CN106749688A - 一种微晶纤维素的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微晶纤维素的生产方法，所述方法采用有机溶剂或有机溶剂水溶液对植物纤维原料进行预处理，得到经过预处理的植物纤维原料和预处理液；以有机溶剂或有机溶剂水溶液为蒸煮溶剂，并添加催化剂，对预处理后的植物纤维原料进行蒸煮，固液分离，得到蒸煮液和纤维；以得到的纤维为原料，经漂白处理、水洗处理、干燥处理以及粉碎处理制备微晶纤维素。本发明提供的微晶纤维素的生产方法，强酸用量少，原料成本低，生产废液处理简单，且微晶纤维素产品纯度高、产率高。
Description
技术领域
本发明属于植物天然成分提取领域，涉及一种微晶纤维素的生产方法。
背景技术
微晶纤维素(Microcrystalline cellulose，MCC)是天然纤维素经酸水解至极限聚合度(LOOP)的可自由流动的极细微的短棒状或粉末状多孔状颗粒，颜色为白色或近白色，无臭、无味，极限聚合度(LODP)在15～375；不具纤维性而流动性极强。不溶于水、稀酸、有机溶剂和油脂，在稀碱溶液中部分溶解、润涨，在羧甲基化、乙酰化、酯化过程中具有较高的反应性能。由于具有较低聚合度和较大的比表面积等特殊性质，微晶纤维素被广泛应用于医药、食品、化妆品以及轻化工行业。
评价微晶纤维素性质的物化指标有很多。常用的主要有结晶度、聚合度、结晶形态、吸水值、润湿热、粒度、比表值、流动性、凝胶性能、反应性能等。
在制药工业中，微晶纤维素常用作吸附剂、助悬剂、稀释剂、崩解剂。微晶纤维素广泛应用于药物制剂，主要在口服片剂和胶囊中用作稀释剂和粘合剂，不仅可用于湿法制粒也可用于干法直接压片。还有一定的润滑和崩解作用，在片剂制备中非常有用。
CN 103864941A公开了一种牙膏用微晶纤维素的制备方法，所述方法以150kg精制棉或100kg木浆为原料，采0.2～0.23mo1/L稀盐酸46～52kg水解，在水解过程中加入30％双氧水50000mL进行漂白，干燥初碎后再经超微粉碎机粉碎而得。用本发明制得的微晶纤维素吸水性高，粘度低，白度好。然而该方法使用的原料为精制棉或木浆，原料成本高，且使用大量盐酸，废液处理复杂，不利于工业化生产。
CN 105037564A公开了一种微晶纤维素的生产方法，所述方法步骤为：1)预处理：将精制棉经过开棉机进行粉碎，然后过筛，得到95％能通过80目筛的棉粉，备用；2)降解：称取65-75份棉粉，打开真空系统，通过真空将棉粉抽入内衬搪瓷的双锥真空回转反应器，开启电机，反应器开启转动，再抽入盐酸溶液，关闭真空系统，保持转动15-30min，停止反应器转动，打开真空系统，抽真空至-0.06Mpa以下，关闭真空；开始加热，并旋转反应器，升温至100℃-110℃，保温30min-50min；然后通冷却水进行降温，同时开启真空抽出多余的盐酸蒸汽，盐酸蒸汽经过酸雾回收罐回收，再经过洗涤、干燥、粉碎过筛等通用方法得到微晶纤维素成品。该方法采用精制棉作为原料，原料成本高，虽然减少了盐酸的使用量，但依旧有废酸产生，同时生产的微晶纤维素纯度较低。
因此，研究一种强酸用量少，原料成本低，生产废液处理简单，且微晶纤维素产品纯度高、产率高的微晶纤维素生产方法十分重要。
发明内容
针对现有技术微晶纤维素生产工艺原料成本高，酸用量大，废液处理难度大，微晶纤维素产品纯度低等问题，本发明提供了一种微晶纤维素的生产方法，强酸用量少，原料成本低，生产废液处理简单，且微晶纤维素产品纯度高、产率高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
(1)采用有机溶剂对植物纤维原料进行预处理，得到经过预处理的植物纤维原料和预处理液；
(2)以有机溶剂水溶液为蒸煮溶剂，并添加催化剂，对步骤(1)预处理后的植物纤维原料进行蒸煮，固液分离，得到蒸煮液和纤维；
(3)以步骤(2)得到的纤维为原料，经可选地酸处理和可选地第一水洗处理，再经漂白处理，第二水洗处理，干燥处理以及粉碎处理制备微晶纤维素。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述有机溶剂为苯类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂或有机酸类溶剂中的任意一种或至少两种的组合物，所述组合典型但非限制性实例有：苯类溶剂与醇类溶剂的组合、苯类溶剂与酮类溶剂的组合、苯类溶剂与有机酸类溶剂的组合、醇类溶剂与酮类溶剂的组合、醇类溶剂与有机酸类溶剂的组合、酮类溶剂与有机酸类溶剂的组合或醇类溶剂、苯类溶剂和有机酸类溶剂的组合等。
优选地，所述苯类溶剂为苯、甲苯、乙苯、正丙苯、异丙苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或均三甲苯中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有，苯和甲苯的组合、苯和乙苯的组合、甲苯和乙苯的组合、甲苯和对二甲苯的组合、正丙苯和异丙苯的组合、对二甲苯和间二甲苯的组合、邻二甲苯和对二甲苯的组合、甲苯和均三甲苯的组合或甲苯、邻二甲苯和均三基本的组合等。
优选地，所述醇类溶剂包括为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇、环己醇、正辛醇、苯甲醇或苯乙醇中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甲醇和乙醇的组合、甲醇和正丙醇的组合、乙醇和正丁醇的组合、正己醇和环己醇的组合、乙醇和苯甲醇的组合、乙醇和正辛醇的组合、苯甲醇和苯乙醇或甲醇、乙醇和丙醇的组合等。
优选地，所述有机酸类溶剂为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、正丁酸、异丁酸、苯甲酸或苯乙酸中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甲酸和乙酸的组合、乙酸和乙二酸的组合、乙酸和丙酸的组合、丙酸和丙二酸的组合、乙酸和正丁酸的组合、乙酸和异丁酸的组合、甲酸和苯甲酸的组合、乙酸和苯乙酸的组合、苯甲酸和苯乙酸或甲酸、乙酸和苯甲酸的组合等。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂水溶液为醇类溶剂水溶液、酮类溶剂水溶液或有机酸类溶剂水溶液中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：醇类溶剂水溶液和酮类溶剂水溶液的组合、酮类溶剂水溶液和有机酸类溶剂水溶液的组合、醇类溶剂水溶液和有机酸类溶剂水溶液的组合或醇类溶剂水溶液、酮类溶剂水溶液和有机酸类溶剂水溶液的组合等；
优选地，步骤(1)所述有机溶剂水溶液的浓度为20～100％，不含100％，如20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为60～100％，不含100％。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂为乙酸和正丁酸的混合酸或乙酸和异丁酸的混合酸。
优选地，所述乙酸和正丁酸的混合酸中，以混合酸的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，如60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，余量为正丁酸。
优选地，所述乙酸和异丁酸的混合酸中，以混合酸的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，如60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，余量为异丁酸。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂水溶液为乙酸和正丁酸的混合酸水溶液或乙酸和异丁酸的混合酸水溶液；
优选地，所述乙酸和正丁酸的混合酸水溶液中，以混合酸水溶液的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，正丁酸的含量为1～40％，余量为水；乙酸的含量可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；正丁酸的含量可以是15％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述乙酸和异丁酸的混合酸水溶液中，以混合酸水溶液的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，异丁酸的含量为1～40％，余量为水；乙酸的含量可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；异丁酸的含量可以是15％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
