專利名稱:非木材紙漿生物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種非木材紙漿生物處理方法,具體涉及草漿酶法改性的方法,屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
由于我國木材原料的缺乏,非木材原料如竹子、蘆葦、蔗渣、麥草等被大量用于制漿造紙中。與木漿相比,草漿雜細(xì)胞含量高、纖維短,物理強(qiáng)度低。在草漿用于生產(chǎn)中時(shí),打漿是影響草漿性能的重要步驟。對于草漿的打漿,由于纖維本身長度較短,因此打漿時(shí)應(yīng)盡量保持纖維的長度而促進(jìn)纖維的分絲帚化。一般來說,紙漿中殘余的半纖維素有利于紙漿的打漿,這是因?yàn)榘肜w維素比纖維素更容易水化潤漲,而纖維的潤漲對于纖維的細(xì)纖維化是十分有利的。麥草漿、蘆葦漿等一些非木材紙漿所含的半纖維素比木漿高的多,但是這類紙漿由于半纖維素含量高,在打漿時(shí)水化潤漲很快,在發(fā)揮適宜的強(qiáng)度之前就降低了紙漿的游離度,用這種紙漿所生產(chǎn)的紙易出現(xiàn)透明、發(fā)脆和強(qiáng)度低的毛病。
對于木漿的打漿,有許多研究者采用生物酶對硫酸鹽木漿打漿之前進(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。如果使用半纖維素酶破除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)用于對降低打漿能耗的研究。1986年努等人報(bào)道了木聚糖酶對漂白化學(xué)漿的酶法打漿作用。參見努等人,木聚糖酶對化學(xué)漿纖維的作用,木材化學(xué),6(2)167,1986(Noé,P.et al.,Action of xylanases on chemical pulp fibers.J WoodChem.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。
草漿含有高比例的非纖維的細(xì)小組分比例的細(xì)小組分以及高含量半纖維素,使草漿纖維過度潤漲造成濾水性差,因此,草漿的酶法改性主要用于改善其濾水性上。在草漿的酶法改性中使用生物酶來解開木聚糖和纖維素之間的連接,提高紙漿的濾水性能。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,而過多的酶用量和長反應(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,采用合適的生物酶處理草漿后,紙漿的濾水性有所提高。但目前還沒有利用酶處理來改善紙漿的物理性能同時(shí)降低打漿能耗的工藝,因此,開發(fā)一種能夠改善非木材漿的打漿性能同時(shí)能夠改善非木材漿強(qiáng)度性能的生物處理技術(shù)對其在高級紙上的應(yīng)用以及降低生產(chǎn)成本具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對目前非木材漿打漿難以達(dá)到良好的效果的現(xiàn)狀,提供一種新型的非木材漿生物處理方法,即草漿酶法改性的方法,在提高草漿的物理性能的同時(shí)降低打漿能耗。
本發(fā)明的非木材漿生物處理方法,概括地稱為酶法改性技術(shù),步驟如下在打漿前的紙漿中加入酶進(jìn)行處理,酶用量是10-500g/噸漿,漿濃3-20%,溫度20-60℃,時(shí)間0.5-4.0h,pH 5.0-8.5。所述的酶是纖維素酶或半纖維素酶之一或組合。
所述的非木材漿為麥草漿、蘆葦漿、蔗渣漿、竹漿和棉漿的未漂漿或漂白漿。
優(yōu)選的,上述酶用量是150-250g/噸漿。
優(yōu)選的,所述的半纖維素酶是諾維信公司產(chǎn)半纖維素酶Pulpzymes HC,纖維素酶選自諾維信公司產(chǎn)纖維素酶Nozymes342、纖維素酶Nozymes51064中的一種或兩種。
優(yōu)選的,上述纖維素酶或半纖維素酶在紙漿碎解過程中加入或者直接加入到新鮮未經(jīng)干燥的紙漿中。
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。
紙漿打漿前采用本發(fā)明方法進(jìn)行酶處理,能夠提高打漿后紙漿的物理強(qiáng)度,同時(shí)顯著降低打漿能耗。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的特點(diǎn)在于現(xiàn)有技術(shù)中非木材漿尤其是草漿打漿存在的問題是主要是纖維分絲帚化少,打漿過程中當(dāng)纖維被切斷較多而分絲帚化較少時(shí),纖維的強(qiáng)度下降,纖維間的結(jié)合力降低,導(dǎo)致紙漿的強(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)明的非木材漿酶法改性的方法,通過合適酶的選取以及恰當(dāng)?shù)拿赣昧?,在紙漿打漿前采用酶處理,能夠增加打漿過程中的纖維的分絲帚化,從而提高打漿后紙漿的物理強(qiáng)度,同時(shí)能夠減少打漿時(shí)間,降低打漿能耗。
