專利名稱：利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法
技術領域：
本發明涉及一種制造紙漿的工藝，特別是涉及利用褐腐菌生物分解與機械加工結合的紙漿生產方法。
背景技術：
紙的發明極大的推動了文明社會的發展，目前世界年人均用紙81. 4公斤，中國年人均用紙64. 3公斤，中國用紙總量居世界第一位。中國2010年產紙8461萬噸，其中進口紙漿3586萬噸，其余紙漿主要是廢紙回收?，F在普遍應用的造紙生產工藝主要是“堿法”、“亞硫酸鹽法”，用大量化學原料來提取出麥草、稻草、蘆葦、龍須草、煙桿、甘蔗渣、竹子、木材等原料中的木質素造紙漿。木質素是植物中粘結纖維素的物質，只有分解掉木質素使纖維散開團絮化才能造成紙漿。由此產生了大量化學原料殘留物及反應物，這些殘留物及反應物被排放到江河里造成污染，被污染水中含有大量懸浮物，COD、B0D，酸堿化合物等有毒物質，對生存環境造成極大污染，即便花費很大成本治理也難以從根本解決，尤其現有草漿生產工藝有70%的原料變成化學污染物排放到了自然環境中。故而，由于傳統造紙漿應用化學法生產工藝，產生大量污水，嚴重污染環境，全部凈化治理需要昂貴的費用，而且制紙漿過程中需消耗大量水、煤、電等，目前普遍應用的傳統造紙工藝技術問題亟待解決。為了解決上述造紙漿的生產工藝問題，世界上1908年就開始了用生物分解的方法來分解各種造紙原料中的木質素的研究，以用生物法取代化學法造紙漿，實現造紙全過程水的零排放，從根本杜絕造紙工業對環境的污染。迄今為止，已發現的自然界中能夠降解木質素的微生物種類極其有限，木質素的完全降解被認為是某些真菌和細菌共同作用的結果，其中真菌的作用是主要的，能有效地使木質素礦化的真菌主要是白腐菌和褐腐菌；軟腐菌，黑腐菌也可以分泌一些降解木質素的醇類，但是它們分解木質素的能力不是很強，因此研究報道極少。但由于木質素是無定形大分子結構，穩定性很強，單獨白腐菌雖然能降解某些木質素，但其容易被雜菌污染，對環境要求很苛刻，既要潮濕又要通風，同時白腐菌分解木質素需要供給大量氧氣，因漿料絕不能侵入水中，所以很難保證溫度均勻，供氧均勻，造成成本加大。盡管如此，單獨白腐菌降解木質素要在30天以上才能降解60%造紙原料中的木質素，白腐菌的生命周期太短，最長6天，最短5分鐘，且白腐菌培養周期太長繁殖速度慢，因此未待降解完畢，白腐菌已經失效。故而單獨白腐真菌降解木質素并不適于工業化生產。鑒于上述生物方法造紙漿存在的難題，目前尚未有工業化的生產，因此該領域的研究空間很大，存有很大空白，如何解決工業化問題是其中首要解決的問題。

發明內容
本發明為了解決上述現有生物造紙漿方法因白腐真菌生命周期短且培養周期太長而不適于工業化生產的問題，而提出一種利用褐腐菌迅速選擇性分解造紙漿原料中的多種木質素的生物分解的紙漿生產方法。本發明是通過以下方案實現的
上述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，是與機械加工結合，將破碎的原料浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該水池中褐腐菌的含量為17-35億個/立方米水，溫度保持30-45°C，分解時間6-48小時。所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其中該水池中另添加有白腐菌、軟腐菌和黑腐菌三者中的一種以上，其中白腐菌的含量為7-14億個/立方米水，軟腐菌占的含量為5-10. 5億個/立方米水，黑腐菌的含量為3. 5-7億個/立方米水。所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其中所述水池中還含有適
