FI109037B - Kemiallisen lignoselluloosamassan entsyymikäsittely - Google Patents

Description

109037

Kemiallisen lignoselluloosamassan entsyymikäsittely - Enzymbehandling av en kemisk lignocellulosamassa

Keksintö liittyy paperiteollisuuteen. Sen kohteena on kemiallisten lignoselluloo-5 samassojen entsyymikäsittely.

Massat valmistetaan puusta, joka olennaisesti koostuu selluloosaa tai hemisellu-loosaa olevasta kuitumatriisista, sekä ligniinistä, jonka moniosainen makromole-kyylirakenne liittyy matriisiin.

Ligniinin läsnäolo tuo mukanaan tiettyjä haittoja. Se on erityisen herkkä ultra-10 violettisäteille, jolloin muodostuu ei-toivottuja ja yleisesti tavoitteena olevalle valkoisuudelle haitallisia ruskehtavia tuotteita.

Sen vuoksi paperiteollisuudessa pyritään eliminoimaan ligniini kokonaan tai osittain. Eliminointi voidaan suorittaa kemiallisilla käsittelyillä, jolloin saatava massa on kemiallinen massa.

15 Haluttaessa valmistaa valkoista paperia, tarvitaan täydentäviä, niin sanottuja val-kaisukäsittelyjä. Nämä suoritetaan yleensä useammassa vaiheessa, joihin kuuluvat nimenomaan happidelignifiointivaiheet (O-vaiheet), joko kloorilla Cl2 (tavaille) tai klooridioksidilla C102 (D-vaihe) tai molempien seoksella suoritettavat vaiheet (C/D-vaiheet), joissa Cl2:n substituutiosuhde C102:lla voi olla jopa 50-, : ’: 20 100 %, sekä hypokloriittireaktiolla suoritettavat vaiheet (H-vaiheet).

• · · ;, ; Voidaan myös käyttää alkaliuuttovaiheita (E-vaiheet), joita mahdollisesti vahvis·· ’ tetaan hapella (E/O-vaiheet).

: * ·. · Siten yleisesti sovelletuissa valkaisumenetelmissä käytetään peräkkäin seuraavia vaiheita:

25 C - E - H - D : : taiC/D- E- D- E- D

taiO-C/D-E/O-D-E-D.

' · · · ‘ Tämäntyyppinen menetelmä, jossa käytetään kloorireaktioaineita, aikaansaa kui- I I » I t ‘ ’ tenkin sivutuotteita, kuten kloroligniinejä, jotka hajaantuvat huonosti ja saattavat :'!': 30 olla myrkyllisiä, ja tiettyinä väkevyyksinä saattavat saastuttaa ympäristöä joutu-; 11 ’; essaan ympäristöön poistovesinä.

2 109037

Nyt on käytettävissä vaihtoehtoisia menetelmiä, joissa käytetään esimerkiksi otsonia ja/tai vetyperoksidia, samalla kun tuloksena saatavien paperien valkoisuutta voidaan vielä parantaa.

Ongelmana oli siis kloorivalkaisumenetelmien tapauksessa ainakin saman val-5 koisuuden omaavan massan aikaansaaminen pienemmällä määrällä klooriaineita ja niiden valkaisumenetelmien tapauksessa, joissa ei käytetä klooriaineita, lopullisen valkoisuuden parantaminen.

Siten on esitetty mikro-organismeista johdettujen entsyymivalmisteiden käyttöä ligniinin lignoselluloosamassasta erottavissa käsittelyissä. Pääosa tutkimuksista 10 on suoritettu sienientsyymien suhteen:

Siten US-patenttijulkaisussa 4 690 895 ja EP-A-patenttijulkaisussa 345 715 esitetään kummassakin kraftmassojen ligniininpoistoa Phanerochaete chrysosporium·· sienestä johdetulla entsyymivalmisteella.

US-patenttijulkaisussa 4 690 895 esitetään mainitun sienen mutaatiota, joka tuot-15 taa ligninaaseja eli peroksidaaseja, joiden avulla hajotetaan ligniinissä olevat aromaattiset yhdisteet.

