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CN107190552B - 利用麦草和蔗渣制造纸张的方法 - Google Patents

利用麦草和蔗渣制造纸张的方法 Download PDF

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CN107190552B CN201710577466.1A CN201710577466A CN107190552B CN 107190552 B CN107190552 B CN 107190552B CN 201710577466 A CN201710577466 A CN 201710577466A CN 107190552 B CN107190552 B CN 107190552B
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Golden Phoenix Paper Industry (xiaogan) Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：称取原料麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；加入氢氧化钠和水，蒸煮1～3h，洗涤；加入次氯酸钠，搅拌3～10min；加入酪蛋白和纤维素酶，反应20～40min；升温至45～55℃，打浆，得浆液；加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应30～50min，混合均匀；上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。本直接利用植物纤维原料制成非漂白纸，变废为宝，有利于环境保护。

Description

利用麦草和蔗渣制造纸张的方法
技术领域
本发明涉及一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，属于非木质纤维纸领域。
背景技术
随着用纸量的提升，各处砍伐树木的问题日益严峻，对人们的生活环境造成很大的影响。目前，纸张制备过程中，通常采用三段法氧化漂白木浆：
第一段氯化，纸浆通氯气，将大部分残余木质素变成氯化木质素，并将溶解的氯化木质素洗涤去除。
第二段碱处理，目的进一步洗净纸浆，调节纸浆酸碱度。
第三段漂白，由于氧化脱木素比氯化脱木素更有效，用氧化方法以更加有效的去除木质素。
而上述的三段法在漂白过程中使用到漂白剂次氯酸钠，对环境有害，不利于环保。
由于我国草类原料多，木材原料少，利用植物纤维原料来制造纸张越来越多，其基本原理是用化学、机械等方法将植物原料中的纤维分离出来，再在浆、水混合的悬浮液中使纤维重新交织成均匀而致密的纸张。使用的原料包括禾本科纤维原料(竹子、芦苇、甘蔗渣、高粱杆和稻草)、韧皮纤维原料(树皮和麻类)和叶类纤维原料(香蕉叶、甘蔗叶)。但是植物纤维原料的利用率较低，且制备的纸张物理性状较差，亮泽度较低，限制了利用其制造纸张的进一步发展。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，充分利用植物纤维，制得的纸张亮泽度和强度较高。
本发明采用以下技术方案：
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1)称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草15～18份，蔗渣40～50份，稻芽粉1份；
2)加入氢氧化钠和水，蒸煮1～3h，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠50～80g，固液比为1:10～1:12；
3)加入次氯酸钠，搅拌3～10min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4)加入酪蛋白和纤维素酶，反应20～40min；每1kg原料加入纤维素酶0.1～0.12umol和酪蛋白3～8g；
5)升温至45～55℃，打浆，得浆液；
6)加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应30～50min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾80～100g和甘油硬脂酸酯10～30g；
7)上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
本发明制备过程中，次氯酸钠并非作为氧化剂直接参与氧化漂白反应，而是采用微量次氯酸钠与浆液中的木质素反应，进一步脱除木质素，提高纸张的光泽度和原料的利用率。纤维素酶使纤维素进一步疏解、分丝、帚化和切断，提高原料利用率。明矾和甘油硬脂酸酯提高了纸张的亮度和光泽度。此外，本发明虽然提高了纸张的亮度和光泽度，但是热稳定性下降至190℃，加入适量的稻芽粉与其他原料混合，可以保持最终制得的纸张热稳定性不变。
优选地，第2)步中，蒸煮压力为0.2～0.5Mpa，温度为100～200℃，时间1h。氢氧化钠蒸煮可以溶解麦草和蔗渣中木质素、多糖类和油脂，中和有机酸，经高温高压蒸煮后，能够提高原料中的木质素、多糖类、油脂等有机物的溶解，提高原料的利用率和纸张性能。
优选地，第4)步中，所述的纤维素酶是经过超声处理的。超声处理纤维素酶，能够进一步提高纤维素酶水解纤维素纤维的能力，提高原料的利用率。
作为优选，所述超声频率80～100kHz。
第5)步中，打浆度优选60°±2SR。
优选地，所述的稻芽粉制备方法如下：稻谷用水浸泡后，保持适宜的温度和湿度，待须根长至0.8～1cm时，干燥，磨粉。
本发明具有以下有益效果：本直接利用植物纤维原料制成非漂白纸，变废为宝，有利于环境保护。其中，次氯酸钠与浆液中的木质素反应，提高纸张的光泽度。纤维素酶提高了原料的利用率。明矾和甘油硬脂酸酯提高了纸张的亮度和光泽度。适量的稻芽粉可以保持最终制得的纸张热稳定性不变。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细介绍。
实施例1
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草17份，蔗渣45份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮1h，蒸煮压力为0.3Mpa，温度为150～160℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠60g，固液比为1:11；
3.加入次氯酸钠，搅拌5min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应30min；每1kg原料加入纤维素酶0.11umol和酪蛋白5g；5.升温至48～52℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应40min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾90g和甘油硬脂酸酯20g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率90kHz。
所述的稻芽粉制备方法如下：稻谷用水浸泡后，保持适宜的温度和湿度，待须根长至0.8～1cm时，干燥，磨粉。
实施例2
