CN109957558A - 中性酯酶的制备方法及用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂 - Google Patents
中性酯酶的制备方法及用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂 Download PDFInfo
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Abstract
中性酯酶的制备方法及用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂，所述用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂的各组分的重量百分比含量为：中性酯酶(酶活力≥10000u/ml)：50％‑60％；内切纤维素酶(酶活力≥5000u/ml)：10％‑15％；脂肪酶(酶活力≥200u/ml)：15％‑25％；稳定剂：20％；其中，中性酯酶由蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)发酵制备。本发明所提供的胶粘物控制酶可以有效水解醋酸乙烯酯(PVAc)，使之变成具有水溶性的低分子物质。水解后的产物可稳定分散在纤维表面，同时表面粘性降低，使其附聚成大胶粘物颗粒的可能性大大减小，并且能附着在纤维表面随纸张带出系统而不会造成纸的品质下降，从而使胶粘物影响生产现象得到有效控制。本发明还包括一种中性酯酶的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于废纸回收技术领域，特别是中性酯酶的制备方法及用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂。
背景技术
当前，国内环保加严，限制美废等国外废纸进口，同时对固废处理方式也进行了严格要求。而且利用废纸制浆的造纸企业将产生的固废回用到纸张中时，随着回用次数的增加、废纸原料补充原生纤维或二次纤维的比例将逐次减少，带来的废纸里的胶黏性物质却急剧增多。这些胶黏性物质主要来源于废纸中的热熔物、压敏物、施胶剂、涂布胶黏物和油墨残留物等。这些物质主要由聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯等与其他杂质混合而成。它们通过酯键将胶黏物的基本结构组分连接在一起。由于胶黏物在浆料体系中呈现负电性，因而可以吸附各种阳离子物质，因此在制浆过程中，会在成型网部出现粘性物质堵塞、在烘干部的烘缸上呈现胶黏性片状或条状胶黏物粘缸，因此会带来多频次的停机、更换刮刀频次增多，且所制作出来的成纸洞眼增多、纸张黑点增多、品质下降、以及成型网、毛布更换时间缩短等不利现象。另外，为了消除上述的不利影响，化学药剂使用量会增多、但是效果不理想，同时带来的水中残留化学品增多，增加水处理的负荷。现有技术中，部分公司也使用胶黏物控制酶，但受到酶制剂种类多、酶系结构复杂、酶活性低、作用不充分等限制，便利成本高、胶黏物祛除不充分、粘缸现象仍严重等现象，不能够被造纸企业充分认可并推广使用。
去除和控制浆料中胶黏物的方法主要采用机械法和化学法。机械法包括筛选、净化、洗涤、浮选以及热分散等物理方法，主要用来去除废纸浆中的大胶黏物。化学法则是通过添加胶黏物控制机，利用化学吸附、改性、分散、表面钝化等方法来去除微细胶黏物。这些方法为废纸造纸企业常用的胶黏物控制方法，其虽然有一定的去除效果，然而存在高耗能、效率低、易产生大量工业废水等问题，而且去除效率还要受设备性能的优劣等诸多因素的影响。
