專利名稱：木薯渣、酒糟生產新型可降解材料的方法
技術領域：
本發明涉及一種可降解材料的生產方法。特別是以木薯渣和酒糟生產新型可降解材料的方法。
背景技術：
廣西是全國最大的木薯種植基地，種植面積達400多萬畝，木薯生產總量已達800萬噸，種植面積和鮮木薯產量均占全國總產量的60％左右。“十一五”期間，廣西將大力發展木薯產業，預計全區鮮木薯年產量達到1800萬噸。木薯經過加工成淀粉、酒精等物質后，剩余物質為木薯渣、酒糟。木薯渣、酒糟中含有大量的纖維和殘留淀粉(綜纖維素和淀粉含量分別為36％和46％，其余為木薯皮和泥沙)，其重量約占原料的10～15％，以目前800萬噸木薯計，每年約產生80～120萬噸木薯渣、酒糟。木薯纖維來源充足，成本低廉。
目前，一般的木薯淀粉廠或酒精廠，在生產后，都會產生數量較多的廢物——木薯渣和酒糟，由于其含有一定量的淀粉、蛋白質、纖維，可以作為飼料、肥料使用，但還達不到工業化應用的程度，每年廢棄量相當大，嚴重污染了環境，所以如何利于這些廢料，正越來越受到科學研究工作者的重視。近年來也有用木薯渣作酒精生產的原料，但使用率低、生產成本高、排污量大，是高能耗和高污染的大戶，不僅造成資源浪費，同時也造成了嚴重的環境污染，給附近的城鎮居民帶來了諸多不適。如何利用科學技術使其變廢為寶，延長植物使用鏈，提高社會經濟效益、增加農民收入，正越來越受科學研究工作者的關注。
在我國，家用電器、儀器儀表、日用品、玻璃器皿、陶瓷制品、工藝品等產品的包裝中，都廣泛使用聚苯乙烯、聚氨酯等發泡塑料，用量約700多萬噸，十分驚人，合計產值近400億元人民幣。在自然環境中，此類發泡塑料即使經過數百年，也無法被生物降解或參加生物循環；同時回收再生利用困難，嚴重污染環境，被人們稱之為“白色污染”。特別是生態和環保日益成為全球共同關注的今天，國際各國制定貿易壁壘拒發泡塑料可降解材料于國門之外，如何控制和消除“白色污染”，研究與開發泡沫塑料可降解材料的替代品成為全球性的熱門課題。新型可降解材料被認為是泡沫塑料可降解材料的最佳替代品。目前，廣泛應用于生產“綠色可降解材料”的原料主要是紙漿，配用少量的稻草、麥秸、蔗渣等農作物秸稈纖維材料，雖然材料環保，但面臨原料緊缺，生產工藝復雜，生產成本高，經濟效益不高等缺點。
發明內容
本發明的目的是要提供一種為了解決目前木薯渣和酒糟廢棄物的利用問題，將木薯渣或酒糟與其他植物纖維(廢舊報紙、紙箱紙和其他植物纖維材料)混合，生產工業包裝用紙、工業內包裝及可降解花盆等新型可降解材料，以減少環境污染、提高木薯渣和酒糟的經濟價值，為生產廠家帶來較好的經濟效益和社會效益。
紙漿模塑是一種立體造紙技術，以植物纖維(廢舊報紙、紙箱紙和其他植物纖維材料)加木薯渣、酒糟以及造紙助劑，在模塑機上用帶濾網的模具在溫度、壓力、時間等條件下。通過真空造型、液壓造型、空氣壓縮造型等方法，將其迅速均勻地沉積到網狀模型上，塑造成各種形狀后，經壓實干燥，生產出長期保持形狀不變的制品。
新型可降解包裝材料具有三大優勢 (1)產生優勢，不污染環境、制作工藝簡單、成本低廉、原料豐富、用途廣泛、可循環使用。
(2)使用優勢，具有可折疊，抗壓耐折、防潮抗水、材質輕，防震、防靜電，透氣性好、易于保存和搬運。
(3)環保優勢，將其置于自然環境中可自行腐爛降解，即減少垃圾清理環節，又可增加土壤肥力，一舉兩得。