Tässä tarkoitettu käsittely vaatii liuoksena olevaa massaa, jonka happo-pH on välillä 2-7 ja edullisesti 4,5, jota on rikastettu hapella ja johon syötetään vetyperoksidia mangaanisulfaatin läsnä ollessa, inkubaation kestäessä 12 h 39 °C:n lämpö-i 20 tilassa.

• · # ^ Sen jälkeen on suoritettava toinen inkubaatio soodan avulla ennen massan dekan- '..! tointia ja vesipesua.

l EP-A-patenttihakemuksessa 345 715 esitetyt entsyymit ovat myös ligniini- peroksidaaseja ja/tai hapetusasteen 2 (Μη II) omaavaan mangaaniin yhdistettyjä 25 ligniini-peroksidaaseja. Entsyymikäsittelyn olosuhteet ovat samoja, jolloin erona ....: on pesuaineen ja toisen yhdisteen, kuten hydroksyylihapon, lisääminen. Käsitte- .···. lyn edullisessa suoritustavassa suoritetaan alkaliuutto, vesipesuja sen jälkeen ’' ’ happouutto.

EP-A-patenttihakemuksessa 371 712 tutkitaan ligniini-peroksidaasientsyymin 30 muodostumista aiheuttavaa geeniä Streptomvces viridosporus -bakteerin ADN- I · 3 109037 rakenteessa. Tämän entsyymin avulla patenttihakemuksen mukaan hapetetaan ligniiniä happamen pH:n omaavan vetyperoksidin läsnä ollessa.

Hieman eri menettelyn mukaan EP-A-patenttihakemuksessa 373 107 esitetään hemisellulaasikäsittelyä, jotka entsyymit on johdettu Aureobasidium pullulans 5 -sienestä. Hemiselluloosia hajotettaessa siihen liittynyt ligniini erottuu samalla tavalla, ja sen jälkeen ligniini erotetaan alkaliuutolla. Käsittely suoritetaan myös happamella, noin 5 pH:lla.

EP-A-patenttihakemuksissa 383 999 ja 395 792 esitetään myös entsyymien yleensä ja nimenomaan Streptomyces-perheen bakteereista peräisin olevien he-10 misellulaasien käyttöä massojen käsittelemiseksi.

Viimeksi mainitut menetelmät saattavat aiheuttaa uusia haittoja. Hemisellu-laaseilla ei ole erikoista suoraa vaikutusta ligniiniin, vaan ne pyrkivät hajottamaan sekä ligniiniin samanarvoisesti sidotut hemiselluloosat, jotka halutaan hajottaa ligniinin vapauttamiseksi, että hemiselluloosat, joita ei ole sidottu lignii-15 niin, ja tämä ei ole tavoite, johon pyritään. Ligniiniin sitoutumaton hemisellul-oosaosa, jota entsyymit kuitenkin solubilisoivat, saattaa aiheuttaa tiettyä saannit, huonontumista. Toisaalta se voi aiheuttaa reaktio väliaineen biologisen happitar-peen lisääntymistä, josta osa joutuu poistovetenä ympäristöön.

Todetaan siis, että ne sieni- tai bakteeriperäiset entsyymit, jotka tunnetaan eri-20 koisvaikutuksestaan ligniiniin, ovat pelkästään peroksidaaseja. Lignoselluloosa-massan käsitteleminen tällaisten entsyymipohjaisten valmisteiden avulla vaatii : ; ’ kosubstraattia, kuten vetyperoksidia, ja jopa lisäaineita.

Ainoa vaihtoehto on hemisellulaasien käyttö, joiden haittapuolet on mainittu , ·. : edellä.

• I

v 1 25 Lisäksi todetaan, että useimpien edellä mainittujen entsyymivalmistetyyppien osalta on suositeltavaa käyttää selvästi hapanta pH-arvoa. Vesisuspensiossa ole-villa massoilla, joille on suoritettu kemiallinen alkalikäsittely keiton ja/tai valkai-sun aikana, on emäksinen pH yli 8. Tämä merkitsee siis, että haluttaessa käsitellä ,. L t massaa tällaisen alkalikäsittelyn jälkeen, on suoritettava esihapottamisvaihe.