使用有机溶剂对植物纤维原料进行预处理，可有效去除植物纤维原料中脂肪、脂肪酸、树脂、萜烯、色素等杂质，提高生产出的微晶纤维素的纯度。同时，有机溶剂预处理后，易于回收再利用，环境友好，且降低了生产成本。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述植物纤维原料为绝干植物纤维原料。
优选地，步骤(1)所述有机溶剂的用量为绝干植物纤维原料质量的1～30倍，如1倍、2倍、3倍、4倍、5倍、10倍、15倍、20倍、25倍或30倍等，优选为2～20倍。
优选地，步骤(1)所述预处理的方法为渗滤、浸渍、蒸煮或洗涤中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：渗滤和浸渍、浸渍和蒸煮、浸渍和洗涤、蒸煮和洗涤或浸渍、蒸煮和洗涤等，进一步优选为浸渍。
优选地，步骤(1)所述预处理的压力为0.5×105～3×105Pa，如0.5×105Pa、1×105Pa、1.5×105Pa、2×105Pa、2.5×105Pa或3×105Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为1×105～2×105Pa。
优选地，步骤(1)所述预处理的温度为50～200℃，如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、90℃、100℃、120℃、150℃、180℃、190℃或200℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为70～200℃。
优选地，步骤(1)所述预处理的时间为10～600min，如10min、15min、20min、25min、30min、60min、90min、120min、150min、180min、240min、300min、360min、420min、480min、540min或600min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为30～300min。
作为本发明优选的技术方案，对步骤(1)中所述预处理液进行减压浓缩，回收有机溶剂。
优选地，所述蒸发浓缩的压力为0.1×105～1.0×105Pa，如0.1×105Pa、0.2×105Pa、0.3×105Pa、0.4×105Pa、0.5×105Pa、0.6×105Pa、0.7×105Pa、0.8×105Pa或0.9×105Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为0.1×105～0.7×105Pa，特别优选为0.1×105Pa。
优选地，所述蒸发浓缩的温度为30～150℃，如30℃、40℃、50℃、60℃、80℃、100℃、120℃、130℃、140℃或150℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为50～100℃，特别优选为70℃。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中所述植物纤维原料为粉碎化后经过目数≥30目的筛网筛选后留下的植物纤维原料，如30目、40目、60目、80目、100目、200目、500目、600目或800目等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选木本类植物纤维原料或/和禾本类植物纤维原料。
优选地，所述木本类植物纤维原料包括硬木、软木或灌木中的任意一种或者至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：硬木和软木的组合、硬木和灌木的组合、软木和灌木的组合或硬木、软木和灌木的组合等。
优选地，所述禾本类植物纤维原料包括甘蔗渣、竹、稻草、麦秸、玉米杆或芦苇中的任意一种或者至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甘蔗渣和竹的组合、稻草和麦秆的组合、玉米杆和芦苇的组合或甘蔗渣、麦秆和玉米杆的组合等。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)中所述催化剂为无机酸和/或过氧化氢。
优选地，所述催化剂的质量是绝干植物纤维原料的质量的0.01～10％，如0.01％、0.05％、0.1％、0.2％、0.5％、0.8％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为2～10％。
优选地，所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸中的任意一种或者至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：盐酸和硝酸的组合、盐酸和硫酸的组合、硫酸和盐酸的组合或盐酸、硝酸和硫酸的组合，进一步优选为盐酸。
优选地，步骤(2)所述有机溶剂或有机溶剂水溶液的总质量为绝干植物纤维原料的质量的2～20倍，如2倍、3倍、4倍、5倍、8倍、10倍、12倍、15倍、18倍、19倍或20倍等，进一步优选为2～15倍。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述有机溶剂为苯类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂或有机酸类溶剂中的任意一种或至少两种的组合物，所述组合典型但非限制性实例有：苯类溶剂与醇类溶剂的组合、苯类溶剂与酮类溶剂的组合、苯类溶剂与有机酸类溶剂的组合、醇类溶剂与酮类溶剂的组合、醇类溶剂与有机酸类溶剂的组合、酮类溶剂与有机酸类溶剂的组合或醇类溶剂、苯类溶剂和有机酸类溶剂的组合等。
优选地，所述苯类溶剂为苯、甲苯、乙苯、正丙苯、异丙苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或均三甲苯中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有，苯和甲苯的组合、苯和乙苯的组合、甲苯和乙苯的组合、甲苯和对二甲苯的组合、正丙苯和异丙苯的组合、对二甲苯和间二甲苯的组合、邻二甲苯和对二甲苯的组合、甲苯和均三甲苯的组合或甲苯、邻二甲苯和均三基本的组合等。
优选地，所述醇类溶剂包括为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇、环己醇、正辛醇、苯甲醇或苯乙醇中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甲醇和乙醇的组合、甲醇和正丙醇的组合、乙醇和正丁醇的组合、正己醇和环己醇的组合、乙醇和苯甲醇的组合、乙醇和正辛醇的组合、苯甲醇和苯乙醇或甲醇、乙醇和丙醇的组合等。
优选地，所述有机酸类溶剂为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、正丁酸、异丁酸、苯甲酸或苯乙酸中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甲酸和乙酸的组合、乙酸和乙二酸的组合、乙酸和丙酸的组合、丙酸和丙二酸的组合、乙酸和正丁酸的组合、乙酸和异丁酸的组合、甲酸和苯甲酸的组合、乙酸和苯乙酸的组合、苯甲酸和苯乙酸或甲酸、乙酸和苯甲酸的组合等。
优选地，步骤(2)所述有机溶剂水溶液为醇类溶剂水溶液、酮类溶剂水溶液或有机酸类溶剂水溶液中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：醇类溶剂水溶液和酮类溶剂水溶液的组合、酮类溶剂水溶液和有机酸类溶剂水溶液的组合、醇类溶剂水溶液和有机酸类溶剂水溶液的组合或醇类溶剂水溶液、酮类溶剂水溶液和有机酸类溶剂水溶液的组合等。
优选地，步骤(2)所述有机溶剂水溶液的浓度为20～100％，不含100％，如20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或99％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为60～100％，不含100％。
优选地，步骤(2)所述蒸煮过程中添加聚丙烯酸作为蒸煮助剂。
优选地，所述聚丙烯酸的添加量占有机溶剂或有机溶剂水溶液和聚丙烯酸总质量的0.1～10％，如0.1％、0.2％、0.5％、0.8％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为1～5％。
