DE69212529T2

DE69212529T2 - Behandlung von alkalisch behandeltem Papierzellstoff

Info

Publication number: DE69212529T2
Application number: DE69212529T
Authority: DE
Inventors: Christer Eckerman; Rainer Ekman; Bjarne Holmbom; Jeffrey Wilson Thornton
Original assignee: Metsa Serla Oyj
Current assignee: ChampionX LLC
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1992-05-05
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2012-05-06
Also published as: EP0512790A1; ATE140985T1; FI90670C; NO179842B; FI912136A0; EP0512790B1; FI90670B; NO921737L; US5487812A; ES2092636T3; NO179842C; NO921737D0; DE69212529D1; FI912136A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von Pulpe zur Verwendung bei der Papierherstellung und insbesondere eine Verbesserung bei der Herstellung von Papier aus alkalisch behandelter Pulpe durch Entwässern einer Pulpe, die alkalisch behandelte, pflanzliche Fasern enthält.
Heutzutage üblicherweise verwendete Holzaufschlußtechniken beinhalten chemisches, semichemisches, chemimechanisches und mechanisches Pulpen von verschiedenen Holzmaterialien einschließlich Weichholz und Hartholz sowie von Nichtholzmaterialien, wie etwa Bagasse, Hanf, Kenaf, Bambus usw. Verschiedene Additive werden verwendet, um die Qualität des erhaltenen Papiers sowie die Wirtschaftlichkeit des Papierherstellungs- und Pulpverfahrens zu verbessern.
Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung 2-118191 von Jujo Paper Company, Limited offenbart die Behandlung einer mechanischen Pulpe mit Pektinase, um Pektine auf den Fasern abzubauen und somit die Bindung zwischen Lignin und Cellulose zu schwächen und weiterhin die Pulpe vor dem Bleichen zu raffinieren. Es wird behauptet, daß diese Behandlung die Helligkeit der mechanischen Pulpe durch Ermöglichen des Entfernens von Lignin von der Oberfläche der Fasern während des nachfolgenden Raffinierens der Pulpe verbessert.
Die finnische Patentbeschreibung FI-A-805041 (korrespondiert zu FR-A-2641803) offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Wasser, das von einer unbehandelten (ungebleichten) mechanischen Pulpe/Wassersuspension bei der Papierherstellung getrennt wird mit einem Hemicellulose-Enzym, um Substanzen, die von den Fasern gelöst oder dispergiert sind, abzubauen. Das enzyinbehandelte Wasser wird dann in den Kreislauf zurückgeführt, um zum Aufschlämmen von neuer, dem System zugeführter Pulpe wiederverwendet zu werden. FI-A-805041 schlägt auch die Verwendung von anderen Enzymen als Hemicellulasen wie etwa Cellulasen, Esterasen oder Pektinasen vor, aber es liegt keine spezifische oder experimentelle Offenbarung hinsichtlich dieser anderen Enzyme vor.
Es wurde nun überraschenderweise herausgefunden, daß die wäßrige Phase von alkalisch behandelter Pulpe eine beträchtliche Menge an Pektinen enthält, unabhängig ob pektinabbauende Pektinasen zu der Pulpe vor der alkalischen Behandlung zugegeben worden sind oder nicht. Es wurde beobachtet, daß eine alkalische Behandlung, wie etwa Bleichen, insbesondere alkalisches Peroxidbleichen, wirksam Pektine von der Faserphase in die wäßrige Phase einer mechanischen Pulpe freisetzt. Keine wesentlichen Mengen an Pektinen wurden in der wäßrigen Phase von ungebleichten mechanischen Pulpen gefunden. Die Behandlung von ungebleichten Pulpen mit Pektinase, wie in der obigen japanischen Veröffentlichung vorgeschlagen, hielt Pektine nicht davon ab, später von den Fasern durch Bleichen freigesetzt zu werden. Dies kann sein, da die Enzyme nicht für die