30 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on siis kemiallisten lignoselluloosamassojen . *: ·. entsyymikäsittely ligniinin erottamiseksi, jolla vältetään edellä mainittujen ent- * * 4 109037 syymikäsittelyjen haitat, ja jonka suoritustapa on yksinkertainen eikä vaadi esi-hapottamista ja kosubstraattia.

Keksinnön kohteena on homogeenisessa vesisuspensiossa olevan kemiallisen lignoselluloosamassan käsittelymenetelmä Streptomvces viridosporu -bakteerista 5 johdetulla entsyymivalmisteella, jolla on ligniiniä solubilisoiva vaikutus ilman kosubstraattia.

Tällä entsyymivalmisteella saadaan tietty ligniinin solubilisaatio. Tämän lisäksi entsyymivalmisteella voi olla hemisellulolyyttinen vaikutus.

Käsittely koskee kaikkia kemiallisia lignoselluloosamassoja ja nimenomaan sullo faatilla käsiteltyjä kraftmassoja.

Enstyymikäsittelyn tapauksessa reaktioväliaine voi soveltua paremmin tai huonommin mainittujen entsyymien vaikutukseen. Tämän vuoksi pH- ja lämpötila-olosuhteet soveltuvat erikoisesti optimaalisen entsyymivaikutuksen saavuttamiseksi ja myös entsyymien denaturointivaaran välttämiseksi.

15 Keksinnön mukaan reaktioväliaineen pH on välillä 7-9 ja edullisesti välillä 8-8,5.

Tämä alue vastaa itse mikro-organismin viljelyväliaineen kasvu-pH:ta. Tämä on erittäin edullista sovellettaessa entsyymikäsittelyä kemiallisen käsittelyn jälkeisiin kraftmassoihin, koska liuoksena olevien massojen emäksinen pH on jo yli 8. Massaa voidaan siis käsitellä suoraan ilman säätöä happameen pH:hon. Tar- · 20 vittaessa liuoksena olevaa massaa pH:ta voidaan säätää optimaalisen 8-8,5 pH:n : ’ ·": saamiseksi lisäämällä soodaa tai nimenomaan happoa.

*..; Käsittely suoritetaan lämpötilassa, joka yleensä on välillä 20-65 °C ja edullisesti '; · * ’ välillä 35-40 °C. Tämä kapeampi alue, joka johtaa optimaaliseen entsyymivaiku- ‘‘: tukseen, vastaa kuten pH:n osalta mikro-organismin kasvatusympäristön lämpöti- *.* * 25 laa, mutta myös suunnilleen kemiallisen käsittelyn jälkeisten Kraft-massojen lämpötila-aluetta.

« · , · < *, Keksinnön mukaan entsyymivalmisteen vaikutus tapahtuu yleensä 8 tunnin ajan * '' ja tämä aika valitaan Streptomvces viridosporus -bakteerista johdettujen eri ent- \: syymivalmisteiden vaikutuksen mukaan.

5 109037 Käsiteltävän massan painosuhde vesiliuokseen nähden, joka sisältää entsyymi-valmistetta, jossa se on suspensiona, voi vaihdella melkoisesti. Edullisesti se on välillä 2-15%.

Keksinnön mukaan käytetyn entsyymivalmisteen ligniinin solubilisoiva vaikutus 5 on edullisesti välillä 0,001-0,1 yksikköä massagrammaa kohden (U/g).

Hemisellulolyyttinen ja nimenomaan käytetyn entsyymivalmisteen ksylanaasi-vaikutus on edullisesti välillä 0-20 yksikköä massagrammaa kohden.

Tällä entsyymikäsittelyllä voidaan erottaa ainakin osa lignoselluloosamassaan sisältyvästä ligniinistä. Streptomvces viridosporus -entsyymien ligniiniin kohdistu-10 van spesifisen biohajotuksen tuotteet käsittävät alkalisen tai neutraalin pH:n omaavia vesiliukoisia polymeerejä, joiden polymerointiaste on alhaisempi kuin itse ligniinin. Kyseessä siis ei ole biohajotus, joka etenisi ligniinin täydelliseen mineralisointiin saakka. Keksinnön kohde kuitenkin saavutetaan, koska lig-noselluloosamassan hajotustuotteet voidaan helposti erottaa esimerkiksi pelkällä 15 linkokuivauksella.