优选地，步骤(2)中所述有机溶剂水溶液为乙酸和正丁酸的混合酸水溶液，在该混合酸水溶液中，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，正丁酸的含量为1～40％，余量为水；乙酸的含量可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；正丁酸的含量可以是15％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)中所述有机溶剂水溶液为乙酸和正丁酸的混合酸水溶液，当蒸煮过程添加聚丙烯酸作为蒸煮助剂时，以有机酸水溶液和聚丙烯酸的质量之和为100wt％计，乙酸的含量为68～97％，正丁酸含量为1～30％，聚丙烯酸的含量为1～5％，余量为水。
其中乙酸的含量可以是68％、70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％、88％、90％、92％、95％或97％等；正丁酸的含量可以是1％、2％、5％、8％、10％、15％、20％、25％或30％等；聚丙烯酸的含量可以是1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，以上各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)中所述有机溶剂水溶液为乙酸和异丁酸的混合酸水溶液，在该混合酸水溶液中，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，异丁酸的含量为1～40％，余量为水；乙酸的含量可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或98％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；异丁酸的含量可以是15％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)中所述有机溶剂水溶液为乙酸和异丁酸的混合酸水溶液，当蒸煮过程添加聚丙烯酸作为蒸煮助剂时，以有机酸水溶液和聚丙烯酸的质量之和为100wt％计，乙酸的含量为68～97％，异丁酸含量为1～30％，聚丙烯酸的含量为1～5％，余量为水。
其中乙酸的含量可以是68％、70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％、88％、90％、92％、95％或97％等；异丁酸的含量可以是1％、2％、5％、8％、10％、15％、20％、25％或30％等；聚丙烯酸的含量可以是1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，以上各数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述蒸煮的温度为70～200℃，如70℃、75℃、80℃、90℃、100℃、120℃、150℃、180℃、190℃或200℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为90～150℃。
优选地，步骤(2)所述蒸煮的时间为10～600min，如10min、15min、20min、25min、30min、60min、90min、120min、150min、180min、240min、300min、360min、420min、480min、540min或600min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为50～300min。
优选地，步骤(2)所述蒸煮的压力为0.5×105～3×105Pa，如0.5×105Pa、1×105Pa、1.5×105Pa、2×105Pa、2.5×105Pa或3×105Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为1×105～2×105Pa。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述固液分离方法为过滤、沉降、蒸发或离心中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：过滤和沉降的组合、过滤和离心的组合、过滤和蒸发的组合或过滤、离心和沉降的组合等，进一步优选为过滤。
优选地，对步骤(2)中得到的纤维使用有机酸洗涤，再用水洗涤，收集所述有机酸洗涤和所述水洗涤产生的洗涤液。
优选地，所述有机酸洗涤使用的有机酸为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、正丁酸、异丁酸、苯甲酸或苯乙酸中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甲酸和乙酸的组合、乙酸和乙二酸的组合、乙酸和丙酸的组合、丙酸和丙二酸的组合、乙酸和正丁酸的组合、乙酸和异丁酸的组合、甲酸和苯甲酸的组合、乙酸和苯乙酸的组合、苯甲酸和苯乙酸或甲酸、乙酸和苯甲酸的组合等。
优选地，所述洗涤用的有机酸质量和水的质量均独立地为绝干植物纤维原料质量的0.5～20倍，如0.5倍、0.8倍、1倍、2倍、5倍、8倍、10倍、15倍或20倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，洗涤次数均独立地为1～20次，如1次、2次、5次、8次、10次、15次或20次等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述酸处理中酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、次氯酸、高锰酸、钼酸、甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、丁酸或丁二酸中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：盐酸和硫酸的组合、盐酸和硝酸的组合、硫酸和硝酸的组合、磷酸和盐酸的组合、次氯酸和硫酸的组合、高锰酸钾和钼酸的组合、甲酸和乙酸的组合、乙二酸和乙酸的组合、丙酸和丙二酸的组合、丁酸和丁二酸的组合或盐酸、硝酸和硫酸的组合等，进一步优选为盐酸。
优选地，步骤(3)所述酸的浓度为0.5～20wt％，如0.5wt％、0.8wt％、1wt％、2wt％、5wt％、8wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％或20wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述酸的用量为绝干植物纤维原料总质量的1～30倍，如1倍、2倍、5倍、8倍、10倍、12倍、15倍、18倍、20倍、22倍、25倍、28倍或30倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述酸处理的温度为30～150℃，如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、60℃、80℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述酸处理的压强为1×105～2×105Pa，如1×105Pa、1.1×105Pa、1.2×105Pa、1.3×105Pa、1.4×105Pa、1.5×105Pa、1.6×105Pa、1.7×105Pa、1.8×105Pa、1.9×105Pa或2×105Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述酸处理时间为10～600min，如10min、20min、30min、50min、80min、100min、150min、200min、250min、300min、400min、500min或600min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述第一水洗处理中水的用量为绝干植物纤维原料的0.5～50倍，如0.5倍、0.8倍、1倍、1.5倍、2倍、3倍、5倍、8倍、10倍、15倍、20倍、30倍、40倍、42倍、45倍、48倍或50倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
