一種植物纖維原料製漿前的酶處理方法
2023-10-17 07:37:24 2
專利名稱:一種植物纖維原料製漿前的酶處理方法
技術領域：
本發明涉及利用生物酶對植物纖維原料製漿前的處理方法，屬於製漿造紙領域。
背景技術：
日益嚴重的資源、能源和環境危機困擾著當今世界，如何在降低能源消耗和控制環境汙染的前提下，持續地發展製漿造紙工業，是製漿造紙科學工作者面臨的現實問題。利用生物技術改造傳統產業是實現製漿造紙工業清潔化生產及可持續發展的重要途徑之一。近十年來，人們對生物技術在製漿造紙工業的應用進行了大量的研究，研究範圍幾乎涉及了製漿造紙工業的各個方面。例如，生物製漿，生物漂白，生物脫墨，樹脂障礙控制、紙漿性能改善、廢水處理等。
生物製漿就是利用真菌對木材或草類原料在製漿之前進行微生物預處理，然後進行化學製漿或機械磨漿的製漿工藝。生物製漿由於在節約能耗、降低成本、改善紙漿的物理性能以及減少汙染、保護環境等方面有一定的作用，從而有廣闊的應用前景。
從目前的研究情況來看，要完全利用生物技術來實現纖維的分離製取紙漿，在短期內是不太可能實現的，但是將生物技術與化學處理或機械處理相結合，改進現有的製漿工藝是完全可行的。
生物製漿也因存在一系列問題而影響其大規模的應用。就生物處理方式而言，現有的生物處理工藝，大多採用微生物直接處理原料。如發明專利申請「生物機械草漿工藝及專用設備」(申請號(115824.7)，發明專利「生物預處理製備化學機械草漿的工藝」(97101537.6)等。一方面，微生物預處理周期長、佔用存儲空間大、生產效率低，從而造成了生產成本過高。另一方面，由於製漿所用的真菌大都同時具有纖維素酶活性，它能夠降解纖維素，從而在一定程度上降低了紙漿得率。發明專利申請「草類原料酶法製漿的方法」(申請號02135987.3)雖然是採用生物酶處理草類原料，但採用半纖維素酶粗酶液或半纖維素酶粗酶液和木素過氧化物酶粗酶液的混合酶液，粗酶液由於含有多種類型的生物酶，因此降低了生物酶處理的針對性和有效性。
發明內容本發明針對現有技術的不足，提供一種植物纖維原料製漿前的酶處理方法，對木材和草類原料製漿前進行生物預處理，解決現行生物製漿中存在的問題，提高酶處理的針對性和有效性。在進一步減少汙染的前提下，提高紙漿的白度和強度性能。
本發明的植物纖維原料製漿前的酶處理方法，其特徵是利用純的漆酶與介體，和/或不含纖維素酶的木聚糖酶對木材或草類原料進行生物處理。
本發明的植物纖維原料製漿前的酶處理方法，步驟如下(1)按每克植物纖維原料加入漆酶0.5-50LAMU和介體0.1-5％重量，和/或木聚糖酶0.5-50IU。將植物纖維原料與上述的酶充分混合，用水調節使原料液比為1∶4.5-5.5，所述的原料液比是原料絕乾重量(克)與液體總體積(毫升)之比，調節pH值至4-7。溫度0-70℃，處理時間10-120分鐘。得酶處理料。本步驟是酶混合階段。
所述的絕乾重量指完全不含水分時的重量。下同。
(2)將上述酶處理料進行機械磨解，主要是增加纖維的比表面積，在磨解過程中使酶與纖維原料更為有效的混合。磨解過程的的磨盤間隙控制在0.2-2mm，磨解過程不加水。本步驟是機械磨解段。
(3)磨解後的料用水稀釋到液比為1∶5.5-9.5，所述的液比是原料絕乾重量(克)與液體總體積(毫升)之比，充分混合，當步驟(1)中使用漆酶與介體時需要通入氧氣，溫度控制20-70℃，處理時間0.5-8小時。本步驟為生物酶作用段。
步驟(1)所述的植物纖維原料是木片或草片。
步驟(1)所述介體選自2，2』-聯氨-二(3-乙基-苯並噻唑-6-磺酸)(ABTS)，1-羥基苯並三唑(HBT)，紫尿酸(Violuric acid)，N-羥基乙醯苯胺(NHA)之一或它們的組合。
上述處理完成後的料用於傳統的化學或機械製漿。
由於採用木聚糖酶不含任何纖維素酶，因此大幅度避免了酶處理過程中纖維素的降解，可以進一步提高紙漿的強度，採用此技術對草類原料進行預處理，所製得的漂白化學漿和機械漿的裂斷長分別達到5500-8000米和5400米。對木材進行預處理後製得的漂白化學漿和機械漿的裂斷長分別達到6500-9000米和6100米。而由於漆酶和介體對於木素的有效作用可以進一步提高紙漿的可漂性，草類化學漿經過HP(次氯酸鹽-過氧化氫)或CEH(氯化-鹼處理-次氯酸鹽)漂白，白度可以達到86-93％ISO，草類機械漿經兩段過氧化氫漂白白度達到65-80％ISO；木材化學漿經過OEOPP(氧漂-氧與過氧化氫強化的鹼抽提-過氧化氫)或ODEOD(氧漂-二氧化氯-氧強化的鹼抽提-二氧化氯)漂白，白度可以達到82-90％ISO，木材機械漿經兩段過氧化氫漂白白度達到75-85％ISO。在機械磨解以前先進行生物酶與原料的混合，可使得生物酶在原料磨解過程中能夠更為有效地與纖維原料有效混合，原料在磨解過程中的熱力作用和擠壓與蓬鬆過程可使得生物酶更加有效的滲透與作用，從而進一步縮短反應時間。正常處理時間可以減少到0.5-4小時。
具體實施方式
實施例1麥草原料製漿前的酶處理。
(1)酶混合麥草切成3-4釐米的草片，加入漆酶和介體。漆酶的加入量為每克絕幹麥草20LAMU，介體為紫脲酸，加入量為每克絕幹麥草0.01克。加入水，使得總液比維持在4.5，使原料和生物酶均勻混合。調節系統的pH值至4-7，室溫，混合後立即進行原料的磨解。
(2)機械磨解段，與生物酶混合後的麥草在磨漿機中進行機械磨解，磨盤間隙控制在0.4毫米，磨解過程不加水。
(3)生物酶作用段，磨解後的原料用水稀釋到液比為1∶5.5，充分混合後，通入氧氣，溫度控制55℃，處理時間2小時。
上述處理完成後的料用於進行傳統的化學或機械製漿。
1.處理完成後的料進行傳統的化學蒸煮和漂白，漂白漿白度達到92.5％ISO，裂斷長為6010米。
2.處理完成後的料再進行傳統的化學機械製漿和過氧化氫-過氧化氫兩段漂白，漂白漿白度達到76.5％ISO，裂斷長為5400米。
實施例2楊木原料製漿前的酶處理。
(1)酶混合在楊木片中加入漆酶和介體。漆酶的加入量為每克絕幹原料30LAMU，介體為紫脲酸，加入量為每克絕幹原料0.01克。加入水，使得總液比維持在4.5，使原料和生物酶均勻混合。調節系統的pH值至5，室溫，混合後立即進行原料的磨解。
(2)機械磨解段與生物酶混合後的麥草在磨漿機中進行機械磨解，磨盤間隙控制在0.4毫米，磨解過程不加水。
(3)生物酶作用段磨解後的原料用水稀釋到液比為1∶5.5，充分混合後，通入氧氣，溫度控制55℃，處理時間2小時。
上述處理完成後的料用於進行傳統的化學或機械製漿。
1.處理完成後的原料若進行傳統的硫酸鹽法蒸煮，和ODEOD(氧漂-二氧化氯-氧強化的鹼抽提-二氧化氯)四段漂白，漂白漿白度達到90.5％ISO，裂斷長為7250米。
2.處理完成後的原料若進行鹼性過氧化氫機械製漿，紙漿白度達到87.5％ISO，裂斷長為6100米。
實施例3如實施例1所述，所不同的是在步驟(1)麥草片中加入漆酶、介體和木聚糖酶。每克絕幹原料加入10LAMU漆酶，0.003克1-羥基苯並三唑(介體)，20IU木聚糖酶。
實施例4如實施例2所述，所不同的是在步驟(1)楊木片中加入漆酶、介體和木聚糖酶。每克絕幹原料加入5LAMU漆酶，0.002克2，2』-聯氨-二(3-乙基-苯並噻唑-6-磺酸)(介體)，20IU木聚糖酶。
實施例5如實施例1所述，所不同的是步驟(1)麥草片中只加木聚糖酶，每克絕幹原料加入20IU木聚糖酶，步驟(3)生物酶作用段不通氧氣。
實施例6如實施例2所述，所不同的是在步驟(1)楊木片中只加木聚糖酶，每克絕幹原料加入0IU木聚糖酶，步驟(3)生物酶作用段不通氧氣。
實施例7如實施例2所述，所不同的是原料為桉木。
實施例8如實施例4所述，所不同的是原料為桉木。
權利要求
1.植物纖維原料製漿前的酶處理方法，步驟如下(1)按每克植物纖維原料加入漆酶0.5-50LAMU和介體0.1-5％重量，和/或木聚糖酶0.5-50IU，將植物纖維原料與上述的酶充分混合，用水調節使原料液比為1∶4.5-5.5，所述的原料液比是原料絕乾重量克與液體總體積毫升之比，調節pH值至4-7，溫度0-70℃，處理時間10-120分鐘，得酶處理料；(2)所述酶處理料進行機械磨解，磨解過程的的磨盤間隙控制在0.2-2mm；(3)磨解後的料用水稀釋到液比為1∶5.5-9.5，所述的液比是原料絕乾重量克與液體總體積毫升之比，充分混合，當步驟(1)中使用漆酶與介體時需要通入氧氣，溫度控制20-70℃，處理時間0.5-8小時。
2.如權利要求
1所述的植物纖維原料製漿前的酶處理方法，其特徵在於所述的植物原料是木片或草片。
3.如權利要求
1所述的植物纖維原料製漿前的酶處理方法，其特徵在於步驟(1)所述介體選自2，2』-聯氨-二(3-乙基-苯並噻唑-6-磺酸)，1-羥基苯並三唑，紫尿酸，N-羥基乙醯苯胺之一或它們的組合。
專利摘要
一種植物纖維原料製漿前的酶處理方法，屬於製漿造紙領域。將植物纖維原料與生物酶充分混合，生物酶是每克原料漆酶0.5－50LAMU和介體0.1－5％，和/或木聚糖酶0.5－50IU。加水使原料液比為1∶4.5－5.5。酶處理後的原料進行機械磨解，再用水稀釋到液比為1∶5.5－9.5，通氧處理0.5－8小時。本發明處理後的料再用於進行傳統的化學或機械製漿，可以大幅度提高紙漿的強度和白度。
文檔編號C12S3/00GKCN1793488SQ200510104540
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月18日
發明者秦夢華, 徐清華, 傅英娟, 李宗全 申請人:山東輕工業學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan