JP2019534391A - Methods for denaturing pulp containing cellulase enzymes and their products - Google Patents

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Abstract

酵素で変性させた繊維パルプを製造するための方法であって、変性パルプが製紙プロセスについての特性を改善させる、酵素で変性させた繊維パルプを製造するための方法が提供される。変性パルプ及びその使用方法も提供される。A method is provided for producing enzyme-modified fiber pulp, wherein the modified pulp improves properties for the papermaking process. Modified pulp and methods of use thereof are also provided.

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2016年9月16日に出願された米国仮特許出願第62/395,698号(U.S. Provisional Application No. 62/395,698)の出願日の利益を主張する。
This application claims the benefit of the filing date of US Provisional Application No. 62 / 395,698, filed September 16, 2016 (US Provisional Application No. 62 / 395,698).

配列表についての参照
本発明は、ASCIIフォーマットで電子提出された配列表を含み、参照をもってその全体を本明細書に組み込まれたものとする。2017年9月13日に作成された前記ASCIIコピーは、205666_5069_WO_566976_ST25.txtであり、サイズは48542バイトである。
Reference to Sequence Listings The present invention includes sequence listings electronically submitted in ASCII format, which is incorporated herein by reference in its entirety. The ASCII copy created on September 13, 2017 is 205666_5069_WO_566976_ST25.txt and the size is 48542 bytes.

背景技術
以下の背景技術の説明では、特定の構造及び/又は方法について言及する。しかしながら、以下の参考文献は、これらの構造及び/又は方法が先行技術を構成することの容認として解釈されるべきではない。出願人は、かかる構造及び/又は方法が先行技術としての資格がないことを証明する権利を明示的に保持する。
The following background art description refers to specific structures and / or methods. However, the following references should not be construed as an admission that these structures and / or methods constitute prior art. Applicants explicitly retain the right to prove that such structures and / or methods are not eligible for prior art.

セルロース酵素を、パルプ及び紙の用途、例えば、排水性の改善、叩解(refining)エネルギーの低減、脱インキ、古紙パルプ完成紙料の再活性化、及び特定の状況下での引張強さの向上において使用できることは、十分に確立された知識並びに商業的慣例である。例えば、米国特許第4,923,565号(USP 4,923,565)(Fuentesら)、欧州特許第0583310号(EP 0583310)(Leclerc)、及び米国特許第5,169,497号(USP 5,169,497)(Sarkarら)を参照されたい。種々の製紙用薬剤又はポリマーと組み合わせたセルラーゼ処理の使用も報告されている。これらの使用は、使用される薬剤又はポリマーに対する種々の名称、例えば乾燥強度剤、湿潤強度剤、保持剤、凝集剤、固定剤、汚染防止剤、及び酵素安定剤を有する。これらの薬剤は、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、両性ポリマー、並びに種々のアニオン性及び非イオン性界面活性剤を含む。例えば、米国特許番号第5,169,497号(USP 5,169,497)(Sarkarら)、米国特許番号第5,423,946号(USP 5,423,946)、米国特許番号第5,507,914号(USP 5,507,914)、米国特許番号第6,939,437号(USP 6,939,437)(Hillら)、米国特許番号第2002−0084046号(US Publ. No. 2002−0084046)(Hsuら)、米国特許番号第6,066,233号(USP 6,066,233)(Olsenら)、米国特許番号第6,770,170号(USP 6,770,170)(Covarrubias)、米国特許出願公開番号第2011−0168344号(US Publn. No. 2011−0168344)(Kleinら)、米国特許出願公開番号第2014−0116635号(US Publn. No. 2014−0116635)(Portoら)、及び米国特許番号第9,011,643号(USP 9,011,643)(Guら)を参照されたい。   Cellulose enzymes can be used in pulp and paper applications such as improving drainage, reducing refining energy, deinking, reactivating waste paper pulp furnish, and increasing tensile strength under certain circumstances What can be used in is well-established knowledge as well as commercial practice. For example, U.S. Pat. No. 4,923,565 (USP 4,923,565) (Fuentes et al.), EP 058310 (EP 058310) (Leclerc), and U.S. Pat. No. 5,169,497 (USP 5). 169, 497) (Sarkar et al.). The use of cellulase treatment in combination with various papermaking agents or polymers has also been reported. These uses have various names for the drugs or polymers used, such as dry strength agents, wet strength agents, retention agents, flocculants, fixatives, antifouling agents, and enzyme stabilizers. These agents include cationic polymers, anionic polymers, nonionic polymers, amphoteric polymers, and various anionic and nonionic surfactants. For example, US Pat. No. 5,169,497 (USP 5,169,497) (Sarkar et al.), US Pat. No. 5,423,946 (USP 5,423,946), US Pat. No. 507,914 (USP 5,507,914), U.S. Pat. No. 6,939,437 (USP 6,939,437) (Hill et al.), U.S. Pat. No. 2002-0084046 (US Publ. 2002-0084046) (Hsu et al.), US Pat. No. 6,066,233 (USP 6,066,233) (Olsen et al.), US Pat. No. 6,770,170 (USP 6,770,170) (Covarrubias), US Patent Application Publication No. 2011-0168344 (US Publn. No. 2011-0168). 44) (Klein et al.), U.S. Patent Application Publication No. 2014-0116635 (US Publn. No. 2014-0116635) (Porto et al.), And U.S. Patent No. 9,011,643 (USP 9,011,643). ) (Gu et al.).

セルラーゼ酵素は、時に処理されるべき完成紙料に関連した適切なヘミセルラーゼ酵素と組み合わされて、叩解又は機械的作用によって生じるような水和した繊維表面(「ゲル」)層を加水分解して、排水性と濾水性が向上するように働くことが当業者によって一般的に理解される。セルラーゼのエンドグルカナーゼ作用が、叩解のために繊維の非晶質領域に作用し、繊維を軟化させることも当業者に理解される。セルラーゼ酵素は、適切な配合又は投与によって、繊維表面に作用して繊維表面の外部のフィブリル化(fibrillation)を生じ、したがって結合強度又は引張強度を改善することも一般的に認識されている。当業者は、セルラーゼ処理が、繊維内部の損傷を生じ、それが繊維の強度特性及び繊維の長さの減少に悪影響を及ぼしうることを認識している。その結果、製紙のための木材繊維へのセルラーゼ酵素の適用において、繊維に内部損傷を生じないように注意が払われ、したがって繊維の強度及び長さを保つ。   The cellulase enzyme is sometimes combined with the appropriate hemicellulase enzyme associated with the furnish to be treated to hydrolyze the hydrated fiber surface (“gel”) layer as produced by beating or mechanical action. It is generally understood by those skilled in the art that it works to improve drainage and drainage. It will also be understood by those skilled in the art that the endoglucanase action of cellulase acts on the amorphous region of the fiber for beating and softens the fiber. It is also generally recognized that cellulase enzymes, when properly formulated or administered, act on the fiber surface to cause fibrillation outside the fiber surface, thus improving the bond strength or tensile strength. Those skilled in the art recognize that cellulase treatment can cause damage inside the fiber, which can adversely affect the strength properties of the fiber and the reduction in fiber length. As a result, in the application of the cellulase enzyme to wood fibers for papermaking, care is taken not to cause internal damage to the fibers, thus preserving the strength and length of the fibers.

機械パルプ化は、繊維分解(defiberization)及びパルプ繊維化のために膨大な量の電気エネルギーを消費する。様々な戦略が、電気エネルギーの要求を低減するために使用又は提案されてきている。従来の商業的実施は、SO2又は亜硫酸水素塩添加(例えばCTMP)、アルカリ過酸化物添加(例えばAPMP)、高温及び持続時間処理(例えばサーモパルプ(Thermo−pulp))、水蒸気爆発、並びに冷ソーダ前処理が含まれる。研究調査面では、様々な化学的前処理が評価されている。例えば、触媒による酸素化処理は、例えば機械パルプ化のための二次廃棄物を含むインプレッシファイナー(impressifiner)工程又は粗叩解工程における、バナジル有機錯体又は硫酸バナジルに基づき、50%のエネルギー減少及び実質的に改善された繊維順応性が報告されている。例えば国際特許公開番号第1998020199号(WO 1998020199)を参照されたい。 Mechanical pulping consumes enormous amounts of electrical energy for defiberization and pulp fiberization. Various strategies have been used or proposed to reduce electrical energy requirements. Conventional commercial practices include SO 2 or bisulfite addition (eg, CTMP), alkaline peroxide addition (eg, APMP), high temperature and duration treatment (eg, thermo-pulp), steam explosion, and cold Includes soda pretreatment. In research research, various chemical pretreatments have been evaluated. For example, catalytic oxygenation can be achieved with a 50% energy reduction and, for example, based on vanadyl organic complexes or vanadyl sulfate in an impressifiner process or a coarse beating process involving secondary waste for mechanical pulping. Substantially improved fiber compliance has been reported. For example, see International Patent Publication No. 1998020199 (WO 199802019).