当步骤(2)所述有机溶剂或有机溶剂水溶液为有机酸或有机酸水溶液时，可以不进行步骤(3)所述的酸处理和第一水洗处理。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述漂白处理包括双氧水处理、氧气处理、碱处理、臭氧处理、二氧化氯处理以及次氯酸盐处理的任一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：双氧水处理和氧气处理的组合、双氧水处理和碱处理的组合、双氧水处理和臭氧处理的组合、二氧化氯处理和次氯酸盐的处理的组合、氧气处理和臭氧处理的组合或双氧水处理、氧气处理和次氯酸盐的组合等，优选为双氧水处理、氧气处理与臭氧处理的组合。
优选地，所述碱处理中碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：氢氧化钠和氢氧化钾的组合、氢氧化钠和氢氧化钾的组合、氢氧化钾和氢氧化钙的组合、碳酸钠和碳酸氢钠的组合、碳酸氢钠和碳酸氢钾的组合或氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙的组合等。
优选地，所述次氯酸盐处理中次氯酸盐包括次氯酸钠和/或次氯酸钙。
优选地，步骤(3)所述第二水洗处理中水的用量为绝干纤维素质量的0.5～50倍，如0.5倍、1倍、2倍、5倍、8倍、10倍、15倍、20倍、25倍、30倍、35倍、40倍、45倍或50倍等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为2～30倍。
使用有机溶剂对纤维进行蒸煮，一方面去除了原料中的木质素，另一方面可以同时降解纤维素，使纤维素的聚合度符合微晶纤维素的产品要求，避免了下一步酸处理的步骤，减少了强酸的使用，同时减少了酸性废水的产生。
优选地，步骤(3)所述干燥处理的方法包括喷雾干燥、真空干燥、加热干燥、自然干燥或鼓风干燥中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：喷雾干燥和真空干燥的组合、加热干燥和自然干燥的组合、加热干燥和鼓风干燥的组合、喷雾干燥和加热干燥的组合或喷雾干燥、真空干燥和加热干燥的组合等，进一步优选为喷雾干燥、加热干燥中任意一种或两种的组合。
优选地，所述干燥处理的时间为3～40小时，如3小时、5小时、10小时、15小时、20小时、25小时、30小时、35小时或40小时等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述粉碎处理的方法包括挤压粉碎、剪切粉碎、研磨粉碎或撞击粉碎中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：挤压粉碎和剪切粉碎的组合、研磨粉碎和撞击粉碎的组合、挤压粉碎和研磨粉碎的组合、剪切粉碎和撞击粉碎的组合或挤压粉碎、剪切粉碎和研磨粉碎的组合等，优选为挤压粉碎或研磨粉碎；
优选地，所述粉碎处理得到的微晶纤维素的粒度为2～200μm，如2μm、5μm、10μm、20μm、30μm、50μm、80μm、100μm、120μm、150μm、180μm或200μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
1)使用绝干植物纤维原料1～30倍的有机溶剂，在压力0.5×105～3×105Pa，温度为50～200℃下，对植物纤维原料预处理10～600min；对预处理后得到的预处理液在0.1×105～1.0×105Pa的压力以及30～150℃的温度下，减压浓缩回收有机溶剂；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的2～20倍的有机溶剂或有机溶剂水溶液作为蒸煮剂，有机溶剂或有机溶剂水溶液和聚丙烯酸总质量的0.1～10％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的0.01～10％的催化剂，在0.5×105～3×105Pa的压力以及70～200℃的温度下蒸煮10～600min，过滤，得到蒸煮液和纤维；对得到的纤维使用为绝干植物纤维原料质量的0.5～20倍的有机酸洗涤1～20次，再用为绝干植物纤维原料质量的0.5～20倍的水洗涤1～20次；
(3)以步骤(2)得到的洗涤后的纤维为原料，经酸处理，第一水洗处理，漂白处理、第二水洗处理、干燥处理以及粉碎处理制备微晶纤维素。
与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明以有机溶剂对植物纤维原料进行预处理，有效去除了原料中的灰质，并通过酸蒸煮，去除了纤维中的木质素，因此本申请可以以木本类或禾本类植物为原料制备微晶纤维素，相比于传统微晶纤维素制备方法，可降低原料的成本50％以上。
(2)本发明在酸蒸煮过程中不仅去除了木质素杂质，同时使纤维降解到微晶纤维素生产所需的聚合度，减少了生产过程中强酸的用量，同时减少了生产中废液的产生量。
(3)本发明方法生产得到的微晶纤维素产率在85％左右，最高可达96.5％，产率在85％左右，最高可达92.2％，优于现有技术的纯度和产率。
附图说明
图1是本发明提供的一种微晶纤维素生产方法流程图。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施例部分提供了一种微晶纤维素的生产方法，所述方法如图1所示，所述方法包括以下步骤：
(1)采用有机溶剂对植物纤维原料进行预处理，得到经过预处理的植物纤维原料和预处理液；
(2)以有机溶剂水溶液为蒸煮溶剂，并添加催化剂，对步骤(1)预处理后的植物纤维原料进行蒸煮，固液分离，得到蒸煮液和纤维；
(3)以步骤(2)得到的纤维为原料，经可选地酸处理和可选地第一水洗处理，再经漂白处理，第二水洗处理，干燥处理以及粉碎处理制备微晶纤维素。
实施例1
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料10倍的苯-乙醇混合物，其中苯与乙醇的体积比为2:1，在压力1×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的50g甘蔗渣(水分含量12％)预处理50min；对预处理后得到的预处理液在0.8×105Pa的压力以及70℃的温度下，减压浓缩回收苯-乙醇混合物；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的12倍的乙酸水溶液(浓度95wt％)作为蒸煮剂，绝干植物纤维原料的质量的4％的盐酸作为催化剂，在1×105Pa的压力以及100℃的温度下蒸煮180min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用双氧水进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的50倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维粉碎至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为83％，产率为83.7％。
实施例2
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料15倍的苯-乙醇混合物，其中苯与乙醇的体积比为0.2:1，在压力1.5×105Pa，温度为70℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的50g甘蔗渣(水分含量12％)预处理120min；对预处理后得到的预处理液在0.8×105Pa的压力以及70℃的温度下，减压浓缩回收苯-乙醇混合物；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的15倍的乙酸和正丁酸混合酸的水溶液作为蒸煮剂，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，其中乙酸含量为65％，正丁酸含量为24％，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的1％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的3％的盐酸作为催化剂，在1.5×105Pa的压力以及120℃的温度下蒸煮240min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用氢氧化钠进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的0.5倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行喷雾，最后采用挤压粉碎将纤维粉碎至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为86.3％，产率为84.2％。
实施例3