为解决上述问题，近年来许多企业利用生物酶法处理废纸回收过程中的胶黏物问题。生物酶具有高效、专一、稳定的催化性，而且对环境无污染，因此在制浆造纸领域的应用受到了越来越多的关注。随着酶工程技术的发展，生物酶的催化效率，底物特异性及稳定性可进一步被提高，更适合用于实际生产。目前用于造纸工业的生物酶制剂有蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶、脂肪酶及酯酶等。其中脂肪酶及酯酶是一类羧酸酯水解酶，具有加快黏性物质酯键的断裂，使其黏附物体积变小及黏附效率减弱的特性，可用于控制和去除废纸浆中的胶黏物。酯键一旦断裂，胶黏物的基本组分很难在系统中重新聚合，而且生物酶可以自行降解，不会污染环境。
虽然普通的脂肪酶及酯酶有一定的胶黏物去除效果，但是废纸浆成分较为复杂，其含有大量能够使生物酶失活的化学物质，且高温等极端环境中易导致生物酶制剂在实际生产应用的效率受到抑制。因此，具有耐受强酸碱、有机溶剂及高温处理条件的生物酶更能满足造纸工业的生产需求。极端微生物是一类能够在火山口、极地、深海沉积物或温泉等极端环境生长的微生物，其所产生酶类在苛刻的催化反应条件下仍可以保持良好的催化活性。例如，来源于嗜热古细菌Pyrobaculum calidifontis VA1的酯酶Est在100℃保温2小时及在含有80％有机溶剂条件下保持1小时，其催化活力没有明显的减少。这些来源于极端微生物的酯酶表现出良好的催化性能及结构稳定性，可作为造纸工业应用的重要候选酶制剂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用极端微生物来制备，以满足上述需求。
中性酯酶的制备方法，其包括以下步骤：
Step101：菌株选育：通过采集土壤、利用溴甲酚紫染色法和发酵测酶法筛选出多株产酶菌株、再利用物理法结合化学法诱变得到一株酯酶的高产菌株 JO1，对该高产菌株JO1进行形态特征及5.8SrDNA基因两侧的内转录间隙进行序列分析以确定该菌株为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)，所得到的蜡样芽孢杆菌的生物学特性为：菌体呈杆状，染色均匀，G+、兼性需氧，形成芽胞，芽胞不突出菌体，菌体两端较平整，多数呈链状排列；
Step102：菌种培养：将选育出的蜡样芽孢杆菌培养在斜面培养基上并使该蜡样芽孢杆菌经该斜面培养基传代5代以上经测试该蜡样芽孢杆菌的产酶能力保持稳定。所述斜面培养基配方为：牛肉膏1％～3.0％，酵母膏1％～5.0％，蛋白胨1％～7.0％，葡萄糖1％～3.0％，氯化钠0.5％～2.0％，氯化钙0.2％～1.0％，尿素0.05％～2.0％，琼脂1.5％～2.0％,其余为水；
Step103：菌种优化：所述蜡样芽孢杆菌通过摇瓶试验，分别对不同碳源、氮源、无机盐、装液量、摇床转速、起始pH值、培养温度、培养周期进行了试验，以得到高产果胶酶系的最适培养基和摇瓶培养条件,经过试验，得到的培养基和摇瓶培养条件是：培养基配方：乳清粉3％、麦麸2％、葡萄糖1％、玉米浆 2.0％、氯化钙0.2％、玉米胚芽粉1.5％、硫酸铵0.1％,硫酸镁0.05％，生物素 0.0001％，水88.45％，其中所述各组分之和为100％；
Step104：制备所述蜡样芽孢杆菌的发酵醪液：将在培养基中培养成熟的蜡样芽孢杆菌由斜面接种到一级种子罐、再从一级种子罐接种到二级种子罐，最后将大种量接种到产酶发酵罐以生产出发酵醪液以制得发酵醪液，其中：
一级种子罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速160r/min，罐压 0.1MPa，通气量1：0.33，培养周期12小时，种子成熟标准为菌体90％以上呈单体，染色均匀，酯酶酶活力检不出，pH值5.6左右；
二级种子罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速150r/min，罐压 0.1MPa，通气量1：0.28，培养周期8小时，种子成熟标准为菌体90％以上呈单体，染色均匀，酯酶酶活力略微检出，pH值5.6左右；