Pektine, die durch Bleichen freigesetzt werden, zugänglich sind, da die Enzyme sterisch vom tiefen Eindringen in die Faserstruktur, wo sich auch Pektine befinden, abgehalten werden können. Entsprechend lagen Pektine in beträchtlichen Mengen in der wäßrigen Phase von gebleichten Pulpen vor, selbst wenn pektinabbauende Pektinasen vor dem Bleichen zugegeben wurden. Es wurde herausgefunden, daß aktive Pektinasen, die der Pulpe vor dem Bleichen zugegeben wurden, durch die strengen, beim Bleichen vorherrschenden Bedingungen zerstört wurden und deshalb nicht in der Lage waren, solche Pektine abzubauen, die beim Bleichen freigesetzt wurden. Der Abbau der enzymatisch aktiven Pektinasen wird wahrscheinlich durch die hohe Temperatur, das Bleichmittel, Abbauprodukte des Bleichmittels sowie durch den hohen pH-Wert verursacht.
Es ist bekannt, daß Kohlenhydrate wie Pektine, die in der wäßrigen Phase von alkalisch behandelter Pulpe vorliegen, negative Auswirkungen auf die Entwässerungsgeschwindigkeit der Pulpe bei der Papierherstellung und auf die Qualität des erhaltenen Papiers haben. Die negativen Effekte liegen aufgrund der Tatsache vor, daß Pektine polymere Substanzen sind, die Entwässern schwierig machen, und daß anionische Pektine mit kationischen papiererzeugenden Polymeren, einschließlich kationischen Retensionshilfsmitteln, die verwendet werden, um die Retention von Feinstpartikeln und Füllmitteln in dem Papierblatt zu verbessern, Komplexe bilden. Es ist bekannt, daß diese kationischen, papiererzeugenden Polymere durch solche anionischen Polymere verbraucht werden, wobei die kationischen Polymere weniger wirksam im Zurückhalten von Feinstpartikeln und Füllmittelmaterialien in dem Papier werden. Anionische Polymere, wie etwa Pectine, wurden häufig als anionischer Abfall (anionic trash) bezeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Papier aus Pulpe, die alkalisch behandelte pflanzliche Fasern enthält, bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Verbesserung durch Einbringen von Pektinase in die alkalisch behandelte Pulpe erreicht, um jegliche Pektine in der wäßrigen Phase der Pulpe zu zersetzen. Die vorliegende Erfindung ist nützlich bei der Herstellung von Papier von jeglichen Pulpen, einschließlichen chemischen, semichemischen, chemimechanischen und mechanischen Pulpen, die jegliche Art von pflanzlichen Fasern enthalten, einschließlich Holz- und Nicht- Holz-Fasern und die bei alkalischen Bedingungen behandelt oder gebleicht werden durch jegliches Bleichungsverfahren unter Verwendung von solchen Bleichungsmitteln wie alkalischem Wasserstoffperoxid, Sauerstoff oder Sulfit.
Der Ausdruck "Pulpe" bezeichnet eine wäßrige Mischung von pflanzlichen Fasern, in der der Wassergehalt in einem sehr weiten Bereich variieren kann und die zusätzlich zu den Fasern auch Additive wie etwa Füllmittel und Retentionshilfsmittel enthalten kann.
Der Ausdruck "Einbringen von Pektinase" in diesem Zusammenhang bedeutet einfach, daß Pektinase in der wäßrigen Phase der Pulpe nach der alkalischen Behandlung wie etwa Bleichen und vor dem Entwässern der gebleichten Pulpe vorliegen soll.
Auch wenn die vorliegende Erfindung wesentlich die Entwässerungseigenschaften von jeglicher Pulpe, die gebleichte pflanzliche Fasern enthält, verbessert, ist sie insbesondere nützlich zur Behandlung von solchen Pulpen, die zusätzlich zu gebleichten pflanzlichen Fasern auch kationische Retentionshilfsmittel enthalten, die verwendet werden, um die Retention von Feinstpartikeln und Füllmittteln in dem Blatt zu verbessern, da anionischer Abfall, wie etwa Pektine, bekannt dafür ist, diese weniger wirksam beim Zurückhalten von Füllmittelmaterialien in dem Papier zu machen.