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料20倍的苯-乙醇混合物，其中苯与乙醇的体积比为5:1，在压力2×105Pa，温度为90℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的50g甘蔗渣(水分含量12％)预处理180min；对预处理后得到的预处理液在0.8×105Pa的压力以及70℃的温度下，减压浓缩回收苯-乙醇混合物；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的20倍的乙酸和异丁酸混合酸的水溶液作为蒸煮剂，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，其中乙酸含量为70％，异丁酸含量为15％，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的5％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的5％的盐酸作为催化剂，在2×105Pa的压力以及150℃的温度下蒸煮300min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用双氧水和氢氧化钠分别进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的25倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维粉碎至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为89.7％，产率为85.0％。
实施例4
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料25倍的乙酸水溶液，其中乙酸的浓度为95wt％，在压力1×105Pa，温度为100℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g麦秆预处理240min；对预处理后得到的预处理液在0.7×105Pa的压力以及100℃的温度下，减压浓缩回收乙酸溶液；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的10倍的乙酸水溶液(浓度70wt％)作为蒸煮剂，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的0.5％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的0.5％的硫酸作为催化剂，在1×105Pa的压力以及100℃的温度下蒸煮360min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用臭氧和氧气进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的20倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行加热干燥，最后采用剪切粉碎将纤维粉碎至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为90.3％，产率为87.8％。
实施例5
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料30倍的乙酸水溶液，其中乙酸的浓度为10wt％，在压力1×105Pa，温度为100℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g麦秆预处理300min；对预处理后得到的预处理液在0.7×105Pa的压力以及100℃的温度下，减压浓缩回收乙酸溶液；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的5倍的乙酸和正丁酸混合酸的水溶液作为蒸煮剂，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，其中乙酸含量为80％，正丁酸含量为14.9％，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的0.1％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的0.1％的硝酸作为催化剂，在1×105Pa的压力以及100℃的温度下蒸煮420min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用臭氧和双氧水进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的30倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行自然干燥，最后采用撞击粉碎将纤维粉碎至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为87.3％，产率为86.0％。
实施例6
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料10倍的丙酮，在压力1×105Pa，温度为50℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g玉米杆预处理30min；对预处理后得到的预处理液在0.9×105Pa的压力以及40℃的温度下，减压浓缩回收丙酮；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的15倍的乙酸水溶液(浓度30wt％)作为蒸煮剂，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的5％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的5％的盐酸作为催化剂，在1×105Pa的压力以及70℃的温度下蒸煮480min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用次氯酸钠进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的40倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥和加热干燥，最后采用挤压粉碎和研磨粉碎将纤维粉碎至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为83.5％，产率为85.2％。
实施例7
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料1倍的甲苯，在压力3×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g硬木预处理420min；对预处理后得到的预处理液在0.8×105Pa的压力以及80℃的温度下，减压浓缩回收甲苯；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的15倍的乙酸和正丁酸混合酸的水溶液作为蒸煮剂，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，其中乙酸含量为85％，正丁酸含量为5％，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的5％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的5％的硫酸作为催化剂，在0.5×105Pa的压力以及90℃的温度下蒸煮540min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用质量为绝干植物纤维原料30倍的0.5wt％的盐酸，在150℃以及2×105Pa下进行酸处理600min，之后使用绝干植物纤维原料0.5倍的水对酸处理后的纤维进行第一水洗处理，再使用双氧水、次氯酸钠进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的25倍的水对漂白过的纤维进行第二水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维研磨至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为87.8％，产率为88.0％。
实施例8
