專利名稱：硫酸鹽木漿酶法改性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)木漿生物處理技術(shù)，具體涉及硫酸鹽木漿酶法改性的方法，屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硫酸鹽法制漿是生產(chǎn)高強(qiáng)度紙漿最普通的方法，硫酸鹽漿的高強(qiáng)度主要是由于硫酸鹽法蒸煮，使纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)完整的保存下來，纖維變得柔軟，從而較好的保留了單根纖維強(qiáng)度，并賦予纖維較大的接觸面積，增加了纖維之間的結(jié)合力。但是，完整的纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)也給后序的打漿帶來了困難，而且，硫酸鹽蒸煮也使得木素在纖維細(xì)胞壁中按厚度呈均勻分布，阻礙了打漿作用的進(jìn)行，再加上硫酸鹽漿細(xì)胞壁中初生壁碳水化合物的高聚合度，以及纖維表面的LCC，都使得硫酸鹽漿打漿十分困難。
由于硫酸鹽紙漿打漿困難，許多研究者采用生物酶對(duì)硫酸鹽漿打漿之前進(jìn)行預(yù)處理，酶處理初期，纖維表面的半纖維素分解，提高了纖維表面吸水潤漲程度，同時(shí)也提高了纖維表面的通透性，促進(jìn)酶分子擴(kuò)散、滲透到纖維內(nèi)部，使微細(xì)纖維間半纖維素被降解，進(jìn)一步促進(jìn)了纖維潤漲，使微細(xì)纖維鍵作用力減弱；同樣，也使S1層結(jié)構(gòu)松弛，微細(xì)纖維間發(fā)生滑動(dòng)，有利于S1層的去除和S2層的纖維潤漲及細(xì)纖維化。如果加以適當(dāng)?shù)目刂疲拱肜w維素酶破除LCC間的結(jié)合鍵，打開通道，讓纖維素酶作用于纖維表面產(chǎn)生適當(dāng)剝離效應(yīng)，將P層和S1層破除，使S2層恰好裸露出來而不受到損害，加速纖維細(xì)纖維化，則會(huì)在不損失紙漿強(qiáng)度性能的情況下促進(jìn)打漿，從而節(jié)約打漿能耗。
早在五、六十年代酶改性紙漿就應(yīng)用于對(duì)降低打漿能耗的研究，那時(shí)使用的酶是半纖維素酶。1986年努等人報(bào)道了木聚糖酶對(duì)漂白化學(xué)漿的酶法打漿作用。參見努等人，木聚糖酶對(duì)化學(xué)漿纖維的作用，木材化學(xué)，6(2)167，1986(Noé，P.et al.，Action of xylanaseson chemical pulp fibers.J Wood Chem.Technol.，6(2)167，1986)近年來許多研究者在研究酶改性針葉木紙漿濾水性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，打漿前加入酶，打漿能耗明顯降低。比哈德瓦等人比較幾種商品酶制劑處理針葉木漿的作用效果表明，使用半纖維素酶處理針葉木漿，打漿時(shí)間降低，紙漿強(qiáng)度保持不變或稍微有所降低。參見比哈德瓦等人，使用酶對(duì)纖維進(jìn)行改性提高紙漿的打漿性能，生物技術(shù)，51(1)21-26，1996(Bhardwaj，Nishi K.Bajpai，Pratima；Bajpai，Pramod K.，Use of enzymes in modification of fibres for improved beatability，Journalof Biotechnology，51(1)21-26，1996)。Mansfield等用復(fù)合纖維素酶NovozymeSP342選擇性地單獨(dú)處理花旗松漿的粗長纖維級(jí)分，改善纖維表面的粗糙度，可提高成漿得率，降低酶的使用量，并改善紙張的平滑度，從而改善紙張的印刷適性，但紙漿粘度和撕裂度有所降低。參見曼尼斯菲爾德等人，酶處理和纖維分級(jí)結(jié)合提高花旗松性能，美國制漿造紙工業(yè)技術(shù)學(xué)會(huì)雜志，Tappi J，82(5)152，1999(Mansfield Shawn D，Jason Swanson D，NormRoberts et al.，Enhancing douglas-fin pulp properties with a combination of enzyme treatmentsand fiber fractionation.TAPPI Journal，82(5)152-158，1999)。
