CN103556517B

CN103556517B - 一种漆酶预处理提高氧碱制浆效果的方法

Info

Publication number: CN103556517B
Application number: CN201310526804.0A
Authority: CN
Inventors: 孙兵; 李红; 刘玉新
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: CN103556517A

Abstract

本发明公开漆酶预处理提高氧碱制浆效果的方法，属于制浆造纸技术领域，该方法由漆酶生物预处理和氧碱制浆组成；其中漆酶生物预处理条件为pH值3.2‑9.0，处理温度15℃‑70℃，处理时间15min‑300min，漆酶用量为每克绝干原料5IU‑150IU；预处理后的蔗渣原料经脱水或洗涤脱水后送入蒸煮器，采用氧碱蒸煮方法制备纸浆，其最高白度可达到70%ISO，与水预处理后的蔗渣原料氧碱浆比较，漆酶预处理后蔗渣的氧碱浆可有效提高制浆得率1个至5个百分点，纸页的抗张强度提高5%‑20%，撕裂强度提高20%‑40%。

Description

一种漆酶预处理提高氧碱制浆效果的方法

技术领域

本发明涉及一种漆酶预处理提高氧碱制浆效果的方法，属于制浆造纸领域。

背景技术

我国是一个制浆造纸大国，早在1998年我国纸和纸板的消费量已达世界第一，但目前我国制浆造纸工业面临原料短缺、能源紧张的状况，充分利用非木材纤维原料可以有效的缓解造纸原料短缺的状况，传统的非木材原料制浆方法，如烧碱法、硫酸盐法等所得化学浆得率低，黑液硅含量高碱回收困难，给环境带来了严重的污染，因此，高效清洁的环保制浆方法有待于进一步的研发。

蔗渣是甘蔗制糖后的副产品，属于农业固体废弃物，是一种较好造纸用非木材纤维原料，我国鼓励农林固体废弃物的再利用，特别是在广西、云南等产糖大省，具有蔗渣集中、运输距离近等优势，可大力发展蔗渣纸浆造纸，但是蔗渣浆通常存在白度低、强度差等问题，需与木浆配抄制备各种新闻纸、生活用纸、文化用纸等。

生物制浆漂白技术是环境友好型的制浆表白技术，但是存在着生物预处理原料过程中选择性差的问题、处理时间长的特点，很难满足现代造纸行业高效的生产要求，因此，实际生产中，往往使用生物酶预处理原料与化学法相结合的生物化学法制浆漂白技术，其中，木聚糖酶、漆酶等在制浆漂白的预处理中都有一定的应用。

氧碱制浆具有制浆和漂白的双重作用，所得纸浆白度高，可以大大降低后续漂白的药品用量，是一种环保型的制浆技术，特别适用于结构疏松的蔗草类原料，但是未漂纸浆白度一般只有60%ISO，甚至更低只有50% ISO，很难突破65%ISO。

本发明在蔗渣原料漆酶预处理后进行一步氧碱制浆，其最高白度即可达到70%ISO以上，同时纸浆的得率、强度较未处理蔗渣的氧碱浆进一步提高，在无需配抄木浆的情况下，可满足中档文化用纸、生活用纸和新闻纸生产的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种漆酶预处理提高氧碱制浆效果的方法，主要包括如下步骤：

（1）将蔗渣原料与水混合均匀，液比（液比为蔗渣与水的质量比）为1:4-1:12，用浓度为0.01moL/L~3moL/L稀碱或稀酸调节pH 值，使pH 值为3.2-9.0，然后加入漆酶和介体，在15℃-70℃下反应15min-300min，其中漆酶的用量为每克绝干原料加入5 IU -150IU漆酶，介体的用量为每100g绝干原料中加入0g~2g的介体，在反应过程中通入0.0MPa-0.2MPa的空气或氧气，边搅拌边反应，得到预处理的蔗渣原料混合液；