Die Pektinase wird bevorzugt zu der alkalisch behandelten Pulpe in einem so frühen Stadium zugegeben, um zu ermöglichen, daß die Pektinase die Pektine in der wäßrigen Phase der alkalisch behandelten Pulpe beträchtlich vor Zugabe der Retentionshilfsmittel abbaut.
Auch wenn die wirksame Menge an Pektinase, die zu gebleichten Pulpen zugegeben werden muß, um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erhalten, in einem großen Bereich variieren kann abhängig von der verwendeten spezifischen Pektinase und der zu behandelnden gebleichten Pulpe, wird der Fachmann keine Schwierigkeiten haben, die optimale Menge an Pektinase, wie auf trockene Pulpe berechnet, in jedem Fall unter Verwendung von Standardverfahren, die im Stand der Technik gut bekannt sind und somit ohne unzumutbaren Aufwand einzustellen. Zum Beispiel, falls eine Pektinasemischung, die Polygalacturonase (EC 3.2.1.15) und Pektinmethylesterase (EC 3.1.1.11) bei der Behandlung einer thermomechanischen Pulpe von Fichtenholz aus alkalischer Peroxidbleichung verwendet wird, wurde eine Menge von 0,4% bis 4% an Pektinase, berechnet auf die trockene Pulpe, als ausreichend gefunden.
Bei der Behandlung der vorliegenden Erfindung ist es ausreichend, die Pektinase zu der wäßrigen Phase der alkalisch behandelten Pulpe zuzugeben. Es sollte bemerkt werden, daß die Behandlung der vorliegenden Erfindung die Pulpeausbeute nicht wesentlich beeinflussen wird, da die Behandlung sich auf Pektine konzentriert, die bereits von den Pulpefasern gelöst worden sind. Entsprechend ist es auch möglich, die Pektinase entweder dem Waschwasser, das vom Waschen der alkalisch behandelten Pulpe erhalten wird, oder dem Wasser, das beim Entwässern der alkalisch behandelten Pulpe bei der Papierherstellung erhalten wird, zuzugeben.
Das Waschen von Pulpe gewinnt Beliebtheit in Mühlen, die Peroxidbleichen von mechanischen Pulpen verwenden, aufgrund der beobachteten negativen Auswirkungen, die Peroxidbleichen auf die Papierherstellung hat, von welchen nun unerwarteterweise gefunden wurde, daß sie aufgrund der Pektine, die beim Peroxidbleichen freigesetzt werden, vorliegen. Pulpewaschen wird ausgeführt, um Wasser, das gelöste und kolloidale Substanzen enthält, von der gebleichten Pulpe zu entfernen. Mühlen, die Pulpewaschen verwenden, müssen Wege finden, um das schmutzige Wasser vor seiner Wiederverwendung in ihrem Pulpemühlensystem zu behandeln. Es sollte auch bemerkt werden, daß andere Substanzen als Pektine als gelöste und kolloidale Substanzen in mechanischen Pulpesuspensionen gefunden werden. Eine Art eines internen Behandlungsverfahrens kann Ausflockung unter Verwendung eines kationischen Polymers gefolgt von mechanischem Entfernen des ausgeflockten Materials beinhalten. Die Enzymbehandlung der vorliegenden Erfindung wird somit in einer effizienteren Verwendung des kationischen Flockungsmittels durch Verhinderung seines Verbrauchs durch die anionischen Pektine resultieren.