近年來，纖維素酶和半纖維酶被廣泛用來改善廢紙漿的濾水性，大量的研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶酶解能使紙漿的游離度上升。關(guān)于纖維素酶處理對(duì)紙漿強(qiáng)度的影響，一般認(rèn)為，只要控制合適的反應(yīng)條件，酶處理不會(huì)引起物理強(qiáng)度大的變化，而過多的酶用量和過長的反應(yīng)時(shí)間都會(huì)造成紙漿強(qiáng)度的大大下降。
從目前的研究情況來看，不同的生物酶處理紙漿后，打漿能耗雖然有所降低，但大多對(duì)紙漿強(qiáng)度有一定程度的損傷，在紙張抄造過程中需要加入昂貴的化學(xué)藥品來增加紙張的強(qiáng)度，這些化學(xué)藥品的使用對(duì)改善紙張的強(qiáng)度的作用有限，并導(dǎo)致濕部系統(tǒng)變的復(fù)雜，同時(shí)對(duì)白水的回用會(huì)產(chǎn)生不利的影響，因此尋找對(duì)打漿特性改善并且對(duì)紙漿強(qiáng)度無損傷或能改善紙漿強(qiáng)度的酶制劑對(duì)硫酸鹽漿的打漿及纖維性能改善具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)目前使用硫酸鹽木漿的造紙廠紙漿打漿難的現(xiàn)狀，提供一種新型的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，紙漿打漿前采用酶處理，能夠提高纖維的潤漲和打漿過程中的分絲帚化，從而提供打漿后紙漿的物理強(qiáng)度。
本發(fā)明的硫酸鹽木漿酶法改性的方法技術(shù)方案是，對(duì)打漿前的硫酸鹽木漿加入酶進(jìn)行處理，酶用量是20-1000g/噸漿，漿濃3-15％，溫度20-60℃，時(shí)間0.5-4h，pH 5.0-8.5。
所述的酶為諾維信公司產(chǎn)纖維素酶Novozymes476、Novozymes342、Nozymes51064中的一種或兩種。
所述的硫酸鹽木漿為針葉木或闊葉木紙漿，紙漿是未漂漿或漂白漿。
優(yōu)選的，上述纖維素酶在碎解過程中加入。
經(jīng)本發(fā)明酶處理后的紙漿可采用盤磨或其他打漿設(shè)備進(jìn)行打漿。
現(xiàn)有技術(shù)中硫酸鹽木漿打漿困難主要是纖維分絲帚化困難，打漿過程中當(dāng)纖維被切斷較多而分絲帚化較少時(shí)，纖維間的結(jié)合力下降，紙漿的強(qiáng)度下降。同時(shí)，一般的酶處理在改善打漿特性的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致紙漿強(qiáng)度的下降。本發(fā)明的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，紙漿打漿前采用酶處理，能夠提高纖維的潤漲和打漿過程中的分絲帚化，從而提高打漿后紙漿的物理強(qiáng)度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)良效果如下現(xiàn)有的纖維酶法改性技術(shù)，雖然能改善硫酸鹽漿的打漿特性，但往往造成紙漿物理強(qiáng)度的下降。本發(fā)明采用纖維素酶處理硫酸鹽紙漿，能夠改善纖維的潤漲，從而在打漿過程中增加纖維的分絲帚化，與未經(jīng)酶處理的紙漿相比，在降低打漿能耗的同時(shí)提高纖維間的結(jié)合力，改善紙漿的物理強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式

下面實(shí)施例中所用酶為諾維信公司產(chǎn)纖維素酶Novozymes476，Novozymes342和Nozymes51064。