其原料豐富、成本低、回收利用率高、不污染環境、可塑性和緩沖性好，質輕、價廉、防震防水等優點外，還具有透氣性好、防靜電的特點，在國際商品流通中，被廣泛用于一次性餐具，方便食品包裝和鮮蛋、水果、玻璃、陶瓷、家用電器、五金工具及其它易碎產品的周轉包裝上。可以預言，在不久的將來，紙漿模塑制品作為環保型綠色科技產品的積極作用會被越來越多的人們逐步認識和接受。
本發明是這樣實現的 將木薯渣或酒糟經凈化、研磨、清洗、濾干后與干紙漿按2～5∶5～8的重量比例混合，并加入造紙助劑，模塑成型，烘干，得到可降解材料產品。木薯渣或酒糟部份取代紙漿，降低紙漿的用量。
木薯渣或酒糟分別進行篩選、凈化、研磨至纖維長度達0.01～0.08mm，反復清洗、濾干，水份控制在75～85％之間。
干紙漿是指植物纖維紙漿，如廢舊報紙、紙箱紙、紙板、或其他植物纖維材料紙漿。
加入造紙助劑是指混合漿濃度為1.2～1.5％時加入脫模劑、增強劑、防水劑及防油劑。造紙助劑還可以是防霉防腐劑，膠粘劑，工業染料及固色劑。
各種造紙助劑占原料總量的重量百分比為 防油劑0.1～1.0％ 防水劑4.0～45％ 脫膜劑5.0～15％ 增強劑0.8～1.5％ 防霉劑0.02～0.08％ 染料0.5～15％ 膠粘劑0.02～0.1％。
其工藝過程是 首先，將木薯渣或酒糟分別篩選、凈化，去除木薯渣、酒糟中的木薯皮、淀粉、蛋白質、泥沙等雜質，將原料稀釋到10％～15％的濃度，倒入磨盤機中研磨粉碎至纖維長度在0.01～0.08mm之間，使纖維分離出更多的細小纖維和微細纖維，以便在產品成型時形成更多的空間構架。磨好后的木薯渣、酒糟反復清洗脫水，使其水分在75％～85％之間，淀粉含量在9％～12％，蛋白質含量在4.0％～6.5.％，纖維含量在35％～45％之間，同時含有少量氮、磷、鉀、脂肪、糖類等營養成分。
生產時選用干植物紙漿與木薯渣或酒糟纖維按5～8∶2～5比例混合使用，以提高成漿性和使用性能。將木薯渣或酒糟加水攪拌，使其分散均勻，按比例與紙漿混合均勻，濃度控制在1.2～1.5％之間，分別加入各種造紙助劑，攪拌均勻，即可上機生產工業外包裝用產品、包裝箱用紙或紙板、一次性餐具及花盆等。
上述造紙助劑可根據客戶需求加大或減少，還可以根據需求加入工業染料、固色劑，防霉防腐劑、膠粘劑等。
本發明充分利用木薯資源的廢棄物——木薯渣、酒糟生產質量良好、成本低廉的新型工業可降解材料，替代泡沫塑料可降解材料，既解決了廢棄物的難處理問題，變廢為寶，還可以有效地起到控制和消除“白色污染”的作用，促進廣西的木薯產業循環經濟的發展，提高木薯的綜合利用率，減少環保壓力，符合經濟可持續發展的要求，還可以帶動和促進相關領域及產業的發展，同時又能帶動貧困地區農民脫貧致富。而且本發明工藝不復雜，生產周期短，成本低，能耗低，操作簡便，產品穩定性高，具有很好的經濟效益和社會效益、環保效益。
具體實施例方式
實施例1 首先，要將木薯渣與酒糟分開處理。
木薯渣經立篩出來后，淀粉和其他雜質含量較高，要將其調到所需的濃度，經雙盤磨循環磨細，使纖維長度達到0.01～0.08mm范圍后，倒出反復清洗，目的是將淀粉和泥沙等其他雜質清除干凈。然后濾干水分待用，水分控制在75％～80％之間。
由于酒糟已經過了蒸煮、發酵、糖化，其淀粉含量大大降低，淀粉基本轉化成了麥牙糊精、麥牙糖，粘性較大，另外蛋白質、纖維含量提高。要將其調到10％～15％的濃度，經雙盤磨循環磨細，使纖維長度達到0.01～0.08mm范圍后，倒出反復清洗。此時研磨清洗的目的是將粘性物質和蛋白質清除干凈，倒出反復清洗濾干水分后待用，水分控制在75％～85％之間。