Lisäksi todetaan yllättävästi, että tällaisella entsyymivalmisteella voi olla suuri solubilisaatiovaikutus ligniiniin, vaatimatta minkään kosubstraatin, kuten vetyperoksidin, läsnäoloa, kun taas tähän saakka ligniiniin vaikuttavat entsyymit ovat olleet olennaisesti peroksidaaseja, jotka vaativat ainakin vetyperoksidia ollakseen 20 tehokkaita. Keksinnön mukainen käsittely on siis erikoisen edullinen siinä suh- ;;: teessä, että mainitun käsittelyn toteutus ilman kosubstraattia tai muuta ainetta on ; ;' huomattavasti yksinkertaisempi ja kustannukset siis pienempiä.

: * * *: Keksinnön mukainen käsittely voidaan liittää paperinvalmistuksen eri vaiheisiin.

: Se voidaan liittää tavanomaiseen valkaisumenetelmään joko esivaiheena tai val- 25 kaisumenetelmän sekvenssien väliin sovitettuna tai menetelmän jälkeisenä vai- # * · heena. Sitä voidaan käyttää tai toistaa useamman kerran.

Keksinnön mukaisen käsittelyn ollessa valkaisumenetelmää edeltävä vaihe, voi ’ ’ ’: olla edullista suorittaa kyseisen valkaisutyypin mukaan entsyymikäsittelyn jäl- , · · ·. keen soodapesu, jonka jälkeen mahdollisesti seuraa vesipesu.

’: ‘ ‘: 30 Kiertoa entsyymikäsittely-alkalipesu-vesipesu voidaan toistaa useamman kerran, . ’: ·. nimenomaan 2-3 kertaa, jolloin tehokkuutta voidaan lisätä.

6 109037

Keksinnön mukaista entsyymivalmistetta voidaan myös käyttää teollisesta pape-rilaitteistosta peräisin olevan poistoveden käsittelemiseen.

Saadut tulokset ovat selkeitä nimenomaan valkaisun suhteen, ja ne esitetään yksityiskohtaisemmin jäljempänä. Kaikissa tapauksissa havaitaan kemiallisten ligno-5 selluloosamassojen suhteen, riippumatta valkaisumenetelmästä ja lähtöpuun alkuperästä (lehtipuu, havupuu jne), huomattava valkaisun kasvu verrattuna tuloksiin, jotka saadaan massalla, johon on kohdistettu pelkästään tavanomainen valkaisumenetelmä.

Lisäksi on mahdollista vähentää käytetyn aktiivikloorin suhdetta esimerkiksi O-10 D-O-D-E-D-tyyppisen valkaisumenetelmän ensimmäisessä D-vaiheessa ainakin 25 % samalla kun saavutetaan parannettu valkoisuus, yhdellä ainoalla entsyymi-käsittelyllä ennen mainittua valkaisua.

Huomattakoon myös, että vaikkakin käsittely mahdollistaa saadun paperin valkoisuuden lisäämisen, se ei vaikuta mekaanisiin ominaisuuksiin, kun tunnetusti 15 pyrkimys loppuvalkoisuuden parantamiseen valkaisumenetelmän kemiallisin lisävaihein johtaa usein paperin mekaanisten ominaisuuksien huonontumiseen.

Keksinnön muita tunnusmerkkejä ja etuja esitetään seuraavassa suoritusesimerk-kien yksityiskohtaisessa selityksessä.