发酵罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速0时150r/min、8时 200r/min，32时180r/min，罐压0.1MPa，通气量0时1：0.22、18时1：040、 32时1：0.30，发酵周期50小时±2小时，前8时每隔4小时、后期每隔2小时检测pH值、菌体形态、酶活力一次，放罐条件是：pH值上升至6.5+，酶活力不再增加、菌体90％以上形成芽孢并有部分发生自溶现象。
进一步地，通过配比所加入水的含量的大小，使得所述斜面培养基的pH值 7.2±0.1，并在0.1MPa的气压下灭菌30分钟，形成空白斜面。
进一步地，所述斜面培养基配方为牛肉膏1％，酵母膏1％，蛋白胨1％，葡萄糖1％，氯化钠0.5％，氯化钙0.2％，尿素0.05％，1.5％-2.0％琼脂，其余为水。
进一步地，所述发酵酯酶系活力最高达到2300μmol//ml，平均水平为 1860μmol/ml。
进一步地，所述发酵醪液经过高分子絮凝、管式离心、板框过滤、超滤浓缩、纸板硅藻土除菌、标准化制备成中性酯酶酶活力≥10000μmol/ml，经防腐处理得到酶活力保持率(25℃六个月)为95％以上的标准高活力中性酯酶酶液。
进一步地，所述碳源包括葡萄糖、淀粉、蔗糖、玉米粉、纤维质粉、麦麸、橘皮粉、甜菜渣、苹果渣等。
进一步地，所述氮源包括硫酸铵、玉米浆、硝酸铵、氯化铵、尿素、蛋白胨、酵母膏、豆饼粉、花生饼粉等。
进一步地，所述无机盐包括氯化钠、硫酸镁、磷酸氢二钾、硝酸钠等。
进一步地，在使用灭菌前，用碳酸钠调pH值为5.5-6.0，0.1MPa灭菌30 分钟，培养条件：37℃±1℃，转速180-200r/min，培养48-52小时。
用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂,其各组分及质量百分含量包括:中性酯酶(酶活力≥10000u/ml)：50％-60％；内切纤维素酶(酶活力≥5000u/ml)： 10％-15％；脂肪酶(酶活力≥200u/ml)：15％-25％；稳定剂：20％；其中，中性酯酶由蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)发酵制备。
与现有技术相比，由于废纸中的胶粘物大多为含有大量憎水性的有机物质，这些憎水性物质主要是胶类和粘合剂等，其中主要来源之一的醋酸乙烯酯(PVA c)是造成胶粘物问题的重要因素。因此处理和改变醋酸乙烯酯(PVAc)即可达到控制胶粘物。本发明所提供的胶粘物控制酶可以有效水解醋酸乙烯酯(PVAc)，使之变成具有水溶性的低分子物质。水解后的产物可稳定分散在纤维表面，同时表面粘性降低，使其附聚成大胶粘物颗粒的可能性大大减小，并且能附着在纤维表面随纸张带出系统而不会造成纸的品质下降，从而使胶粘物影响生产现象得到有效控制，具体地，
1、通过有效水解醋酸盐、丙烯酸酯、合成橡胶及其它特种胶水，使之变成具有水溶性的低分子物质如醇类等；
2、水解纤维素和半纤维、纤维素和纤维素之间的黏连的物质，使纤维有效分离，有效软化纤维细胞壁、增加纤维的渗透性、利于纤维充分吸水润涨，从而提高纤维保水值；
3、降低纤维内聚力，使得纤维变得更加柔软，利于纤维的细纤维化，使得纤维获得更多的纵向分裂机会，减少横向切断，有效保护纤维，增加有利用价值的细小纤维留着，提高留着率；
4、通过有限降解纤维细胞中的纤维素，有效去除废纸浆中没有利用价值的细小纤维、水溶性胶质，使废纸浆中发生角质化的纤维基本恢复原有的润涨能力，以此提高滤水和脱水性能；
5、长时间使用可使纸机整个流送系统变得更清洁，避免纸机因腐浆造成色斑等纸病和断纸现象，减少成型网和毛毯的清洗次数。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