製紙及び他の製品のための改良された性質を有する繊維パルプに対して、当該技術分野において未だ対処されていない要求がある。本開示はこの要求に対処する。   There is an unmet need in the art for fiber pulps with improved properties for papermaking and other products. The present disclosure addresses this need.

発明の概要
以下の概要は、広範な概略ではない。様々な実施形態の足掛かり又は重要な要素を識別することも、それらの範囲を詳細に描写することも意図されていない。
SUMMARY OF THE INVENTION The following summary is not an extensive overview. It is not intended to identify the footsteps or key elements of the various embodiments or to delineate their scope.

本開示は、変性パルプを製造するための方法に関する。前記方法は、所与の濾水度で著しい繊維長の減少によって例示されるように、制御された程度の繊維内部の損傷を意図的に引き起こす。得られた繊維は、紙、パルプ又は紙匹の製造のための種々の適用において有用である。具体的に、著しい繊維長の減少によって例示されるように、有意であるが制御された程度の繊維内部の変性又は「繊維内部の損傷」を(繊維表面の変性に加えて)意図的に引き起こすことによって、選択した製紙用化学物質との相乗効果で、種々の製紙上の利点が活用されうる。   The present disclosure relates to a method for producing modified pulp. The method intentionally causes a controlled degree of fiber internal damage, as exemplified by a significant fiber length reduction at a given freeness. The resulting fibers are useful in a variety of applications for the production of paper, pulp or web. Specifically, a significant but controlled degree of fiber internal modification or “fiber internal damage” (in addition to fiber surface modification) is intentionally caused, as exemplified by a significant fiber length reduction. Thus, various papermaking advantages can be exploited in synergy with the selected papermaking chemicals.

製紙用繊維を含むパルプと、(a)繊維内部の損傷を引き起こす条件下でセルロース加水分解性酵素及び(b)繊維長低減促進剤(fiber length reduction enhancement agent)とを接触させて、(i)リファイナーを通過した後又はリファイナーを迂回した後の5%〜96%の製紙用繊維の長さの減少及び(ii)約200カナダ標準濾水度(CSF)〜約700CSFのパルプ濾水度レベルを有する変性パルプを製造することを含む、製紙用パルプの変性方法が提供される。前記変性パルプは、機械的に叩解されたパルプであってよい。   Contacting a pulp comprising papermaking fibers with (a) a cellulose hydrolyzable enzyme and (b) a fiber length reduction enhancement agent under conditions that cause damage within the fibers; (i) 5% to 96% reduction in papermaking fiber length after passing through or bypassing the refiner and (ii) pulp freeness level of about 200 Canadian Standard Freeness (CSF) to about 700 CSF. There is provided a method for modifying a papermaking pulp comprising producing a modified pulp having the same. The modified pulp may be a mechanically beaten pulp.

パルプと繊維長低減促進剤との接触は、好ましくは、パルプと酵素とを接触させた後に生じる。代わりに、パルプと繊維長低減促進剤との接触は、パルプと酵素とを接触させる前に又は接触と同時に生じる。   Contact between the pulp and the fiber length reduction promoter preferably occurs after contacting the pulp with the enzyme. Instead, the contact between the pulp and the fiber length reduction promoter occurs before or simultaneously with the contact between the pulp and the enzyme.

前記方法は、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、遊離グリオキサール、及びそれらの2超の任意の混合物からなる群から選択される繊維長低減促進剤を使用してよい。   The method comprises a hydrolysis polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis greater than 70%, a copolymer of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride, a copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride, free glyoxal, and their A fiber length reduction promoter selected from the group consisting of more than two arbitrary mixtures may be used.

