应，取出浆料。
(6)洗涤步骤(5)臭氧处理好的浆料至中性，即得到棕榈空果串本色浆。
(7)经实验室纤维分析仪检验，棕榈空果串本色浆的纤维长度为0.590mm，长宽比为50.2。
(8)利用实验室凯赛法自动抄片机抄得的实验室手抄片经检验后，其抗张指数为25.96N·m/g，耐破指数为1.4kPa·m2/g。
实施例2
(1)取200g绝干棕榈空果串润湿后放入反应釜中进行蒸气预处理，预处理条件为压力：0.4Mpa，时间：20min。
(2)将蒸气预处理好的棕榈空果串进行两段磨浆，磨浆间隙由0.6mm调小至0.3mm，将磨好的浆料进行筛浆，得到的细浆离心、分散后放入塑封袋中平衡水分。算得其得率为69.58％，得率(X)公式如下：
式中m1——绝干原料的质量，g
m2——平衡好水分的细浆质量，g
x——平衡好水分的细浆水分，％。
(3)水分测定：精确称取1～2g已平衡好水分的细浆，于一洁净的已烘干至质量恒定的扁形称量瓶中，置于(105±2)℃烘箱中4h，将称量瓶移入干燥器中，冷却0.5h后称重，而后将称量瓶再移入烘箱，继续烘1h，冷却称重，如此重复，直至质量恒定为止。
(4)取30g平衡好水分的细浆置入烧杯中，调节浆浓至2％的同时用檬酸-磷酸盐缓冲溶液将浆料pH值调至6，将烧杯置入40℃水浴锅中，打开搅拌器调至转速150rad/min，按照12U/g浆的用量加入漆酶(品牌：苏柯汉；货号：SUKALacc)，待反应50min后放入100℃水浴锅进行灭活10min。洗涤浆料至中性后离心，最后放入塑封袋中平衡水分。
(5)取20g步骤(4)中酶促消潜后的浆料，调节浆浓至5％的同时用1mol/L的H2SO4溶液调节浆料pH值为3进行酸处理30min，然后挤出水分至浆料水分为20％，将浆料放入臭氧反应釜中的同时加入草酸溶液作为保护剂，最后打开臭氧发生器和搅拌装置，待臭氧产生稳定后通入反应釜中，控制臭氧流量为80g·Nm-3，反应2min后停止反应，取出浆料。
(6)洗涤步骤(5)臭氧处理好的浆料至中性，即得到棕榈空果串本色浆。
(7)经实验室纤维分析仪检验，棕榈空果串本色浆的纤维长度为0.505mm，长宽比为46.3。
(8)利用实验室凯赛法自动抄片机抄得的实验室手抄片经检验后，其抗张指数为15.38N·m/g，耐破指数为0.9kPa·m2/g。
实施例3
(1)取200g绝干棕榈空果串润湿后放入反应釜中进行蒸气预处理，预处理条件为压力：0.6Mpa，时间：30min。
(2)将蒸气预处理好的棕榈空果串进行两段磨浆，磨浆间隙由0.4mm调小至0.1mm，将磨好的浆料进行筛浆，得到的细浆离心、分散后放入塑封袋中平衡水分。算得其得率为73.02％，得率(X)公式如下：
式中m1——绝干原料的质量，g
m2——平衡好水分的细浆质量，g
x——平衡好水分的细浆水分，％。
(3)水分测定：精确称取1～2g已平衡好水分的细浆，于一洁净的已烘干至质量恒定的扁形称量瓶中，置于(105±2)℃烘箱中4h，将称量瓶移入干燥器中，冷却0.5h后称重，而后将称量瓶再移入烘箱，继续烘1h，冷却称重，如此重复，直至质量恒定为止。
(4)取30g平衡好水分的细浆置入烧杯中，调节浆浓至5％的同时用檬酸-磷酸盐缓冲溶液将浆料pH值调至5，将烧杯置入55℃水浴锅中，打开搅拌器调至转速150rad/min，按照12U/g浆的用量加入漆酶(品牌：苏柯汉；货号：SUKALacc)，待反应60min后放入100℃水浴锅进行灭活10min。洗涤浆料至中性后离心，最后放入塑封袋中平衡水分。
(5)取20g步骤(4)中酶促消潜后的浆料，调节浆浓至5％的同时用1mol/L的H2SO4溶液调节浆料pH值为2进行酸处理30min，然后挤出水分至浆料水分为20％，将浆料放入臭氧反应釜中的同时加入草酸溶液作为保护剂，最后打开臭氧发生器和搅拌装置，待臭氧产生稳定后通入反应釜中，控制臭氧流量为120g·Nm-3，反应4min后停止反应，取出浆料。