本发明所提供的用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂,其各组分及质量百分含量包括:中性酯酶(酶活力≥10000u/ml)：50％-60％；内切纤维素酶(酶活力≥5000u/ml)：10％-15％；脂肪酶(酶活力≥200u/ml)：15％-25％；稳定剂： 20％；其中，中性酯酶由蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)发酵制备。
由于在废纸原料中，胶黏物主要来源于废纸中的热熔物、压敏物、施胶剂、涂布胶黏物和油墨残留物等，这些物质主要由聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯等与其他杂质混合而成。它们通过酯键将胶黏物的基本结构组分连接在一起。同时由于胶黏物在浆料体系中呈现负电性，因而可以吸附各种阳离子物质，因此在制浆造纸过程中就容易造成堵塞网孔、出现纸张空洞、产生阴离子垃圾、引起断纸以及纸机停机等问题。所述中性酯酶(Esterase)可以水解聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯而成为水溶性的低分子醇类物质等，从而降低胶黏物的聚合而达到将胶黏物分解的目的。在本发明中，所述中性酯酶由蜡样芽孢杆菌(Bacilluscereus)发酵制备。所述中性酯酶的制备方法包括如下步骤：
Step101：菌株选育：通过采集土壤、利用溴甲酚紫染色法和发酵测酶法筛选出20株产酶菌株、再利用物理法结合化学法诱变得到一株酯酶的高产菌株 JO1，对该高产菌株JO1进行形态特征及5.8SrDNA基因两侧的内转录间隙进行序列分析以确定该菌株为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。所述物理法可以为紫外辐射法或低能离子注入法。所述紫外辐射法或低能离子注入法在菌株选育中应当为本领域技术人员所习知的技术，在此不再赘述。所述化学法为通过亚硝基胍或氯化锂。通过上述的选育，所得到的蜡样芽孢杆菌的生物学特性为：菌体呈杆状，染色均匀，G+、兼性需氧，形成芽胞，芽胞不突出菌体，菌体两端较平整，多数呈链状排列。
Step102：菌种培养：将选育出的蜡样芽孢杆菌培养在斜面培养基上并使该蜡样芽孢杆菌经该斜面培养基传代5代以上经测试该蜡样芽孢杆菌的产酶能力保持稳定。所述斜面培养基配方为：牛肉膏1％～3.0％，酵母膏1％～5.0％，蛋白胨1％～7.0％，葡萄糖1％～3.0％，氯化钠0.5％～2.0％，氯化钙0.2％～1.0％，尿素0.05％～2.0％，琼脂1.5％～2.0％，其余为水。通过配比所加入水的含量的大小，使得所述斜面培养基的pH值7.2±0.1，并在0.1MPa的气压下灭菌30分钟，形成空白斜面。具体地，所述斜面培养基配方为牛肉膏1％，酵母膏1％，蛋白胨 1％，葡萄糖1％，氯化钠0.5％，氯化钙0.2％，尿素0.05％，1.5％-2.0％琼脂，其余为水。在该斜面培养基上发酵所述蜡样芽孢杆菌时，该中性酯酶酶活力最高可达到2300μmol/ml，平均水平应当为1860μmol/ml。
Step103：菌种优化：所述蜡样芽孢杆菌通过摇瓶试验，分别对不同碳源、氮源、无机盐、装液量、摇床转速、起始pH值、培养温度、培养周期进行了试验，以得到高产果胶酶系的最适培养基和摇瓶培养条件。所述碳源包括葡萄糖、淀粉、蔗糖、玉米粉、纤维质粉、麦麸、橘皮粉、甜菜渣、苹果渣等。所述氮源包括硫酸铵、玉米浆、硝酸铵、氯化铵、尿素、蛋白胨、酵母膏、豆饼粉、花生饼粉等。所述无机盐包括氯化钠、硫酸镁、磷酸氢二钾、硝酸钠等。经过试验，得到的培养基和摇瓶培养条件是：培养基配方：乳清粉3％、麦麸2％、葡萄糖1％、玉米浆2.0％、氯化钙0.2％、玉米胚芽粉1.5％、硫酸铵0.1％,硫酸镁 0.05％，生物素0.0001％，水88.45％，其中所述各组分之和为100％。在使用灭菌前，用碳酸钠调pH值为5.5-6.0，0.1MPa灭菌30分钟，培养条件：37℃±1℃，转速180-200r/min，培养48-52小时。
