一种利用中草药渣制备本色浆的方法及利用该本色浆制备本色包装用纸的方法

摘要

本发明涉及一种利用中草药渣制备本色浆的方法，步骤如下：⑴除渣；⑵洗涤；⑶螺旋挤压处理；⑷蒸煮；⑸疏解、筛选：蒸煮后的浆料首先经过疏解，使纤维分散，然后经过筛选，即得利用中草药渣制备本色浆。本发明方法以100%的草类纤维的废弃物为原料进行本色浆及包装用纸的制备，是一种变“废”为宝的清洁生产工艺；同时节约了大量木材原料的使用，缓解了国内制浆造纸行业对木材资源需求的压力，对环境保护以及中草药渣资源化利用等方面具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明属于制浆造纸技术领域，旨在提供一种利用中草药渣制备本色浆的方法及利用该本色浆制备本色包装用纸的方法，更具体的来讲，是指利用中草药渣通过化学法制备本色浆，再利用此本色浆制备包装用纸的方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，人们的生活质量得到了显著改善，对商品的需求量也与日俱增，使得各种用于商品包装的材料相继出现。其中，包装用纸是一种应用广泛、使用便捷以及清洁无污染的重要包装材料，在整个包装材料体系中占据着重要地位。因此，革新包装用纸的生产技术，对促进商品包装工业的发展，降低包装成本和提高包装质量都具有重要意义。

传统的塑料包装材料由于其来源广、成本低以及性能优良等特点而得到广泛的使用。但由于塑料包装材料结构稳定，通常在自然界中极难降解，从而很容易造成一系列的环境污染问题。以木质纤维为原料的纸基包装材料拥有天然可再生和更环保等优点。因此，包装用纸逐渐取代塑料包装材料是未来商品包装工业发展的必然趋势。

我国造纸行业面临纤维资源严重短缺的问题，木材资源相对匮乏，难以满足制浆造纸工业的需要，纤维原料以非木材纤维和废纸纤维为主，坚持发展以草、木、废纸相结合的道路在我国具有重要意义，且仍有很长的路要走。近年来，非木材纤维虽因环保等原因比例已逐年下降，但绝对值仍较高，2009年达1175万吨，2014年为755万吨。而且，我国拥有非常丰富的非木材纤维资源，并具有悠久的生产历史。这为我国的造纸工业积累了丰富的非木材纤维制浆造纸经验，同时，由于制浆造纸设备的不断进步，高效造纸化学品的应用越来越合理，利用非木材纤维原料来进行制浆造纸的技术越来越完善，可以预见，在接下来的几十年中非木浆的产量将会继续提高。

中草药作为非木材原料的一种，是我国传统的药材原料，具有悠久的历史，而且在我国的蕴藏量也十分丰富。中草药经过制药行业的加工利用后，所剩下的药用价值低的固体废弃物即为中草药渣。中草药渣中的主要化学成分为纤维素、木素和半纤维素，并有一定量的药用成分残留其中，是一种具有应用前景的制浆造纸原料。全国每年由制药工业可产生大量的中草药渣，而这种药渣往往被视为废弃物而遗弃，不仅造成了环境的污染，同时也是对资源的浪费。

目前，现有技术对非木材纤维原料制备包装纸做了一些技术方案的公开，具体如下：

CN101638863A公开了一种本色食品包装纸及其制备方法，它使用的浆料为50-70％的未漂草浆和30-50％的未漂木浆，抄造的本色食品包装纸的定量为60±3.0g/m²，裂断长为3.2-7.6km，白度为25-60％ISO，亮度为35-60％。该发明采用未漂浆为原料，由于未经过漂白，浆料中不含二噁英和可吸附有机卤化物等致癌物质，符合食品包装行业对食品卫生的要求。

CN104452467A公开了一种薄型本色食品包装纸及其制备方法。它采用22-28％的木浆和72-78％的未漂草浆为混合浆料，并加入防油剂，所选未漂草浆的打浆度为38-53°SR。本发明的薄型本色食品包装纸的紧度为0.64-0.85g/cm³，纵横向平均抗张强度为33.5-62.9N·m/g，耐破指数为2.1-3.5kPa·m²/g。该发明主要采用低打浆度的未漂草浆抄造，降低了打浆能耗，从而降低了生产成本，生产过程对环境的污染小，且所得产品纸张强度较高。

