發酵甘蔗渣造紙漿

2022-12-21 05:39:06 字數 3113 閱讀 5030

紙的主要成分是植物纖維,甘蔗渣中含有豐富的半纖維素、纖維素、木質素等,是造紙的優良原料,但若甘蔗渣直接機械製漿,因其中的木質素的影響,導致磨漿能量消耗過大,造漿成本高,所以要設法消除木質素。

甘蔗渣的結構複雜,但其主要成分是纖維素,半纖維素,木質素。其中半纖維素大約20.6%,木質素18.

6%。纖維素在甘蔗渣裡的含量大約為35.4%,由β-1、4-糖苷鍵聯結毗喃葡萄糖苷構成,是一兩相共存體系(結晶區和無定形區共存)。

結晶區含有易與表面水分子形成氫鍵的羥基,使用纖維素的結晶部分很難被分解。半纖維素在化學性質上與纖維素相似,是有不同的己、戊糖基通過β-1 4氧橋鍵聯接而成的不均一聚醣,其聚合度相對較小,甘蔗渣的半纖維素中含有大約70%為纖維素,30%為聚阿拉伯糖。木質素是甘蔗渣的重要組分,分子量在10000-50000約佔95%。

甘蔗渣裡的木質素主要分布在表皮組織部分,它與半纖維素結合形成牢固的保護層,阻礙微生物或酶與纖維素的接觸,使得甘蔗渣水解比較困難。長期研究發現,白腐菌、軟腐菌等真菌具有選擇性降解木質素等作用,對軟化甘蔗渣等有良好效果。

金寶貝甘蔗渣發酵劑含有多種真菌、細菌、放線菌等物質,能有效地降解甘蔗渣中的木質素並使其組織結構鬆弛,起到軟化、熟化甘蔗渣的作用,進而達到磨漿時纖維容易分離的效果。同時生物發酵預處理甘蔗渣,能顯著改善甘蔗渣紙漿的強度效能(提高抗張強度和撕裂強度)。其操作使用方法如下。

一、注意啟動。

金寶貝甘蔗渣發酵劑中的功能菌種,在溫度10-15℃以上時生長繁殖最快,低於這個溫度區間,易處於不活潑狀態或半休眠狀態,5℃以下將處於休眠狀態,0℃以下功能微生物菌種將處於完全休眠狀態,無法正常工作。所以在低於最活潑狀態的溫度區間(低於10-15℃)時,一般可採取人工公升溫,設法使環境溫度達到10-15℃以上,有利於讓微生物打破休眠狀態,進入快速繁殖期,這種人工公升溫稱之為「啟動」。發酵啟動之後,菌種會經過乙個短期適應期,然後呈幾何級數快速繁殖(理想狀態下,24小時可達272個!!

),在發酵繁殖過程中將會放出大量熱能及代謝產物,使環境溫度持續公升高。微生物菌種利用自身產生的熱量又能加快繁殖,這樣就可形成良性迴圈,啟動完畢。

如何讓物料快速啟動?夏天溫度高,肯定沒問題。冬天可根據實際情況擇優選用:

1、熱水公升溫。物料的水分不足時,應向其中加入熱水(30-40℃),這樣可加快啟動速度。

2、火爐暖氣。在物料舍內生火爐或通暖氣,有條件的也可以用空調加溫,啟動後即可撤除。

3、溫室加熱。溫室大棚內的溫度較高,可以滿足物料啟動條件,將物料運進溫室即可。

4、蒸汽公升溫。通過燒水,利用水蒸汽在房間或大棚內的瀰漫也可達到加溫的目的。

在實際應用中,可能會出現很多意想不到的問題。下面是兩個應用中實際遇到的問題和解決方法,可供參考:

1、物料被凍,有冰塊。南方的冬季,北方的深秋至初春季,因下雪冰凍等原因導致物料被凍住,而且裡面含有大量冰塊。這樣的物料因溫度低,不好啟動。

或者即使啟動,因物料在逐漸融化的過程中要吸收熱量,導致物料的溫度上公升緩慢或溫度過低,一般只能維持在40度左右,發酵速度較慢。應:先將物料運到室內,讓其逐漸融化,然後再用上述方法啟動。

2、物料不純,有雜質。有些使用者的物料中含有石塊、爐渣、泥沙等無機雜質。如果含量較小,沒什麼問題,含量太大,就會影響發酵溫度和速度。

應:儘量減少雜質含量,提高物料純度。二、物料配比。

金寶貝甘蔗渣發酵劑能夠起到發酵作用,靠的是其中的功能菌種。這些寶貝適宜生活在「碳氮比」(c/n比)為20~30:1的環境中,這時的營養結構最優,我們在物料配比中就要盡量滿足這個比例,過高或過低的碳氮比都會導致「營養