量菌種復壯營養液。所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其中所述菌種復壯營養液含量為200-450克/立方米水。所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其加工工序為破碎——褐腐菌生物分解——疏解——磨漿——篩漿——擠漿，該六道工序中的生產用水循環利用零排放。所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，具體步驟如下 首先，原料破碎
將竹子、木材類材料沿纖維方向壓劈、壓裂、壓酥成碎塊，草類材料切段；然后沿纖維方向撕開搓裂成碎條； 第二，生物分解
將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，溫度保持30-45°C ；池中每隔2小時用菌水循環澆一次，以均勻分解和均勻溫度；，池中菌水不排放，水不夠時用其它工序廢水補充；分解時間6-48小時，分解后的原漿料碎條中大量木質素被褐腐菌分解成少量CO2和水，碎條進一步裂解為酥松的纖維束；
第三，疏解
將上述酥松的纖維束加水抽入疏解機，經疏解機中的多把高速旋轉的刀將纖維束順纖維方向劈扯成單根纖維或松散的小纖維團； 第四，磨漿
將上步的單根纖維或松散的小纖維團擠干后通過高濃磨漿機磨漿，使纖維團和單根纖維裂開，大部分成為團絮狀并充分帚化成粗細混雜的纖維；其中擠出的水流回疏解池； 第五，篩漿
將粗細混雜的纖維加水用泵抽入高壓旋翼篩，將細紙漿篩出來，剩余粗紙漿送回到磨漿工序重磨； 第六，擠漿
將細紙漿脫水擠干，制成含水量30%-50%的干漿，即得。有益效果
本發明方法的生產工藝過程中不用任何化學品，無污染、節約水、材料損耗小、能耗低、 成本僅為現用的化學法制漿成本的40%，可以生產麥草、稻草、蘆葦、龍須草、煙桿、甘蔗渣、竹子、木材等為原料的紙漿，并在同時實現造紙漿生產用水的零排放。其產出紙漿品質優良，無任何化學毒素，可用來制作食品包裝紙、醫藥包裝紙等日常用紙，且生產過程無污染。 具有很高的經濟效益和社會效益，是一項生態平衡的高科技高技術升值技術，填補了世界制紙漿史上一項空白。綜上所述，本發明的褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，是與機械加工結合， 具有上述諸多的優越性和實用性，并在國內外同類產品的加工中沒有類似和相同的生產工藝應用過和發表過，是在造紙制漿的技術和生產工藝上的一場革命，同時解決造紙制漿污染這一大難題。所以本發明生物分解褐腐菌與機械加工結合的紙漿生產方法，是新穎、先進、實用的新發明。
具體實施例方式本發明的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，是與機械加工結合，將破碎的原料浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該水池中褐腐菌的含量為17-35億個 /立方米水，溫度保持30-45°C，分解時間6-48小時。根據需要，該水池中可添加白腐菌、軟腐菌和黑腐菌三者中的一種以上和適量菌種復壯營養液，其中白腐菌的含量為ο (7) -14億個/立方米水，軟腐菌占的含量為0 (5) -10. 5億個/立方米水，黑腐菌的含量為0 (3. 5) -7億個/立方米水，菌種復壯營養液含量為0 (200)-450克/立方米水。采用本方法的加工工序為破碎——褐腐菌生物分解——疏解——磨漿——篩菜——擠漿，該六道工序中的生產用水循環利用零排放。具體步驟如下
首先，原料破碎
將竹子、木材、煙桿類材料沿纖維方向壓劈、壓裂、壓酥成碎塊，草類材料切段；然后沿纖維方向撕開搓裂成碎條。第二，生物分解
將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，溫度保持30-45°C ；分解時間6-48小時；池中每隔2小時用菌水循環澆一次，以均勻分解和均勻溫度；池中菌水不排放，水不夠時用其它工序廢水補充；