前記方法は、セルラーゼ酵素又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素であるセルロース加水分解性酵素を使用してよい。セルロース加水分解性酵素は、クリソスポリウム・ラクノウェンス(Chrysosporium lucknowense)/ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophilia)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、アスペルギルス属(Aspergillus)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、トリコデルマ属(Trichoderma)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、及びそれらの組合せからなる群から選択されるセルラーゼであってよい。   The method may use a cellulose hydrolyzing enzyme which is a cellulase enzyme or a cellulase functionalized hemicellulase enzyme. Cellulose hydrolyzing enzymes are derived from or derived from Chrysosporium lucknowense / Myceliophthora thermophilia, or a cellulase derived from them, Humicola insolens. It may be a cellulase selected from the group consisting of a cellulase, a cellulase obtained from or derived from Aspergillus, a cellulase obtained from or derived from Trichoderma, and combinations thereof.

前記方法のパルプは、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、及びそれらの混合物からなる群から選択される製紙用繊維を含んでよい。   The pulp of the method may comprise papermaking fibers selected from the group consisting of softwood pulp, hardwood pulp, and mixtures thereof.

前記方法の繊維長低減促進剤は、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、変性パルプの製紙用繊維の長さの低減は、約5%〜約20%であり、変性パルプのパルプ濾水度は、約300CSF〜約650CSFである。   The fiber length reduction accelerator of the method is selected from the group consisting of a hydrolyzed polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis of greater than 70%, and a copolymer of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride. The reduction in papermaking fiber length is from about 5% to about 20%, and the pulp freeness of the modified pulp is from about 300 CSF to about 650 CSF.

前記方法の製紙用繊維は、木材繊維であってよく、かつ繊維長低減促進剤は、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、かつパルプ1トンあたり0.5キログラム(0.5kg/トン(パルプ))〜約29kg/トン(パルプ)の投与量で存在し、その際変性パルプのパルプ濾水度は、約350CSF〜約650CSFである。   The papermaking fibers of the method may be wood fibers and the fiber length reduction promoter is a hydrolyzed polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis greater than 70%, and acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride. And present in a dosage of 0.5 kilogram (0.5 kg / ton (pulp)) to about 29 kg / ton (pulp) per ton of pulp, wherein the pulp of the modified pulp The freeness is from about 350 CSF to about 650 CSF.

前記方法の繊維長低減促進剤は、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、かつパルプ1トンあたり0.5キログラム(0.5kg/トン(パルプ))〜約29kg/トン(パルプ)の投与量で存在し、変性パルプの製紙用繊維の長さの低減は、約5%〜約20%であり、変性パルプのパルプ濾水度は、約300CSF〜約650CSFである。   The fiber length reduction promoter of the method is selected from the group consisting of a hydrolyzed polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis of greater than 70%, and a copolymer of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride, and pulp 1 Present at a dosage of 0.5 kilogram per ton (0.5 kg / ton (pulp)) to about 29 kg / ton (pulp), the reduction in the length of the modified pulp papermaking fiber is from about 5% to about 20 The pulp freeness of the modified pulp is from about 300 CSF to about 650 CSF.

前記した又は本明細書に記載された任意の方法の酵素で変性した繊維パルプも提供される。   Also provided are enzyme pulps modified with any of the methods described above or described herein.