Weißes Wasser (white water) ist das Wasser, das nach Herstellung des Papierblattes übrig bleibt. Dieses Wasser wird immer zur Verdünnung der neuen Pulpenzufuhr zur Papiermaschine wiederverwendet, um die geeignete Konsistenz vor der Bildung des Blattes zu erhalten. Frisches Wasser wird zu der Papiermaschine zugegeben, wenn es notwendig ist, um Wasserverluste auszugleichen, die durch Entwässern von Teilen des schmutzigen weißen Papiers verursacht werden. Pektine zeigen eine Wirkung auf die Entwässerungseigenschaften von Pulpesuspensionenen, insbesondere wenn sich große Mengen in hoch geschlossenen Papierherstellungssystemen aufbauen, d.h. in Systemen, die kleine Mengen an Frischwasserausgleich in dem Papierherstellungsverfahren verwenden. Es ist bekannt, daß Pektine bei hohen Konzentrationen eine Geleebildungsfähigkeit haben, die die Viskosität der wäßrigen Lösung beträchtlich erhöht. Die Behandlung des weißen Wassers von einer Papiermaschine behindert die Pectine am Aufbau in hoch geschlossenen Pulpesystemen und resultiert in besseren Entwässerungseigenschaften der der Maschine zugeführten Pulpe. Dies resultiert in einem größeren Wasserentfernen am feuchten Ende der Papiermaschine und somit ist weniger Dampf erforderlich, um das Blatt weiter zu trocknen, was einen wichtigen Vorteil darstellt, da die Kosten für Dampf einen der beträchtlichsten Betriebskosten einer Papiermaschine darstellen.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere nützlich bei der Behandlung von mechanischen Pulpen, die bei alkalischen Bedingungen gebleicht wurden, da herausgefunden wurde, daß hohe pH-Werte Pektine wirksam in die wäßrige Phase der Pulpe freisetzen. Die vorliegende Erfindung ist auch insbesondere nützlich bei der Behandlung von gebleichter Pulpe von Nicht- Holz- Rohmaterialien, wie etwa Bagasse, Hanf, Kenaf, Bambus etc., da solche Nicht-Holz-Materialien mehr Pektine als Holz-Materialien enthalten und somit eine beträchtlich größere Freisetzung von Pektinen in die wäßrige Phase von so hergestellten gebleichten Pulpen verursachen.
In diesem Zusammenhang bezeichnet der Ausdruck "Pektinasen" jede Art von Enzymen, die fähig sind, Pektine abzubauen. Besonders geeignete Pektinasen sind Mischungen von Polygalacturonasen und Pektinmethylesterasen. Auf der anderen Seite enthalten alle Hauptholzarten etwas Pektin und einige Nicht-Holzarten enthalten sehr viel Pektin, das chemisch bekannt ist als Polygalacturonsäuren oder Galacturonane.
Somit wurde gemäß der vorliegenden Erfindung unerwarteterweise gefunden, daß beträchtliche Mengen von Pektin (Polygalacturonsäure) aus einer Faserphase von mechanischen Pulpen bei alkalischem Peroxidbleichen freigesetzt wurden. Es wurde aufgrund der anionischen Natur dieses Kohlenhydrats vermutet, daß es signifikant kationische Polymere verbrauchen könnte, die als Retentionshilfsmittel bei Papierherstellungsverfahren verwendet wurden. Experimente wurden durchgeführt, um das Vorliegen von Pektinen zu bestätigen durch Behandeln einer gebleichten Pulpesuspension mit Pektinase und Analysieren der Monosaccharide und der gesamten gelösten und kolbidalen Kohlenhydrate, die von der Behandlung resultieren. Es wurden auch Experimente durchgeführt, um zu bestimmen, ob diese Pektinsubstanzen, vor oder nach der Enzymbehandlung, mit einem kationischen Polymer, das von der Papierindustrie verwendet wird, wechselwirken könnten. Schließlich wurden Experimente durchgeführt, um zu bestimmen, ob Behandeln von ungebleichter Pulpe mit Pektinase die Freisetzung von Pektinen durch nachfolgendes Peroxidbleichen verhindern würde.
Die Erfindung wird genauer in den folgenden Beispielen diskutiert, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
Figur 1 die Menge an Pektin und Galacturonsäure in gebleichten Pulpesuspensionen zeigt, die mit verschiedenen Mengen von Pektinase behandelt wurden;