分解后的原漿料碎條中大量木質素被褐腐菌分解成少量(X)2和水，碎條進一步裂解為酥松的纖維束。根據原材料不同可選擇加入少量軟腐菌、白腐菌、黑腐菌及適量菌種復壯營養液中的任意一種以上，以進行復合分解。第三，疏解
將上述酥松的纖維束加水抽入疏解機，經疏解機中的多把高速旋轉的刀將纖維束順纖維方向劈扯成單根纖維或松散的小纖維團。第四，磨漿
將上步的單根纖維或松散的小纖維團擠干后通過高濃磨漿機磨漿，使纖維團和單根纖維裂開，大部分成為團絮狀并充分帚化成粗細混雜的纖維； 擠出的水流回疏解池。第五，篩漿將粗細混雜的纖維加水用泵抽入高壓旋翼篩，將細紙漿篩出來，剩余粗紙漿送回到磨漿工序重磨。第六，擠漿
將細紙漿脫水擠干，制成含水量30%-50%的擠干漿，即制得無化工原料無污染的生態紙漿。在上述整個加工過程中，生產用水循環使用零排放由于進分解池的原料均是干的，而分解完的漿料都含水70%，所以生物分解工序需及時補充水，該補充水源是擠漿工序擠出水，把水擠回分解池，水循環使用，擠干漿料進入疏解池；疏解工序是把漿料和水從疏解池中一起抽入疏解機，疏解后直接進入擠漿機把水擠回疏解池，水循環使用，擠干漿料進行磨漿；篩漿工序是把漿料和水從篩漿池中一起抽入高壓旋翼篩進行篩漿后，直接進入擠漿機，把水擠回篩漿池，實現水循環使用；由于該生產過程中，原材料進廠是干燥的，成品紙漿出廠是按需要含水30%-50%，生產過程中還要蒸發掉一部份水，所以連續生產過程中需要補充水，補充各工序損耗的水全部從擠漿工序擠出的水補充，擠漿工序剩余部份水回到篩漿池循環使用，篩漿池中所需的補充水全部用新水，這樣篩漿池中永遠保持有50%新水，也使成品漿在篩漿池最后清洗干凈。由此整個生產過程中沒有水的排放，只按需要每噸成品干漿需補充2-3噸左右新水。下面以具體實施例進一步說明。實施例一
首先，將木材類材料用擠軋機經數次擠軋，沿纖維方向壓劈、壓裂、壓酥為長50mm左右的碎塊，然后經搓裂機沿纖維方向撕開搓裂成碎條；
第二步進行生物分解，將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該池中含有褐腐菌35億個/立方米水、白腐菌14億個/立方米水、軟腐菌7. 5億個/立方米水、黑腐菌5億個/立方米水和菌種復壯營養液300克/立方米水，溫度保持38-45 °C，池中每隔2小時用菌水循環澆一次；池中菌水不排放；分解時間48小時，分解后的原漿料碎條中大量木質素被褐腐菌分解成少量(X)2和水，碎條進一步裂解為酥松的纖維束；
第三步疏解，將上述酥松的纖維束加水用泵抽入疏解機，經疏解機中的多把高速旋轉的刀將纖維束順纖維方向劈扯成單根纖維或松散的小纖維團；
第四步磨漿，將上步的單根纖維或松散的小纖維團擠干后通過高濃磨漿機磨漿，使纖維團和單根纖維裂開，大部分成為團絮狀并充分帚化成粗細混雜的纖維；其中擠出的水流回疏解池；
第五步篩漿，將粗細混雜的纖維加水用泵抽入高壓旋翼篩，將90%的細紙漿篩出來，剩余10%粗紙漿送回到磨漿工序重磨；
第六步擠漿，將細紙漿脫水擠干，制成含水量30%-50%的擠干漿，即得紙漿產品，該紙漿達到各種木材原料制成紙漿相對應的國家標準。實施例二
原料為麥草、稻草、龍須草，將其切成長200mm左右的段，然后經搓裂機沿纖維方向撕開搓裂成碎條；
第二步生物分解，將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該池中含有褐腐菌25億個/立方米水、白腐菌7億個/立方米水、和菌種復壯營養液200克/立方米水；溫度保持30-35°C;池中每隔2小時用菌水循環澆一次，池中菌水不排放；分解時間 6小時，碎條進一步裂解為酥松的纖維束；
之后的疏解、磨漿、篩漿及擠漿同實施例一，制得紙漿產品，該紙漿該紙漿達到麥草、稻草、龍須草，制成紙漿相對應的國家標準。實施例三
