[发明专利]预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及化学工程、水解技术、溶解浆制造工艺领域，具体涉及一种预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法及其产品。 

背景技术

木质纤维素原料主要应用于纸浆和溶解浆，后者包括粘胶纤维浆粕、醋酸纤维素溶解浆、硝化纤维素溶解浆和纤维素醚溶解浆等。其中最主要品种粘胶纤维浆粕经过近百年的发展形成了以棉短绒和木材为主要原材料的工业体系。近年来，随着市场需求和纤维产能的急剧扩大，国内粘胶纤维浆粕用量随之大增，每年需要进口大量的木浆粕，原料瓶颈矛盾突出；同时，随着全球对资源和环境的日益关注，森林资源也愈加珍贵。 

蔗渣是甘蔗制糖工业的副产物并发展成为纸浆的优良纤维原料。从上世纪五十年代起国内外进一步开展了一系列研发工作，制备蔗渣溶解浆即粘胶纤维浆粕。并沿袭传统木材溶解浆制备技术，发展出预水解硫酸盐法和预水解烧碱法二种主要的蔗渣溶解浆技术路线。这些方法的核心是去除蔗渣原料中高比例的多缩戊糖，具有如下共性：一、在蒸煮前增加预水解工序，一般采用自水解方法，通过水解除去绝大部分多缩戊糖，同时对纤维细胞壁结构产生的破坏作用为在蒸煮时进一步除去剩余多缩戊糖打下基础；二、对预水解过程的控制是以多缩戊糖溶出为准，因水解产物不利用，因此水解液具体组成不加以控制；三、由于蔗渣原料多缩戊糖和杂细胞含量均高，使蔗渣溶解浆得率低和成本高，在根本上制约了其产业化应用。 

这类方法的最大特征是，以纤维素提取为核心，将木质纤维素原料中多缩戊糖和木质素组份溶出并与纤维素分离，除在碱回收时转化为热能外，绝大部分多缩戊糖没有被利用。 

近年来，A.van Heiningen等人(Pulp and Paper Canada，2006，107(6)，38～43)提出木材生物炼制的理念并用以改造硫酸盐木浆厂。其核心思想是，在不影响原有制浆的前提下，在蒸煮前以绿液为溶剂从阔叶木中提取出部分半纤维素，并进一步通过生物化工技术转化为燃料乙醇和乙酸等产品，经济和社会效益比单纯制浆更佳。体现了木质纤维素原料各组份高值利用的生物炼制理念。 

蔗渣中含有25％左右的多缩戊糖，并且以木聚糖为主，是木糖、低聚木糖、木糖醇和L-阿拉伯糖等功能糖醇的最佳原料之一。目前，蔗渣或者单纯制备纸浆，或者单纯提取木聚糖。还没有将提取木聚糖和制备溶解浆通盘考虑的蔗渣综合利用的完整技术方案。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法，特别是提供一种控制水解进程和水解产物组成的预水解方法。 

本发明所要解决的技术问题之二在于提供采用上述预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法所制得的产品，包括蔗渣提取液和蔗渣溶解浆。 

本发明所要解决的技术问题之三在于提供上述蔗渣提取液和蔗渣溶解浆产品的用途。 

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种预提取半纤维素的蔗渣溶解浆制浆方法，包括下述步骤： 

(1)蔗渣备料，对蔗渣进行除髓和洗涤； 

(2)预水解：在蒸球或水解锅中进行，工艺条件为：对除髓绝干蔗渣，固液比为1∶0.4～8.0，水解温度为100～200℃，压力为相应温度下的饱和蒸汽压力，水解时间为15～240分钟，水解终点pH值为2～5，控制水解进程和水解产物至低聚木糖为主、含少量木糖； 

(3)液固分离和洗涤，收集滤液制得提取液； 

(4)残渣碱法制备溶解浆。 

根据多糖水解理论，多缩戊糖水解进程和产物依次为：多缩戊糖→木聚糖→低聚木糖→木糖→糠醛→蚁酸和腐植质，水解进程和产物组成由水解工艺条件决定。本发明的水解工艺条件控制为：水解进程和水解产物至低聚木糖为主，含少量木糖。 

具体的，蔗渣与水的固液比可以为1∶0.4，0.8，1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，6，6.5，7，7.5或8.0； 

低固液比水解时，如低于1∶1时，水以气相为主，对蔗渣的作用为汽蒸；高固液比水解时，如高于1∶2.5，水以液相为主，对蔗渣的作用为水煮。 

水解温度可以为100，110，120，130，140，150，160，170，180，190或200℃； 

水解时间为15，30，45，60，90，120，150，180，210或240分钟； 

水解终点pH值可以为2，2.5，3，3.5，4，4.5或5。