專利名稱：：生產(chǎn)商品級紙漿、天然木素和單細胞蛋白質(zhì)的新催化反應(yīng)器方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種木質(zhì)纖維材料的處理方法，特別是涉及使浸漬木片達到木素基質(zhì)部分解聚的酸催化水解，以及隨后酸催化劑的蒸餾、濃縮和回收。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有技術(shù)中木質(zhì)纖維材料的處理方法經(jīng)常需要高溫和高壓以保證足夠速率的化學(xué)反應(yīng)進程。因此，必須特定的高壓容器和專用設(shè)備來經(jīng)受所述苛刻的條件。這使得處理設(shè)備的裝配和保養(yǎng)十分昂貴，而且操作也非常昂貴，另外能量需求高。此外，通常需要烈性化學(xué)品以便產(chǎn)生希望的氧化或還原反應(yīng)?；瘜W(xué)品侵蝕設(shè)備和木質(zhì)纖維材料，反過來又將增加設(shè)備的維護費用。一旦使用，化學(xué)品必須除掉，這將產(chǎn)生潛在的環(huán)境危害和污染。甚至在處理過程中使用的水也會被污染，所以需要慎重的處置，以防污染和環(huán)境損害。然后，必須再購買新鮮的化學(xué)品以補充在處理過程中損失的那部分化學(xué)P叩o安裝好的大多數(shù)處理設(shè)備，即使是昂貴的先進設(shè)備，也僅能用來處理有限種類的植物材料。不同的植物材料需要不同的處理條件和化學(xué)品，并且有時候還需要不同的處理方法，這意味著如果不完全更換生產(chǎn)流水線，則不能處理其它的植物材料。如果能處理多種植物材料，而無需更換或改變設(shè)備，那是最為理想的。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種木質(zhì)纖維材料的處理方法，所述方法不僅克服了上述的限制而且提供了其它所希望的特征。本發(fā)明的這一目的和其他目的通過參考
發(fā)明內(nèi)容以及隨后優(yōu)選實施例的詳細說明將得以理解。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種由任何形式的植物在一密閉的過程中生產(chǎn)纖維素、天然木素和單細胞蛋白質(zhì)的連續(xù)和間歇系統(tǒng)。水解催化反應(yīng)器法(CatalyticReactorProcess,CRP)可生產(chǎn)商品級紙漿，并可從天然形式的木素中分離出甜液(糖類和半纖維素)一高溫或不利工藝條件下未被變性的天然木素。再將甜液轉(zhuǎn)換成單細胞蛋白質(zhì)，后者可轉(zhuǎn)換成許多不同的產(chǎn)品。所述方法的水和催化化學(xué)品被回收利用。CRP方法的關(guān)鍵是浸漬木片的酸催化水解。酸催化劑使化學(xué)反應(yīng)器中的木素基質(zhì)部分解聚，隨后是酸催化劑的蒸餾、濃縮和回收，以及天然形式木素的回收。本領(lǐng)域中大量的現(xiàn)有技術(shù)方法均使用氧化/還原化學(xué)反應(yīng)機理。反應(yīng)機理的這種根本區(qū)別使得CRP方法具有顯著的優(yōu)點。例如，在硝酸和/或氫氧化銨的水溶液中對植物進行浸漬。在常溫常壓一段時間之后使化學(xué)溶液再循環(huán)。然后將生物質(zhì)移至催化反應(yīng)器中并加熱。蒸發(fā)出的浸漬液通過吸附塔回收，并再返回至化學(xué)溶液中。在冷卻之前將生物質(zhì)移至堿性溶液中以便從黑液中分離紙漿。紙漿可以按照需要進行處理，以便生產(chǎn)出可銷售的產(chǎn)品。將黑液泵送至分離罐處理，以使木素沉淀。對所述溶液進行過濾以分離出甜液和木素。干燥木素，并使甜液發(fā)酵以生產(chǎn)單細胞蛋白質(zhì)。該方法可使用任何種類的植物，包括闊葉木、針葉木、灌木、谷類、草類等等。該方法可將鋸末作為唯一的原料使用(在至今己審查的專利中指出，有些原料不能夠工業(yè)化或者不能被具體實施)。