專利名稱：脂肪酶廢紙脫墨新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢紙制漿脫墨技術(shù)；特別涉及脂肪酶廢紙脫墨技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，廢紙已成為造紙工業(yè)的重要原料來源，所占比重越來越大。利用廢紙進(jìn)行制漿造紙，可以節(jié)約大量的木材，降低生產(chǎn)成本，減輕廢水污染，減少環(huán)保投資，降低水和能源消耗。
在廢紙制漿中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是脫墨。目前，廢紙脫墨所采取的方法有機(jī)械法、化學(xué)法和生物酶法。機(jī)械法動(dòng)力消耗大、脫墨效果差、漿料濾水性不好、白度低、紙漿品質(zhì)得不到保證，故一般不單獨(dú)使用，可以作為一種輔助法應(yīng)用。當(dāng)前應(yīng)用最多的是化學(xué)法脫墨，是通過加入表面活性劑、氫氧化鈉、硅酸鈉等化學(xué)品，使油墨中某些組分皂化或水解，并從纖維上脫落，達(dá)到脫墨目的；但存在脫墨成本高，得率低，廢水治理成本高，產(chǎn)生膠粘物難去除，設(shè)備容易結(jié)垢等許多弊端。
生物酶脫墨是近年發(fā)展起來的一種脫墨方法，它克服了許多化學(xué)法無法解決的問題，是化學(xué)脫墨劑的理想代替品。目前可見到的生物酶脫墨劑主要成分為纖維素酶、木聚糖酶。這兩種酶用于脫墨，由于它能分解紙漿纖維，所以存在有降低紙漿強(qiáng)度和得率的不足。
脂肪酶(英文名lipase，EC3.1.1.3)是一種在異相系統(tǒng)即在油-水界面起催化作用的特殊酯鍵水解酶，作用底物主要為天然油和脂肪，水解產(chǎn)物為甘油二酯、甘油單酯、甘油和脂肪酸。脂肪酶可以從動(dòng)物、植物中提取，也可由多種微生物產(chǎn)生。由于微生物脂肪酶種類多，來源廣，周期短，具有比動(dòng)物、植物脂肪酶更廣的PH、作用溫度范圍，更多的專一性類型底物，便于工業(yè)化生產(chǎn)和提純，所以在酶的理論研究和實(shí)際應(yīng)用中有更重要的作用，在食品、醫(yī)藥、油脂、皮革、洗滌劑、造紙等工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。
技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明目的在于充分利用脂肪酶可以將廢紙油墨中作為連結(jié)劑的油脂水解為脂肪酸及甘油，將油墨從纖維表面剝離并將大的片狀油墨粒子分散成小的非片狀的粒子的功能；設(shè)計(jì)一種得率高，化學(xué)品用量少，廢水耗氧量小，膠粘物少，設(shè)備結(jié)垢現(xiàn)象少，綜合脫墨成本低的脂肪酶廢紙脫墨新工藝。
本發(fā)明目的可以通過以下方案實(shí)現(xiàn)。脂肪酶廢紙脫墨新工藝包括以下步驟(1)脂肪酶脫墨劑的制備，在脂肪酶中加入或不加入纖維素酶、木聚糖酶、淀粉酶或果膠酶中的一種或多種，混合得脂肪酶脫墨劑備用。
(2)在高濃水力碎漿機(jī)中加入溫度為30～70℃的水，按絕干紙漿100公斤計(jì)，依次投入含脂肪酶1萬U～50萬U的脂肪酶脫墨劑(按脂肪酶酶活1萬U/克計(jì)，需加1～50克脂肪酶)，0～3公斤氫氧化鈉，0.05～0.5公斤表面活性劑，再投入紙漿，使紙漿濃度為10～18％，碎漿機(jī)開動(dòng)5～20分鐘加入3公斤以下的過氧化氫，再運(yùn)轉(zhuǎn)5～20分鐘停機(jī)。
(3)進(jìn)入除渣、分離油墨工序，得脫墨紙漿。