(6)洗涤步骤(5)臭氧处理好的浆料至中性，即得到棕榈空果串本色浆。
(7)经实验室纤维分析仪检验，棕榈空果串本色浆的纤维长度为0.532mm，长宽比为48.3。
(8)利用实验室凯赛法自动抄片机抄得的实验室手抄片经检验后，其抗张指数为20.25N·m/g，耐破指数为1.1kPa·m2/g。
以上所述仅为本发明的优越实施例而已，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多记载的技术方案进行修改，或者对在其中部分技术特征进行同等替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本色浆的方法，其特征在于，对棕榈空果串进行蒸气预处理，利用盘磨机对蒸气预处理后的棕榈空果串进行两段不同间隙的磨浆，然后采用漆酶对磨浆后的浆料进行酶促消潜，最后利用臭氧处理酶促消潜后的浆料。
2.根据权利要求1所述利用漆酶和臭氧联合处理棕榈空果串热磨机械浆制备本色浆的方法，其特征在于，所述蒸气预处理的工艺条件为：取平衡好水分的棕榈空果串进行洗涤，将洗涤后的棕榈空果串放入蒸气预处理装置中，反应压力为0.4～0.6MPa，反应时间为20～40min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两段不同磨浆间隙分别为0.4～0.6mm和0.1～0.3mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，酶促消潜条件为漆酶用量：10～15U/g浆，反应体系pH条件为：pH值为4～6的柠檬酸-磷酸盐缓冲溶液，温度：40～55℃，浆浓：2～8%，反应时间：40～60min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，臭氧处理条件为：臭氧浓度：80～120g·Nm-3，反应体系pH：1.5～3.0，浆浓：20～35%，反应时间：2～6min，保护剂：草酸。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）蒸气预处理：将棕榈空果串浸湿后放入反应釜中进行蒸气预处理，所述蒸气预处理条件为压力0.4～0.6Mpa，时间为20～40min；
（2）磨浆：预处理结束后取出原料立即进行磨浆操作，采用两段磨浆，磨浆间隙分别为0.4～0.6mm和0.1～0.3mm，然后利用筛分机进行筛浆；
（3）水分测定：精确称取1～2g已平衡好水分的细浆，于一洁净的已烘干至质量恒定的扁形称量瓶中，置于（105±2）℃烘箱中4h，将称量瓶移入干燥器中，冷却0.5h后称重，而后将称量瓶再移入烘箱，继续烘1h，冷却称重，如此重复，直至质量恒定为止；
（4）酶促消潜：将已测好水分的细浆置于烧杯中调节浆浓至2～8%，同时用檬酸-磷酸盐缓冲溶液调节反应体系pH为4～6，加入漆酶（品牌：苏柯汉；货号：SUKALacc），控制其用量为10～15U/g浆后将烧杯至于40～55℃的水浴锅中，同时安装好搅拌装置，将转速调至150rad/min，反应时间40～60min；反应结束后升温至100℃进行灭活处理，并将所得到浆料离心、疏解后放入塑封袋中备用；
（5）臭氧处理：将消潜后的浆料调至20～35%的浆浓后调节pH=1.5～3，加入草酸保护剂后置入臭氧反应釜，打开搅拌装置，调节臭氧流量为80～120g·Nm-3后开始计时，2～6min后停止反应取出浆料洗涤至中性后即得到棕榈空果串本色浆。
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