一種從秸稈制備羧甲基纖維素鈉的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種從秸桿制備羧甲基纖維素鈉的方法，屬于生物化工技術領域。
【背景技術】
[0002]農作物秸桿是自然界中數量極大的可再生資源。我國每年農作物秸桿產量達7億噸之多，但是這些資源長期未得到合理的開發，除極少量用作飼料外其余都被焚燒。這既是對天然資源的巨大浪費又造成了環境的嚴重污染，從根本上解決秸桿綜合利用已經迫在眉睫。因此探索有效的天然植物秸桿的工業化利用途徑有著十分重要的意義。纖維素醚是以天然纖維素為原料經化學改性制得的高分子聚合物，應用領域廣，但其長期以來采用棉短絨為原料，價格居高不下，使其應用受到限制，若以秸桿為原料制備纖維素醚，不僅可以降低纖維素醚的成本，而且可以“變廢為寶”，促進秸桿的有效利用，有利于循環經濟的發展。
[0003]中國專利申請 200910077124.9、201010582580.1、201310152152.9、201310372381.1等報道了從秸桿制備羧甲基纖維素的方法。上述方法制備的羧甲基纖維素鈉純度不高，取代度和粘度均不高，限制了羧甲基纖維素鈉應用范圍。本發明的申請人在中國專利201110090365.4中公開了一種用生物法從秸桿制備纖維素的方法。該方法具體為:將秸桿除塵、粉碎，加入反應池中，然后加水，浸泡I小時后進高濃磨磨漿；磨漿后加到反應罐中，再加入復合生物催化劑，混合均勻后，升溫至60-80°C，反應1-3小時；放漿后經過篩選去除雜質后得粗漿，粗漿進低濃磨磨漿，然后經擠漿機脫水，再用疏解機進行疏解，進滾筒干燥機進行干燥，干燥后進行粉碎得秸桿纖維素。在后續研發中申請人發現，上述專利中采用的復合生物催化劑的活性不高，提取秸桿纖維素是在60-80°C下進行，而且工藝復雜。
【發明內容】
[0004]針對現有的工藝制備羧甲基纖維素鈉存在工藝復雜且制備的羧甲基纖維素鈉取代度和粘度均不高的問題，本發明提供了一種從秸桿制備羧甲基纖維素鈉的方法。該方法在制備的羧甲基纖維素鈉所用的復合生物催化劑和復合反應催化劑方面進行了創新，將這兩種復合催化劑應用于從秸桿制備羧甲基纖維素鈉，提取秸桿纖維素是在室溫下進行，簡化了工藝，節約能源，不但沒有污染。而且相比現有的羧甲基纖維素鈉制備工藝，提高了羧甲基纖維素鈉的取代度和粘度。
[0005]本發明的技術方案是:一種從秸桿制備羧甲基纖維素鈉的方法，其特性是，
[0006](I)配制復合生物催化劑和復合反應催化劑
[0007]復合生物催化劑是由下述重量份的組分組成:兒茶酚氧化酶(多酚氧化酶)3_6，匍萄糖氧化酶2-5，碳酸納1-2，吐溫-801-2，水60-100 ；
[0008]復合反應催化劑是由下述重量份的組分組成:硅酸鈉40-80，硫酸鎂10-50，碳酸氫鈉10-50 ；
[0009](2)將秸桿除塵、粉碎，加入反應罐中，然后加入秸桿重量3-8倍的水，再加入復合生物催化劑，攪拌混合均勻后，室溫反應3-8小時；放漿后經過篩選去除雜質，再經擠漿機脫水，干燥、粉碎得秸桿纖維素；所述復合生物催化劑的加入量為??每100重量份秸桿加入0.05-0.10重量份的復合生物催化劑；
[0010](3)將秸桿纖維素加入捏合機中，加入氫氧化鈉、氯乙酸和復合反應催化劑，27-330C (優選30°C )下反應20-50分鐘；反應完成后升溫至57-63°C (優選60°C )，攪拌反應40-80分鐘后，出料，用70-85被％的甲醇溶液洗滌，離心，干燥，得到羧甲基纖維素鈉；所述每100重量份秸桿纖維素中加入50-100重量份固體氫氧化鈉(用水配成40wt%的溶液)，60-120重量份的氯乙酸，0.1-0.6重量份的復合反應催化劑。