Figur 2 die Menge an Pektin zeigt, das durch ein kationisches Polymer, das zu der Pulpe bei 0,5%, bezogen auf die trockene Pulpe, zugegeben wurde, ausflockbar ist;
Figur 3 die Wirkungen der Behandlung von ungebleichter Pulpe mit 4% Pektinase, berechnet auf die trockene Pulpe, vor Peroxidbleichen zeigt;
Figur 4 den kationischen Bedarf von gebleichten Pulpesuspensionen, die mit verschiedenen Mengen an Pektinase behandelt wurden, zeigt;
Figur 5 die Änderung des kationischen Bedarfs von gebleichten Pulpesuspensionen, die mit verschiedenen Mengen von verschiedenen Pektinasen behandelt wurden, zeigt;
Figur 6 die Änderung des kationischen Bedarfs von gebleichten Suspensionen, die mit verschiedenen Mengen von Pektinase bei verschiedenen Temperaturen behandelt wurden, zeigt; und
Figur 7 den kationischen Bedarf von gebleichten und ungebleichten Pulpesuspensionen vor und nach einer Behandlung mit Pektinase zeigt.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurde der kationische Bedarf von Pektin und Galacturonsäure bestimmt.
Lösungen, die 100 mg/l Na-Polypectat und 100 mg/l D(+)- Galacturonsäure enthielten, wurden hergestellt. Danach wurde der kationische Bedarf durch herkömmliche Verfahren durch Zugabe eines kationischen Polymers, auch bekannt als Polybren zu diesen Lösungen abgeschätzt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle I gezeigt. Tabelle I Getestete Substanz Kationischer Bedarf (µeq/l) Na-Polypectat D(+)-Galacturonsäure 1
Die obigen Ergebnisse bestatigen, daß Pektin in Wasser Komplexe mit kationischen Polymeren bildet, d.h. kationische Polymere verbraucht, und daß eine wäßrige Lösung von Galacturonsäure kationische Polymere nicht verbraucht.
Es kann somit geschlossen werden, daß, falls Pektine zu Monomeren, d.h. Galacturonsäure, abgebaut werden können, der kationische Bedarf des Systems beseitigt werden kann.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde eine mechanische Pulpe&sub1; genauer norwegische Fichte TMP (thermomechanische Pulpe) verwendet. Peroxidbleichung wurde ausgeführt mit 10 Trockengramm der TMP- Probe. Nach Bleichen und Ansäuern wurde die erhaltene Pulpe mit destilliertem Wasser auf 1% verdünnt und für 3 Stunden gerührt. Die TMP-Suspension wurde dann in vier 250 ml Teile geteilt. Zu den vier Teilen wurde ein Pektinasegemisch, das Polygalacturonase (EC 3.2.1.15) und Pektinmethylesterase (EC 3.1.1.11) enthielt und eine Aktivität von 0,007 U/mg aufwies in der folgenden Menge zugegeben: 0, 0,04, 0,4, 4,0% der trockenen Pulpe (U ist definiert als die Anzahl µM von Galacturonsäure, die von Polygalacturonsäure pro Minute bei pH 4 bis 5 und 50ºC freigesetzt werden können) . Die vier Suspensionen wurden dann eine Stunde bei 50ºC und 500 min&supmin;¹ mit einem magnetischen Rührer gerührt. Der pH-Wert war bei seinem normalen Wert von ungefähr pH 5. Die Hälfte von jeder Suspension wurde dann entfernt und zentrifugiert, um Proben mit gelösten und kolbidalen Substanzen (DOS (dissolved and colloidal substances)) zu erhalten.
Die Menge an Pektin und Galacturonsäure in jeder Probe wurde abgeschätzt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Figur 1 gezeigt.
Figur 1 zeigt, daß die Gesamtmenge an Pektin und Galacturonsärue nahezu konstant bei erhöhten Pektinasebeladungen blieb. Galacturonsäure wurde jedoch deutlich in erhöhten Mengen bei erhöhten Pektinasebeladungen gebildet. Diese Ergebnisse zeigen, daß Pektin, das in der gebleichten Pulpesuspension vorlag, bei behandlung mit Pectinase abgebaut wurde, letzlich zu Galacturonsäure.