Kaikissa esitetyissä esimerkeissä tunnusmerkit määritellään seuraavalla tavalla: :v. 20 -lignoselluloosamassan kappa (K) -luvun avulla voidaan arvioida massan lignii-! nisuhde. Sen määrittely, joka tunnetaan hyvin paperialalla, perustuu periaattee seen, jonka mukaan massan ligniini hapettuu kaliumpermanganaatin vaikutuk-sesta, ja sen määrittelee tarkoin ISO-standardi 302. Tuntemalla massan kappa- 1 » · *; ‘: luku voidaan määrittää aktiivikloorin massaprosenttimäärä käytettävään massaan

: 25 nähden (havaittu Cl°:ksi) valkaisumenetelmän ensimmäisen kloorausvaiheen aikana. Tavallisesti käytetty suhde on seuraava: Cl °C = 0,2 x K

- valkoisuus määritetään ISO-standardin 2470 mukaisesti. Se on tutkittavan pape-rikerroksen hajasiniheijastusluvun mittaus, joka suoritetaan täydellisen heijastus-,,.: hajottimen avulla.

30 - Strentomvces viridospoms -sienestä johdettujen entsyymivalmisteiden tehot määritetään seuraavalla tavalla: 7 109037 entsyymien ligniinin solubilisaatiovaikutus määritetään saattamalla vesisuspensiossa oleva entsyymivalmiste kosketukseen jauhemaisen lignoselluloosan (jauhemaisen bentseenialkoholin) kanssa. Jauhe saadaan uuttamalla lignoselluloosa kasvismateriaalista, joka on ennakolta spesifisesti merkitty ligniiniin hiilellä 14 5 menettelyn mukaan, joka on määritelty G. Alibert’n ja A. Boudefn artikkelissa (1979, Physiol. Veg. voi. 17, sivut 67-74). Kosketus johtaa radioaktiivisten yhdisteiden progressiiviseen solubilisaatioon. Sen jälkeen on annosteltava mainitut yhdisteet. Käytännössä lignoselluloosajauhe saatetaan suspensioon puskurissa Tris/HCl (0,3 M pH 8,0 tai 8,5) väkevyydellä 10 mg/ml.

10 Tämä suspensio lisätään entsyymiliuokseen (kulloinkin 1 tilavuus 2 tilavuutta kohti) hämmentämällä 37 °C:n lämpötilassa. Reaktiota seurataan laskemalla ajan kuluessa väliaineesta otettujen näytteiden kelluviin osiin sisältyvä radioaktiivisuus. Tulokset ilmaistaan liuenneen radioaktiivisuuden prosenttimääränä lignoselluloosajauheen alkuperäiseen radioaktiivisuuteen nähden, jolloin prosent-15 timäärä ilmoittaa suoraan liuenneen hajotetun ligniinin prosenttimäärän suhteessa | alkuperäiseen ligniiniin. Yksi yksikkö määritellään 1 %:na liuennutta radioaktivi- suutta minuuttia kohti.

Entsyymivalmisteen hemisellulolyyttinen teho perustuu spesifisesti ksylanaasien läsnäoloon entsyymivalmisteessa. Ksylaaniin kosketuksessa olevat Streptomycc; 20 viridosporus -sienen ksylanaasit vapauttavat reaktioväliaineeseen pelkistys-sokereita, joita annostellaan 3,5-dinitrosalisyylihappomenetelmän mukaan : (DNS), J.B. Summer ja S.F. Howell (1935), J. Biol. Chem. voi. 108, sivut 51-54).

Käytännössä 1-prosenttinen ksylaaniliuos (joka on saatu liuottamalla huoneen-lämmössä 0,1 M:n fosfaattipuskurissa pH:ssa 8) ja liuoksena oleva entsyymival-; * \ 25 miste sekoitetaan tilavuus tilavuudelta hämmentäen 37 °C:n tai 50 °C:n lämpöti-; / lassa. Reaktion jälkeen seuraa pelkistyssokereiden mittaus väliaineotoksista.

' · ’ ' Näillä annostuksilla voidaan sen jälkeen ilmaista ksylanaasiteho numeroilla U- yksikkönä kansainvälisen nimistön mukaan.