Step104：制备所述蜡样芽孢杆菌：将培养成熟的蜡样芽孢杆菌由茄瓶斜面接种到一级种子罐、二级种子罐以扩大培养并在将大种量接种到产酶发酵罐以生产出发酵醪液以制得发酵醪液。
其中培养基配方：山梨糖醇8％、麦麸3％、乳清粉1％、玉米浆1.6％、氯化钠0.5％、玉米胚芽粉1.5％、水84.4％，其中所述各组分之和为100％，灭菌前，用碳酸钠调pH值为6.0-6.5，0.1MPa灭菌30分钟；
一级种子罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速160r/min，罐压 0.1MPa，通气量1：0.33，培养周期12小时，种子成熟标准为菌体90％以上呈单体，染色均匀，酯酶酶活力检不出，pH值5.6左右；
二级种子罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速150r/min，罐压 0.1MPa，通气量1：0.28，培养周期8小时，种子成熟标准为菌体90％以上呈单体，染色均匀，酯酶酶活力略微检出，pH值5.6左右；
发酵罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速0时150r/min、8时 200r/min，32时180r/min，罐压0.1MPa，通气量0时1：0.22、18时1：040、 32时1：0.30，发酵周期50小时±2小时，前8时每隔4小时、后期每隔2小时检测pH值、菌体形态、酶活力一次。放罐条件是：pH值上升至6.5+，酶活力不再增加、菌体90％以上形成芽孢并有部分发生自溶现象。
其发酵酯酶系活力最高达到2300μmol//ml，平均水平为1860μmol/ml。
上述发酵醪液经过高分子絮凝、管式离心、板框过滤、超滤浓缩、纸板硅藻土除菌、标准化制备成中性酯酶酶活力≥10000μmol/ml，经防腐处理得到酶活力保持率(25℃六个月)为95％以上的标准高活力中性酯酶酶液。
所述内切纤维素酶，即内切-1,4-β-葡聚糖酶(Endo-1,4-β-glucanase)，其编号为EC3.2.1.4，系统名为1,4-(1,3；1,4)-β-D-葡聚糖4-葡聚糖水解酶。内切纤维素酶是典型的β-葡聚糖酶，其水解纤维素分子链内的1,4-β-D- 葡糖苷键，也水解含1,3-键的地衣多糖和谷类β-D-葡聚糖类分子中的1,4-键。而且其在木聚糖、木葡聚糖、β-葡聚糖和各种人工底物上也有不同程度的活力。所述内切纤维素酶具有多个随机程度不同的组分，其中之一首先作用于结晶或高有序纤维素的酶，产物为2-5葡萄糖单位的葡聚糖。随机作用主要反映在CMC、磷酸膨胀纤维素和短链纤维寡糖上，主要产物为纤维二糖和三糖，但不作用纤维二糖。所述内切纤维素酶在造纸工业中，特别是在废纸制浆工序中得到了广泛的应用，其降低了纤维内聚力。而且由于纤维在成为浆料后会变得滤水性差，粘网粘辊，且成纸后又通明发脆、强度低，而通过该内切纤维素酶的作用使得浆料中纤维与纤维之间变为多点联接，其网状结构更加密集，从而增强纸张结合力好强力。
所述脂肪酶(Lipase，甘油酯水解酶)隶属于羧基酯水解酶类，能够逐步的将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶存在于含有脂肪的动、植物和微生物(如霉菌、细菌等)组织中。所述脂肪酶作用于废纸原料中的油脂、脂肪合成橡胶及其它特种胶水，使之变成具有水溶性的低分子物质如醇类等，使得纸机与纸的质量下降的问题得到有效解决。
胶粘物为含有大量憎水性的有机物质，按粒径可分为大胶粘物颗粒与微小胶粘物颗粒，对造纸有害的胶粘物是由直径大于0.1mm的大胶粘物颗粒造成的。这些憎水性物质主要是胶类和粘合剂等，其中主要来源之一是醋酸乙烯酯 (PVAc)，其是造成胶粘物问题的重要因素。处理或改变该醋酸乙烯酯(PVAc)即可达到控制胶粘物的目的。而本发明提供的胶粘物控制酶可以有效地水解醋酸乙烯酯(PVAc)，使之变成具有水溶性的低分子物质。水解后的产物可稳定地分散在纤维表面，同时使表面粘性降低，使其附聚成大胶粘物颗粒的可能性大大减小，并且这些大胶粘物颗粒能附着在纤维表面随纸张带出系统而不会造成纸的品质下降，从而使胶粘物影响生产现象得到有效控制。