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草15份，蔗渣40份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮1h，蒸煮压力为0.2Mpa，温度为100～200℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠50g，固液比为1:10；
3.加入次氯酸钠，搅拌3min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应20min；每1kg原料加入纤维素酶0.1umol和酪蛋白3g；5.升温至45～55℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应30min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾80g和甘油硬脂酸酯10g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率80kHz。
所述的稻芽粉制备方法如下：稻谷用水浸泡后，保持适宜的温度和湿度，待须根长至0.8～1cm时，干燥，磨粉。
实施例3
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草18份，蔗渣50份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮3h，蒸煮压力为0.5Mpa，温度为100～200℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠80g，固液比为1:12；
3.加入次氯酸钠，搅拌10min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应40min；每1kg原料加入纤维素酶0.12umol和酪蛋白8g；5.升温至45～55℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应50min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾100g和甘油硬脂酸酯30g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率100kHz。
所述的稻芽粉制备方法如下：稻谷用水浸泡后，保持适宜的温度和湿度，待须根长至0.8～1cm时，干燥，磨粉。
实施例4
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草16份，蔗渣48份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮2h，蒸煮压力为0.4Mpa，温度为100～200℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠70g，固液比为1:10；
3.加入次氯酸钠，搅拌7min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应25min；每1kg原料加入纤维素酶0.11umol和酪蛋白7g；5.升温至45～55℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应35min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾90g和甘油硬脂酸酯22g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率95kHz。所述的稻芽粉制备方法如下：稻谷用水浸泡后，保持适宜的温度和湿度，待须根长至0.8～1cm时，干燥，磨粉。
对照例1
与实施例1相同，区别在于：只用麦草和蔗渣作为原料，而不用稻芽粉。
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草和蔗渣，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草17份，蔗渣45份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮1h，蒸煮压力为0.3Mpa，温度为150～160℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠60g，固液比为1:11；
3.加入次氯酸钠，搅拌5min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应30min；每1kg原料加入纤维素酶0.11umol和酪蛋白5g；
5.升温至48～52℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应40min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾90g和甘油硬脂酸酯20g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率90kHz。
对照例2
与实施例1相同，区别在于：稻芽粉含量较多。
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草17份，蔗渣45份，稻芽粉5份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮1h，蒸煮压力为0.3Mpa，温度为150～160℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠60g，固液比为1:11；
3.加入次氯酸钠，搅拌5min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应30min；每1kg原料加入纤维素酶0.11umol和酪蛋白5g；
5.升温至48～52℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应40min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾90g和甘油硬脂酸酯20g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率90kHz。
对照例3
与实施例2相同，区别在于：不加明矾和甘油硬脂酸酯。
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草15份，蔗渣40份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮1h，蒸煮压力为0.2Mpa，温度为100～200℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠50g，固液比为1:10；
3.加入次氯酸钠，搅拌3min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应20min；每1kg原料加入纤维素酶0.1umol和酪蛋白3g；
5.升温至45～55℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.升温至60～70℃反应30min；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率80kHz。