實(shí)施例1進(jìn)口加拿大“金獅”牌針葉木硫酸鹽漂白漿，水力碎漿機(jī)中3-5％的漿濃下碎解，碎解過程中單獨(dú)加入纖維素酶Novozymes476，酶加入量為100g/噸漿，碎解10分鐘，然后在40-55℃，pH6.0-7.5下處理30-2.0h，然后在3-4％的漿濃下用盤磨機(jī)磨漿。磨漿后紙漿打漿度70-75°SR，與不加酶處理的紙漿相比，加酶處理打漿后，在同樣的打漿度下，抗張強(qiáng)度提高20％，耐破度提高15％，而撕裂強(qiáng)度基本相同，同時(shí)打漿時(shí)間減少15％。
實(shí)施例2桉木硫酸鹽闊葉木漂白漿，水力碎漿機(jī)中3-5％的漿濃下碎解，碎解過程中加入纖維素酶Novozymes476和Nozymes51064的1∶1重量比的混合物，酶加入量為150g/噸漿，碎解10分鐘，然后在30-55℃，pH5.0-7.5下處理0.5-2.0h，然后在3.0-4.0％的漿濃下用盤磨機(jī)磨漿。磨漿后紙漿打漿度50-55°SR，與不加酶處理的紙漿相比，加酶處理打漿后，在同樣的打漿度下，抗張強(qiáng)度提高15％，耐破度提高10％，而撕裂強(qiáng)度基本相同，同時(shí)打漿時(shí)間減少10％。
實(shí)施例3如實(shí)施例1，所不同的是酶處理紙漿為未漂針葉木硫酸鹽漿實(shí)施例4如實(shí)施例2，所不同的是酶處理紙漿為未漂闊葉木硫酸鹽漿實(shí)施例5如實(shí)施例2，所不同的是酶處理溫度為20-30℃，酶加入量為200g/噸漿。
實(shí)施例6如實(shí)施例1，所不同的是同時(shí)加入酶Novozymes476和Novozymes51064，酶用量分別為200g/噸漿和100g/噸漿。
實(shí)施例7如實(shí)施例2，所不同的是加入的酶為Novozymes342和Novozymes51064，酶用量分別為600g/噸漿和200g/噸漿。
權(quán)利要求
1.硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于對(duì)打漿前的硫酸鹽木漿加入酶進(jìn)行處理，酶用量是20-1000g/噸漿，漿濃3-15％，溫度20-60℃，時(shí)間0.5-4h，pH5.0-8.5。
2.如權(quán)利要求1所述的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于所述酶為諾維信公司產(chǎn)纖維素酶Novozymes476、Novozymes342、Nozymes51064中的一種或兩種。
3.如權(quán)利要求1所述的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于所述的硫酸鹽木漿為針葉木或闊葉木紙漿。
4.如權(quán)利要求1所述的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于所述紙漿是未漂漿或漂白漿。
5.如權(quán)利要求1所述的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于所述纖維素酶在碎解過程中加入。
全文摘要
硫酸鹽木漿酶法改性的方法，屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。對(duì)打漿前的硫酸鹽木漿加入酶進(jìn)行處理，酶用量是20－1000g/噸漿，漿濃3－15％，溫度20－60℃，時(shí)間0.5－4h，pH 5.0－8.5。本發(fā)明采用纖維素酶處理硫酸鹽紙漿，能夠改善纖維的潤漲，從而在打漿過程中增加纖維的分絲帚化，與未經(jīng)酶處理的紙漿相比，在降低打漿能耗的同時(shí)提高纖維間的結(jié)合力，改善紙漿的物理強(qiáng)度。
文檔編號(hào)D21H11/06GK1814911SQ2006100425
公開日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者秦夢(mèng)華, 李宗全, 傅英娟, 徐清華 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院