所產(chǎn)生木素的數(shù)量和質(zhì)量決定了整個過程的反應(yīng)條件。一個明顯的優(yōu)點是消除了"干燥"原料。實際上，能夠使用綠色原料，并且對取決于所需紙漿、木素和甜液質(zhì)量的天然木素聚合物的酸催化水解而言甚至是優(yōu)選的。CRP制漿方法既不要求在任何階段的外加壓力，也不要求接近于傳統(tǒng)硫酸鹽制漿方法的溫度范圍。在所述方法各階段的溫度基本上均低于9(TC并且不對反應(yīng)系統(tǒng)施加外壓。CRP制漿方法是一個密閉體系，實際上這個體系中使用的所有化學(xué)品均被回收回用。在該制漿方法中所用的水以可售副產(chǎn)品的形式回收、過濾回用或者作為蒸汽排出。排出的蒸汽可為該制漿方法提供能量，由此避免甚至很少量的水分損耗以及潛在能源的損耗。催化化學(xué)品的回收解決了在每個制漿過程的循環(huán)中高化學(xué)品成本的問題。在再次引入至制漿過程中之前，只需要少量的化學(xué)品使?jié)舛然謴?fù)至每一種回收化學(xué)品的濃度。各種化學(xué)品的回收不需要消耗外部能量(這與硫酸鹽紙漿廠目前的回收工段不一樣)。通過使用該新穎的方法，取得如下益處1.可使用濕原料——由于水分對于水解是必要的，因此無需對木片進行干燥。2.使用低溫、低壓以及很少的能量輸入進行水解。3.使用弱酸和弱堿，最大程度地降低了原料成本和減少了終產(chǎn)物的降解。4.酸催化劑被蒸餾和再循環(huán)，使之能夠進行密閉循環(huán)。5.本化學(xué)反應(yīng)器制漿方法基本上無污染。6.本化學(xué)反應(yīng)器制漿方法使天然Klason木素具有高得率。7.化學(xué)反應(yīng)器的a纖維素的紙漿得率高。8.沉淀后甜液適合用于單細胞蛋白質(zhì)的發(fā)酵。9.本化學(xué)反應(yīng)器方法利用合適的混合器設(shè)計可升級，并且當(dāng)與計劃的運營成本相結(jié)合時，在兩年內(nèi)可收回建設(shè)投資。10.本化學(xué)反應(yīng)器方法效率很高，其成本僅為典型硫酸鹽紙漿廠的一半。該方法在浸漬和蒸煮階段能夠使用特別低的酸和堿濃度，以及特別低的溫度。由于CRP制漿方法是一化學(xué)品或水分向環(huán)境近乎零排放的密閉體系，因此，采用該方法的紙漿廠容易滿足且超越目前的環(huán)境保護標準。無污染的紙漿廠也可能在EPA二氧化碳污染信用制度下獲得巨大的盈利潛力。在不更換機械設(shè)備的情況下能夠處理多種植物的能力給紙漿生產(chǎn)提供了靈活性。目前，各制漿廠設(shè)計成能生產(chǎn)特定種類紙漿且采用特定種類木材作為原料。此外，絕大多數(shù)制漿廠需要滿足嚴格質(zhì)量規(guī)格的木片。通過本發(fā)明避免了這些限制。單獨出售紙漿，即可實現(xiàn)CRP制槳方法的經(jīng)濟可行性。其它的益處是潛在的EPA信用以及生產(chǎn)出售給其它用戶的天然木素產(chǎn)品和單細胞蛋白質(zhì)。需要指出的是，來自植物源的單細胞蛋白質(zhì)不含任何BSE病原體，將是目前喂養(yǎng)的滿足人類消費用的牛和其他家畜的優(yōu)選飼料。一方面，本發(fā)明涉及一種由木質(zhì)纖維材料生產(chǎn)紙漿和木素的方法，所述紙漿包含纖維素，所述方法包括使木質(zhì)纖維材料與酸性水溶液接觸以便對木質(zhì)纖維材料進行浸漬，所述酸性水溶液包含約10-40%重量的酸；分兩個階段加熱木質(zhì)纖維材料，第一加熱階段進行的時間足以使木質(zhì)纖維材料內(nèi)的木素解聚，但基本上不會使木質(zhì)纖維材料中的纖維素或木素降解，第二加熱階段在所述酸的沸點或更高的溫度下進行，以便蒸餾出酸；加熱下使木素纖維材料與堿性水溶液接觸以便使木素溶解于該堿性溶液中，留下了黑液；從黑液中取出紙漿；將足夠的酸添加至黑液中以使木素沉淀；并從黑液中取出木素。