CN105297512A公开了一种环保食品包装纸的生产方法，它以稻壳为制浆原料，通过粉碎、热水浸泡和超声波粉碎等预处理制得溶胀纤维浆料。上述浆料经淀粉酶处理1.5-2h后，再加入2-3％的魔芋葡甘露聚糖，0.5-0.8％的甘油和0.2-0.6％的卡拉胶，最后抄成纸。成纸正反两面喷涂可食用石蜡，自然晾干即得到环保食品包装纸。该发明的食品包装纸具有良好的疏水、疏油性能，无毒环保，易于回收。

以上方法均是以未漂浆为原料，由于没有经过漂白处理，因此浆料没有二噁英等致癌物质，对人体健康的危害较低。但前两种方法的浆料中仍然含有较大比例的木浆，由于木浆价格较高，且我国的木材资源储量匮乏，因此这两种方法仍有不足。第三种方法由于增加了酶预处理工艺，虽然产品性能较好，但生产成本也随之增加，从而对经济效益有不利影响。

本发明方法以100％的经药用加工后剩余的中草药渣为原料进行化学法制浆，并采用轻度打浆的上述浆料进行抄造成纸，制备出了符合质量标准的本色包装用纸。目前，尚未发现在低成本下，完全采用轻度打浆的中草药残渣制备的包装用纸；更没有发现完全采用轻度打浆的中草药残渣制备包装用纸的方法。有鉴于此，特提出本发明。

通过技术对比，本发明专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种利用中草药渣制备本色浆的方法及利用该本色浆制备本色包装用纸的方法，该方法以100％的经药用加工后剩余的中草药渣为原料进行化学法制浆，制得本色浆，再采用轻度打浆的方法将上述本色浆进行抄造成纸，制备出了符合质量标准的本色包装用纸，对环境保护以及中草药渣资源化利用等方面具有重要意义。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种利用中草药渣制备本色浆的方法，步骤如下：

⑴除渣：首先，将中草药渣原料进行除渣处理，去除其中存在的非药渣的杂质；

⑵洗涤：将除渣后的中草药渣进行洗涤处理，以去除其中的泥沙和尘土；

⑶螺旋挤压处理：对洗涤之后的中草药渣进行螺旋挤压处理，从而方便后续蒸煮工艺中药液的渗透；

⑷蒸煮：将挤压后的中草药渣进行蒸煮，在蒸煮药液的作用下，去除甘草残渣中的木素，尽可能地保留纤维素和半纤维素；

⑸疏解、筛选：蒸煮后的浆料首先经过疏解，使纤维分散，然后经过筛选，即得利用中草药渣制备本色浆。

而且，所述步骤⑴中中草药渣原料为甘草、香茶菜、紫花苜蓿或者野葡萄藤等经过不同工艺或不同提取程度提取药用成分后的剩余物中的一种或几种的混合；或者，所述非药渣的杂质为塑料绳、石块和/或木杆。

而且，所述步骤⑵中洗涤处理使用水进行洗涤，反复洗涤至洗涤液澄清。

而且，所述步骤⑶中螺旋挤压处理的具体操作条件为：压缩比为2:1-4:1。

而且，所述步骤⑷中蒸煮时使用化学法蒸煮，所述化学法蒸煮为硫酸盐法、烧碱-蒽醌法、碱性亚硫酸盐法蒸煮或者蒽醌-中性亚硫酸盐法蒸煮中的一种。

而且，所述硫酸盐法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的8-22％，硫化度为4-12％，蒸煮温度为130-190℃，升温时间40-80min，保温时间为40-90min，蒸煮液比为1:4-1:9；

所述烧碱-蒽醌法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的5-20％，蒽醌用量为中草药渣原料绝干质量的0.01-0.30％，蒸煮温度为110-200℃，升温时间30-90min，保温时间为20-120min，蒸煮液比为1:4-1:10；

所述碱性亚硫酸盐法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的9-25％，亚硫酸钠用量为中草药渣原料绝干质量的4-15％，蒸煮温度为130-200℃，升温时间50-100min，保温时间为60-140min，蒸煮液比为1:5-1:10；

所述蒽醌-中性亚硫酸盐法蒸煮时条件为：Na₂S₂O₃用量为中草药渣原料绝干质量的12-28％，Na₂CO₃用量为中草药渣原料绝干质量的2-8％，蒽醌用量为中草药渣原料的绝干质量的0.05-0.4％，蒸煮温度为140-190℃，升温时间50-100min，保温时间为60-140min，蒸煮液比为1:4-1:9。

而且，所述步骤⑸中疏解的具体操作条件为：疏解浆浓为0.5％-3％，疏解转数为5000-20000转；所述筛选的具体操作条件为：筛板的筛缝选用0.15mm，筛选浆浓为0.1-0.3％。