（2）反应结束后用200-400目的滤网过滤步骤（1）中得到的预处理后的蔗渣原料混合液并收集蔗渣原料，将蔗渣原料进行脱水，逆流洗涤0-3次，最后一段为清水；

（3）将步骤（2）所得蔗渣原料风干以后或者直接送入蒸煮设备进行氧碱制浆，在79℃-130℃下保温30min -150min，氧碱制浆条件为：NaOH用量16%-24%，氧压0.3Mpa-0.8Mpa，浆浓8%-15%，MgSO₄用量0.1%-1.5%，Na₂SiO₃用量0.0%-1.5%；

所述步骤（3）中的氧碱制浆过程，先将蒸煮设备的温度升高到79℃-130℃，然后再把蔗渣原料送入蒸煮设备进行氧碱制浆，或者先把蔗渣原料送入蒸煮设备进行氧碱制浆然后再把蒸煮设备的温度升高到79℃-130℃；

（4）对步骤（3）得到的氧碱浆料实施喷放处理，依传统工艺路线进行洗、选、筛，提取的黑液进入碱回收系统，浆渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料进行蒸煮，所得氧碱良浆可进行后续漂白或直接打浆抄纸。

本发明所述漆酶预处理原料过程中，介体为2, 2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)、酚类物质、丁香酸甲酯、1-羟基苯并三唑、吩噻嗪、吩噻嗪-10-丙酸中的一种。

本发明的有益效果：

（1）本发明用漆酶直接对原料进行预处理，缩短了生物预处理时间，且预处理前不用对原料进行灭菌处理降低了生产成本；

（2）本发明所述漆酶是一种木素降解酶，具有底物专一性，处理过程易于控制，在预处理过程中不会对原料的其他有效组分如纤维素和半纤维素进行分解，因此保证了预处理后原料的品质；

（3）本发明所述氧碱制浆是一种环保制浆方法，可减少制浆废液对环境的污染；

（4）本发明所述方法制得的蔗渣化学浆得率高，无需漂白就能达到较高白度，且具有良好的成纸性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。

实施例1

本实施例所述漆酶预处理提高氧碱法制浆效果的方法，具体包括如下步骤：

（1）按液比为1:4的比例将蔗渣原料与水混合均匀，用浓度为0.01 moL/L的稀盐酸调节pH 值至3.2，然后加入漆酶在温度为15℃的条件下边搅拌边反应200min，其中，漆酶的用量为每克绝干原料5IU，搅拌速度为200r/min，反应结束后用200目的滤网过滤后得到预处理蔗渣原料；

（2）将预处理后的蔗渣原料进行脱水，逆流洗涤3次，最后一段为清水；

（3）将脱水后的蔗渣原料放入蒸煮设备，然后将温度升高到110℃保温90min进行氧碱制浆，其中升温时间为60min，氧碱制浆条件为：NaOH的用量16%，浆浓8%，MgSO₄用量0.1%，Na₂SiO₃用量1.0%，氧压为0.5MPa；

本实施例制备得到的氧碱浆料质量为：细浆得率62.5%，卡伯16.6，白度64.8%ISO，氧碱浆打浆至45°SR，纸页的抗张指数64.0 N·m/g，撕裂指数6.05 mN·m²/g。

实施例2

（1）按液比为1:7的比例将蔗渣原料与水混合均匀，用浓度为0.1 moL/L稀硫酸调节pH 值至5.0，然后加入漆酶和丁香酸甲酯，在温度为50℃的条件下边搅拌边反应240min，漆酶的加入量为每克绝原料35IU，丁香酸甲酯的量为每100g绝原料中加入2.0g，氧压为0.2 Mpa，搅拌速度为100 r/min，反应期间每5min搅拌一次，每次搅拌0.1min，反应结束后用220目的滤网过滤后得到预处理蔗渣原料；

（2）将步骤（1）所得的预处理后的蔗渣原料进行脱水，逆流洗涤2次，最后一段为清水；

（3）将脱水后的蔗渣原料放入蒸煮设备，将温度升高到100℃，然后保温110min进行氧碱制浆，其中升温时间为90min，氧碱制浆条件为：NaOH的用量23%，浆浓12%，MgSO₄用量0.3%，氧压为0.6MPa；