Beispiel 3

Zu 100 ml jeder der verbleibenden vier Suspensionen von Beispiel 2 wurden 5 mg eines kationischen Polymers, bekannt als Poly-DMDAAC oder Polydimethylallylammoniumchlorid pro Trockengramm Pulpe zugegeben und für 15 Minuten unter mildem Rühren (250 min&supmin;¹) reagieren gelassen. Die Suspensionen wurden dann unter normalen Bedingungen zentrifugiert, um die DCS-Proben (gelöste und kolloidale Proben) zu erhalten. Alle DCS-Proben wurden sofort nach Probenahme eingefroren, um übriges Enzym davon abzuhalten, weiter mit jeglichem verbleibenden Pektinmaterial zu reagieren. Kohlehydrat- und Monosaccharidanalysen wurden von jeder der vier DCS-Proben durchgeführt. Der gesamte organische Kohlenstoff (total organic carbon TOC) wurde verwendet, um die Menge von organischem DCS in den DCS-Proben zu messen.
Die Menge an ausflockbarern Pektin in jeder Probe wurde abgeschätzt. Die erhaltenen Erbegnisse sind in Figur 2 gezeigt.
Es kann gesehen werden, daß das meiste des ursprünglichen Pektins in der wäßrigen Phase der gebleichten Pulpe ausgeflockt wurde und zentrifugiert wurde nach Zugabe des kationischen Polymers. Dieser Effekt wurde jedoch durch Behandlung mit Pektinase umgedreht. Dies wahrscheinlich aufgrund von Depolymerisation von Pektinen durch die Pektinase. Als die Pektine depolymerisiert wurden (Beispiel 2, Figur 1) waren sie weniger in der Lage, Polyelektrolytkomplexe mit dem kationischen Polymer zu bilden. Nach Abbau der Pektine zu monomerer Galacturonsäure nahm die Ausflockung von Pektinen mit dem kationischen Polymer beträchtlich ab. Es wurde beobachtet, daß monomere Galacturonsäure keine merklichen Komplexe mit dem in diesem Beispiel verwendeten kationischen Polymer bildete.

Beispiel 4

Ungebleichtes TMP wurde mit destilliertem Wasser auf 1% verdünnt und drei Stunden gerührt. Die gleiche Pektinase (4%, bezogen auf trockene Pulpe) wie in Beispiel 2 verwendet wurde dann zugegeben und mit der Pulpe unter den gleichen Bedingungen wie für die gebleichte Pulpe in Beispiel 2 verwendet, reagieren gelassen. Der resultierende Schlamm wurde dann in zwei Teile geteilt. Der erste Teil wurde zentrifugiert, um eine DCS-Probe zu erhalten. Der zweite Teil wurde gebleicht mit einer Standardperoxidbleichung bei 1% Konsistenz und zentrifugiert, um eine DCS-Probe zu erhalten. Kohlenhydrat und Monosaccharidanalysen wurden an beiden DCS-Proben durchgeführt. Zum Vergleich zu diesen Werten wurde eine DCS-Probe von ungebleichter Pulpe genommen und auf Kohlehydrate und Monosaccharide analysiert. Die möglichen Quellen von gelöster und kolbidaler Galacturonsäure beinhalten Mono- und polymere Galacturonsäure (auch bekannt als Polygalacturonsäure oder Pektin) sowie Galacturonsäureeinheiten, die auf anderen Polysaccharidketten lokalisiert sind. Bei norwegischer Fichte liegen die meisten der vorliegenden Kohlehydrate als gelöste Substanzen vor. Monosaccharide (und einige Disaccharide) können analysiert werden, um zwischen monomerer Galacturonsäure (oder einfach: Galacturonsäure) und Galacturonsäure, die an andere Kohlenydrateinheiten gebunden ist (einschließlich Polygalacturonsäure) zu unterscheiden.
Die Menge von Pektin und Galacturonsäure in jeder der drei Proben wurde abgeschätzt. Die Ergebnisse sind in Figur 3 gezeigt.
Es kann gesehen werden, daß Behandlung von ungebleichter Pulpe mit 4%-iger Pektinase nicht wesentlich die Menge von gelöstem Pektin und Galacturonsäure erhöhte. Dies zeigt, daß, auch wenn Pektin in ungebleichter Pulpe vorliegt, es nicht in der Form von zugänglichem Pektin vorliegt. Somit war das Enzym nicht fähig die auf oder in den ungebleichten mechanischen Pulpefasern vorliegenden Pektine merklich abzubauen. Nachfolgendes Bleichen der pektinasebehandelten ungebleichten Pulpe ergab hauptsächlich Pektin, wie auch in der 0%-Pektinasebehandlung der gebleichten Pulpe (Figur 2) zu sehen ist. Dies zeigt, daß die Pektinase, die vor dem Bleichen zugegeben wurde, unwirksam zum Abbau von Pektinen war, die während des alkalischen Peroxidbleichens freigesetzt wurden. Deshalb muß jede Pektinasebehandlung, die Pektine, die von gebleichter oder alkalisch behandelter Pulpe freigesetzt werden, abbauen soll, nachfolgend zum Bleichen oder zu den alkalischen Behandlungen ausgeführt werden.