原料破碎，蘆葦切成IOOmm左右的段，經搓裂機沿纖維方向撕開搓裂成碎條； 第二步生物分解，將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該池中含有褐腐菌30億個/立方米水、和菌種復壯營養液450克/立方米水；溫度保持30-35°C ； 池中每隔2小時用菌水循環澆一次，池中菌水不排放；分解時間38小時，碎條進一步裂解為酥松的纖維束
而后的疏解、磨漿、篩漿和擠漿同實施例一，制得紙漿產品，該紙漿達到蘆葦原料制成紙漿相對應的國家標準。實施例四
原料破碎，將煙桿、竹子類材料用擠軋機經數次擠軋，沿纖維方向壓劈、壓裂、壓酥為長 50mm左右的碎塊，經搓裂機沿纖維方向撕開搓裂成碎條；
第二步生物分解，將搓裂后的碎條浸沒入褐腐真菌菌液的水池中進行生物分解，該池中含有褐腐菌17億個/立方米水、白腐菌10億個/立方米水、軟腐菌5億個/立方米水和菌種復壯營養液300克/立方米水；溫度保持40-45°C;池中每隔2小時壓用菌水循環澆一次，池中菌水不排放；分解時間15小時，碎條進一步裂解為酥松的纖維束；
之后依次疏解、磨漿、篩漿及擠漿，制得無化工原料無污染的生態紙漿。該紙漿達到各種竹類原料制成紙漿相對應的國家標準。實施例五
原料破碎，麥草、稻草、龍須草，切成200mm左右的段，蘆葦切成IOOmm左右的段，甘蔗渣不切；然后將上述原料經搓裂機沿纖維方向撕開搓裂成碎條；
第二步生物分解，將搓裂后的碎條浸沒入褐腐真菌菌液的水池中進行生物分解，該池中含有褐腐菌20億個/立方米水、白腐菌8億個/立方米水、黑腐菌7億個/立方米水和菌種復壯營養液320克/立方米水；溫度保持35-40°C ；池中每隔2小時用菌水循環澆一次， 池中菌水不排放；分解時間6小時，碎條進一步裂解為酥松的纖維束；
之后同實施例四，依次疏解，磨漿，篩漿，擠漿，制得無化工原料無污染的生態紙漿，該紙漿達到麥草、稻草、龍須草、蘆葦，原料制成紙漿相對應的國家標準。實施例六
原料破碎，將竹子、木材類材料用擠軋機經數次擠軋，沿纖維方向壓劈、壓裂、壓酥為長 50mm左右的碎塊；草類材料中麥草、稻草切成200mm左右的段，蘆葦切成IOOmm左右的段， 甘蔗渣不切；然后將上述原料經搓裂機沿纖維方向撕開搓裂成碎條。第二步生物分解，將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該池中含有褐腐菌25億個/立方米水、軟腐菌10. 5億個/立方米水和菌種復壯營養液400 克/立方米水；溫度保持35-42°C;池中每隔2小時用菌水循環澆一次，池中菌水不排放；分解時間10小時，碎條進一步裂解為酥松的纖維束；
此后依次疏解，磨漿，篩漿，擠漿，制得無化工原料無污染的生態紙漿。該紙漿達到竹類、木材、麥草、稻草、蘆葦、甘蔗渣原料制成紙漿相對應的國家標準。實施例七
同實施例六，不同在于生物分解，將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該池中含有褐腐菌20億個/立方米水、軟腐菌5億個/立方米水、黑腐菌3. 5億個 /立方米水和菌種復壯營養液380克/立方米水；溫度保持33-38°C ；池中每隔2小時用菌水循環澆一次，池中菌水不排放；分解時間10小時，碎條進一步裂解為酥松的纖維束； 實施例8
同實施例六，不同在于生物分解，將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該池中含有褐腐菌觀億個/立方米水、黑腐菌5億個/立方米水和菌種復壯營養液280克/立方米水；溫度保持35-40°C ；池中每隔2小時用菌水循環澆一次，池中菌水不排放；分解時間10小時，碎條進一步裂解為酥松的纖維束；
