CN1814911A - 硫酸盐木浆酶法改性的方法 - Google Patents

Abstract

硫酸盐木浆酶法改性的方法，属于制浆造纸技术领域。对打浆前的硫酸盐木浆加入酶进行处理，酶用量是20－1000g/吨浆，浆浓3－15％，温度20－60℃，时间0.5－4h，pH 5.0－8.5。本发明采用纤维素酶处理硫酸盐纸浆，能够改善纤维的润涨，从而在打浆过程中增加纤维的分丝帚化，与未经酶处理的纸浆相比，在降低打浆能耗的同时提高纤维间的结合力，改善纸浆的物理强度。

Description

硫酸盐木浆酶法改性的方法

(一)技术领域

本发明涉及一种化学木浆生物处理技术，具体涉及硫酸盐木浆酶法改性的方法，属于制浆造纸技术领域。

(二)背景技术

硫酸盐法制浆是生产高强度纸浆最普通的方法，硫酸盐浆的高强度主要是由于硫酸盐法蒸煮，使纤维形态结构完整的保存下来，纤维变得柔软，从而较好的保留了单根纤维强度，并赋予纤维较大的接触面积，增加了纤维之间的结合力。但是，完整的纤维形态结构也给后序的打浆带来了困难，而且，硫酸盐蒸煮也使得木素在纤维细胞壁中按厚度呈均匀分布，阻碍了打浆作用的进行，再加上硫酸盐浆细胞壁中初生壁碳水化合物的高聚合度，以及纤维表面的LCC，都使得硫酸盐浆打浆十分困难。

由于硫酸盐纸浆打浆困难，许多研究者采用生物酶对硫酸盐浆打浆之前进行预处理，酶处理初期，纤维表面的半纤维素分解，提高了纤维表面吸水润涨程度，同时也提高了纤维表面的通透性，促进酶分子扩散、渗透到纤维内部，使微细纤维间半纤维素被降解，进一步促进了纤维润涨，使微细纤维键作用力减弱；同样，也使S1层结构松弛，微细纤维间发生滑动，有利于S1层的去除和S2层的纤维润涨及细纤维化。如果加以适当的控制，使半纤维素酶破除LCC间的结合键，打开通道，让纤维素酶作用于纤维表面产生适当剥离效应，将P层和S1层破除，使S2层恰好裸露出来而不受到损害，加速纤维细纤维化，则会在不损失纸浆强度性能的情况下促进打浆，从而节约打浆能耗。

早在五、六十年代酶改性纸浆就应用于对降低打浆能耗的研究，那时使用的酶是半纤维素酶。1986年努等人报道了木聚糖酶对漂白化学浆的酶法打浆作用。参见努等人，木聚糖酶对化学浆纤维的作用，木材化学，6(2)：167，1986(Noé，P.et al.，Action of xylanaseson chemical pulp fibers.J Wood Chem.Technol.，6(2)：167，1986)近年来许多研究者在研究酶改性针叶木纸浆滤水性能时发现，打浆前加入酶，打浆能耗明显降低。比哈德瓦等人比较几种商品酶制剂处理针叶木浆的作用效果表明，使用半纤维素酶处理针叶木浆，打浆时间降低，纸浆强度保持不变或稍微有所降低。参见比哈德瓦等人，使用酶对纤维进行改性提高纸浆的打浆性能，生物技术，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等用复合纤维素酶NovozymeSP342选择性地单独处理花旗松浆的粗长纤维级分，改善纤维表面的粗糙度，可提高成浆得率，降低酶的使用量，并改善纸张的平滑度，从而改善纸张的印刷适性，但纸浆粘度和撕裂度有所降低。参见曼尼斯菲尔德等人，酶处理和纤维分级结合提高花旗松性能，美国制浆造纸工业技术学会杂志，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)。

近年来，纤维素酶和半纤维酶被广泛用来改善废纸浆的滤水性，大量的研究发现，纤维素酶酶解能使纸浆的游离度上升。关于纤维素酶处理对纸浆强度的影响，一般认为，只要控制合适的反应条件，酶处理不会引起物理强度大的变化，而过多的酶用量和过长的反应时间都会造成纸浆强度的大大下降。

从目前的研究情况来看，不同的生物酶处理纸浆后，打浆能耗虽然有所降低，但大多对纸浆强度有一定程度的损伤，在纸张抄造过程中需要加入昂贵的化学药品来增加纸张的强度，这些化学药品的使用对改善纸张的强度的作用有限，并导致湿部系统变的复杂，同时对白水的回用会产生不利的影响，因此寻找对打浆特性改善并且对纸浆强度无损伤或能改善纸浆强度的酶制剂对硫酸盐浆的打浆及纤维性能改善具有重要意义。