1、通过所述中性酯酶有效水解醋酸盐、丙烯酸酯、合成橡胶及其它特种胶水，使之变成具有水溶性的低分子物质如醇类等；
2、所述内切纤维素酶可以水解纤维素和半纤维、纤维素和纤维素之间的黏连的物质，使纤维有效分离，有效软化纤维细胞壁、增加纤维的渗透性、利于纤维充分吸水润涨，从而提高纤维保水值；
3、所述脂肪酶降低纤维内聚力，使得纤维变得更加柔软，利于纤维的细纤维化，使得纤维获得更多的纵向分裂机会，减少横向切断，有效保护纤维，增加有利用价值的细小纤维留着，提高留着率；
4、通过有限降解纤维细胞中的纤维素，有效去除废纸浆中没有利用价值的细小纤维、水溶性胶质，使废纸浆中发生角质化的纤维基本恢复原有的润涨能力，以此提高滤水和脱水性能；
5、长时间使用可使纸机整个流送系统变得更清洁，避免纸机因腐浆造成色斑等纸病和断纸现象，减少成型网和毛毯的清洗次数。
实例一：该厂用回收OCC生产挂面纸，胶粘物控制酶添加在磨浆后。使用效果如下：
表一：生产挂面纸在添加胶粘物控制酶前后的效果对比表
表一明显可以看出，当添加胶粘物控制酶时，吨纸的汽耗明显下降，这是由于胶粘物控制酶水解了浆料中的大部分胶粘物，令浆料在网部的滤水能力得到提升，烘缸上的胶粘物减少，从而降低了吨纸汽耗。
工厂应用实例二:
2017年4月28日在广州花都某纸业有限公司开始试用胶黏物控制酶，截止 6月2日，经过35天的连续应用试验，取得了相应的成果。具体应用效果汇总如下：
4月28日上午11：00开始添加胶黏物控制酶，6月2日试用结束。报告截止至6月2日。
表二：试验数据对比：
通过上述的试验结果明显可以看出，
1、使用所述胶黏物控制酶后所制造的纸张的胶黏物明显减少，烘干部胶黏物显著减少，由此影响的断纸情况减少；
2、网部速差明显下降，网部脱水明显改善，水线缩短，脱水更加均匀，水线更加齐整,有利于纸业匀度改善，有利于横幅定量差较少；
3、同车速下，唇板开口抬高，冲浆泵频率提高，网部负载下降明显，高真空电流相应降低；可以减轻成型网磨损，延长使用寿命；
4、白水浓度由四月份平均降低到五月份有下降，留着率相应提高，白水系统更加清洁，生产运行效率提高；
5、长期使用，利于系统清洁，提高生产效率。
工厂应用实例三:
用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂的重量百分比含量为：中性果胶酶4 0﹪，中性木聚糖酶30％,中性纤维素酶30﹪。
在2014年12月4日—1月3日，共31天，每天生产50吨纸巾纸，水利碎浆机每罐碎浆1.2吨原料纤维，加酶150克，加酶量0.125‰。生产数据见下表 (以1.2吨绝干浆计)。
表三、打至32SR打浆度时能耗对比(温度＝35℃,pH＝6.8,浆浓10％)
表四、复合酶对纤维特性的影响(温度＝35℃,pH＝6.8,浆浓10％)
表五、复合酶对纸张性能的影响对纤维特性的影响(温度＝35℃,pH＝6.8,浆浓10％)
| 酶用量‰ | 定量g/m2 | 松厚度cm3/g | 抗张强度mN/g |
| 0 | 16.0 | 1.18 | 760 |
| 0.125 | 16.0 | 1.2 | 890 |
| 对比 | 0 | +1.7％ | +17％ |
从表三至表五可以看出，使用所述胶黏物控制酶后所制造的纸张的胶黏物明显减少，烘干部胶黏物显著减少，由此影响的断纸情况减少。
工厂应用实例四:
用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂的重量百分比含量为：中性果胶酶3 5﹪，中性木聚糖酶25％,中性纤维素酶40﹪。