製紙用繊維を含むパルプと、熱安定性又は超熱安定性のセルロース加水分解性酵素とを約70℃〜約125℃の温度で接触させることを含むパルプ繊維の変性方法も提供され、その際セルラーゼ酵素は、実質的に約35℃〜約55℃の温度で不活性である。前記方法のパルプ又は繊維状材料の叩解エネルギーは、少なくとも10%だけ低減されてよい。前記方法の変性パルプは、熱安定性又は超熱安定性のセルロース加水分解性酵素と接触させることなく製造したパルプのヘミセロロース含有量と比較して、少なくとも0.2質量%だけ低減されたヘミセルロース含有量を有しうる。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、セルラーゼ、セルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素、又は付随するヘミセルラーゼ酵素機能を含むセルラーゼ、例えばキシラナーゼ、マンナナーゼ、グルカナーゼ、及びベータ−グルカナーゼであってよい。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、配列番号6のセルラーゼ及び配列番号2のセルラーゼからなる群から選択されるセルラーゼであってよい。前記方法の接触ステップは、さらに、ヘミセルラーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、ラッカーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、及びオキシドレダクターゼからなる群から選択される熱安定性又は超熱安定性酵素を含んでよい。前記方法のパルプは、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、及びそれらの混合物からなる群から選択される製紙用繊維を含む。前記方法の酵素接触ステップは、さらに、イオン性液体、N−アルキル化尿素、N−アルキル化ラクタム、N−アルキル化アミド、ポリオールエーテル、ポリオール、及びそれらの組合せからなる群から選択される結晶内リグノセルロース剤(intracrystalline lignocellulosic agent)を含んでよい。前記方法のパルプは、クラフトパルプ、亜硫酸パルプ、機械パルプ、半化学パルプ、半機械パルプ、フラッフパルプ、溶解パルプ、古紙パルプ、バイオリファイナリーパルプ、又は脱インキパルプを含む。前記方法により製造された酵素で変性させた繊維パルプも考慮する。   There is also provided a method for modifying pulp fibers comprising contacting a pulp comprising papermaking fibers with a thermostable or super thermostable cellulose hydrolyzing enzyme at a temperature of about 70 ° C to about 125 ° C. The cellulase enzyme is substantially inactive at a temperature of about 35 ° C to about 55 ° C. The beating energy of the pulp or fibrous material of the method may be reduced by at least 10%. The modified pulp of the above method contains a hemicellulose content that is reduced by at least 0.2% by weight compared to the hemicellose content of the pulp produced without contact with a thermostable or hyperthermostable cellulose hydrolyzing enzyme. Can have a quantity. The cellulose hydrolyzing enzyme of the method may be a cellulase, a cellulase functionalized hemicellulase enzyme, or a cellulase comprising an associated hemicellulase enzyme function, such as xylanase, mannanase, glucanase, and beta-glucanase. The cellulose hydrolyzing enzyme of the method may be a cellulase selected from the group consisting of a cellulase of SEQ ID NO: 6 and a cellulase of SEQ ID NO: 2. The contacting step of the method may further comprise a thermostable or hyperthermostable enzyme selected from the group consisting of hemicellulase, mannanase, xylanase, pectinase, laccase, lignin peroxidase, manganese peroxidase, and oxidoreductase. The pulp of the method comprises papermaking fibers selected from the group consisting of softwood pulp, hardwood pulp, and mixtures thereof. The enzyme contacting step of the method further comprises an intracrystalline selected from the group consisting of ionic liquids, N-alkylated ureas, N-alkylated lactams, N-alkylated amides, polyol ethers, polyols, and combinations thereof. An lignocellulosic agent may be included. The pulp of the method includes kraft pulp, sulfite pulp, mechanical pulp, semi-chemical pulp, semi-mechanical pulp, fluff pulp, dissolving pulp, waste paper pulp, biorefinery pulp, or deinked pulp. Also considered are fiber pulps modified with the enzyme produced by the method.