將清洗后的酒糟泡水攪拌，使其分散均勻，與植物紙漿按5∶5比例混合均勻。
即干紙漿、干酒糟各2kg，加水350kg，此時濃度約1.2％，攪拌均勻后，加入脫模劑滑石粉250g，增強劑1％陽離子淀粉糊液40ml，攪拌3～5分鐘后，加入防水劑AKD乳液180ml、防油劑25ml，攪拌幾分鐘后加水1000kg稀釋，濃度在0.3％時上機進行吸胚、濾水、烘干、打包。按不同品種適當調整工藝吸胚時間、烘干時間、烘干溫度。生產工業外包裝用紙。部分客戶有特別要求可適當加大助劑用量。
實施例2 如例1，將洗凈壓干后的酒糟泡水攪拌，使其分散均勻。
總重量4kg，干紙漿、干酒糟按6∶4即干紙漿2.4kg、干酒糟1.6kg配漿，加水330公斤，此時濃度約1.3％，攪拌均勻后，加入滑石粉250g，1％陽離子淀粉糊液30ml、防霉防腐劑IP-20D 1.5g，膠粘劑0.5％PVA 200ml，攪拌3～5分鐘后，加入工業染料40g，固色劑NaCl 12g，防水劑AKD乳液1800ml，攪拌幾分鐘后加水500kg稀釋，濃度在0.5％時上機生產可降解花盆。生產條件為吸胚時間25～30秒，烘干溫度185～205℃，烘干時間100～130秒(生產條件可根據具體情況適當調整)，色彩、性能可根據客戶需要適當調整工藝。
實施例3 將洗凈壓干后的木薯渣泡水攪拌，使其分散均勻，與廢紙漿按5∶5比例混合均勻. 干紙漿、木薯渣各2kg，加水250kg，此時濃度約1.6％，攪拌均勻后，加入滑石粉250g，1％陽離子淀粉糊液40ml、攪拌幾分鐘后，加入AKD乳液250ml、防油劑8ml，攪拌幾分鐘后加水1000kg稀釋，濃度在0.3％時上機生產工業外包裝箱用紙。如纖維紙板、瓦楞紙、掛面紙、工業包裝箱用紙等外觀質量要求不高的用紙行業。部分客戶有特別要求可適當加大助劑用量。
(1)纖維紙板纖維紙板又稱紙纖維成型材料，是一種用廢紙漿、酒糟、木薯渣等抄成的富有彈性的可降解材料，可壓制成單面瓦楞紙板狀，也可以制成柔軟且有彈性的厚紙。有的纖維紙板還可以進行防水處理，或者貼牛皮紙面，貼襯里等表面處理，從而得到較好的表面性能。纖維紙板廣泛用作裹包材料、襯墊材料和建筑材料等方面。
(2)瓦楞紙板瓦楞紙板是用牛皮卡紙(箱板紙)作為里和面，中間用瓦楞原紙(波紋紙)作為夾芯粘結而成。改變夾芯、里紙的層數，瓦楞的形狀、尺寸，可得到不同種類的瓦楞紙板。它具有環保性能好、適用溫度范圍廣、成本低、取材便利、生產工藝成熟、加工性能好等優點。缺點是柔軟性差、回彈性差。對于內裝物，可以直接用三層或者五層的瓦楞紙板作為內包裝的緩沖墊。同時，可以將瓦楞紙板制成各種形狀的墊片、墊圈、隔板和襯板、護角、護棱等。這種新型瓦楞紙板的抗壓強度高、緩沖性能好，它的包裝費用要比木箱低30％，比木制品重量減輕65％以上。多層紙芯復合板材不但抗彎曲力強，而且經特殊處理后，還具有阻燃、抗水、質輕、保溫、隔音等特點。
這兩項產品以廢紙加薯渣、酒糟為原料，加工方便、制作成本低、生產過程無污染，廢品也可回收，具有環保和價格上的優勢。新型瓦楞紙板和多層紙芯的復合板材可應用于制作集裝箱托盤。瓦楞紙板廣泛用于電子類和水果類等產品的包裝上。