在2015年10月8日—至今，每天生产60吨纸巾纸，水利碎浆机每罐碎浆 2.2吨原料纤维，加酶300克，加酶量0.136‰。生产数据见下表(以1吨绝干浆计)。
表六、打至32SR打浆度时能耗对比(温度＝33℃,pH＝6.5,浆浓10％)
表七、复合酶对纤维特性的影响(温度＝33℃,pH＝6.5,浆浓10％)
表八、复合酶对纸张性能的影响对纤维特性的影响(温度＝33℃,pH＝6.5,浆浓10％)
| 酶用量‰ | 定量g/m2 | 松厚度cm3/g | 抗张强度mN/g |
| 0 | 14.5 | 1.07 | 660 |
| 0.136 | 14.5 | 1.16 | 750 |
| 对比 | 0 | +8.4％ | +13.6％ |
从表六至表八可以看出，使用所述胶黏物控制酶后所制造的纸张的胶黏物明显减少，烘干部胶黏物显著减少，由此影响的断纸情况减少。
与现有技术相比，由于废纸中的胶粘物大多为含有大量憎水性的有机物质，这些憎水性物质主要是胶类和粘合剂等，其中主要来源之一的醋酸乙烯酯(PVA c)是造成胶粘物问题的重要因素。因此处理和改变醋酸乙烯酯(PVAc)即可达到控制胶粘物。本发明所提供的胶粘物控制酶可以有效水解醋酸乙烯酯(PVAc)，使之变成具有水溶性的低分子物质。水解后的产物可稳定分散在纤维表面，同时表面粘性降低，使其附聚成大胶粘物颗粒的可能性大大减小，并且能附着在纤维表面随纸张带出系统而不会造成纸的品质下降，从而使胶粘物影响生产现象得到有效控制，具体地，
1、通过有效水解醋酸盐、丙烯酸酯、合成橡胶及其它特种胶水，使之变成具有水溶性的低分子物质如醇类等；
2、水解纤维素和半纤维、纤维素和纤维素之间的黏连的物质，使纤维有效分离，有效软化纤维细胞壁、增加纤维的渗透性、利于纤维充分吸水润涨，从而提高纤维保水值；
3、降低纤维内聚力，使得纤维变得更加柔软，利于纤维的细纤维化，使得纤维获得更多的纵向分裂机会，减少横向切断，有效保护纤维，增加有利用价值的细小纤维留着，提高留着率；
4、通过有限降解纤维细胞中的纤维素，有效去除废纸浆中没有利用价值的细小纤维、水溶性胶质，使废纸浆中发生角质化的纤维基本恢复原有的润涨能力，以此提高滤水和脱水性能；
5、长时间使用可使纸机整个流送系统变得更清洁，避免纸机因腐浆造成色斑等纸病和断纸现象，减少成型网和毛毯的清洗次数。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.中性酯酶的制备方法，其包括以下步骤：
Step101：菌株选育：通过采集土壤、利用溴甲酚紫染色法和发酵测酶法筛选出多株产酶菌株、再利用物理法结合化学法诱变得到一株酯酶的高产菌株JO1，对该高产菌株JO1进行形态特征及5.8SrDNA基因两侧的内转录间隙进行序列分析以确定该菌株为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)，所得到的蜡样芽孢杆菌的生物学特性为：菌体呈杆状，染色均匀，G+、兼性需氧，形成芽胞，芽胞不突出菌体，菌体两端较平整，多数呈链状排列；
Step102：菌种培养：将选育出的蜡样芽孢杆菌培养在斜面培养基上并使该蜡样芽孢杆菌经该斜面培养基传代5代以上经测试该蜡样芽孢杆菌的产酶能力保持稳定。所述斜面培养基配方为：牛肉膏1％～3.0％，酵母膏1％～5.0％，蛋白胨1％～7.0％，葡萄糖1％～3.0％，氯化钠0.5％～2.0％，氯化钙0.2％～1.0％，尿素0.05％～2.0％，琼脂1.5％～2.0％,其余为水；
Step103：菌种优化：所述蜡样芽孢杆菌通过摇瓶试验，分别对不同碳源、氮源、无机盐、装液量、摇床转速、起始pH值、培养温度、培养周期进行了试验，以得到高产果胶酶系的最适培养基和摇瓶培养条件,经过试验，得到的培养基和摇瓶培养条件是：培养基配方：乳清粉3％、麦麸2％、葡萄糖1％、玉米浆2.0％、氯化钙0.2％、玉米胚芽粉1.5％、硫酸铵0.1％,硫酸镁0.05％，生物素0.0001％，水88.45％，其中所述各组分之和为100％；