（4）对步骤（3）得到的氧碱浆料实施喷放处理，依传统工艺路线进行洗、选、筛，提取的黑液进入碱回收系统，所得氧碱良浆可进行后续漂白或直接打浆抄纸。

本实施例制备得到的氧碱浆料质量为：细浆得率61.9%，卡伯值14.3，白度67.2%ISO，氧碱浆打浆至45°SR，纸页的抗张指数65.7 N·m/g，撕裂指数6.15 mN·m²/g。

实施例3

（1）按液比为1:12的比例将蔗渣原料与水混合均匀，用浓度为0.5moL/L的稀硫酸调节pH 值至6.8，然后加入漆酶和苯酚，在温度为40℃的条件下边搅拌边反应180min，漆酶的加入量为每克绝原料150IU，苯酚的量为每100g绝原料中加入1.7g，空气的压力为0.2Mpa，搅拌速度为100r/min，反应期间每30min搅拌一次，每次搅拌2min，反应结束后，用240目的滤网过滤后得到预处理蔗渣原料；

（2）将步骤（1）所得的预处理后的蔗渣原料进行脱水，用清水洗涤一次；

（3）将脱水后的蔗渣原料放入蒸煮设备，将温度升高到79℃，保温150min进行氧碱制浆，其中升温时间为100min，氧碱制浆条件为：NaOH的用量18%，浆浓13%，MgSO₄用量0.5%，氧压为0.8MPa；

本实施例制备得到的氧碱浆料质量为：细浆得率65.8%，卡伯值16.9，白度70.9%ISO，氧碱浆打浆至45°SR，纸页的抗张指数64.7 N·m/g，撕裂指数6.08 mN·m²/g。

实施例4

（1）按液比为1:8的比例将蔗渣原料与水混合均匀，用浓度为0.03 moL/L稀硫酸调节pH值至7.0，然后加入漆酶和吩噻嗪-10-丙酸，在温度为25℃的条件下边搅拌边反应300min，漆酶的加入量为每克绝原料96IU，吩噻嗪-10-丙酸的量为每100 g绝原料中加入1.5g，然后用260目的滤网过滤后得到预处理蔗渣原料；

（2）将步骤（1）所得的将预处理后的蔗渣原料进行脱水；

（3）将蒸煮设备的温度升高到89℃，然后将脱水后的蔗渣原料放入蒸煮设备保温150min进行氧碱制浆，氧碱制浆条件为：NaOH的用量24%，浆浓10%，MgSO₄用量0.1%，Na₂SiO₃用量1.5%，氧压为0.7MPa；

本实施例制备得到的氧碱浆料质量为：细浆得率64.5%，卡伯值15.7，白度65.2%ISO，氧碱浆打浆至45°SR，纸页的抗张指数66.7 N·m/g，撕裂指数6.55 mN·m²/g。

实施例5

（1）按液比为1:10的比例将蔗渣原料与水混合均匀，用浓度为3.0 moL/L的NaOH调节pH 值9，然后加入漆酶和吩噻嗪，在温度为35℃的条件下边搅拌边反应90min，漆酶的加入量为每克绝原料110 IU，吩噻嗪的量为每100 g绝原料中加入1g，反应过程中每15 min搅拌一次，每次搅拌1.0 min，搅拌速度为95 r/min，然后用260目的滤网过滤后得到预处理蔗渣原料；

（2）将预处理后的蔗渣原料进行脱水；

（3）将脱水后的蔗渣原料放入蒸煮设备，将温度升高到115℃，保温90min进行氧碱制浆，其中升温时间为60min，氧碱制浆条件为：NaOH的用量24%，浆浓8%，MgSO₄用量1.5%，氧压为0.4 MPa；

本实施例制备得到的氧碱浆料质量为：细浆得率64.7%，卡伯值15.8，白度67.2%ISO，氧碱浆打浆至45°SR，纸页的抗张指数67.3 N·m/g，撕裂指数6.58mN·m²/g。

实施例6

（1）按液比为1:9的比例将蔗渣原料与水混合均匀，用2.0moL/L浓度稀硝酸调节pH 值至5，然后加入漆酶和1－羟基苯并三唑，在温度为45℃的条件下边搅拌边反应240min，漆酶的加入量为每克绝原料90 IU，1－羟基苯并三唑的量为每100 g绝原料中加入1g，在搅拌速度为160 r/min条件下，然后用300目的滤网过滤后得到预处理蔗渣原料；