一种利用如上所述的利用中草药渣制备本色浆的方法制得的本色浆制备本色包装用纸的方法，步骤如下：

打浆：取本色浆进行打浆，打浆浓度为5％-15％，打浆转数为300-5000转，经打浆后浆料的打浆度为20-50°SR；

将打浆后的浆料经过疏解后，再进行抄造、压榨、干燥，即得本色包装用纸。

而且，所述步骤⑺中疏解的具体操作条件为：浆浓为0.5％-3％，转数为5000-20000转。

本发明取得的优点和积极效果是：

1、本发明方法以100％的草类纤维的废弃物为原料进行本色浆及包装用纸的制备，是一种变“废”为宝的生产工艺；同时节约了大量木材原料的使用，缓解了国内制浆造纸行业对木材资源需求的压力，对环境保护以及中草药渣资源化利用等方面具有重要意义。

2、本发明方法以中草药渣为原料，具有一定的药用价值，对人体健康无危害，符合健康环保的理念。

3、本发明方法以未漂浆为原料进行本色包装用纸的制备，制备出了符合质量标准的本色包装用纸，由于没有经过漂白处理，使得浆料中不含二噁英和可吸附有机卤化物等致癌物质，从而减轻了对环境保护的压力。

4、本发明以轻度打浆的草浆为原料，进行本色包装用纸的制备，由于全部为草浆，故容易打浆，同时由于轻度打浆，使得打浆能耗降低，从而降低了生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

本发明中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本发明中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。

本发明中所使用的中草药渣原料可以为甘草、香茶菜、紫花苜蓿或者野葡萄藤等经过不同工艺或不同提取程度提取药用成分后的剩余物中的一种或几种的混合物。

本发明中蒸煮时使用化学法蒸煮，所述化学法蒸煮可以为硫酸盐法、烧碱-蒽醌法、碱性亚硫酸盐法蒸煮或者蒽醌-中性亚硫酸盐法蒸煮中的一种；

所述硫酸盐法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的8-22％，硫化度为4-12％，蒸煮温度为130-190℃，升温时间40-80min，保温时间为40-90min，蒸煮液比为1:4-1:9；

所述烧碱-蒽醌法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的5-20％，蒽醌用量为中草药渣原料绝干质量的0.01-0.30％，蒸煮温度为110-200℃，升温时间30-90min，保温时间为20-120min，蒸煮液比为1:4-1:10；

所述碱性亚硫酸盐法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的9-25％，亚硫酸钠用量为中草药渣原料绝干质量的4-15％，蒸煮温度为130-200℃，升温时间50-100min，保温时间为60-140min，蒸煮液比为1:5-1:10；

所述蒽醌-中性亚硫酸盐法蒸煮时条件为：Na₂S₂O₃用量为中草药渣原料绝干质量的12-28％，Na₂CO₃用量为中草药渣原料绝干质量的2-8％，蒽醌用量为中草药渣原料绝干质量的0.05-0.4％，蒸煮温度为140-190℃，升温时间50-100min，保温时间为60-140min，蒸煮液比为1:4-1:9。

实施例1

一种利用中草药渣制备本色浆的方法，步骤如下：

(1)首先，将经过热水抽提之后的甘草药渣进行除渣处理，去除其中存在的一些塑料小绳、小石块以及一些小木杆等非药渣的杂质；

(2)将除渣后的甘草药渣进行洗涤处理，使用水进行洗涤，反复洗涤至洗涤液澄清，以去除其中的泥沙和尘土；

(3)对洗涤之后的甘草药渣进行螺旋挤压处理，螺旋挤压处理的具体操作条件为：压缩比为4:1，从而方便后续蒸煮工艺中药液的渗透；

(4)将挤压后的甘草药渣进行蒸煮，在蒸煮药液的作用下，适当地去除甘草药渣中的木素，尽可能地保留半纤维素和纤维素。具体蒸煮条件为：NaOH用量为16％(相对于甘草药渣的绝干质量)，蒽醌用量为0.01％(相对于甘草药渣的绝干质量)，蒸煮温度为110℃，升温时间60min，保温时间为60min，蒸煮液比为1:8；

(5)蒸煮后的浆料首先经过疏解，使纤维分散。疏解后的浆料经过筛选后，疏解的具体操作条件为：浆浓为1％，疏解转数为10000转，所述筛选的具体操作条件为：筛板筛缝为0.15mm，浆浓为0.1％，即得利用中草药渣制备本色浆。