另一方面，本發(fā)明涉及一種木質(zhì)纖維材料的處理方法，包括使木質(zhì)纖維材料浸泡在浸漬液中的浸漬步驟；使浸漬液脫水、過濾、增濃并再循環(huán)至浸漬步驟的第一再循環(huán)步驟；在催化反應(yīng)室中對浸泡過的木質(zhì)纖維材料進行攪拌并加熱至浸漬液汽化點以上溫度，由此產(chǎn)生汽化了的浸漬液和木素的催化反應(yīng)步驟；使汽化了的浸漬液濃縮并再循環(huán)至所述飽和步驟的第二再循環(huán)步驟；在黑鐵(blackiron)和堿性溶液存在下在蒸煮器中對木素進行攪拌以生產(chǎn)出紙漿和濃黑液的蒸煮步驟；使紙漿進行脫水，洗滌并干燥由此制出干燥紙漿和稀黑液的處理步驟；使稀黑液再循環(huán)至蒸煮步驟的第三再循環(huán)步驟；使?jié)夂谝豪鋮s并在酸性溶液存在下進行攪拌，由此產(chǎn)生甜液并沉淀出天然形式木素的分離步驟；對甜液進行過濾以便取出天然形式木素的過濾步驟；將甜液添加至發(fā)酵罐的細菌中，由此產(chǎn)生作為發(fā)酵產(chǎn)物的單細胞蛋白質(zhì)的發(fā)酵步驟。浸漬液可以是硝酸溶液或氫氧化銨溶液。另一方面，本發(fā)明涉及木質(zhì)纖維材料的處理裝置，所述裝置包括將木質(zhì)纖維材料和浸漬液輸送入浸漬罐的浸漬進料口，所述浸漬罐包括浸漬出料口；催化反應(yīng)室通過浸漬出料口與浸漬罐連接，所述催化反應(yīng)室包括第一攪拌器和催化出料口；蒸煮器單元通過催化出料口與催化反應(yīng)室連接，所述蒸煮器單元包括第二攪拌機構(gòu)和蒸煮器出料口；木素分離器通過蒸煮出料口與蒸煮器單元連接，所述木素分離器包括第三攪拌機構(gòu)和分離器出料口；以及發(fā)酵罐通過分離器出料口與木素分離器連接。另一方面，所述浸漬罐可以包括使浸漬液再循環(huán)并返回至浸漬罐的再循環(huán)出料口。另一方面，所述蒸煮器單元可以包括使所述浸漬液再循環(huán)并返回至所述浸漬罐的浸漬液濃縮單元。另一方面，本發(fā)明涉及利用上述裝置或上述方法生產(chǎn)出的單細胞蛋白質(zhì)。另一方面，本發(fā)明涉及利用上述裝置或上述方法生產(chǎn)出的天然形式木素。上述內(nèi)容僅僅是寬泛的摘要說明，并且僅僅涉及本發(fā)明的某些方面。所述內(nèi)容并不意味著對本發(fā)明的限定或規(guī)定。本發(fā)明的其它方面通過參考優(yōu)選實施例的詳細說明和權(quán)利要求書將得以理解。本發(fā)明的優(yōu)選實施例將參考附圖加以描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明方法優(yōu)選實施例所用部件的示意圖；圖2是酸催化的水解機制；圖3是在本催化反應(yīng)器方法(硝酸)中紙漿、木素和蛋白質(zhì)的流程圖和質(zhì)量平衡；圖4是在本催化反應(yīng)器方法(氫氧化銨)中紙槳、木素和蛋白質(zhì)的流程圖和質(zhì)量平衡；圖5是用于CRP試驗的熱板校正曲線；和圖6是由不同纖維源通過CRP獲得的纖維的一系列圖片。具體實施方式圖1示出了本發(fā)明方法優(yōu)選實施例的示意圖。將來自進料口2的木片與浸漬液一起置于浸漬室4中。在使木片浸泡適當(dāng)時間之后，除去多余的浸漬液并進行清洗，如通過過濾機構(gòu)6來進行；然后收集在回收罐10中。之后，例如通過泵12進行增濃并返回至浸漬室4中。與此同時，通過適當(dāng)?shù)氖侄?，如螺旋輸送機構(gòu)8將浸漬過的木片輸送至催化反應(yīng)器20中。為控制木片從浸漬室4到催化反應(yīng)器20的輸送，可以使用各種機構(gòu)。在優(yōu)選的實施例中，存儲罐14保存浸漬過的木片直到它們可以通過漏斗16輸送至測量裝置18內(nèi)為止。測量裝置18控制木片進入催化反應(yīng)器20的進料速度。在催化反應(yīng)器20中，通過加熱器22將木片加熱至高于浸漬液蒸發(fā)溫度，但足以低至所形成的木素化合物的性能不受損害的溫度。另外，還對木片進行攪拌，以保證生物質(zhì)的徹底加熱。通過如泵24這樣的機構(gòu)從催化反應(yīng)器20中除去蒸發(fā)的浸漬液，并收集在冷凝室或吸收塔26中。