注氫氧化鈉、表面活性劑、過氧化氫的用量按100％純度計(jì)。影響脂肪酶廢紙脫墨新工藝效果的幾個(gè)因素如下a、碎漿溫度根據(jù)脂肪酶最佳作用溫度確定，碎漿溫度過高，會(huì)使酶的活性顯著下降，導(dǎo)致脫墨效果惡化；若溫度過低，酶活力較低。
b、氫氧化鈉的添加量根據(jù)脂肪酶最佳作用PH確定，最佳作用PH高，氫氧化鈉添加量多，反之，少加或不加。
c、碎漿時(shí)間碎漿時(shí)間根據(jù)碎解后紙漿白度調(diào)整，時(shí)間太長(zhǎng)，會(huì)造成油墨粒子過分細(xì)小化，纖維油墨又重新吸附到纖維上。
d、過氧化氫添加量根據(jù)脫墨紙漿白度調(diào)整，白度要求高，添加量大，反之，少加或不加。
e、分離油墨方式可分為浮選、洗滌或混合方式，步驟(2)中表面活性劑根據(jù)分離油墨方式不同而選定，可為非離子表面活性劑(如脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚)和陰離子表面活性劑(如脂肪酸皂，十二烷基硫酸鈉)的一種或一種以上；用量根據(jù)廢紙?jiān)?、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、紙成品白度要求等條件確定。
f、脂肪酶脫墨劑添加量根據(jù)廢紙?jiān)稀⑸a(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝、紙成品白度要求等條件調(diào)整；在一定范圍內(nèi)，添加量大，脫墨效果好。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與化學(xué)脫墨劑相比，脂肪酶脫墨可以減少纖維損傷，提高得率；節(jié)省能源；大幅降低廢水耗氧量，減輕環(huán)境污染，減少?gòu)U水處理成本；不用或少用硅酸鈉、氫氧化鈉等化學(xué)品，減少膠粘物產(chǎn)生，提高紙成品質(zhì)量，減少設(shè)備結(jié)垢現(xiàn)象；降低脫墨環(huán)節(jié)的綜合成本。與纖維素酶、木聚糖酶為主的生物脫墨劑相比，優(yōu)勢(shì)主要在于不分解纖維，紙漿強(qiáng)度高，得率高，膠粘物產(chǎn)生更少，脫墨綜合成本更低。
具體實(shí)施方法下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳述脂肪酶可以將油墨中作為連結(jié)劑的油脂水解為脂肪酸及甘油，將油墨從纖維表面剝離并將大的片狀油墨粒子分散成小的非片狀的粒子。脂肪酶可選用市場(chǎng)銷售的產(chǎn)品，如丹麥諾維信公司生產(chǎn)的脂肪酶ResinaseA 2X和脂肪酶Lipolase，Sigma公司出品的試劑級(jí)脂肪酶等。
例1、新聞紙、書刊紙、白紙邊混合廢紙脫墨生產(chǎn)白板紙襯層1)脫墨漿生產(chǎn)流程原料→高濃水力碎漿機(jī)→高濃除渣→浮選→低濃除渣→脫墨成漿池2)碎解脫墨工序生產(chǎn)方法將丹麥諾維信公司生產(chǎn)的脂肪酶ResinaseA 2X和寧夏夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)公司木聚糖酶混合，根據(jù)其酶活制成含有20萬U脂肪酶和2萬U木聚糖酶的脂肪酶脫墨劑備用。
在高濃水力碎漿機(jī)中加入溫度為40℃的水，按絕干紙漿100公斤計(jì)，依次投入上述配制的脂肪酶脫墨劑，0.6公斤氫氧化鈉，0.1公斤AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)與十二烷基硫酸鈉1∶1混合物，再投入新聞紙、雜志紙、白紙邊混合廢紙，使紙漿濃度為12％，碎漿機(jī)開動(dòng)10分鐘加入2公斤過氧化氫，再運(yùn)轉(zhuǎn)10分鐘停機(jī)。進(jìn)入除渣、浮選分離油墨，濃縮洗滌工序，得脫墨紙漿。
