一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆及其制备方法与应用

本发明属于造纸，具体涉及一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆及其制备方法与应用。

背景技术：

1、纤维原料用于制备纸浆，有化学法、化学机械法等。通常以木材为纤维原料制备的纸浆可用于各种纸制品。由于木材资源的不足，因此废纸纤维原料成为重要的造纸原料。由于国家“禁废令”实施后，进口废纸几乎阻断，给造纸纤维原料供应造成很大的不足。

2、稻草秸秆是农业谷物生产的副产物，直接下田会影响作物生长并带来病虫害，而田间焚烧是国家明确禁止。为了稻草秸秆的高值化利用，将秸秆制备纸浆是一种有效途径。开发秸秆纤维制备纸浆为大家所期待，但是采用传统的化学制浆方法用于秸秆制浆会造成工艺困难和环境污染，直接机械制浆造成纤维切断，纸浆的强度不足。生物机械法制浆是利用生物技术处理秸秆，降解秸秆综合的非纤维成分降解而分离，纤维分散性提高，通过机械处理可以制备纸浆。该方法经生物处理的废液，由于没有化学药剂，均为植物生物组织和生物试剂，可以直接用于作物肥料，而无化学污染。秸秆的纤维由于除去非纤维成分后得到软化，经加热磨浆可以获得良好的纸浆。

3、采用生物酶处理秸秆，例如：一种麦草秸秆制备生物机械本色浆的方法小麦秆(发明专利201811645480.1)，一种热水处理协同生物酶处理的生物机械浆制备方法(发明专利201811640503.x)。还有一种热水协同碱性生物酶处理麦草制备本色生物机械浆的方法(发明专利201811645661.4)，一种热蒸汽协同生物酶处理麦草制备本色生物机械浆的方法(发明专利201811640569.9)，等系列方法；艾蕾方法经生物处理和热水蒸煮后，需要用碱调节系统的ph，最高达到ph14，也就是碱的浓度达到1摩尔/升，显然系统中会引入碱，废水中会含有大量的无机污染物，难于预处理。

4、本发明的优势在于仅用生物制剂，微生物菌剂和生物酶试剂及少量助剂，所采用的菌剂为农业堆肥的菌种，无毒无害；生物酶试剂主要是植物组分的降解酶，为无毒的蛋白质成分，本身可以为农作物降解和吸收；制浆过程仅用热水和机械处理，所得到的纸浆为稻草生物机械浆，是本色浆，纸浆的强度可以达到瓦楞芯纸的2等品指标，具有完全无毒无害，纸浆质量优良的特征。

技术实现思路

1、为了提高稻草秸秆的使用价值，同时避免环境污染，本发明的目的在于提供一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆及其制备方法与应用。该方法采用生物预处理和热机械磨浆处理，获得生物机械浆。产品可以用于制造瓦楞芯原纸，适用于包装用纸箱。该技术具有安全环保，并适合分散小规模生产，对于小型农业合作社企业适用，既解决农村稻草秸秆焚烧问题，也为造纸行业提供新的原生纤维纸浆。

2、本发明微生物菌剂、生物酶、镁助剂联合作用稻草秸秆，降解秸秆中的部分非纤维成分，使稻草的纤维易于分散，经加热磨浆处理获得稻草生物机械浆。

3、本发明的目的通过如下技术方案实现。

4、一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，采用微生物菌剂、生物酶、镁助剂协同处理稻草原料，再经热磨分散成浆，筛浆处理即得稻草秸秆生物机械浆。

5、优选的，所述稻草原料为稻草秸秆进行搓丝切断得到的稻草原料；所述稻草原料的长为10-50mm，宽为1-5mm。

6、优选的，所述微生物菌剂、生物酶、镁助剂协同处理稻草原料的参数为：按照质量份，稻草原料100份，微生物菌剂1-3份，生物酶6-12份，镁助剂5-8份，水300-500份。