浸漬被冷凝并返回至回收罐10中以便在浸漬室4中的再利用。出料口28將催化后的生物質(zhì)輸送入蒸煮器30內(nèi)，在蒸煮器中所述生物質(zhì)與堿性溶液混合。在黑鐵(blackiron)的存在下對該混合物加熱和攪拌，從而產(chǎn)生黑液和紙漿。借助如壓搾機32這樣的機構(gòu)從蒸煮過的紙漿中除去多余的黑液。將除去的黑液收集在罐34中并例如通過泵36返回至蒸煮器30。壓榨過的紙漿根據(jù)需要例如通過洗漿機38進行處理。黑液由蒸煮器30輸送至木素罐40中，在其中被冷卻、攪拌并酸化以便沉淀出木素，由此形成甜液和木素。使甜液和木素通過分離裝置，如過濾器42，其中，收集木素用于進一步的處理。甜液通過過濾器42進入發(fā)酵罐44。在發(fā)酵罐44中，將細菌添加至甜液中以產(chǎn)生單細胞蛋白質(zhì)，根據(jù)需要其可以進行再處理。下面將描述本發(fā)明優(yōu)選實施例的方法。所述方法示意地用圖3和4的流程圖表示，其分別使用硝酸浸漬液和氫氧化銨浸漬液。1.將植物類切成與當(dāng)今使用的市售木片尺寸相當(dāng)?shù)?、闊葉木和針葉木的合適長度，而制得原材料。然而，由于CRP方法中使用的較弱化學(xué)品和較低溫度所產(chǎn)生的纖維長度較長，因此，可以使用尺寸更小的木片。2.將原材料裝入浸漬室4中并用浸漬液進行飽和。浸漬液可以是硝酸、氫氧化銨和/或這兩種物質(zhì)。例如，如果原材料是闊葉木并使用硝酸，則木片可以在15%的硝酸中浸漬18小時。如果原材料為針葉木或其它植物原料的話，將其浸漬在12%的硝酸中16小時。如果浸漬液為氫氧化銨的話，則將木片浸漬在10%的氫氧化銨中，與原材料無關(guān)。3.將多余浸漬液排出，過濾并使之回復(fù)到原來的濃度以便在回收罐10中重新使用。4.將浸漬過的材料輸送至pH2-5的催化反應(yīng)器20中。在該階段，溫度維持在6(rC和85。C之間，保溫最長時間為80分鐘。將催化反應(yīng)器20保持在該最佳溫度和時間范圍內(nèi)，對產(chǎn)生高得率和高質(zhì)量的終產(chǎn)物，尤其是產(chǎn)生未變性的木素化合物來說，是很重要的。如果使所述材料的處理時間超出最佳時間，那么將發(fā)生過多材料的氧化作用，而不是木素聚合物優(yōu)選的催化水解，因此，將對隨后的各階段產(chǎn)生抑制作用。對浸漬過的材料的加熱超出最佳溫度也將使得率下降，并使希望的木素狀態(tài)發(fā)生改變(導(dǎo)致次等的膠狀產(chǎn)品)。在最佳溫度下持續(xù)的時間為10-80分鐘，具體取決于所用的原材料。在催化反應(yīng)步驟期間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如圖2所示。在浸漬過的材料的加熱過程中，浸漬液以蒸汽形式釋放，回收并輸送至冷凝室或吸收塔26，在其中收集以便再利用。在足夠時間之后，木素被催化水解為希望的分子狀態(tài)，現(xiàn)在，原材料準備輸送至堿浴階段。在該催化階段，在大型反應(yīng)器中進行攪拌是很重要的，否則在進行至堿蒸煮階段之前將沒有足夠的時間將浸漬過的整個材料徹底加熱，由此將影響終產(chǎn)物的得率和質(zhì)量。5.將苛性鈉添加至從催化反應(yīng)器20通過的、在蒸煮器30內(nèi)的材料中?？列遭c濃度如下如果原料為闊葉木，使用4L、20"/。的NaOH/200L水；如果原料為針葉木或其它植物類，使用4L、15。/。的NaOH/200L水。將堿浴加熱至60-85'C的最佳溫度范圍，保溫60分鐘。在pH9-12的該堿階段，在黑鐵板的存在下對混合物進行攪拌，并且從黑液中分離出紙漿。使紙漿通過篩漿機和壓榨機，以便榨出黑液。將黑液再循環(huán)回到堿蒸煮器中。在所有紙漿從堿浴中取出之后，對紙槳進行洗滌并干燥，并使殘留的黑液返回至蒸煮器30，然后輸送至木素罐40中。通過本發(fā)明的方法，利用各種原材料獲得的纖維的圖片如圖6所示。在該階段，CRP紙漿的性能如表1所示。