不良」。甘蔗渣中碳氮比比較合適,屬於比較不需配置即可完成發酵的物料。1公斤金寶貝甘蔗渣發酵劑可以發酵甘蔗渣3-5噸。三、稀釋辦法

稀釋金寶貝甘蔗渣發酵助劑一般優先採用質量較好的公尺糠(比例1:5),公尺糠的營養和通氣性均好,萬一無公尺糠可用玉公尺麵、麩皮等細粉狀物料替代,可先

將菌劑與公尺糠的混和物噴少量水稍勻溼(但水分不能太多,否則「成團」,反而不利於播撒),再將其均勻播撒入物料堆中。甘蔗渣等物料發酵,因本身營養較好,稀釋用料要求不高。四、水分控制

發酵物料的水分應保持在60~65%,這樣才能讓功能菌種正常繁殖。簡單的判斷辦法為:用手緊抓一把物料,指縫見水不滴水為大致合宜標準,見不到水印為太乾,往下滴水為太濕。

水分太多或太少均不利於發酵:水分太少微生物發酵慢,就象人長期在「脫水」狀態下無法正常工作生活一樣。水分太多公升溫慢,而且通氣不良,形成區域性厭氧環境,促使另一種很不利的微生物--腐敗菌種不請自來,腐敗菌一搗亂就麻煩了,最明顯的標誌是產生臭味。

發酵時,使用者應注意水分調節的方式方法。1、加水。應掌握先少後多、逐漸新增的原則。

如果條件允許,應新增熱水,這樣就會啟動很快。2、減水。如果由於各種原因,造成物料中的水分過多,影響發酵速度及公升溫,應及時採取措施降低水分。

方法有攤開晾曬,向物料中新增秸稈粉、鋸末等等。五、注意通氣

金寶貝甘蔗渣發酵劑中的功能微生物菌種屬於好(耗)氧型微生物,發酵時必須有氧氣參加。這就要求物料能夠透氣,避免微生物因缺氧而無法工作。下面是一些常用的通氣方法:

1、翻倒。用翻倒機直接翻倒,翻倒時應盡量細緻,達到通風透氣的目的。2、打孔。

可向物料堆中用10厘公尺左右的尖頭木棒打孔,數量應盡量多。3、遮蓋物。物料發酵的遮蓋物應盡量用草簾、麻袋等通氣材料。

如果用塑料布遮蓋,應該將其用磚頭、木棍墊起,距離物料表層10—20厘公尺。並且應留適當縫隙,以利氧氣進入。

4、鼓風機。物料底層可放入帶孔管道,運用鼓風機送氣,可加快氧氣的補給。六、調控ph值。

任何微生物都有適合自己生長繁殖的酸鹼度,金寶貝甘蔗渣發酵劑中的功能微生物適合在ph值為6~8的環境。普通物料發酵一般不需調節,物料過酸可加石灰調節,過鹼可加醋酸等調節。尤其是ph值10以上或5以下時必須調節。

七、節奏控制

用金寶貝發酵助劑發酵物料,其發酵節奏在一定範圍內可人為控制,要加快發酵時,可分別或綜合採用:提高啟動溫度、改善營養結構、改善通氣、增加翻倒次數(低於30度少翻倒)等措施。還可向其中加入適量已經發酵好的物料,能夠達到「以料帶料、以老帶新、促進發酵」的目的。

要減慢或結束發酵時,可採用相反措施。

一般經歷一周左右,中間翻倒一兩次,此後溫度會逐步下降到四五十度或以下,這時發酵已進行到七八成,其表現為顏色變深、無任何原臭味或有淡淡氨香味、芳香味、泥土味,此時可攤開物料堆開始降溫,進入下一工序。如十幾天之後,溫度一直在60度以上,應考慮中止發酵,因為過度發酵反而不好,容易消耗過多的纖維素和半纖維素,可採取人為降溫措施進入下工序,如將物料堆迅速攤薄到10-20厘公尺,然後涼幹或直接用機械法磨製紙漿。

蔗渣發酵生產燃料乙醇的研究進展

作者 黃亞瓊孫紹發王智斌 安徽農業科學 2014年第18期 摘要燃料乙醇是最有發展前景的新型可再生能源之一,以木質纖維原料替代澱粉類和醣類原料生產乙醇成為全世界研究的熱點。蔗渣是製糖工業的主要廢棄物,因其 廣泛,纖維素含量高而成為一種重要的可再生生物資源。介紹了蔗渣的組成與特點及蔗渣發酵生產燃料乙醇...