結合上述實施例，可見采用本發明的生產方法，對現今同行業技術人員來講均具有許多可取之處，而確實具有技術進步性。各種菌種可在自然界采集培養放大。以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明做任何形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，是與機械加工結合，將破碎的原料浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，該水池中褐腐菌的含量為17-35億個/立方米水，溫度保持30-45°C，分解時間6-48小時。
2.如權利要求1所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其特征在于該水池中另添加有白腐菌、軟腐菌和黑腐菌三者中的一種以上，其中白腐菌的含量為7-14億個/立方米水，軟腐菌占的含量為5-10. 5億個/立方米水，黑腐菌的含量為3. 5-7億個/ 立方米水。
3.如權利要求1所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其特征在于所述水池中還含有適量菌種復壯營養液。
4.如權利要求3所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其特征在于所述菌種復壯營養液含量為200-450克/立方米水。
5.如權利要求1至4任一所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其加工工序為破碎一一褐腐菌生物分解——疏解——磨漿——篩漿——擠漿，該六道工序中的生產用水循環利用零排放。
6.如權利要求5所述的利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，具體步驟如下首先，原料破碎將竹子、木材類材料沿纖維方向壓劈、壓裂、壓酥成碎塊，草類材料切段；然后沿纖維方向撕開搓裂成碎條；第二，生物分解將搓裂后的碎條浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，溫度保持30-45°C ；池中每隔2小時用菌水循環澆一次，以均勻分解和均勻溫度；池中菌水不排放，水不夠時用其它工序廢水補充；分解時間6-48小時，分解后的原漿料碎條中大量木質素被褐腐菌分解成少量 CO2和水，碎條進一步裂解為酥松的纖維束；第三，疏解將上述酥松的纖維束加水抽入疏解機，經疏解機中的多把高速旋轉的刀將纖維束順纖維方向劈扯成單根纖維或松散的小纖維團；第四，磨漿將上步的單根纖維或松散的小纖維團擠干后通過磨漿機磨漿，使纖維團和單根纖維裂開，大部分成為團絮狀并充分帚化成粗細混雜的纖維；其中擠出的水流回疏解池；第五，篩漿將粗細混雜的纖維加水用泵抽入高壓旋翼篩，將細紙漿篩出來，剩余粗紙漿送回到磨漿工序重磨；第六，擠漿將細紙漿脫水擠干，制成含水量30%-50%的擠干漿，即得。
全文摘要
本發明涉及利用褐腐菌生物降解木質素的紙漿生產方法，其與機械加工結合，將破碎的原料浸沒入褐腐菌菌液的水池中進行生物分解，溫度保持30-45℃，分解時間6-48小時。本發明方法生產過程中不用任何化學品，無污染、節約水、材料損耗小、能耗低、成本僅為現用的化學法制漿成本的40%，可以生產麥草、稻草、蘆葦、龍須草、煙桿、甘蔗渣、竹子、木材等為原料的紙漿，并在同時實現造紙漿生產用水的零排放。其產出紙漿品質優良，無任何化學毒素，可用來制作食品包裝紙、醫藥包裝紙等日常用紙，且生產過程無污染。具有很高的經濟效益和社會效益，是一項生態平衡的高科技高技術升值技術。
文檔編號D21C5/00GK102517947SQ20111043076
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月21日 優先權日2011年12月21日
發明者張健 申請人:張健