表l:CRP紙漿A的分析結(jié)構(gòu)成分試樣1試樣2a纖維素％86.585.7卩纖維素％1.34.1Y纖維素％12.210.2卡伯值51.644.5木素含量％(計算值)7.746.68在試驗之前使*試樣進行氯酸鹽化，根據(jù)氯酸鹽化試樣的重量計算得到結(jié)果。所有結(jié)果均相對于絕干基試樣重量計算。(x、(3和Y纖維素根據(jù)ESM035B(基準TAPPIn03)。卡伯值根據(jù)ESM091B(基準TAPPIT236)。6.將黑液通入木素罐40中并迅速冷卻至43-5(TC的溫度范圍(這對于保持木素的天然狀態(tài)很重要)。對此，如果浸漬液是硝酸的話，將10%的硫酸添加至黑液中；如果浸漬液為氫氧化銨的話，添加12%的鹽酸。硫酸與黑液的比率為2升酸對200升黑液，pH為2-5。啟動攪拌器，以便在混合物冷卻至43。C以下之前從黑液中沉淀出木素。分離處理需要約1小時。7.從木素罐40中，將甜液和沉淀的木素混合物送至發(fā)酵罐中。甜液通過過濾器42，而木素粉末留在過濾器上面。將天然木素輸送至干燥器，以43-5(TC的溫度范圍進行干燥。所述溫度范圍的偏差將破壞天然木素的狀態(tài)。天然木素的性能如表2所示。表2:CRP木素的分析結(jié)果成分試樣1試樣2Klason木素。/。83.076.78.將一種細菌(圓酵母)添加至發(fā)酵罐44內(nèi)的甜液中，以激活發(fā)酵過程。發(fā)酵完成之后，過濾出單細胞蛋白質(zhì)，干燥并包裝，或者洗滌，降低pH值并用于其它產(chǎn)品。9.對發(fā)酵過程中的殘留水經(jīng)處理后再循環(huán)返回至本發(fā)明的工藝中。將攪拌器用于催化反應(yīng)器20和蒸煮器30中，就終產(chǎn)物希望的得率和質(zhì)量而言，使用攪拌器對于取得最佳結(jié)果是十分重要的。在催化反應(yīng)器20中，使用攪拌器，以便達到并維持在木素發(fā)生解聚的最佳溫度范圍。最佳溫度必須盡可能快地達到，以避免我們所不希望出現(xiàn)的木素氧化。所述氧化作用將給木素化合物提供開始形成酮、醛等化學(xué)品的機會，所述這些化學(xué)物質(zhì)均是不希望的。另外，木素的氧化還將提供斷裂位點，使木素聚合物之間發(fā)生交聯(lián)，這是另一不希望的結(jié)果。氧化作用還將導(dǎo)致天然木素和甜液的低得率，具體依催化室內(nèi)氧化反應(yīng)的程度而定。攪拌器的設(shè)計是根據(jù)采用間歇處理植物，還是連續(xù)供給植物而定。攪拌不僅用來使浸漬的生物質(zhì)迅速達到溫度，而且還使生物質(zhì)本身開始分解。在連續(xù)供給植物時，催化反應(yīng)器20中的攪拌器還將連續(xù)地將浸漬的生物質(zhì)輸送至堿浴或蒸煮器30中。在蒸煮器30中，攪拌器用來取得最佳產(chǎn)率。如果反應(yīng)的話，生物質(zhì)將完全地進入堿性溶液中并能夠下沉，木片的表面將開始進行蒸煮。這將把木素從木片中帶出并進入堿性溶液中。如果木素在NaOH存在下停留的時間太長，它將開始氧化，產(chǎn)生不希望的結(jié)果。用特別劇烈的攪拌將木片撕成更小的碎片，這使得在大量的木素開始氧化之前能夠迅速地使用NaOH。結(jié)果是，附著于木素聚合物分解位點上的鈉分子使木素變成水溶性。攪拌器還使最佳溫度范圍分布均一。本發(fā)明方法的操作條件如下。為處理60千克的松木片，用包含27.5升硝酸和4升氫氧化銨的含浸漬。浸漬12小時之后，取出酸溶液用于隨后的再循環(huán)，并將木片置于反應(yīng)器中以便在75°C、最高80°C，90分鐘的時間內(nèi)進行催化水解反應(yīng)；這是考慮到，當(dāng)在反應(yīng)時間內(nèi)達到75t:的溫度時，氣體將回收NOx于水中或于循環(huán)的酸溶液中。在反應(yīng)結(jié)束時，將木片排入堿浴中以便使木片脫木素，其中在315升4%NaOH的混合物中于75。C對其進行預(yù)熱。脫木素反應(yīng)在約8(TC并且最高至90。C進行90分鐘。