[0034]下面結合附圖對本發明產品工藝方法詳細說明如下。
[0035]如圖1所示,一種生物法提取植物纖維生產工藝方法,包括如下步驟:
[0036](一 )原料準備-草本植物,木本植物(例如龍須草)經過水平皮帶輸送機送入10噸/小時切草機,切草機將草類纖維原料切成30-50毫米長短的草片,木片;
[0037]原料儲存
[0038]原料場管理規程的重點是防火、防雷擊、防自燃、防水、防潮、防霉變。原料場要選擇在地勢較高,排水方便的地方,并設置有避雷針、消防栓、滅火器等消防設施。原料垛間距離要大于8米,垛群間距離要大于25米,作為防火帶和消防車通道。原料場最邊緣的原料垛離原料場的圍墻要有一定距離(一般5米以上),用于防止墻外火星引燃墻內原料垛。
[0039]原料儲存場地平坦、不積水,垛基比自然地面高出300mm (水中儲料場除外)。原料儲存時,龍須草應打凈,稻草應葉少、無根莖;無霉爛及變質現象,所有原料內應無雜草、砂粒、石塊及金屬等雜物。根據當地條件,如收購的期限及運輸條件等,各種原料的總儲存數量取以下數值:6個月,最少2個月。由于廠區范圍內原料儲存場地不夠儲存全部原料時,應貯原料安排在中間堆場儲存。
[0040]原料儲存場的設備選用考慮機械化搬運,按工廠每日原料需要量的1.5倍左右配備。將采用適用的轉運方法,沿最短的距離進行,盡可能地不進行中間轉載,使轉載的次數盡量減少。草類原料的運輸采用車輛運輸方式。采用移動式膠帶運輸機上垛。
[0041]原料準備
[0042]備料系統隨原料品種及半成品用途不同而異。本發明采用干法備料,由上料、切料、篩選、除塵、儲存等工序組成。各種半成品都必須清除塵埃、金屬物、污泥、石子等雜質以及霉爛、變質、燒焦的原料。
[0043](二)除塵-草片經過水平皮帶輸送機經過輥式篩網除塵器將草片中的塵土、部分草葉和草節等雜質分離出去;除塵器為羊角除塵器或六輥除塵器。
[0044](三)發酵分解-將除塵后的草片原料利用水平皮帶輸送機依次輸送至升流式發酵反應塔和降流式發酵反應塔發酵分解后降解植物中的木塑和果糖果膠形成粗漿;
[0045]在升流式發酵反應塔中發酵溫度為常溫狀態下,按噸原料0.12加入生物菌,按噸原料0.32加入常溫水,發酵時間為96小時;PH值達到6 ;在降流式發酵反應塔中發酵溫度為常溫狀態下,按噸原料0.3加入生石灰水;發酵時間48小時。該生物菌為酵母菌分離與褐腐菌分解結合的生物菌或多種生物菌和組合菌(專利號201310246402.5)。
[0046]生物分解階段:包括升流式生物分解塔(即升流式發酵反應塔)、降流式石灰處理塔(即降流式發酵反應塔)和排渣、渣水分離、菌液回用、菌種池及投加等工序。
[0047]生物處理的主要目的,在于有選擇地分解原料中的木素。由于木素與其他生物高分子不同,具有網狀復雜結構,不含有易水解的重復單元,所以難以用水解進行降解。但可以降解木素的微生物很多,最主要的是擔子菌類。
[0048]木素的微生物降解機理有如下幾點:
[0049](I)木素的代謝降解,主要在有氧條件下進行,根據微生物處理后木素的官能團分析,其羧基與其共軛碳基明顯增多,甲氧基含量減少,因此木素的生物降解,主要為氧化反應。
[0050](2)木素分子末端的苯基香豆滿型,及愈創木基甘油-松柏醚型結構中的松柏醇基與松柏醛基,可被氧化成阿魏酸基,然后在側鏈Ca與Cf3巧之間被切斷而生成香草酸基。苯基香豆滿結構的q與巧鍵,可被加氧酶切斷,而生成香草酸基;β -芳基型結構的醚鍵,可被加單氧酶或加雙氧酶開裂。
[0051](3)幾乎所有的白腐菌都含有漆酶,它可以氧化酚型木素單元為苯氧游離基,接著氧化側鏈位的輕基成碳基Oo-碳基經過烯醇型結構,在加單氧酶作用下C a與Cf3鍵開裂或β-0-4鍵開裂。