对照例4
与实施例2相同，区别在于：不加明矾。
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草15份，蔗渣40份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮1h，蒸煮压力为0.2Mpa，温度为100～200℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠50g，固液比为1:10；
3.加入次氯酸钠，搅拌3min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应20min；每1kg原料加入纤维素酶0.1umol和酪蛋白3g；
5.升温至45～55℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应30min，混合均匀；每1kg浆液中，加入甘油硬脂酸酯10g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率80kHz。
对照例5
与实施例2相同，区别在于：不加甘油硬脂酸酯。
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草15份，蔗渣40份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮1h，蒸煮压力为0.2Mpa，温度为100～200℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠50g，固液比为1:10；
3.加入次氯酸钠，搅拌3min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应20min；每1kg原料加入纤维素酶0.1umol和酪蛋白3g；
5.升温至45～55℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入明矾，升温至60～70℃反应30min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾80g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率80kHz。
对照例6
与实施例3相同，区别在于：未加次氯酸钠。
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草18份，蔗渣50份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮3h，蒸煮压力为0.5Mpa，温度为100～200℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠80g，固液比为1:12；
3.加入酪蛋白和纤维素酶，反应40min；每1kg原料加入纤维素酶0.12umol和酪蛋白8g；
4.升温至45～55℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
5.加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应50min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾100g和甘油硬脂酸酯30g；
6.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
第4步中，所述的纤维素酶预先经过超声处理，超声频率100kHz。
对照例7
与实施例3相同，区别在于：对纤维素酶未进行超声预处理。
一种利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，包括以下步骤：
1.称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；按重量份计，所述的麦草18份，蔗渣50份，稻芽粉1份；
2.加入氢氧化钠和水，蒸煮3h，蒸煮压力为0.5Mpa，温度为100～200℃，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠80g，固液比为1:12；
3.加入次氯酸钠，搅拌10min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4.加入酪蛋白和纤维素酶，反应40min；每1kg原料加入纤维素酶0.12umol和酪蛋白8g；
5.升温至45～55℃，打浆，打浆度为60°±2SR，得浆液；
6.加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应50min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾100g和甘油硬脂酸酯30g；
7.上述纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张。
对实施例和对照例进行性能测试，结果如下：
结论：与各对照例相比，本发明的综合性能更优异。未加入稻芽粉的热稳定性只有190℃，说明稻芽粉的加入可以保持热稳定性不变，而其他综合性能基本不变，稻芽粉的含量对本发明也有影响。明矾和甘油硬脂酸酯提高了纸张的亮度和光泽度。微量次氯酸钠的加入可以进一步脱除木质素，提高纸张的光泽度。而经过超声处理的纤维素酶的加入，则使纸张的综合性能有所提高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方案，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）称取原料：麦草、蔗渣和稻芽粉，清洗原料并碎浆；各原料按重量份计，所述的麦草15～18份，蔗渣40～50份，稻芽粉1份；
2）加入氢氧化钠和水，蒸煮1～3h，洗涤；每1kg原料加入氢氧化钠50～80g，固液比为1:10～1:12；
3）加入次氯酸钠，搅拌3～10min；每1kg原料加入次氯酸钠10mmol；
4）加入酪蛋白和纤维素酶，反应20～40min；每1kg原料加入纤维素酶0.1～0.12μmol和酪蛋白3～8g；
5）升温至45～55℃，打浆，得浆液；
6）加入明矾和甘油硬脂酸酯，升温至60～70℃反应30～50min，混合均匀；每1kg浆液中，加入明矾80～100g和甘油硬脂酸酯10～30g；
7）纸浆经压榨、脱水和烘干，成为纸张；
所述的稻芽粉制备方法如下：稻谷用水浸泡后，保持适宜的温度和湿度，待须根长至0.8～1cm时，干燥，磨粉。
2.根据权利要求1所述的利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，其特征在于，第2）步中，蒸煮压力为0.2～0.5MPa，温度为100～200℃，时间1h。
3.根据权利要求1所述的利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，其特征在于，第4）步中，所述的纤维素酶是经过超声处理的。
4.根据权利要求1所述的利用麦草和蔗渣制造纸张的方法，其特征在于，第5）步中，打浆度为60±2°SR。
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