在使混合物通過過濾器以便從黑液中分離出纖維素之前，停止加熱，使之冷卻至75"C。將黑液輸送至木素罐中，對其進行攪拌并小心地添加濃硫酸，直到pH值降至3.0為止。使其靜置，然后通過過濾器以便從甜液中分離出木素。將過濾出的甜液輸送至可以向其中添加細菌的發(fā)酵罐，從而產(chǎn)生單細胞蛋白質(zhì)。在該方法結(jié)束時，對木素和纖維素進行洗滌以便分別將過多的酸和苛性鈉收回。用于本發(fā)明方法的水是標準的自來水或流動水。下面是利用本發(fā)明方法進行試驗的細節(jié)。所用酸和堿的pH值列于表3中，所用熱板的校正曲線制表于表4中并如圖5中圖形所示。表3:酸和堿的pH值一5月17日酸溫度-cpH12%硝酸18.21.8610%硫酸18.31.8512%鹽酸18.31.90堿溫度。CpH10%氫氧化銨18.212.4215%氫氧化鈉18.213.2315表4:熱板校正曲線——5月17日<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>硝酸試驗5月19曰向500毫升北方白松基層(SunSeed-SonthingSpecial)——重量為64.49克中添加500毫升水并浸泡15分鐘。水排出?，F(xiàn)用燒杯稱重，濕重為503.75克(布氏漏斗抽真空15分鐘)。燒杯重量390.21克減去吸收水分重量為113.54—64.49=49.05克。在5月19日上午11:10，將其倒入700毫升硝酸中。木片和酸的溫度為60下。留存440毫升水(來自浸泡木片)。％H20=49.05/113.54=43.2%熱板設(shè)置在83。C(182°F)或1.8-1.6(關(guān)閉開關(guān))。于9:05，將硝酸浸漬液添加至布氏漏斗中。重力排水30分鐘并且浸泡時間21小時55分鐘，直到5月20日。5月20曰浸漬之后，木片(濕)稱重為215.96克215.96—113.54=102.4/215.96x100%=47.42%硝酸102.42克硝酸102.42克硝酸的體積量約為800毫升。上午10點，開始蒸餾(設(shè)定為5)，有605毫升硝酸被排出一排出酸的pH值低于零。IO分鐘之后，調(diào)低到1.6。使用純硝酸。蒸汽溫度卯"C—硝酸滴入裝有IOO毫升水的收集燒杯中。分鐘溫度1094-95°C2091°C2574。C在25分鐘時測量木片溫度494。F(88.9°C)試樣#1—用50毫升排出的硝酸進行浸漬一pH小于零。我們回收110毫升硝酸/水蒸餾量一10毫升純HNO310x100%=9.09%分鐘溫度3068°C83。C木片6070°C7070°C86。C木片8070°C92°C試樣#2—在25分鐘時的首次回收蒸餾液一首次回收110毫升中，IOO毫升為水和IO毫升為硝酸。將10毫升15%的NaOH倒入1升水中(堿浴混合物)上午11:40—75°C的堿蒸煮器，加入木片，設(shè)定值為10進行攪拌一添加2個黑鐵短柱體。試樣#3—在80分鐘時進行第二次回收蒸餾液一100毫升水和第二次回收量一101.512點10分一添加12個黑鐵短柱體。12點25分一添加90毫升15%的NaOH，溫度87°C—使熱板設(shè)定降至4。下午1點15分時的溫度為96°C(太熱)。從黑液中過濾出紙槳。黑液量為920毫升。收集得到40毫升試樣(試樣糾)。在冷水浴中使黑液冷卻一溫度為44。C。向黑液中添加10毫升10%的硫酸，以便沉淀出木素并進行過濾一時間為下午1點45分。0.86克濾紙另外再添加10毫升10%的硫酸并過濾。第三次添加的酸量為80毫升10%的硫酸，時間為下午3點15分一蓋住并擱置過夜。所用紙漿洗滌水-1600毫升所產(chǎn)生的黑液-1000毫升5月21曰干漿22.08克一淺棕色、粗糙的短纖維濾紙#1-1.22克一木素重量-0.36克(皮重0.86克)#2-0.99克一木素重量-0.13克在擱置過夜后(上午9點20分)，對1000毫升甜液/木素混合物進行真空過濾。