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料10倍的正丙醇，在压力0.5×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g软木预处理600min；对预处理后得到的预处理液在0.1×105Pa的压力以及60℃的温度下，减压浓缩回收正丙醇；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的10倍的乙酸和异丁酸混合酸的水溶液作为蒸煮剂，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，其中乙酸含量为80％，异丁酸含量为14％，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的1％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的1％的盐酸作为催化剂，在3×105Pa的压力以及200℃的温度下蒸煮540min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用质量为绝干植物纤维原料1倍的20wt％的盐酸，在30℃以及1×105Pa下进行酸处理10min，之后使用绝干植物纤维原料50倍的水对酸处理后的纤维进行第一水洗处理，再使用氢氧化钠、双氧水和次氯酸钠分别进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的25倍的水对漂白过的纤维进行第二水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维研磨至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为90.3％，产率为88.0％。
实施例9
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料10倍的乙醇水溶液(乙醇浓度95％)，在压力1×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g软木预处理300min；对预处理后得到的预处理液在0.1×105Pa的压力以及60℃的温度下，减压浓缩回收乙醇；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的10倍的乙酸和正丁酸混合酸的水溶液作为蒸煮剂，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，其中乙酸含量为97％，正丁酸含量为2％，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的1％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的1％的盐酸作为催化剂，在1×105Pa的压力以及80℃的温度下蒸煮240min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用质量为绝干植物纤维原料10倍的10wt％的盐酸，在60℃以及1.5×105Pa下进行酸处理240min，之后使用绝干植物纤维原料20倍的水对酸处理后的纤维进行第一水洗处理，再使用氢氧化钠、双氧水和氧气进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的25倍的水对漂白过的纤维进行第二水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维研磨至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为93.5％，产率为91.3％。
实施例10
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料10倍的正丙醇，在压力0.5×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g软木预处理600min；对预处理后得到的预处理液在0.1×105Pa的压力以及60℃的温度下，减压浓缩回收正丙醇；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的10倍的乙酸和异丁酸混合酸的水溶液作为蒸煮剂，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，其中乙酸含量为97％，异丁酸含量为2％，有机酸水溶液和聚丙烯酸总质量的1％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的3％的盐酸作为催化剂，在1×105Pa的压力以及80℃的温度下蒸煮540min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用质量为绝干植物纤维原料20倍的15wt％的盐酸，在90℃以及1.8×105Pa下进行酸处理120min，之后使用绝干植物纤维原料50倍的水对酸处理后的纤维进行第一水洗处理，再使用氢氧化钠、双氧水和臭氧进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的30倍的水对漂白过的纤维进行第二水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维研磨至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为96.5％，产率为92.2％。
实施例11
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料1倍的甲苯，在压力3×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g硬木预处理420min；对预处理后得到的预处理液在0.8×105Pa的压力以及80℃的温度下，减压浓缩回收甲苯；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的15倍的乙醇作为蒸煮剂，乙醇和聚丙烯酸总质量的5％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的5％的硫酸作为催化剂，在0.5×105Pa的压力以及90℃的温度下蒸煮540min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用质量为绝干植物纤维原料30倍的0.5wt％的盐酸，在150℃以及2×105Pa下进行酸处理600min，之后使用绝干植物纤维原料0.5倍的水对酸处理后的纤维进行第一水洗处理，再使用双氧水进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的25倍的水对漂白过的纤维进行第二水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维研磨至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为86.3％，产率为87.1％。
实施例12
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料10倍的正丙醇，在压力0.5×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g软木预处理600min；对预处理后得到的预处理液在0.1×105Pa的压力以及60℃的温度下，减压浓缩回收正丙醇；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的10倍的丙酮作为蒸煮剂，丙酮和聚丙烯酸总质量的1％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的1％的盐酸作为催化剂，在3×105Pa的压力以及200℃的温度下蒸煮540min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用质量为绝干植物纤维原料1倍的20wt％的盐酸，在30℃以及1×105Pa下进行酸处理10min，之后使用绝干植物纤维原料50倍的水对酸处理后的纤维进行第一水洗处理，再使用双氧水和次氯酸钠分别进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的25倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维研磨至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为82.2％，产率为85.6％。