•. Tässä käytetty Streptomvces viridosporus -kanta on peräisin kannasta, jonka tal- 30 letusnumero on ATCC 39115 varustetusta. Tunnetulla tavalla suoritetaan mikro-:: organismin kasvatus useassa vaiheessa ensin erlenmeyer- ja sitten käymislaittees- ':' ‘: sa. Sen jälkeen erotetaan bakteerit näiden tuottamia entsyymejä sisältävän solu-· 8 109037 jen ulkopuolisen väliaineen talteenottamiseksi. Mainitut entsyymit puhdistetaan ja/tai erotetaan mahdollisesti sen jälkeen.

Seuraavassa kuvatuissa kokeissa entsyymireaktio suoritetaan 4-massaprosent-tisessa lignoselluloosamassassa, joka on entsyymivalmistetta sisältävässä ve-5 sisuspensiossa. Tarvittaessa suspension pH-arvoa säädetään 8:aan. Reaktio tapahtuu 37 °C:ssa hämmentäen vaihtelevan ajan, joka voi olla jopa 8 tuntia. Reaktion päättyessä massa lingotaan ja mahdollisesti pestään ΙΝ-soodalla ja sen jälkeen vedellä. Kohdistettaessa massaan tämän jälkeen valkaisumenetelmä, jonka ensimmäinen sekvenssi on happialkaliuutto, ei yleensä suoriteta mainittua sooda-10 pesua.

Kaikki ilmoitetut prosenttimäärät ovat massaprosenttimääriä.

Esimerkit 1-4

Streptomvces viridosporus (S.v.) -sienen kasvatusvaiheet esitetään yhteenvetona seuraavassa taulukossa tavanomaisissa kasvatusolosuhteissa, eli 37 °C:ssa happi-15 painetta säätämällä ja 7,5-8 välillä olevalla pH-arvolla.

Vaihe reaktioastia siemennys aika (h) 1 Erien 100 ml 2 ml varastopalloa 24 2 "11 vaiheen 1 muk.jauh. 12 3 Braun 151 vaiheen 2 muk. 12 20 Sen jälkeen suoritetaan viljelyn suodatus silikaattikalvoilla-lasikuiduilla mikro- · ·, , organismien poistamiseksi. Sen jälkeen väkevöidään suodatustuote ja suoritetaan eri entsyymien ensimmäinen erotus saattamalla liuenneet entsyymit kosketukseen ;**. ioninvaihtogeelin kanssa (C.M. sefarose) ja liuosta puskuroidaan pH-arvoon 5 ‘; t / (sitraatti 20 mM). Geeliin sitoutumattomat entsyymit ryhmitellään fraktioon, jos- ' · ’ ’ 25 ta käytetään termiä "kelluva" ja otetaan talteen suodattamalla ja huuhtelemalla geeliä. Tämän kelluvan osan avulla voidaan käsitellä kolme eri lignoselluloosa-' : massatyyppiä.

• Kelluvan osan ligniinin liuotusteho on 0,5 yksikköä entsyymivalmistetta kohti : : (U/l) ja ksylanaasiteho on 100 U/l.

♦ I « * I

30 > » 9 109037

Esimerkki 1

Entsyymikäsittely suoritetaan pH:lla 8 37 °C:ssa 120 min ajan lehtipuusta kuten tammesta, pyökistä, kastanjapuusta, poppelista tai näiden seoksesta tehdyllä kraftmassalla, johon myöhemmin kohdistetaan valkaisumenetelmä, jonka sek-5 venssit ovat seuraavat: - kloorausvaihe C: Cl0 = 0,2 x kappa - alkaliuuttovaihe E: NaOH = 2 % - hypokloriittireaktiovaihe H: Cl° = 1,5 % - klooridioksidireaktiovaihe D: Cl0 = 1 % 10 Tulokset ovat: Näyte entsyymikäsittelyllä kappa käsittelyn jälkeen 12,8 11,3 valkoisuus D-vaiheessa 87,4 88,1 15 Esimerkki 2

Suoritetaan sama käsittely samoissa olosuhteissa havupuusta, kuten kuusesta, tehdyllä kraftmassalla, jolle sen jälkeen suoritetaan valkaisumenetelmä, jonka sekvenssit ovat seuraavat: - vaihe C/D, eli kloorin ja klooridioksidin seoksella: Cl0 = 0,18 kappa (20 % 20 C102) - vaihe E!: NaOH = 2,5 % ;···; - vaihe Di : Cl0 = 3 % . 1' ·. - vaihe E2 : NaOH = 1 % - vaihe D2: Cl0 =1,5% v : 25 Tulokset ovat seuraavat:

Vertailukohde entsyymikäsittelyllä : kappa käsittelyn jälkeen 25,6 23 ‘; valkoisuus Dpvaiheessa 66,4 71,5 valkoisuus D2-vaiheessa 85 86,7 *;;! 30 10 109037

Esimerkki 3

Entsyymikäsittely tapahtuu kuten edelliset mutta pelkästään havupuun kraft-massalla, joka tässä tapauksessa on saatu pin maritime-männystä, jolloin myöhempi valkaisumenetelmä käsittää seuraavat vaiheet: 5 - vaihe Oi happisyövytys alkaliväliaineessa: P(02) = 3 aaria, NaOH = 2,5 % - vaihe Di: C1° = 0,2 x kappa - vaihe O2 : P(02) = 3 baaria, NaOH = 2 % - vaihe D2 : Cl° = 2 % - vaihe E : NaOH = 1 % 10 - vaihe D3: Cl° = 1 %

Tulokset olivat seuraavat:

Vertailukohde entsyymikäsittelyllä kappa käsittelyn jälkeen 29,9 27,6 kappa Οι-vaiheen jälkeen 16,9 15,1 15 kappa 02-vaiheen jälkeen 4,2 3,9 valkoisuus D2-vaiheessa 78,6 79,7 valkoisuus D3-vaiheessa 90,7 91,8

Esimerkki 4

Massan, entsyymikäsittelyn ja valkaisumenetelmän laatu ovat melkein samat . 20 kuin esimerkissä 3 esitetyt. Ainoa ero on siinä, että valkaisuvaiheessa Di käytet- * · · : tiin aktiiviklooria Cl0 seuraavaa määrää: «« · !' ·': Cl0 = 0,15 x K, eli käytetään noin 25 % vähemmän aktiiviklooria tässä vaiheessa.

I · · ’; · · Tulokset ovat seuraavat: • · %

Vertailukohde entsyymikäsittelyllä v : 25 kappa 02-vaiheen jälkeen 4,7 4,3 valkoisuus D2-vaiheessa 76,5 77,7 valkoisuus D3-vaiheessa 89,9 91,1 1 i 1 ‘ Todetaan, että kolmen massatyypin osalta valkoisuuden parannus on huomattava, :: 1-2 %:n valkoisuusluokkaa valkaisun jälkeen ja 1-2 pisteen luokkaa kappaluvun ‘ ·’' ’: 30 suhteen juuri entsyymikäsittelyn jälkeen. Nämä ovat edullisia parannuksia ottaen 11 109037 huomioon että valkaisun parannus n. 85-90 %:n valkoisuudesta lähtien on hankalaa.

Esimerkit 3-4 osoittavat lisäksi, että käyttämällä 25 % vähemmän aktiiviklooria mainitussa valkaisumenetelmässä saadaan entsyymikäsittelyn ansiosta jopa pa-5 rempi valkoisuus, koska lopussa saadaan 91,1 valkoisuus esimerkissä 4 esimerkin 3 vertailukohteen valkoisuuden ollessa vain 90,7.

Tämä merkitsee, että voidaan valita tavoitteeksi maksimaalinen valkoisuus säilyttämällä valkaisumenetelmässä käytetty tavanomainen kloorisuhde tai mainitun kloorisuhteen huomattava vähennys säilyttämällä samalla tyydyttävä valkoisuus 10 tai mikä tahansa tavoite näiden rajojen väliltä.

Esimerkit 5-6

Bakteerin viljelyvaiheet ovat samat. Samoin suoritetaan viljelyn jälkeen bakteri-en suodatus, väkevöidään suodatustuote ilman analyyttistä erotusta.

Entsyymiliuoksen solubilisaatioteho on 0,8 U/l.