甜液量為910毫升液體和濾紙的重量為3.95克木素重量=3.95—0.86=3.09克(硬且黑的塊狀物)總木素量=3.09+0.36+0.13=3.58克黑液比重-0.999甜液比重-1.003硝酸一5月20日向100.04新鮮木片中添加700毫升12%的硝酸一消耗約300毫升(太多)下午4點一開始對河邊的松木片(Riversidepinechips)進行浸漬一來自輸送帶底部的木片和銀使浸漬溫度達到66°F。上午10點15分一排出硝酸得到660毫升一排酸時間為15分鐘。(試樣#6)—短柱體重量183.79克上午10點40分，將木片放入蒸餾機構(gòu)中。木片溫度為72下一熱板設(shè)定值手動調(diào)到1.0-1.6。上午10點55分一木片溫度140°F—蒸汽溫度37°C上午11點05分一木片溫度184°F—蒸汽溫度70°C上午11點05分，開始80分鐘的倒計時。上午11點10分一木片溫度190°F—蒸汽溫度76°C上午11點25分一木片溫度184°F—蒸汽溫度64°C上午11點45分一木片溫度183°F—蒸汽溫度64°C中午12點一木片溫度184°F—蒸汽溫度64°C下午12點05分一熱板設(shè)定在2.0以蒸餾出硝酸下午12點10分一木片溫度196下一蒸汽溫度75°C下午12點20分一木片溫度198°F—蒸汽溫度85°C下午12點30分一木片溫度一蒸汽溫度87°C硝酸量(蒸餾收集得到)為105.5(試樣#7)，pH=.70，5.5毫升HN03。下午1點，將浸漬的木片添加至8(TC的堿浴中。1點05分，添加另外10毫升15%的NaOH1點10分，添加另外10毫升15%的NaOH1點15分，添加另外10毫升15%的NaOH1點時，溫度為80°C1點10分，74°C1點20分，76°C1點30分，85°C—設(shè)定值為41點40分，85°C1點50分，86°C2點，85°C2點10分，85°C—關(guān)閉攪拌器/加熱回收到830毫升黑液，收集試樣#8添加30毫升硫酸。在2點30分時溫度為36°C。濾出紙漿(長纖維漿中100/0-15%的粘著物一黃色一1200毫升)水洗5月22日過濾后的甜液一740毫升一淺麥桿黃40毫升試樣弁9N在IO(TC干燥得到的紙漿-42.67克上午10點30分，木素濾布(干燥過夜)-1.6克上午11點，木素濾紙#1(風(fēng)干過夜)2.89—0.86=2.83克上午11點15分，木素濾紙#2(風(fēng)干過夜)2.82—0.86=1.96克上午11點30分，木素濾紙#3(風(fēng)干過夜)1.51—0.86=0.65克-淺棕色木素-總重量7.04克-Whatman濾紙糾-濾布耐綸精細織物(得自試驗工廠)黑液比重-0.985甜液比重-0.989自來水比重-20。C時0.982本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明中所述優(yōu)選實施例的各種變化只要不脫離本發(fā)明的范圍均可以實施，所述范圍由權(quán)利要求適當(dāng)?shù)叵薅?。?quán)利要求1.一種由木質(zhì)纖維材料生產(chǎn)紙漿和木素的方法，所述紙漿包括纖維素，所述方法包括使木質(zhì)纖維材料與酸性水溶液接觸以便對該木質(zhì)纖維材料進行浸漬，所述酸性水溶液包含約10％至約40％重量的酸；分兩個階段對木質(zhì)纖維材料進行加熱，第一加熱階段進行的時間以在基本上不使該木質(zhì)纖維材料中的纖維素或木素降解的情況下，使木質(zhì)纖維材料內(nèi)的木素解聚為準；第二加熱階段在酸的沸點或沸點之上進行以便蒸餾出酸；加熱下使木質(zhì)纖維材料與堿性水溶液接觸，以使木素溶解于該堿性水溶液中，留下黑液；從所述黑液中取出紙漿；將足夠量的酸添加至該黑液中，以便使木素沉淀；和從所述黑液中取出木素。2.