(三)发明内容

本发明针对目前使用硫酸盐木浆的造纸厂纸浆打浆难的现状，提供一种新型的硫酸盐木浆酶法改性的方法，纸浆打浆前采用酶处理，能够提高纤维的润涨和打浆过程中的分丝帚化，从而提供打浆后纸浆的物理强度。

本发明的硫酸盐木浆酶法改性的方法技术方案是，对打浆前的硫酸盐木浆加入酶进行处理，酶用量是20-1000g/吨浆，浆浓3-15％，温度20-60℃，时间0.5-4h，pH 5.0-8.5。

所述的酶为诺维信公司产纤维素酶Novozymes476、Novozymes342、Nozymes51064中的一种或两种。

所述的硫酸盐木浆为针叶木或阔叶木纸浆，纸浆是未漂浆或漂白浆。

优选的，上述纤维素酶在碎解过程中加入。

经本发明酶处理后的纸浆可采用盘磨或其他打浆设备进行打浆。

现有技术中硫酸盐木浆打浆困难主要是纤维分丝帚化困难，打浆过程中当纤维被切断较多而分丝帚化较少时，纤维间的结合力下降，纸浆的强度下降。同时，一般的酶处理在改善打浆特性的同时会导致纸浆强度的下降。本发明的硫酸盐木浆酶法改性的方法，纸浆打浆前采用酶处理，能够提高纤维的润涨和打浆过程中的分丝帚化，从而提高打浆后纸浆的物理强度。

与现有技术相比，本发明的优良效果如下：

现有的纤维酶法改性技术，虽然能改善硫酸盐浆的打浆特性，但往往造成纸浆物理强度的下降。本发明采用纤维素酶处理硫酸盐纸浆，能够改善纤维的润涨，从而在打浆过程中增加纤维的分丝帚化，与未经酶处理的纸浆相比，在降低打浆能耗的同时提高纤维间的结合力，改善纸浆的物理强度。

(四)具体实施方式

下面实施例中所用酶为诺维信公司产纤维素酶Novozymes476，Novozymes342和Nozymes51064。

实施例1：

进口加拿大“金狮”牌针叶木硫酸盐漂白浆，水力碎浆机中3-5％的浆浓下碎解，碎解过程中单独加入纤维素酶Novozymes476，酶加入量为100g/吨浆，碎解10分钟，然后在40-55℃，pH6.0-7.5下处理30-2.0h，然后在3-4％的浆浓下用盘磨机磨浆。磨浆后纸浆打浆度70-75°SR，与不加酶处理的纸浆相比，加酶处理打浆后，在同样的打浆度下，抗张强度提高20％，耐破度提高15％，而撕裂强度基本相同，同时打浆时间减少15％。

实施例2：

桉木硫酸盐阔叶木漂白浆，水力碎浆机中3-5％的浆浓下碎解，碎解过程中加入纤维素酶Novozymes476和Nozymes51064的1∶1重量比的混合物，酶加入量为150g/吨浆，碎解10分钟，然后在30-55℃，pH5.0-7.5下处理0.5-2.0h，然后在3.0-4.0％的浆浓下用盘磨机磨浆。磨浆后纸浆打浆度50-55°SR，与不加酶处理的纸浆相比，加酶处理打浆后，在同样的打浆度下，抗张强度提高15％，耐破度提高10％，而撕裂强度基本相同，同时打浆时间减少10％。

实施例3：如实施例1，所不同的是酶处理纸浆为未漂针叶木硫酸盐浆

实施例4：如实施例2，所不同的是酶处理纸浆为未漂阔叶木硫酸盐浆

实施例5：如实施例2，所不同的是酶处理温度为20-30℃，酶加入量为200g/吨浆。

实施例6：如实施例1，所不同的是同时加入酶Novozymes476和Novozymes51064，酶用量分别为200g/吨浆和100g/吨浆。

实施例7：如实施例2，所不同的是加入的酶为Novozymes342和Novozymes51064，酶用量分别为600g/吨浆和200g/吨浆。

Claims (5)

1、硫酸盐木浆酶法改性的方法，其特征在于对打浆前的硫酸盐木浆加入酶进行处理，酶用量是20-1000g/吨浆，浆浓3-15％，温度20-60℃，时间0.5-4h，pH5.0-8.5。

2、如权利要求1所述的硫酸盐木浆酶法改性的方法，其特征在于所述酶为诺维信公司产纤维素酶Novozymes476、Novozymes342、Nozymes51064中的一种或两种。

3、如权利要求1所述的硫酸盐木浆酶法改性的方法，其特征在于所述的硫酸盐木浆为针叶木或阔叶木纸浆。

4、如权利要求1所述的硫酸盐木浆酶法改性的方法，其特征在于所述纸浆是未漂浆或漂白浆。

5、如权利要求1所述的硫酸盐木浆酶法改性的方法，其特征在于所述纤维素酶在碎解过程中加入。