Beispiel 5

Holzmehlpulpe (ground wood pulp), gebleicht (Peroxid/alkalisch) in industriellem Maßstab, wurde zu einer Konsistenz von ungefähr 5% verdünnt. Die Pulpesuspension wurde in vier Teile geteilt. Zu drei dieser Teile wurde eine Pektinase (verkauft unter der Marke Pectinex 3X-L) in den folgenden Mengen zugegeben: 0,001%, 0,01% und 0,1%, bezogen auf trockene Pulpe. Der vierte Teil wurde nicht enzymbehandelt. Die vier Suspensionen wurden dann 30 Minuten bei 55ºC gerührt.
Danach wurde der kationische Bedarf für jede Suspension wie in Beispiel 1 beschrieben bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Figur 4 gezeigt.
Es kann gesehen werden, daß der kationische Bedarf der wäßrigen Phase in der Suspension um ungefähr 1/3 verringert werden kann, wenn die gebleichte Pulpe mit 0,1% Pektinase behandelt wird.

Beispiel 6

Gemäß des in Beispiel 5 beschriebenen Verfahrens wurde die Änderung des kationischen Bedarfs für Suspension von laborgebleichten TMP (Konsistenz 1% oder 9%), das mit verschiedenen Mengen (0,01%, 0,1% und 1% bezogen auf trockene Pulpe) von Pectinex 3X-L oder Pectinex USP-L bei 55ºC für 30 min bei pH 5,3 behandelt wurde, bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Figur 5 gezeigt.
Es kann gesehen werden, daß das Ausmaß des Pektinabbaus durch die Konsistenz der Pulpe und die Menge der zugegebenen Pektinase beeinflußt wird. Es treten auch Unterschiede zwischen verschiedenen Pektinasepräparationen in der Fähigkeit, Pektin abzubauen, auf. Die besten Ergebnisse wurden für Pectinex USP-L bei hoher Pulpekonsistenz und höheren Pektinasebeladungen erzielt.

Beispiel 7

Gemäß dem in Beispiel 5 beschriebenen Verfahren wurde die Änderung des kationischen Bedarfs für Suspensionen von laborgebleichtem TMP (Konsistenz 9%) , das mit verschiedenen Mengen an Pectinex USP-L (0,0001, 0,001, 0,01, 0,1 und 1 mg/mg gelöste und kolloidale Substanzen) bei Temperaturen von 50ºC, 55ºC und 60ºC für 30 min bei pH 5,0 behandelt wurden, bestimmt. Die Ergebnisse sind in Figur 6 gezeigt.
Die maximale Abnahme des kationischen Bedarfs von ungefähr 60% wurde bei 50ºC mit einer Pectinex USP-L-Beladung von 0,9 erhalten. Die Ergebnisse zeigen auch, daß kleinere Enzymbeladungen bei niedrigeren Temperaturen benötigt werden.

Beispiel 8

Gemäß des in Beispiel 5 beschriebenen Verfahrens wurde der kationische Bedarf für verschiedne TMP-Suspensionen (9% Konsistenz) bestimmt.
Die erste Suspension umfaßt ungebleichtes TMP.
Die zweite Suspension umfaßte ungebleichtes TMP, das mit Pectinex USP-L (1 kg/t trockener Pulpe) bei 55ºC, pH 5,0 für 30 min behandelt wurde, gefolgt von 3 h Rühren bei 60ºC.
Die dritte Suspension umfaßte peroxidgebleichtes TMP.
Die vierte Suspension umfaßte peroxidgebleichtes TMP, das mit Pectinex USP-L in der gleichen Weise wie die zweite Suspension behandelt wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Figur 7 gezeigt.
Diese Ergebnisse bestätigen, daß der kationische Bedarf der wäßrigen Phase einer Suspension von ungebleichtern TMP niedrig im Vergleich zu einer entsprechenden Probe von peroxidgebleichtem (d.h. alkalisch behandeltem) TMP ist. Der kationische Bedarf von ungebleichtem TMP wird nicht wesentlich durch eine Pektinasebehandlung beeinflußt. Im Gegensatz dazu verringert eine Pektinasebehandlung von peroxidgebleichtem TMP den kationischen Bedarf um ungefähr 50%.
Anionischer Abfall oder nachteilige Substanzen wurden lange für verringerte Wirksamkeit von Retentionshilfsmittel verantwortlich gemacht, aufgrund ihrer Wechselwirkung mit oder ihren Verbrauch von kationischen Retentionshilfsmitteln. Die Polygalacturonsäuren (Pektin), die beim alkalischen Peroxidbleichen von norwegischer Fichte freigesetzt werden, können deshalb als anionischer Abfall betrachtet werden. Durch Abbau der Polygalacturonsäuren mit Pektinase, wobei sie gegenüber dem kationischen Polymer inert gemacht werden, wird die Wirksamkeit des Polymers als Retentionshilfsmittel erhöht.
Sowohl Weichhölzer als auch Harthölzer enthalten Pektine. Es ist auch bekannt, daß die Rinden von verschiedenen Holzarten Pektine enthalten. Es wurde herausgefunden, daß alkalische Bedingungen von Peroxidbleichen die Hauptursache für die Freisetzung von Polygalacturonsäuren von norwegischer Fichte TMP sind. Daraus folgt, daß solch eine Freisetzung von Polyogalacturonsäure von mechanischen Pulpen von anderen Holzarten ebenfalls bei alkalischen Peroxidbleichen stattfinden wurde. Die vorgeschlagene Enzymbehandlung sollte sich als nützlich erweisen zur Verbesserung der Wirksamkeit von kationischen Retentionshilfsmitteln bei Papierherstellungssystemen, die alkalisches Peroxidbleichen von mechanischer Pulpe von vielen verschiedenen Holz- und Nicht- Holzarten verwenden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Papier durch Entwässern einer Pulpe, die alkalisch behandelte pflanzliche Fasern in Pulpeform enthält, dadurch gekennzeichnet, daß Pektinase in die alkalisch behandelte Pulpe eingebracht wird, um jegliche Pektine in der wäßrigen Phase der Pulpe abzubauen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin eine Pulpe, die gebleichte Pflanzenfasern enthält, entwässert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Pulpe zusätzlich ein Füllmittel und/oder ein Retentionshilfsmittel enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, worin ein Retentionshilfsmittel zugegeben wird, nachdem die Pektinase im wesentlichen die Pektine in der wäßrigen Phase der akalisch behandelten Pulpe abgebaut hat.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin von 0,4% bis 4% Pektinase, bezogen auf das Gewicht der trockenen Pulpe, in die alkalisch behandelte Pulpe eingebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Pektinase zu Wasser zugegeben wird, das von der alkalisch behandelten Pulpe erhalten wird, bevor das Wasser rezyklisiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin die Pektinase zu Waschwasser zugegeben wird, das vom Waschen der alkalisch behandelten Pulpe erhalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, worin die Pektinase zu Wasser zugegeben wird, das durch Entwässern der alkalisch behandelten Pulpe erhalten wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die verwendete Pulpe eine unter alkalischen Bedingungen gebleichte mechanische Pulpe ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die verwendete Pulpe eine durch Peroxid, Sauerstoff oder Sulfit gebleichte mechanische Pulpe ist.