—種木質(zhì)纖維材料的處理方法，包括浸漬步驟，其中將木質(zhì)纖維材料浸泡在浸漬溶液中；第一再循環(huán)步驟，其中所述浸漬溶液被排出、過濾、增濃，并再循環(huán)至所述浸漬步驟中；催化反應(yīng)步驟，其中所述浸泡過的木質(zhì)纖維材料在催化反應(yīng)室中被攪拌并加熱至所述浸漬溶液汽化點以上的溫度，由此產(chǎn)生汽化的浸漬溶液和木素；第二再循環(huán)步驟，其中所述汽化的浸漬溶液被濃縮并再循環(huán)至所述飽和步驟中；蒸煮步驟，其中所述木素在黑鐵和堿性溶液存在下，在蒸煮器中被攪拌以形成紙漿和濃黑液；處理步驟，其中對所述紙漿進行脫水，洗滌并干燥，由此產(chǎn)生干燥的紙漿和稀黑液；第三再循環(huán)步驟，其中將所述稀黑液再循環(huán)至所述蒸煮步驟中；分離步驟，其中所述濃黑液在酸溶液的存在下被冷卻和攪拌，由此產(chǎn)生甜液并沉淀出天然形式的木素；過濾步驟，其中對所述甜液進行過濾以除去所述天然形式的木素；和發(fā)酵步驟，其中將所述甜液添加至發(fā)酵罐內(nèi)的細菌中，由此產(chǎn)生作為發(fā)酵產(chǎn)物的單細胞蛋白質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的浸漬溶液是硝酸溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述硝酸溶液包含10-30%重量的酸。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述浸漬溶液為氫氧化銨溶液。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述氫氧化銨溶液包含10-30%重量的銨。7.—種由權(quán)利要求2的方法生產(chǎn)的單細胞蛋白質(zhì)。8.—種由權(quán)利要求2的方法生產(chǎn)的天然形式的木素。9.一種木質(zhì)纖維材料的處理裝置，包括將木質(zhì)纖維材料和浸漬溶液供應(yīng)至浸漬罐中的浸漬進料口，所述浸漬罐包含浸漬出料口；通過所述浸漬出料口與所述浸漬罐連接的催化反應(yīng)室，所述催化反應(yīng)室包含第一攪拌器和催化出料口；通過所述催化出料口與所述催化反應(yīng)室連接的蒸煮器單元，所述蒸煮器單元包含第二攪拌機構(gòu)和蒸煮器出料口；通過所述蒸煮器出料口與所述蒸煮器單元連接的木素分離器，所述木素分離器包含第三攪拌機構(gòu)和分離器出料口；和通過所述分離器出料口與所述木素分離器連接的發(fā)酵罐。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述浸漬罐進一歩包括用于再循環(huán)所述浸漬溶液并使之返回至所述浸漬罐中的再循環(huán)出料口。11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其中所述蒸煮器單元進一步包括用于使所述浸漬溶液再循環(huán)并使之返回至所述浸漬罐中的浸漬液濃縮單元。12.利用權(quán)利要求9的裝置生產(chǎn)的單細胞蛋白質(zhì)。13.利用權(quán)利要求9的裝置生產(chǎn)的天然形式的木素。全文摘要本發(fā)明涉及一種由任何形式的植物在一密閉的過程中生產(chǎn)纖維素，天然木素和單細胞蛋白質(zhì)的連續(xù)和間歇系統(tǒng)。使生物質(zhì)混入硝酸和/或氫氧化銨和水的浸漬液中。在常溫常壓一段時間之后使化學(xué)溶液再循環(huán)。然后將生物質(zhì)移至催化反應(yīng)器中并進行加熱。蒸發(fā)出的浸漬液通過吸附塔回收，并再返回至化學(xué)溶液中。使生物質(zhì)轉(zhuǎn)移至堿性溶液中，然后冷卻以便從黑液中分離出紙漿。將黑液泵送至分離罐中經(jīng)處理后使木素沉淀。對所述溶液進行過濾以分離出甜液和木素。對木素進行干燥，并使甜液發(fā)酵以生產(chǎn)單細胞蛋白質(zhì)。文檔編號D21C3/00GK101326326SQ200580052228公開日2008年12月17日申請日期2005年12月7日優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日發(fā)明者喬斯安東尼奧·羅德里格斯·里韋拉,凱利·安東尼·O'弗林申請人:凱利·安東尼·O'弗林;喬斯安東尼奧·羅德里格斯·里韋拉