現(xiàn)有的酶法改性技術(shù),一般只是提高草漿的濾水性能,本發(fā)明采用纖維素酶或半纖維素酶處理非木材漿,能夠增加打漿過程中纖維的分絲帚化,與未經(jīng)酶處理的紙漿相比,在提高纖維間的結(jié)合力,改善紙漿的物理強(qiáng)度的同時(shí)顯著降低了打漿能耗。
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)半纖維素酶Pulpzymes HC、纖維素酶Nozymes51064和纖維素酶Nozymes342。
實(shí)施例1漂白硫酸鹽竹漿,水力碎漿機(jī)中3-5%的漿濃下碎解,碎解過程中加入半纖維素酶Pulpzymes HC和Nozymes51064的1∶1重量比的混合物,酶加入量為250g/噸漿,碎解8分鐘,然后在40-55℃,pH6.0-8.0下處理0.5-2.0h,然后在3%-4%的漿濃下用盤磨機(jī)磨漿。磨漿后紙漿打漿度40-60°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10%,耐破度提高15%,同時(shí)打漿時(shí)間減少20%(能耗降低)。
實(shí)施例2蘆葦硫酸鹽漂白漿,水力碎漿機(jī)中3-5%的漿濃下碎解,碎解過程中加入半纖維素酶Pulpzymes HC和纖維素酶Nozymes51064的1∶1重量比的混合物,酶加入量為200g/噸漿,碎解8分鐘,然后在30-55℃,pH6.0-8.0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10%,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35%。
實(shí)施例3漂白后未經(jīng)干燥的新鮮的蘆葦硫酸鹽漿中加入半纖維素酶Pulpzymes HC和纖維素酶Nozymes51064的1∶1重量比的混合物,酶加入量為200g/噸漿,在30-55℃,pH6.0-8.0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12%,耐破度提高8%,而撕裂強(qiáng)度基本相同,同時(shí)打漿時(shí)間減少35%。
實(shí)施例4如實(shí)施例1,所不同的是酶處理紙漿為燒堿-蒽醌麥草漂白漿。
實(shí)施例5如實(shí)施例2,所不同的是酶處理紙漿為燒堿-蒽醌蔗渣漿。
實(shí)施例6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7如實(shí)施例1,所不同的加入酶為半纖維素酶Pulpzymes HC,酶用量為150g/噸漿。
實(shí)施例8如實(shí)施例2,所不同的是加入的酶為纖維素酶Novozymes342,酶用量為250g/噸漿。
實(shí)施例9如實(shí)施例1,所不同的是酶處理的紙漿為蘆葦硫酸鹽未漂漿。
實(shí)施例10如實(shí)施例1,所不同的是酶處理的紙漿為未干燥的新鮮的漂白麥草漿。
實(shí)施例11如實(shí)施例1,所不同的是酶處理的紙漿為棉漿,加入的酶是纖維素酶Nozymes51064,棉漿的打漿度為70-96°SR。
權(quán)利要求
1.一種非木材漿生物處理方法,步驟如下在打漿前的紙漿中加入酶進(jìn)行處理,酶用量是10-500g/噸漿,漿濃3-20%,溫度20-60℃,時(shí)間0.5-4.0h,pH5.0-8.5;所述的酶是纖維素酶或半纖維素酶之一或組合。
2.如權(quán)利要求1所述的非木材漿生物處理方法,其特征在于所述的非木材漿為麥草漿、蘆葦漿、蔗渣漿、竹漿和棉漿的未漂漿或漂白漿。
3.如權(quán)利要求1所述的非木材漿生物處理方法,其特征在于所述的酶用量是150-250g/噸漿。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的非木材漿生物處理方法,其特征在于所述的半纖維素酶是諾維信公司產(chǎn)半纖維素酶Pulpzymes HC。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的非木材漿生物處理方法,其特征在于所述的纖維素酶選自諾維信公司產(chǎn)纖維素酶Nozymes342、纖維素酶Nozymes51064中的一種或兩種。
6.如權(quán)利要求1所述的非木材漿生物處理方法,其特征在于所述纖維素酶或半纖維素酶在打漿前的紙漿碎解過程中加入或者直接加入到新鮮未經(jīng)干燥的紙漿中。
全文摘要
一種非木材紙漿生物處理方法,屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。在打漿前的紙漿中加入酶進(jìn)行處理,酶用量是10-500g/噸漿,漿濃3-20%,溫度20-60℃,時(shí)間0.5-4.0h,pH5.0-8.5;所述的酶是纖維素酶或半纖維素酶之一或組合。本發(fā)明采用纖維素酶或半纖維素酶處理非木材漿,能夠增加打漿過程中纖維的分絲帚化,與未經(jīng)酶處理的紙漿相比,在提高纖維間的結(jié)合力,改善紙漿的物理強(qiáng)度的同時(shí)顯著降低打漿能耗。
文檔編號D21H17/00GK1924188SQ200610068900
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者秦夢華, 李宗全, 傅英娟, 魏琳 申請人:山東輕工業(yè)學(xué)院