[0052](4)在漆酶作用下,可發生脫甲氧基反應,生成的鄰醒結構,可在纖維二糖二酷氧化還原酶作用下,被還原成兒茶酚結構,然后在加雙氧酶作用下,進行環開裂反應。
[0053]如上所述在生物分解塔中,在微生物作用下實現對原料的疏解與軟化。
[0054]通過渣水分離工序,將原料中剩余固體廢棄物分離出來,外運至固體廢棄物處置工段;含有生物菌的清水則循環回用至生物分解塔。
[0055]菌種池作為生物菌中間儲存池,用于接納盛放從育菌中心轉運而來的菌種,并在需要時向生物分解塔中添加。
[0056](四)磨漿-將粗漿送入高溫間歇式中濃磨機中磨漿;磨漿濃度范圍為5-15%,磨漿溫度控制在70-95?,加熱所用蒸汽來自天然氣鍋爐所提供蒸汽;
[0057]磨漿過程中,按噸原料0.0I (1: 1.2:0.8)比例投加Ca (OH) 2、Η202、Na2Si03及螯合劑等,PH值控制在9以上,從而實現對漿的第一步漂白;在此過程中,其一是用堿即熟石灰(氫氧化鈣,化學式:Ca(0H)2)潤脹纖維,提高成漿強度;其二是用過氧化氫(雙氧水,化學式:H202)漂白纖維,提高成漿白度;經過此次漂白后,紙漿白度可達到58°左右;
[0058]按噸原料0.1(1:2)用4%的Mg(OH)2加5%的H202在75°C的溫度、25%濃度下,在高濃磨漿機內邊磨漿邊漂白2.5小時。
[0059]磨漿工段采用先進的中濃磨漿方法,磨漿濃度范圍為5-15%。中濃磨可適用于處理各類漿種,相較于低濃度制漿技術,能耗降低30%以上;成漿品質提高20%以上;操作簡單,是現代機械制漿發展趨勢。
[0060]磨漿溫度控制在溫度為70-95?,以提高紙漿的強度,從而紙漿質量得以提高;磨漿機的生產能力得到提高,從而降低磨漿機單位動力消耗。加熱所用蒸汽來自天然氣鍋爐所提供蒸汽。
[0061]磨漿過程中,投加Ca(0H)2、H202、Na2Si03及螯合劑等,pH值控制在9以上,從而實現對漿的第一步漂白。在此過程中,一是用堿潤脹纖維,提高成漿強度;其二是用過氧化氫漂白纖維,提高成漿白度。經過此次漂白后,紙漿白度可達到58°左右。
[0062](五)除渣-采用一級三段錐形除渣器利用離心原理去除漿料中密度不同于漿料的雜質;漿中的水和纖維組成的良漿向上由中心管排出,而粗渣由下部排出;
[0063]除渣凈化:采用一級三段錐形除渣器。其主要工作過程如下:
[0064]I)相對密度大的雜質在渦旋場中產生比纖維大得多的離心力,它從絮聚團的核心中被剝離出來移向最外周的器壁上。
[0065]2)在渦旋運動中不同的旋轉半徑漿層之間的速度差產生的剪切力破壞了絮聚作用。
[0066]良漿(漿中的水和纖維)則由于以下的原因向中心推移:
[0067]I)渦旋除渣器(即錐形除渣器)下部直徑越來越小,即最外層空間越來越小,而良漿與粗渣的離心力之差越來越大,使相對密度大的粗渣優先占據了最外層。
[0068]2)相對密度小的良漿被擠向內層,空氣則在中心部分,而相對密度雖與纖維相近但體積較大的粗渣則因質量與慣性比纖維大,它向中心移動的速度滯后于良漿。最終,良漿向上由中心管排出,而粗渣由下部排出。
[0069]該一級三段除渣為:漿料經過除渣器后,良漿即為合格漿料,直接進入下一道工序為一段除渣;一段除渣器分離出來的粗漿和雜質再進入一組除渣器,分離出來的良漿送到第一段除渣器的進口為二段除渣;將第二段除渣器分離出來的粗漿和雜質再進入一組除渣器,分離出來的良漿送到第二段除渣器的進口為三段除渣;三段后的雜質則排放處理。
[0070](六)篩選-利用壓力篩進行篩選;壓力篩采用多段封閉篩選流程,進漿濃度控制在I %,進漿壓力在3.0-4.0公斤/平方厘米;該壓力篩可為縫篩或孔篩;篩縫大小為0.25-0.4 暈米;
[0071]篩選、凈化目的:凈化漿,除去纖維性雜質(非纖維細胞等),及非纖維性雜質(樹脂、泥