結(jié)果表明浮選脫墨效率明顯提高，紙漿進(jìn)出浮選機(jī)的白度增益與化學(xué)法脫墨相比顯著提高，平均白度增益達(dá)到6.5％(ISO)。脫墨漿的白度平均在60％(ISO)，并且脫墨漿中殘留的大塊油墨點(diǎn)比化學(xué)脫墨法減少，廢水耗氧量比化學(xué)法降低30％。
例2、書刊廢紙脫墨生產(chǎn)文化用紙1)脫墨漿生產(chǎn)流程原料→高濃水力碎漿機(jī)→除渣→洗滌→脫墨成漿池2)碎解脫墨工序生產(chǎn)方法將丹麥諾維信公司生產(chǎn)的脂肪酶ResinaseA 2X和寧夏夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)公司中性纖維素酶SDC混合，根據(jù)其酶活制成含有10萬U脂肪酶和3萬U纖維素酶的脂肪酶脫墨劑備用。
在高濃水力碎漿機(jī)中加入溫度為50℃的水，按絕干紙漿100公斤計(jì)，依次投入上述配制的脂肪酶脫墨劑，0.5公斤氫氧化鈉，0.1公斤壬基酚聚氧乙烯醚，再投入書刊廢紙，使紙漿濃度為15％，碎漿機(jī)開動(dòng)15分鐘加入2公斤過氧化氫，再運(yùn)轉(zhuǎn)20分鐘停機(jī)。進(jìn)入除渣、洗滌分離油墨工序，得脫墨紙漿。
結(jié)果表明脫墨漿的白度比化學(xué)法高，平均白度在70％(ISO)，并且脫墨漿中殘留的大塊油墨點(diǎn)比化學(xué)脫墨法明顯減少，廢水耗氧量比化學(xué)法降低30％。
權(quán)利要求
1.一種脂肪酶廢紙脫墨新工藝，其特征在于所述工藝包括以下步驟(1)脂肪酶脫墨劑的制備，在脂肪酶中加入或不加入纖維素酶、木聚糖酶、淀粉酶或果膠酶中的一種或多種，混合得脂肪酶脫墨劑備用；(2)在高濃水力碎漿機(jī)中加入溫度為30～70℃的水，按絕干紙漿100公斤計(jì)，依次投入含脂肪酶1萬U～50萬U的脂肪酶脫墨劑，即按脂肪酶酶活1萬U/克計(jì)，需加1～50克脂肪酶、0～3公斤氫氧化鈉、0.05～0.5公斤表面活性劑，再投入紙漿，使紙漿濃度為10～18％，碎漿機(jī)開動(dòng)5～20分鐘加入3公斤以下的過氧化氫，再運(yùn)轉(zhuǎn)5～20分鐘停機(jī)；(3)進(jìn)入除渣、分離油墨工序，得脫墨紙漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脂肪酶廢紙脫墨新工藝，其特征在于表面活性劑為非離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的一種或一種以上。
全文摘要
脂肪酶廢紙脫墨新工藝，涉及脂肪酶廢紙脫墨技術(shù)。包括以下步驟(1)脂肪酶脫墨劑制備，在脂肪酶中加入或不加入纖維素酶、木聚糖酶、淀粉酶或果膠酶中的一種或多種，得脂肪酶脫墨劑。(2)在高濃水力碎漿機(jī)中加入30～70℃的水，按絕干紙漿100公斤計(jì)，依次投入含脂肪酶1萬U～50萬U的脂肪酶脫墨劑、0～3公斤氫氧化鈉、0.05～0.5公斤表面活性劑，再投入紙漿，使紙漿濃度為10～18％，碎漿機(jī)開動(dòng)5～20分鐘加入3公斤以下的過氧化氫，再運(yùn)轉(zhuǎn)5～20分鐘停機(jī)。(3)進(jìn)入除渣、分離油墨工序，得脫墨紙漿。本脂肪酶脫墨可以減少纖維損傷，提高得率；節(jié)省能源；大幅降低廢水耗氧量，減輕環(huán)境污染，減少?gòu)U水處理成本。
文檔編號(hào)D21B1/32GK1648331SQ200410052468
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者張清輝, 王劍英 申請(qǐng)人:深圳市綠微康生物工程有限公司