实施例13
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料10倍的乙醇水溶液(乙醇浓度95％)，在压力1×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g软木预处理300min；对预处理后得到的预处理液在0.1×105Pa的压力以及60℃的温度下，减压浓缩回收乙醇；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的10倍的甲苯作为蒸煮剂，绝干植物纤维原料的质量的1％的盐酸作为催化剂，在1×105Pa的压力以及80℃的温度下蒸煮240min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用质量为绝干植物纤维原料10倍的10wt％的盐酸，在60℃以及1.5×105Pa下进行酸处理240min，之后使用绝干植物纤维原料20倍的水对酸处理后的纤维进行第一水洗处理，再使用双氧水和次氯酸钙分别进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的25倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维研磨至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为85.6％，产率为83.1％。
实施例14
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料10倍的正丙醇，在压力0.5×105Pa，温度为80℃下，对粒径大于60目筛孔孔径的100g软木预处理600min；对预处理后得到的预处理液在0.1×105Pa的压力以及60℃的温度下，减压浓缩回收正丙醇；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的10倍的异丙醇和环戊二酮的混合溶剂(体积比1:1)作为蒸煮剂，异丙醇和环戊二酮混合溶剂和聚丙烯酸总质量的1％的聚丙烯酸作为添加剂，绝干植物纤维原料的质量的1％的盐酸作为催化剂，在1×105Pa的压力以及80℃的温度下蒸煮540min，过滤，得到蒸煮液；
(3)对步骤(2)得到的纤维使用质量为绝干植物纤维原料20倍的15wt％的盐酸，在90℃以及1.8×105Pa下进行酸处理120min，之后使用绝干植物纤维原料50倍的水对酸处理后的纤维进行第一水洗处理，再使用双氧水和臭氧分别进行漂白处理，之后使用绝干植物纤维原料的30倍的水对漂白过的纤维进行水洗处理，再对洗涤后的纤维进行真空干燥，最后采用研磨粉碎将纤维研磨至所需粒度，制得微晶纤维素。
制备得到的微晶纤维素的纯度为91.3％，产率为88.4％。
实施例15
一种微晶纤维素的生产方法，除了以总质量为绝干植物纤维原料的质量的15倍的乙醇水溶液(浓度95％)作为蒸煮剂外，其他条件均与实施例11相同。
制备得到的微晶纤维素的纯度为84.4％，产率为83.1％。
实施例16
一种微晶纤维素的生产方法，除了以总质量为绝干植物纤维原料的质量的10倍的丙酮水溶液(浓度20％)作为蒸煮剂外，其他条件均与实施例12相同。
制备得到的微晶纤维素的纯度为86.2％，产率为83.3％。。
对比例1
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法除了不包括步骤(1)所述预处理步骤，其他条件均与实施例3相同。
制备得到的微晶纤维素的纯度为65.7％，产率为71.2％。
对比例2
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法除了步骤(1)采用25wt％浓度的碳酸钠溶液替换苯-乙醇外，其他均与实施例3相同。
制备得到的微晶纤维素的纯度为73.1％，产率为74.7％。
对比例3
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法除了步骤(1)采用50wt％浓度的碳酸钠溶液替换苯-乙醇外，其他均与实施例3相同。
制备得到的微晶纤维素的纯度为75.3％，产率为76.0％。
对比例4
一种微晶纤维素的生产方法，所述方法除了步骤(1)采用1wt％浓度的碳酸钠溶液替换苯-乙醇外，其他均与实施例3相同。
制备得到的微晶纤维素的纯度为68.5％，产率为74.1％。
通过实施例1以及对比例1-4可以看出，未经有机溶剂预处理所得到的未经纤维素的的纯度低，而经碳酸钠溶液预处理生产得到的微晶纤维素的纯度与有机溶剂预处理的方法相比，生产得到的微晶纤维素的纯度也要低。同对比例5相比可以看出，采用本申请所述方法生产得到的微晶纤维素纯度和产率均高于现有技术，且现有技术盐酸的使用量要远远大于本申请所述的方法。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种微晶纤维素的生产方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)采用有机溶剂或有机溶剂水溶液对植物纤维原料进行预处理，得到经过预处理的植物纤维原料和预处理液；
(2)以有机溶剂或有机溶剂水溶液为蒸煮溶剂，并添加催化剂，对步骤(1)预处理后的植物纤维原料进行蒸煮，固液分离，得到蒸煮液和纤维；
(3)以步骤(2)得到的纤维为原料，经可选地酸处理和可选地第一水洗处理，再经漂白处理，第二水洗处理，干燥处理以及粉碎处理制备微晶纤维素。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述有机溶剂为苯类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂或有机酸类溶剂中的任意一种或至少两种的组合物；
优选地，所述苯类溶剂为苯、甲苯、乙苯、正丙苯、异丙苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或均三甲苯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇、环己醇、正辛醇、苯甲醇或苯乙醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述酮类溶剂包括丙酮、丁酮、二丁酮、戊二酮、环戊二酮、环己酮或苯乙酮中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机酸类溶剂为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、正丁酸、异丁酸、苯甲酸或苯乙酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述有机溶剂水溶液为醇类溶剂水溶液、酮类溶剂水溶液或有机酸类溶剂水溶液中任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述有机溶剂水溶液的浓度为20～100％，不含100％，进一步优选为60～100％，不含100％；
优选地，步骤(1)所述有机溶剂为乙酸和正丁酸的混合酸或乙酸和异丁酸的混合酸；
优选地，所述乙酸和正丁酸的混合酸中，以混合酸的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，余量为正丁酸；
优选地，所述乙酸和异丁酸的混合酸中，以混合酸的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，余量为异丁酸；
优选地，步骤(1)所述有机溶剂水溶液为乙酸和正丁酸的混合酸水溶液或乙酸和异丁酸的混合酸水溶液；
优选地，所述乙酸和正丁酸的混合酸水溶液中，以混合酸水溶液的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，正丁酸的含量为1～40％，余量为水；
优选地，所述乙酸和异丁酸的混合酸或混合酸水溶液中，以混合酸水溶液的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，异丁酸的含量为1～40％，余量为水。
3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，步骤(1)所述植物纤维原料为绝干植物纤维原料；
优选地，步骤(1)有机溶剂的用量为绝干植物纤维原料质量的1～30倍，优选为2～20倍；
优选地，步骤(1)所述预处理的方法为渗滤、浸渍、蒸煮或洗涤中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为浸渍；