[0011]本發明有益效果是:
[0012](I)本發明采用特殊的復合生物催化劑和復合反應催化劑從秸桿制備羧甲基纖維素鈉，比現有工藝生產的產品性能更優良，取代度和粘度均提高，現有工藝取代度最高為1.8，本發明取代度可達2.0 ;現有工藝粘度最高為60000mPa.s，本發明粘度最高為80000mPa.s ；
[0013](2)本發明的復合生物催化劑活性高，提取秸桿纖維素是在室溫下進行(現有工藝是在60-80°C下進行)，比現有工藝簡化了操作步驟(省去了兩次磨漿及疏解等工藝步驟)，又不產生環境污染，同時節約能源，比現有工藝節煤80%，節電70%。
【具體實施方式】
[0014]結合實例對本發明更進一步說明:
[0015]實施例1:
[0016](I)配制復合生物催化劑和復合反應催化劑
[0017]復合生物催化劑的制備:復合生物催化劑是由下述重量份數的原料混合組成的:兒茶酚氧化酶3，葡萄糖氧化酶2，碳酸鈉1，吐溫-801，水60 ;按照重量份數混合均勻，室溫用水溶解，即得；
[0018]復合反應催化劑的制備:復合反應催化劑是由下述重量份數的原料混合組成的:硅酸鈉40，硫酸鎂10，碳酸氫鈉10，混合均勻，即得；
[0019](2)將100公斤玉米秸桿除塵、粉碎，加入反應罐中，然后加入500公斤水，再0.05公斤復合生物催化劑，攪拌混合均勻后，室溫反應4小時；放漿后經過篩選去除雜質，再經擠漿機脫水，干燥后進行粉碎得40公斤玉米秸桿纖維素；
[0020](3)將30公斤玉米秸桿纖維素加入捏合機中，加入15公斤固體氫氧化鈉(用水配成40%的溶液)，30公斤氯乙酸，0.03公斤復合反應催化劑，30°C反應30分鐘；加完后升溫至60°C反應，攪拌反應I小時，出料，用80%的甲醇洗滌，離心，干燥，得到50公斤羧甲基纖維素鈉。粘度為70000mPa.s，取代度為1.85。
[0021]實施例2:
[0022](I)配制復合生物催化劑和復合反應催化劑
[0023]復合生物催化劑是由下述重量份數的原料混合組成的:兒茶酚氧化酶6，葡萄糖氧化酶5，碳酸鈉2，吐溫-802，水100 ;按照重量份數混合均勻，室溫用水溶解，即得；
[0024]復合反應催化劑是由下述重量份數的原料混合組成的:娃酸鈉80，硫酸鎂50，碳酸氫鈉50，混合均勻，即得；
[0025](2)將200公斤甘蔗渣除塵、粉碎，加入反應罐中，然后加入1000公斤水，再0.2公斤復合生物催化劑，攪拌混合均勻后，室溫反應4小時；放漿后經過篩選去除雜質，再經擠漿機脫水，干燥后進行粉碎得110公斤甘蔗渣纖維素；
[0026](2)將110公斤甘蔗渣秸桿纖維素加入捏合機中，加入110公斤固體氫氧化鈉(用水配成40%的溶液)，120公斤氯乙酸，0.66公斤復合反應催化劑，30°C反應30分鐘；加完后升溫60°C反應，攪拌反應I小時，出料，用80%的甲醇洗滌，離心，干燥，得到260公斤羧甲基纖維素鈉；粘度為80000mPa.s，取代度為2.0。
[0027]實施例3:
[0028](I)配制復合生物催化劑和復合反應催化劑
[0029]復合生物催化劑是由下述重量份數的原料混合組成的:兒茶酚氧化酶4，葡萄糖氧化酶3，碳酸鈉1.5，吐溫-801.5，水80 ;按照重量份數混合均勻，室溫用水溶解，即得；
[0030]復合反應催化劑是由下述