7、优选的，所述处理的时间3-6天；所述处理的温度30-50℃。

8、优选的，所述生物酶按酶活份数包括：内切纤维素酶，80-120份；木聚糖酶，80-120份；漆酶，40-60份；果胶酶，40-60份；淀粉水解酶，40-60份；脂肪酶，40-60份；所述生物酶的总酶活为320-480酶活单位/每千克酶液；

9、进一步优选的，所述生物酶按酶活份数包括：内切纤维素酶，100份；木聚糖酶，100份；漆酶，50份；果胶酶，50份；淀粉水解酶，50份；脂肪酶，50份；所述生物酶的总酶活为350酶活单位/每千克酶液；

10、优选的，所述微生物菌剂按菌量份数包括：枯草芽孢杆菌，10-30份；解淀粉芽孢杆菌，5-15份；粉状毕赤酵母菌5-15份；所述微生物菌剂的总菌量为0.5-1.5亿个/千克菌剂。

11、进一步优选的，所述微生物菌剂按菌量份数包括：枯草芽孢杆菌，20份；解淀粉芽孢杆菌，10份；粉状毕赤酵母菌10份；所述微生物菌剂的总菌量为1亿个/千克菌剂。

12、优选的，所述镁助剂为碳酸镁。

13、优选的，所述热磨包括水蒸汽处理和磨浆处理；所述水蒸汽处理的温度为100-110℃，水蒸汽处理的时间为30-60分钟。

14、上述的制备方法制备的微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆。

15、上述的微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆在造纸中的应用。

16、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

17、本发明采用微生物菌剂、生物酶、镁助剂协同处理稻草原料，制备稻草秸秆生物机械浆，无需强酸或强碱，环保、成本低；所得稻草秸秆生物机械浆制备的纸制品强度高、韧性好。

技术特征：

1.一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，其特征在于，采用微生物菌剂、生物酶、镁助剂协同处理稻草原料，再经热磨分散成浆，筛浆处理即得稻草秸秆生物机械浆。

2.根据权利要求1所述的一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，其特征在于，所述稻草原料为稻草秸秆进行搓丝切断得到的稻草原料；所述稻草原料的长为10-50mm，宽为1-5mm。

3.根据权利要求1所述的一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，其特征在于，所述微生物菌剂、生物酶、镁助剂协同处理稻草原料的参数为：按照质量份，稻草原料100份，微生物菌剂1-3份，生物酶6-12份，镁助剂5-8份，水300-500份。

4.根据权利要求1所述的一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，其特征在于，所述处理的时间3-6天；所述处理的温度30-50℃。

5.根据权利要求1所述的一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，其特征在于，所述生物酶按酶活份数包括：内切纤维素酶，80-120份；木聚糖酶，80-120份；漆酶，40-60份；果胶酶，40-60份；淀粉水解酶，40-60份；脂肪酶，40-60份；所述生物酶的总酶活为320-480酶活单位/每千克酶液；

6.根据权利要求5所述的一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，其特征在于，所述生物酶按酶活份数包括：内切纤维素酶，100份；木聚糖酶，100份；漆酶，50份；果胶酶，50份；淀粉水解酶，50份；脂肪酶，50份；所述生物酶的总酶活为350酶活单位/每千克酶液；

7.根据权利要求1所述的一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，其特征在于，所述镁助剂为碳酸镁。

8.根据权利要求1所述的一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆的制备方法，其特征在于，所述热磨包括水蒸汽处理和磨浆处理；所述水蒸汽处理的温度为100-110℃，水蒸汽处理的时间为30-60分钟。

9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆。

10.权利要求9所述的微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆在造纸中的应用。

技术总结
本发明公开了一种微生物耦合生物酶的稻草秸秆生物机械浆及其制备方法与应用；本发明采用微生物菌剂、生物酶、镁助剂协同处理稻草原料，再经热磨分散成浆，筛浆处理即得稻草秸秆生物机械浆。本发明利用该稻草秸秆生物机械浆抄造手抄片，并测定物理参数，抗张指数和裂断长分别达到18N.m.g
技术研发人员：付时雨,刘浩,孔毅,易凯,易泽德,杨雪迪,蓝星宇,周雪佩
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16