一种利用如上所述的利用中草药渣制备本色浆的方法制得的本色浆制备本色包装用纸的方法，步骤如下：

取本色浆进行PFI打浆处理，打浆浓度为10％，打浆转数为750转，经打浆后，浆料打浆度为41°SR；

打浆度为41°SR的浆料经过疏解后，疏解的具体操作条件为：浆浓为0.5％，疏解转数为5000转，再进行抄造、压榨、干燥，即得本色包装用纸。

检测结果：

在上述蒸煮工艺下，所得本色浆的粗浆得率为38.81％，细浆得率为27.64％，聚合度为1230，蒸煮黑液残余有效碱为3.74g/L，黑液pH值为12.57。

所得本色包装用纸的主要物理性能：松厚度为25.94cm³/g，抗张指数为27.91N·m/g，耐破指数为1.74kPa·m²/g，撕裂指数为11.22mN·m²/g。

实施例2

一种利用中草药渣制备本色浆的方法，步骤如下：

(1)首先，将经过稀硫酸提取后的甘草药渣进行除渣处理，去除其中存在的一些塑料小绳、小石块以及一些小木杆等非药渣的杂质；

(2)将除渣后的甘草药渣进行洗涤处理，使用水进行洗涤，反复洗涤至洗涤液澄清，以去除其中的泥沙和尘土；

(3)对洗涤之后的甘草药渣进行螺旋挤压处理，螺旋挤压处理的具体操作条件为：压缩比为3:1，从而方便后续蒸煮工艺中药液的渗透；

(4)将挤压后的甘草药渣进行蒸煮，在蒸煮药液的作用下，适当地去除药渣中的木素，尽可能地保留半纤维素和纤维素。具体蒸煮条件为：NaOH用量为18％(相对于绝干原料)，蒽醌用量为0.05％(相对于绝干原料)，蒸煮温度为180℃，升温时间60min，保温时间为40min，蒸煮液比为1:8；

(5)蒸煮后的浆料首先经过疏解，使纤维分散。疏解后的浆料经过筛选后，疏解的具体操作条件为：疏解浆浓为0.5％，疏解转数为5000转，所述筛选的具体操作条件为：筛板筛缝为0.15mm，筛选浆浓为0.2％，即得利用中草药渣制备本色浆。

一种利用如上所述的利用中草药渣制备本色浆的方法制得的本色浆制备本色包装用纸的方法，步骤如下：

取本色浆进行PFI打浆处理，打浆浓度为5％，打浆转数为5000转，经打浆后，浆料打浆度为42°SR；

打浆度为42°SR的浆料经过疏解后，疏解的具体操作条件为：疏解浆浓为1％，疏解转数为10000转，再进行抄片、压榨、干燥，即得利用甘草药渣制备本色包装用纸。

检测结果：

在上述蒸煮条件下，所得本色浆的粗浆得率为41.91％，细浆得率为33.81％，聚合度为1100，蒸煮黑液残余有效碱为5.30g/L，黑液pH值为12.78。

所得本色包装用纸的主要物理性能：松厚度为26.95cm³/g，抗张指数为26.77N·m/g，耐破指数为1.38kPa·m²/g，撕裂指数为10.79mN·m²/g。

实施例3

一种利用中草药渣制备本色浆的方法，步骤如下：

(1)首先，将甘草及甘草药渣的混合物进行除渣处理，去除其中存在的一些塑料小绳、小石块以及一些小木杆等杂质；

(2)将除渣后的甘草及甘草药渣进行洗涤处理，使用水进行洗涤，反复洗涤至洗涤液澄清，以去除其中的泥沙和尘土；

(3)对洗涤之后的甘草进行螺旋挤压处理，螺旋挤压处理的具体操作条件为：压缩比为2:1，从而方便后续蒸煮工艺中药液的渗透；

(4)将挤压后的甘草进行蒸煮，在蒸煮药液的作用下，适当地去除甘草中的木素，尽可能地保留半纤维素和纤维素。具体蒸煮条件为：NaOH用量为5％(相对于绝干原料)，蒽醌用量为0.3％(相对于绝干原料)，蒸煮温度为150℃，升温时间90min，保温时间为20min，蒸煮液比为1:4；

(5)蒸煮后的浆料首先经过疏解，使纤维分散。疏解后的浆料经过筛选后，疏解的具体操作条件为：疏解浆浓为3％，疏解转数为20000转，所述筛选的具体操作条件为：筛板筛缝为0.15mm，筛选浆浓为0.3％，即得利用中草药渣制备本色浆。