15 Esimerkki 5 Käsitellään lehtipuumassaa, johon on äsken kohdistettu entsyymiliuoksen avulla kemiallinen käsittely 37 °C:n lämpötilassa ja pH-arvolla 8,7. Mitataan ajan mukaan (0-8 tuntia) massan kappaluvun kehitystä, jolloin lähtö-kappaluku on n • | : 13,2 vertailukohteeseen verrattuna. Saatu käyrä esitetään oheisessa kaaviossa.

* * * • ·’ 20 Todetaan selvä kappaluvun lasku, joka laskee arvoon n. 11,9 8 tunnin kuluttua, :eli 1,3 pisteen parannus.

r Esimerkki6 v ; Käsitellään samalla tavalla samaa massaa, mutta tällä kertaa 4 tunnin ajan. Sen jälkeen pestään massa soodalla IN ja sen jälkeen vedellä. Sitten suoritetaan sama 25 käsittelykierto. Kappaluvun kehitys käsittelyjen lukumäärän mukaan esitetään ' ’ ‘: seuraavassa kaaviossa.

i I * i · » kappa ennen 1. käsittelyä : 13,9 kappa 1. käsittelyn jälkeen :12,1 kappa 2. käsittelyn jälkeen : 10,1 i • tl

• I

t » 12 109037

Todetaan, että suorittamalla entsyymikäsittely kaksi kertaa peräkkäin voidaan huomattavasti parantaa kappalukua.

I ·

Claims (12)

109037

1. Menetelmä kemiallisen lignoselluloosamassan käsittelemiseksi entsyymi-valmisteen avulla, tunnettu siitä, että se kuuluu massan valkaisuprosessiin paperin valmistamiseksi ja siitä, että mainittuun, homogeenisessä vesisuspensiossa 5 olevaan massaan annetaan suoraan, ilman edeltävää hapotusta, vaikuttaa alle 8 tunnin ajan valmisteen, joka sisältää Streptomyces viridosporus -bakteerista johdettuja entsyymejä, joilla on ligniiniä solubilisoiva vaikutus ilman kosubstraattia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käsittelymenetelmä, tunnettu siitä, että entsyymejä sisältävällä valmisteella on myös hemisellulolyyttinen vaikutus.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ke miallinen lignoselluloosamassa on krafbnassa.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen käsittelymenetelmä, tunnettu siitä, että reaktioväliaineen pH on välillä 7-9 ja edullisesti välillä 8-8,5.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen käsittelymenetelmä, tunnettu 15 siitä, että reaktioväliaine saatetaan lämpötilaan välillä 20-65 °C ja edullisesti välillä 35-40 °C.

6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen käsittelymenetelmä, tunnettu siitä, että entsyymivalmisteen vaikutusta jatketaan 15 minuutista 3 tun- . tiin. » · • · • · · #

7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen käsittelymenetelmä, I'·'; tunnettu siitä, että massan väkevyys massaprosenttimääränä reaktioväliaineessa . * · *. on välillä 2-15 % ja edullisesti se on 4 %. • · • * ·

8. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen käsittelymenetelmä, : tunnettu siitä, että entsyymejä sisältävän valmisteen ligniiniä solubilisoiva vai- 25 kutus on välillä 0,001-0,1 U käsiteltyä massagrammaa kohden.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 2-8 mukainen käsittelymenetelmä, tunnettu ‘ I ’ siitä, että entsyymejä sisältävän valmisteen hemisellulolyyttinen vaikutus on ksy- lanaasivaikutus, joka on pienempi tai yhtä kuin 20 U käsiteltyä massagrammaa ’ ‘: kohden. * t I 109037

10. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen käsittelymenetelmä, tunnettu siitä, että Streptomyces viridosporus -bakteeri saadaan viitenumerolla ATCC 39115 merkitystä kannasta.

11. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen käsittelymenetelmä, 5 tunnettu siitä, että entsyymivalmisteen vaikutuksen jälkeen suoritetaan massan I soodapesu, jonka jälkeen mahdollisesti seuraa vesipesu.

12. Menetelmä, tunnettu siitä, että siinä suoritetaan jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen entsyymikäsittely enemmän kuin kerran.

10 Patentkrav