（3）将脱水后的蔗渣原料放入蒸煮设备，将温度升高到110℃，保温90min进行氧碱制浆，其中升温时间为90min，氧碱制浆条件为：NaOH的用量23%，浆浓15%，MgSO₄用量1.5%，Na₂SiO₃用量1.0%，氧压为0.6MPa；

本实施例制备得到的氧碱浆料质量为：细浆得率66.8%，卡伯值10.6，白度70.5%ISO，氧碱浆打浆至45°SR，纸页的抗张指数72.2 N·m/g，撕裂指数6.85 mN·m²/g。

实施例7

（1）按液比为1:7的比例将蔗渣原料与水混合均匀，用浓度为2.0 moL/L稀硫酸调节pH 值至5.5，然后加入漆酶和2, 2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)，在温度为50℃的条件下反应160min，漆酶的加入量为每克绝原料125 IU，2, 2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)的量为每100 g绝原料中加入0.5g，然后用350目的滤网过滤后得到预处理蔗渣原料；

（2）将预处理后的蔗渣原料进行脱水，逆流洗涤2次，最后一段为清水；

（3）将脱水后的蔗渣原料放入蒸煮设备，将温度升高到130℃，保温30min进行氧碱制浆，其中升温时间为75min，氧碱制浆条件为：NaOH的用量22%，浆浓12%，MgSO₄用量0.5%，氧压为0.5MPa；

本实施例制备得到的氧碱浆料质量为：细浆得率66.5%，卡伯值9.6，白度71.3%ISO，氧碱浆打浆至45°SR，纸页的抗张指数71.8 N·m/g，撕裂指数6.59mN·m²/g。

实施例8

（1）按液比为1:10的比例将蔗渣原料与水混合均匀，用浓度为2.0moL/L的Na₂CO₃调节pH 值至7.2，然后加入漆酶和1-羟基苯并三唑，在温度为55℃的条件下通入空气反应120min，漆酶的加入量为每克绝原料100 IU，1-羟基苯并三唑的量为每100g绝原料中加入2g，空气的压力为0.2Mpa，反应完成后用400目的滤网过滤后得到预处理蔗渣原料；

（2）将预处理后的蔗渣原料进行脱水；

（3）将脱水后的蔗渣原料放入蒸煮设备，将温度升高到120℃，保温100min进行氧碱制浆，其中升温时间为105min，氧碱制浆条件为：NaOH的用量22.5%，浆浓11%，MgSO₄用量0.8%，氧压为0.55MPa；

本实施例制备得到的氧碱浆料质量为：细浆得率65.3%，卡伯值10.7，白度69.9%ISO，氧碱浆打浆至45°SR，纸页的抗张指数72.4 N·m/g，撕裂指数6.79mN·m²/g。

Claims

1.一种漆酶预处理提高氧碱制浆效果的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将蔗渣原料与水混合均匀，液比为1:4-1:12，用浓度为0.01moL/L~3moL/L稀碱或稀酸调节pH 值，使pH 值为3.2-9.0，然后加入漆酶和介体，在15℃-70℃下反应15min-300min，其中漆酶的用量为每克绝干原料加入5 IU -150IU漆酶，介体的用量为每100g绝干原料中加入0g~2g的介体，在反应过程中通入0.0MPa-0.2MPa的空气或氧气，边搅拌边反应，得到预处理的蔗渣原料混合液；

（3）将步骤（2）所得蔗渣原料风干以后或者直接送入蒸煮设备进行氧碱制浆，在79℃-130℃下保温30 min -150min，氧碱制浆条件为：NaOH用量16%-24%，氧压0.3MPa-0.8MPa，浆浓8%-15%，MgSO₄用量0.1%-1.5%，Na₂SiO₃用量0.0%-1.5%；

2.根据权利要求1所述漆酶预处理提高氧碱制浆效果的方法，其特征在于：漆酶预处理原料过程中，介体为2, 2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)、酚类物质、丁香酸甲酯、1-羟基苯并三唑、吩噻嗪、吩噻嗪-10-丙酸中的一种。