一种利用如上所述的利用中草药渣制备本色浆的方法制得的本色浆制备本色包装用纸的方法，步骤如下：

取本色浆进行PFI打浆处理，打浆浓度为5％，打浆转数为2000转，经打浆后，浆料打浆度为20°SR；

打浆度为20°SR的浆料经过疏解后，疏解的具体操作条件为：疏解浆浓为2％，疏解转数为20000转。再进行抄片、压榨、干燥，即得利用甘草药渣制备本色包装用纸。

检测结果：

在上述蒸煮条件下，所得本色浆的粗浆得率为34.38％，细浆得率为28.27％，聚合度为1332，蒸煮黑液残余有效碱为6.47g/L，黑液pH值为12.94。

所得本色包装用纸的主要物理性能：松厚度为26.72cm³/g，抗张指数为26.84N·m/g，耐破指数为1.50kPa·m²/g，撕裂指数为10.79mN·m²/g。

实施例4

一种利用中草药渣制备本色浆的方法，步骤如下：

⑴除渣：首先，将中草药渣原料进行除渣处理，去除其中存在的非药渣的杂质；

⑵洗涤：将除渣后的中草药渣进行洗涤处理，以去除其中的泥沙和尘土；

⑶螺旋挤压处理：对洗涤之后的中草药渣进行螺旋挤压处理，从而方便后续蒸煮工艺中药液的渗透；

⑷蒸煮：将挤压后的中草药渣进行蒸煮，在蒸煮药液的作用下，去除甘草残渣中的木素，尽可能地保留纤维素和半纤维素；

⑸疏解、筛选：蒸煮后的浆料首先经过疏解，使纤维分散，然后经过筛选，即得利用中草药渣制备本色浆。

所述步骤⑴中中草药渣原料为甘草、香茶菜、紫花苜蓿或者野葡萄藤等经过不同工艺或不同提取程度提取药用成分后的剩余物中的一种或几种的混合；或者，所述非药渣的杂质为塑料绳、石块和/或木杆。

所述步骤⑵中洗涤处理使用水进行洗涤，反复洗涤至洗涤液澄清。

所述步骤⑶中螺旋挤压处理的具体操作条件为：压缩比为2:1-4:1。

所述步骤⑷中蒸煮时使用化学法蒸煮，所述化学法蒸煮为硫酸盐法、烧碱-蒽醌法、碱性亚硫酸盐法蒸煮或者蒽醌-中性亚硫酸盐法蒸煮中的一种。

所述硫酸盐法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的8-22％，硫化度为4-12％，蒸煮温度为130-190℃，升温时间40-80min，保温时间为40-90min，蒸煮液比为1:4-1:9；

所述烧碱-蒽醌法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的5-20％，蒽醌用量为中草药渣原料绝干质量的0.01-0.30％，蒸煮温度为110-200℃，升温时间30-90min，保温时间为20-120min，蒸煮液比为1:4-1:10；

所述碱性亚硫酸盐法蒸煮时条件为：NaOH用量为中草药渣原料绝干质量的9-25％，亚硫酸钠用量为中草药渣原料绝干质量的4-15％，蒸煮温度为130-200℃，升温时间50-100min，保温时间为60-140min，蒸煮液比为1:5-1:10；

所述蒽醌-中性亚硫酸盐法蒸煮时条件为：Na₂S₂O₃用量为中草药渣原料绝干质量的12-28％，Na₂CO₃用量为中草药渣原料绝干质量的2-8％，蒽醌用量为中草药渣原料的绝干质量的0.05-0.4％，蒸煮温度为140-190℃，升温时间50-100min，保温时间为60-140min，蒸煮液比为1:4-1:9。

所述步骤⑸中疏解的具体操作条件为：疏解浆浓为0.5％-3％，疏解转数为5000-20000转；所述筛选的具体操作条件为：筛板的筛缝选用0.15mm，筛选浆浓为0.1-0.3％。

一种利用如上所述的利用中草药渣制备本色浆的方法制得的本色浆制备本色包装用纸的方法，步骤如下：

打浆：取本色浆进行打浆，打浆浓度为5％-15％，打浆转数为300-5000转，经打浆后浆料的打浆度为20-50°SR；

将打浆后的浆料经过疏解后，疏解的具体操作条件为：浆浓为0.5％-3％，转数为5000-20000转，再进行抄造、压榨、干燥，即得本色包装用纸。

检测结果：

所得本色浆的粗浆得率为34～42％，细浆得率为26.9～28.4％，聚合度为1100～1340，蒸煮黑液残余有效碱为3.74～6.47g/L，黑液pH值为12.57～12.94。

所得本色包装用纸的主要物理性能：松厚度为25.9～27cm³/g，抗张指数为26.7～28N·m/g，耐破指数为1.38～1.8kPa·m²/g，撕裂指数为10.7～11.3mN·m²/g。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。