Step104：制备所述蜡样芽孢杆菌的发酵醪液：将在培养基中培养成熟的蜡样芽孢杆菌由斜面接种到一级种子罐、再从一级种子罐接种到二级种子罐，最后将大种量接种到产酶发酵罐以生产出发酵醪液以制得发酵醪液，其中：
一级种子罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速160r/min，罐压0.1MPa，通气量1：0.33，培养周期12小时，种子成熟标准为菌体90％以上呈单体，染色均匀，酯酶酶活力检不出，pH值5.6左右；
二级种子罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速150r/min，罐压0.1MPa，通气量1：0.28，培养周期8小时，种子成熟标准为菌体90％以上呈单体，染色均匀，酯酶酶活力略微检出，pH值5.6左右；
发酵罐的培养条件：培养温度37℃±1℃，搅拌转速0时150r/min、8时200r/min，32时180r/min，罐压0.1MPa，通气量0时1：0.22、18时1：040、32时1：0.30，发酵周期50小时±2小时，前8时每隔4小时、后期每隔2小时检测pH值、菌体形态、酶活力一次，放罐条件是：pH值上升至6.5+，酶活力不再增加、菌体90％以上形成芽孢并有部分发生自溶现象。
2.如权利要求1所述的中性酯酶的制备方法,其特征在于:通过配比所加入水的含量的大小，使得所述斜面培养基的pH值7.2±0.1，并在0.1MPa的气压下灭菌30分钟，形成空白斜面。
3.如权利要求1所述的中性酯酶的制备方法,其特征在于:所述斜面培养基配方为牛肉膏1％，酵母膏1％，蛋白胨1％，葡萄糖1％，氯化钠0.5％，氯化钙0.2％，尿素0.05％，1.5％-2.0％琼脂，其余为水。
4.如权利要求1所述的中性酯酶的制备方法,其特征在于:所述发酵酯酶系活力最高达到2300μmol//ml，平均水平为1860μmol/ml。
5.如权利要求1所述的中性酯酶的制备方法,其特征在于:所述发酵醪液经过高分子絮凝、管式离心、板框过滤、超滤浓缩、纸板硅藻土除菌、标准化制备成中性酯酶酶活力≥10000μmol/ml，经防腐处理得到酶活力保持率(25℃六个月)为95％以上的标准高活力中性酯酶酶液。
6.如权利要求1所述的中性酯酶的制备方法,其特征在于:所述碳源包括葡萄糖、淀粉、蔗糖、玉米粉、纤维质粉、麦麸、橘皮粉、甜菜渣、苹果渣等。
7.如权利要求1所述的中性酯酶的制备方法,其特征在于:所述氮源包括硫酸铵、玉米浆、硝酸铵、氯化铵、尿素、蛋白胨、酵母膏、豆饼粉、花生饼粉等。
8.如权利要求1所述的中性酯酶的制备方法,其特征在于:所述无机盐包括氯化钠、硫酸镁、磷酸氢二钾、硝酸钠等。
9.如权利要求1所述的中性酯酶的制备方法,其特征在于:在使用灭菌前，用碳酸钠调pH值为5.5-6.0，0.1MPa灭菌30分钟，培养条件：37℃±1℃，转速180-200r/min，培养48-52小时。
10.用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂,其特征在于：所述用于废纸造纸工艺的胶黏物控制酶试剂,其各组分及质量百分含量包括:中性酯酶(酶活力≥10000u/ml)：50％-60％；内切纤维素酶(酶活力≥5000u/ml)：10％-15％；脂肪酶(酶活力≥200u/ml)：15％-25％；稳定剂：20％；其中，中性酯酶由蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)发酵制备。
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Application publication date: 20190702 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |