提要：本文報(bào)導(dǎo)了我國(guó)稻草生化制漿新技術(shù)的研究及中試投產(chǎn)成果。研究成果及中試顯示了用No.38工程菌酶處理的生化漿，其物理機(jī)械性能達(dá)到與優(yōu)質(zhì)闊葉木漿相媲美的程度，制漿排水的負(fù)載亦比常規(guī)堿法草漿低得多，排水污染防治措施有所落實(shí)。
關(guān)鍵詞：稻草；生化法制漿；No.38工程菌；漂白漿
作者簡(jiǎn)介：錢(qián)鷺生，教授級(jí)高級(jí)工程師，中國(guó)造紙學(xué)會(huì)涂布加工紙專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員，中國(guó)造紙學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)工作委員會(huì)委員，美國(guó)制漿造紙協(xié)會(huì)正會(huì)員。
我國(guó)的非木材農(nóng)基原料（agro-based materials），包括稻草、麥草、蔗渣、龍須草、竹子、蘆葦、玉米稈、高梁稈、韌皮纖維原料類(lèi)等，迄今大部分沿用堿法制漿。其中稻草堿法漿的質(zhì)量，即使比起其他非木材纖維漿，存在著成紙脆硬，松厚度差，耐折、抗撕裂、耐破差等缺點(diǎn)；且濾水慢等不適于近代高速紙機(jī)的抄造，制漿黑液含硅量高等弊端。另外，稻草全草整體來(lái)分析，基稈含量低，其葉、穗、根加起來(lái)占總體比例高，含硅量也高，稻草的雜細(xì)胞含量高達(dá)40%～60%，這些都是對(duì)稻草成漿強(qiáng)度改善以及制漿堿回收不利的。如果能夠利用生物制漿方法，克服及改善稻草纖維漿存在的這些缺點(diǎn)和弊端，則其他非木材纖維原料應(yīng)用生物法制漿，就可稍加探索、引伸而解。另外，我國(guó)有較大的產(chǎn)稻區(qū)，資源豐富，極易收購(gòu)，價(jià)格便宜，所以本生化法的首次研究對(duì)象，就選擇了稻草。
1 No.38工程菌漂白生化稻草漿及精飼料（單細(xì)胞蛋白）生產(chǎn)
1.1 工藝流程（如圖1）
關(guān)鍵詞：稻草；生化法制漿；No.38工程菌；漂白漿
作者簡(jiǎn)介：錢(qián)鷺生，教授級(jí)高級(jí)工程師，中國(guó)造紙學(xué)會(huì)涂布加工紙專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任委員，中國(guó)造紙學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)工作委員會(huì)委員，美國(guó)制漿造紙協(xié)會(huì)正會(huì)員。
我國(guó)的非木材農(nóng)基原料（agro-based materials），包括稻草、麥草、蔗渣、龍須草、竹子、蘆葦、玉米稈、高梁稈、韌皮纖維原料類(lèi)等，迄今大部分沿用堿法制漿。其中稻草堿法漿的質(zhì)量，即使比起其他非木材纖維漿，存在著成紙脆硬，松厚度差，耐折、抗撕裂、耐破差等缺點(diǎn)；且濾水慢等不適于近代高速紙機(jī)的抄造，制漿黑液含硅量高等弊端。另外，稻草全草整體來(lái)分析，基稈含量低，其葉、穗、根加起來(lái)占總體比例高，含硅量也高，稻草的雜細(xì)胞含量高達(dá)40%～60%，這些都是對(duì)稻草成漿強(qiáng)度改善以及制漿堿回收不利的。如果能夠利用生物制漿方法，克服及改善稻草纖維漿存在的這些缺點(diǎn)和弊端，則其他非木材纖維原料應(yīng)用生物法制漿，就可稍加探索、引伸而解。另外，我國(guó)有較大的產(chǎn)稻區(qū)，資源豐富，極易收購(gòu)，價(jià)格便宜，所以本生化法的首次研究對(duì)象，就選擇了稻草。
1 No.38工程菌漂白生化稻草漿及精飼料（單細(xì)胞蛋白）生產(chǎn)
1.1 工藝流程（如圖1）
圖1 漂白生化稻草漿及精飼料生產(chǎn)工藝流程
1.2 生產(chǎn)工藝說(shuō)明
1.2.1 生化處理
稻草經(jīng)常規(guī)除塵、除雜，切短成100～150mm后，進(jìn)入生物處理罐（3m3），菌種為No.38工程菌SSF等提取出來(lái)的多種強(qiáng)活性酶。酶處理?xiàng)l件：溫度60℃以下，pH值3.5，時(shí)間1～2h，料液比5%～15%，原料不需消毒。
1.2.2 篩選雜細(xì)胞等
草類(lèi)原料經(jīng)過(guò)生化處理后呈半漿狀，經(jīng)水力碎漿機(jī)作用基本分散成粗漿。粗漿經(jīng)過(guò)振框篩時(shí)，一些在生化處理時(shí)未能完全去除的細(xì)小雜質(zhì)隨水通過(guò)篩網(wǎng)，而得到濃縮的漿料則從篩網(wǎng)上進(jìn)入擠壓機(jī)擠干，過(guò)篩網(wǎng)的白水經(jīng)沉淀去除細(xì)小雜物后重回水力碎漿機(jī)使用。
1.2.3 漂白
經(jīng)上述步驟獲得的粗漿需通過(guò)兩步進(jìn)行漂白，第一，堿處理：粗漿經(jīng)堿煮，大量色素及其它雜質(zhì)被脫除，提高了白度（其未漂漿最高白度可達(dá)40%～42%ISO左右），且完全分散成細(xì)漿，堿處理黑液進(jìn)入堿回收裝置。第二，H1P1或P1P2二段漂：細(xì)漿經(jīng)兩段漂白、洗滌，即可抄成成品紙漿板。
1.2.4 酶及單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)
上述生化處理產(chǎn)生的處理液（抽提液）進(jìn)入發(fā)酶罐，投入補(bǔ)充工程菌菌種，經(jīng)培養(yǎng)分泌出新生酶，液體中除酶外大多數(shù)有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白，此蛋白經(jīng)擠干、干燥即為成品。而工程菌產(chǎn)生的酶則溶于液體中，此液體重新進(jìn)入生化處理罐使用。
1.3 紙漿的性能
為了改善生物處理后稻草漿的機(jī)械物理性能，減少漂白廢水AOX的排放量，經(jīng)酶處理后的紙漿，經(jīng)過(guò)螺旋壓榨機(jī)擠漿，進(jìn)入堿煮系統(tǒng)。堿煮可以用Na2CO3來(lái)完成，以達(dá)堿回收工序時(shí)的“免苛化”。蒸煮用堿量以NaOH計(jì)，對(duì)酶處理后風(fēng)干漿為6.5%～7.5%，液比隨生物處理漿的干度來(lái)調(diào)節(jié)，約為1/（3～4.5），常壓95℃煮30min。煮后未漂漿經(jīng)黑液提取后，以相當(dāng)于有效氯（AC）6%的次氯酸鈉漂白（ECF漿），或3.5%左右H2O2兩段漂白（TCF漿），可以獲得80%ISO以上的漂白稻草生化漿。表1、表2分別列出了不同程度酶處理漂白稻草漿與未漂稻草漿的物理性能。
表1 不同程度酶處理與同條件堿處理后的稻草漿物理性能
1.2.1 生化處理
稻草經(jīng)常規(guī)除塵、除雜，切短成100～150mm后，進(jìn)入生物處理罐（3m3），菌種為No.38工程菌SSF等提取出來(lái)的多種強(qiáng)活性酶。酶處理?xiàng)l件：溫度60℃以下，pH值3.5，時(shí)間1～2h，料液比5%～15%，原料不需消毒。
1.2.2 篩選雜細(xì)胞等
草類(lèi)原料經(jīng)過(guò)生化處理后呈半漿狀，經(jīng)水力碎漿機(jī)作用基本分散成粗漿。粗漿經(jīng)過(guò)振框篩時(shí)，一些在生化處理時(shí)未能完全去除的細(xì)小雜質(zhì)隨水通過(guò)篩網(wǎng)，而得到濃縮的漿料則從篩網(wǎng)上進(jìn)入擠壓機(jī)擠干，過(guò)篩網(wǎng)的白水經(jīng)沉淀去除細(xì)小雜物后重回水力碎漿機(jī)使用。
1.2.3 漂白
經(jīng)上述步驟獲得的粗漿需通過(guò)兩步進(jìn)行漂白，第一，堿處理：粗漿經(jīng)堿煮，大量色素及其它雜質(zhì)被脫除，提高了白度（其未漂漿最高白度可達(dá)40%～42%ISO左右），且完全分散成細(xì)漿，堿處理黑液進(jìn)入堿回收裝置。第二，H1P1或P1P2二段漂：細(xì)漿經(jīng)兩段漂白、洗滌，即可抄成成品紙漿板。
1.2.4 酶及單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)
上述生化處理產(chǎn)生的處理液（抽提液）進(jìn)入發(fā)酶罐，投入補(bǔ)充工程菌菌種，經(jīng)培養(yǎng)分泌出新生酶，液體中除酶外大多數(shù)有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白，此蛋白經(jīng)擠干、干燥即為成品。而工程菌產(chǎn)生的酶則溶于液體中，此液體重新進(jìn)入生化處理罐使用。
1.3 紙漿的性能
為了改善生物處理后稻草漿的機(jī)械物理性能，減少漂白廢水AOX的排放量，經(jīng)酶處理后的紙漿，經(jīng)過(guò)螺旋壓榨機(jī)擠漿，進(jìn)入堿煮系統(tǒng)。堿煮可以用Na2CO3來(lái)完成，以達(dá)堿回收工序時(shí)的“免苛化”。蒸煮用堿量以NaOH計(jì)，對(duì)酶處理后風(fēng)干漿為6.5%～7.5%，液比隨生物處理漿的干度來(lái)調(diào)節(jié)，約為1/（3～4.5），常壓95℃煮30min。煮后未漂漿經(jīng)黑液提取后，以相當(dāng)于有效氯（AC）6%的次氯酸鈉漂白（ECF漿），或3.5%左右H2O2兩段漂白（TCF漿），可以獲得80%ISO以上的漂白稻草生化漿。表1、表2分別列出了不同程度酶處理漂白稻草漿與未漂稻草漿的物理性能。
表1 不同程度酶處理與同條件堿處理后的稻草漿物理性能
疏解轉(zhuǎn)數(shù) 轉(zhuǎn)
打漿度 °SR
松厚度 cm3/g
抗張指數(shù) N·m/g
（裂斷長(zhǎng)） （m）
脆性 %
耐破指數(shù) kPa·m2/g
撕裂指數(shù) mN·m2/g
耐折度 次
白度 %
灰分 %
得率 %
53
1.3
74.19
（7570）
-
6.15
-
421
77.9
3.19
3130000
60
1.26
69.38
（7080）
24.4
4.29
3.68
172
79.7
1.06
28.575000
54
1.29
63.47
（6470）
12.3
4.28
6.97
116
78.6
-
-15000
41
1.33
（6860）
0
4.7
7.5
303
80.6
-
-15000
39
1.26
71.54
（7300）
7.87
4.92
5.76
279
77.3
1.11
28.975000
38
1.29
73.5
（7500）
0
5.5
-
400
80
1.0
28.77100
52
1.49
69.58
（7100）
7.57
4.24
6.76
356
42.42
-
32
注：表中測(cè)試數(shù)據(jù)均由國(guó)家輕工業(yè)局上海（及華東區(qū)）紙漿、造紙測(cè)試站提供。（未完待續(xù)）
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