實施例4 干紙漿、漂白過的酒糟按8∶2配漿，總量4kg，即干紙漿3.2kg，漂白酒槽0.8kg，加水320kg，此時濃度約1.3％，攪拌均勻后，加入1％陽離子淀粉糊液30ml、攪拌3～5分鐘后，加入AKD乳液180ml、防油劑24ml、攪拌幾分鐘后加水1000kg稀釋，濃度在0.3％時上機生產一次性飲料杯和快餐盒等餐具專用紙板。
它采用提高混合漿質量的化學助劑優化應用技術，保證混合漿接近制造餐具紙板所需木漿的各項物理性能；成品紙板具有抗水、不滲漏、不分層、抗油等功能新型紙餐具廢棄后，回收經過處理，分解成漂白紙漿，作為二次纖維，又可重新生產成書寫印刷用紙或其它用途的紙與紙板，由于上述優點，這種紙板在國內應用具有良好的市場前景。
預期效益和成果應用前景 (1)生產成本估算以配比40％木薯渣或酒糟計算，原料成本由5000元/噸降為3000元/噸，加工處理成本1000元/噸不變，則生產成本降低30％～40％；預計模塑材料的成本可由現在的6000元/噸降為4000元/噸。每年以生產1萬噸模塑材料計，則全年生產成本總額為10000×4000＝4000萬元。
(2)銷售收入估算每年以生產10000噸計，每噸平均以6000元的價格銷售，則年銷售收入為10000×6000＝6000萬元。
(3)利潤分析 預計每年固定銷售及管理費用為200萬元，變動銷售及管理費用100萬元。
每年以生產10000噸計，則年銷售毛利潤為 年總產值-年生產總成本＝6000-4000-300＝1700萬元。每年可獲利潤1700萬元，可見，本發明具有顯著的經濟效益。
權利要求
1、一種木薯渣、酒糟生產新型可降解材料的方法，其特征是將木薯渣或酒糟經凈化、研磨、清洗、濾干后與干紙漿按2～5∶5～8的重量比例混合，并加入造紙助劑，模塑成型，烘干，得到可降解材料產品。
2、根據權利要求1所述的木薯渣、酒糟生產新型可降解材料的方法，其特征是木薯渣或酒槽分別進行篩選、凈化、研磨至纖維長度達0.01～0.08mm，反復清洗、濾干，水份控制在75～85％之間。
3、根據權利要求1所述的木薯渣、酒糟生產新型可降解材料的方法，其特征是干紙漿是指植物纖維紙漿，如廢舊報紙、紙箱紙、紙板、或其他植物纖維材料紙漿。
4、根據權利要求1所述的木薯渣、酒糟生產新型可降解材料的方法，其特征是加入造紙助劑是指混合漿濃度為1.2～1.5％時加入脫模劑、增強劑、防水劑及防油劑。
5、根據權利要求1或4所述的木薯渣、酒糟生產新型可降解材料的方法，其特征是造紙助劑還可以是防霉防腐劑，膠粘劑，工業染料及固色劑。
全文摘要
本發明公開了一種木薯渣、酒糟生產新型可降解材料的方法，是將木薯渣或酒糟經凈化、研磨、清洗、濾干后與干紙漿按2～5∶5～8的重量比例混合，并加入造紙助劑，模塑成型，烘干，得到可降解材料產品。干紙漿是指植物纖維紙漿，如廢舊報紙、紙箱紙、紙板、或其他植物纖維材料紙漿。本發明充分利用木薯資源的廢棄物——木薯渣、酒糟生產質量良好、成本低廉的新型工業可降解材料，替代泡沫塑料可降解材料，既解決了廢棄物的難處理問題，變廢為寶，還可以有效地起到控制和消除“白色污染”的作用，而且本發明工藝不復雜，生產周期短，成本低，能耗低，操作簡便，產品穩定性高，具有很好的經濟效益和社會效益、環保效益。
文檔編號D21J3/00GK101302734SQ200810073
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月23日 優先權日2008年6月23日
發明者潘瑞堅, 朱其虎, 覃建果, 張桂萍, 馬偉艷, 袁善猛 申請人:廣西明陽生化科技股份有限公司