优选地，步骤(1)所述预处理的压力为0.5×105～3×105Pa，进一步优选为1×105～2×105Pa；
优选地，步骤(1)所述预处理的温度为50～200℃，进一步优选为70～200℃；
优选地，步骤(1)所述预处理的时间为10～600min，进一步优选为30～300min。
4.根据权利要求1-3任一项所述方法，其特征在于，对步骤(1)中所述预处理液进行减压浓缩，回收有机溶剂；
优选地，所述蒸发浓缩的压力为0.1×105～1.0×105Pa，进一步优选为0.1×105～0.7×105Pa，特别优选为0.1×105Pa；
优选地，所述蒸发浓缩的温度为30～150℃，进一步优选为50～100℃，特别优选为70℃。
5.根据权利要求1-4任一项所述方法，其特征在于，步骤(1)中所述植物纤维原料为粉碎化后经过目数≥30目的筛网筛选后留下的植物纤维原料，优选木本类植物纤维原料或/和禾本类植物纤维原料；
优选地，所述木本类植物纤维原料包括硬木、软木或灌木中的任意一种或者至少两种的组合；
优选地，所述禾本类植物纤维原料包括甘蔗渣、竹、稻草、麦秸、玉米杆或芦苇中的任意一种或者至少两种的组合。
6.根据权利要求1-5任一项所述方法，其特征在于，步骤(2)中所述催化剂为无机酸和/或过氧化氢；
优选地，所述催化剂的质量是绝干植物纤维原料的质量的0.01～10％，进一步优选为2～10％；
优选地，所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸中的任意一种或者至少两种的组合，进一步优选为盐酸；
优选地，步骤(2)所述有机溶剂或有机溶剂水溶液的总质量为绝干植物纤维原料的质量的2～20倍，进一步优选为2～15倍；
优选地，步骤(2)所述有机溶剂为苯类溶剂、醇类溶剂、酮类溶剂或有机酸类溶剂中的任意一种或至少两种的组合物；
优选地，所述苯类溶剂为苯、甲苯、乙苯、正丙苯、异丙苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或均三甲苯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、正己醇、环己醇、正辛醇、苯甲醇或苯乙醇中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述酮类溶剂包括丙酮、丁酮、二丁酮、戊二酮、环戊二酮、环己酮或苯乙酮中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机酸类溶剂为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、正丁酸、异丁酸、苯甲酸或苯乙酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机溶剂水溶液为醇类溶剂水溶液、酮类溶剂水溶液或有机酸类溶剂水溶液中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述有机溶剂水溶液的浓度为20～100％，不含100％，进一步优选为60～100％，不含100％；
优选地，步骤(2)所述蒸煮过程中还添加聚丙烯酸作为蒸煮助剂；
优选地，所述聚丙烯酸的添加量占有机溶剂或有机溶剂水溶液和聚丙烯酸总质量的0.1～10％，进一步优选为1～5％；
优选地，步骤(2)中所述有机溶剂水溶液为乙酸和正丁酸的混合酸水溶液，在该混合酸水溶液中，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，正丁酸的含量为1～40％，余量为水；
优选地，步骤(2)中所述有机溶剂水溶液为乙酸和正丁酸的混合酸水溶液，当蒸煮过程添加聚丙烯酸作为蒸煮助剂时，以有机酸水溶液和聚丙烯酸的质量之和为100wt％计，乙酸的含量为68～97％，正丁酸含量为1～30％，聚丙烯酸的含量为1～5％，余量为水；
优选地，步骤(2)中所述有机溶剂水溶液为乙酸和异丁酸的混合酸水溶液，在该混合酸水溶液中，以有机酸水溶液的质量为100wt％计，乙酸的含量为60～98％，异丁酸的含量为1～40％，余量为水；
优选地，步骤(2)中所述有机溶剂水溶液为乙酸和异丁酸的混合酸水溶液，当蒸煮过程添加聚丙烯酸作为蒸煮助剂时，以有机酸水溶液和聚丙烯酸的质量之和为100wt％计，乙酸的含量为68～97％，异丁酸含量为1～30％，聚丙烯酸的含量为1～5％，余量为水；
优选地，步骤(2)所述蒸煮的温度为70～200℃，优选为90～150℃；
优选地，步骤(2)所述蒸煮的时间为10～600min，进一步优选为50～300min；
优选地，步骤(2)所述蒸煮的压力为0.5×105～3×105Pa，进一步优选为1×105～2×105Pa。
7.根据权利要求1-6任一项所述方法，其特征在于，步骤(2)所述固液分离方法为过滤、沉降、蒸发或离心中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为过滤；
优选地，对步骤(2)中得到的纤维依次进行有机酸洗涤和水洗涤再进行步骤(3)，收集所述有机酸洗涤和所述水洗涤产生的洗涤液；
优选地，所述有机酸洗涤使用的有机酸为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、正丁酸、异丁酸、苯甲酸或苯乙酸中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述洗涤用的有机酸质量和水的质量均独立地为绝干植物纤维原料质量的0.5～20倍，洗涤次数均独立地为1～20次。
8.根据权利要求1-7任一项所述方法，其特征在于，步骤(3)所述酸处理中酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、次氯酸、高锰酸、钼酸、甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丙二酸、丁酸或丁二酸中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为盐酸；
优选地，所述酸的浓度为0.5～20wt％；
优选地，所述酸的用量为绝干植物纤维原料总质量的1～30倍；
优选地，步骤(3)所述酸处理的温度为30～150℃；
优选地，步骤(3)所述酸处理的压强为1×105～2×105Pa；
优选地，步骤(3)所述酸处理的时间为10～600min；
优选地，步骤(3)所述第一水洗处理中水的用量为绝干纤维素原料的0.5～50倍。
9.根据权利要求1-8任一项所述方法，其特征在于，步骤(3)所述漂白处理包括双氧水处理、氧气处理、碱处理、臭氧处理、二氧化氯处理以及次氯酸盐处理的任一种或至少两种的组合，优选为双氧水处理、氧气处理与臭氧处理的组合；
优选地，所述碱处理中碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述次氯酸盐处理中次氯酸盐包括次氯酸钠和/或次氯酸钙；
优选地，步骤(3)所述第二水洗处理中水的用量为绝干植物纤维原料质量的0.5～50倍，进一步优选为2～30倍；
优选地，步骤(3)所述干燥处理的方法包括喷雾干燥、真空干燥、加热干燥、自然干燥或鼓风干燥中任意一种或至少两种的组合，进一步优选为喷雾干燥、加热干燥中任意一种或两种的组合；
优选地，所述干燥处理的时间为3～40小时；
优选地，步骤(3)所述粉碎处理的方法包括挤压粉碎、剪切粉碎、研磨粉碎或撞击粉碎中任意一种或至少两种的组合，优选为挤压粉碎或研磨粉碎；
优选地，所述粉碎处理得到的微晶纤维素的粒度为2～200μm。
10.根据权利要求1-9任一项所述制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)使用绝干植物纤维原料1～30倍的有机溶剂，在压力0.5×105～3×105Pa，温度为50～200℃下，对植物纤维原料预处理10～600min；对预处理后得到的预处理液在0.1×105～1.0×105Pa的压力以及30～150℃的温度下，减压浓缩回收有机溶剂；
(2)以总质量为绝干植物纤维原料的质量的2～20倍的有机溶剂或有机溶剂水溶液作为蒸煮剂，添加占有机溶剂或有机溶剂水溶液和聚丙烯酸总质量的0.1～10％的聚丙烯酸作为添加剂，加入绝干植物纤维原料的质量的0.01～10％的催化剂，在0.5×105～3×105Pa的压力以及70～200℃的温度下蒸煮10～600min，过滤，得到蒸煮液和纤维；对得到的纤维使用为绝干植物纤维原料质量的0.5～20倍的有机酸洗涤1～20次，再用为绝干植物纤维原料质量的0.5～20倍的水洗涤1～20次；
(3)以步骤(2)得到的洗涤后的纤维为原料，经酸处理，第一水洗处理，漂白处理、水洗处理、干燥处理以及粉碎处理制备微晶纤维素。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170531 |