(1)FQA長さ−加重平均繊維長により測定して約2.1mm〜約2.8mmの繊維長を有する針葉樹繊維を含むパルプと、セルロース加水分解性酵素とを、約35℃〜約125℃の温度で接触させ、(2)変性パルプを叩解して、(i)約0.6mm〜約1.7mmの繊維長及び(ii)約400カナダ標準濾水度(CSF)〜約700CSFのパルプ濾水度を有する変性パルプを製造することを含む、製紙用パルプの変性方法も提供される。前記方法の接触ステップは、約35℃〜約125℃の温度で、約30分〜約10時間実施されてよい。代わりに、前記接触ステップは、約35℃〜約65℃の温度で、及びパルプ1トンあたり約0.2キログラム(約0.2kg/T)〜約20kg/Tの酵素投与量で実施してよい。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、クリソスポリウム・ラクノウェンス(Chrysosporium lucknowense)/ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophilia)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、アスペルギルス属(Aspergillus)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、トリコデルマ属(Trichoderma)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、及びそれらの組合せからなる群から選択されるセルラーゼであってよい。前記方法の接触ステップは、約66℃〜約125℃の温度で、及びパルプ1トンあたり約0.2キログラム(約0.2kg/T)〜約20kg/Tの酵素投与量で実施してよい。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、セルラーゼ酵素又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素であってよい。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、配列番号6又は配列番号2のセルラーゼであってよい。前記方法は、パルプと繊維長低減促進剤との接触も含んでよい。パルプと繊維長低減促進剤とを接触させる前記方法は、好ましくは、パルプと酵素とを接触させた後に実施する。   (1) FQA length—pulp containing coniferous fibers having a fiber length of about 2.1 mm to about 2.8 mm as measured by weighted average fiber length, and a cellulose hydrolyzing enzyme, about 35 ° C. to about 125 (2) beating the modified pulp, (i) a fiber length of about 0.6 mm to about 1.7 mm, and (ii) about 400 Canadian Standard Freeness (CSF) to about 700 CSF. Also provided is a method for modifying a papermaking pulp comprising producing a modified pulp having pulp freeness. The contacting step of the method may be performed at a temperature of about 35 ° C. to about 125 ° C. for about 30 minutes to about 10 hours. Instead, the contacting step is performed at a temperature of about 35 ° C. to about 65 ° C. and at an enzyme dosage of about 0.2 kilograms per ton of pulp (about 0.2 kg / T) to about 20 kg / T. Good. Cellulose hydrolyzing enzyme of said method is obtained from or derived from Chrysosporium lucknowense / Myceliophthora thermophilia, Humicola insolens A cellulase selected from the group consisting of: a cellulase derived from, a cellulase obtained from or derived from Aspergillus, a cellulase obtained from or derived from Trichoderma, and combinations thereof Good. The contacting step of the method may be performed at a temperature of about 66 ° C. to about 125 ° C. and at an enzyme dosage of about 0.2 kilograms per ton of pulp (about 0.2 kg / T) to about 20 kg / T. . The cellulose hydrolyzing enzyme of the method may be a cellulase enzyme or a cellulase functionalized hemicellulase enzyme. The cellulose hydrolyzing enzyme of the method may be a cellulase of SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 2. The method may also include contacting the pulp with a fiber length reduction promoter. The method of bringing the pulp into contact with the fiber length reduction accelerator is preferably carried out after bringing the pulp into contact with the enzyme.

(i)約0.6mm〜約1.7mmの繊維長、及び(ii)約400カナダ標準濾水度(CSF)〜約700CSFのパルプ濾水度を有する、酵素で変性させた針葉樹繊維パルプも提供される。   An enzyme-modified softwood fiber pulp having (i) a fiber length of about 0.6 mm to about 1.7 mm, and (ii) a pulp freeness of about 400 Canadian Standard Freeness (CSF) to about 700 CSF Provided.

本明細書において、本開示の方法のいずれかによって製造された変性パルプを含む、紙匹又はパルプ製品も記載される。紙匹又はパルプ製品は、印刷筆記用紙、包装紙、板紙、パーソナルケア及び衛生製品、ティッシュペーパー、ペーパータオル、紙ナプキン、紙ワイプ、紙皿、紙コップ、紙容器、脱インキ紙、再生紙、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、ナノ結晶セルロース、溶解パルプ、及びポリマー含浸のための原紙又は複合材のための原紙からなる群から選択されてよい。   Also described herein is a web or pulp product comprising a modified pulp produced by any of the methods of the present disclosure. Paper or pulp products are printed writing paper, wrapping paper, paperboard, personal care and hygiene products, tissue paper, paper towels, paper napkins, paper wipes, paper plates, paper cups, paper containers, deinked paper, recycled paper, fine paper It may be selected from the group consisting of crystalline cellulose, microfibrillated cellulose, nanofibrillated cellulose, nanocrystalline cellulose, dissolving pulp, and base paper for polymer impregnation or base paper for composites.

前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の双方は、例示的かつ説明的であり、開示された化合物、組成物、及び方法のさらなる説明を提供することを意図していることを理解されたい。   It is understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further description of the disclosed compounds, compositions, and methods. I want.

様々な製品、組成物及び方法を説明する目的で、図面に特定の実施形態が描かれている。しかしながら、製品、組成物、それらの製造方法、及びそれらの使用方法は、図面に描かれている実施形態の正確な配置及び手段に限定されない。   For the purpose of illustrating various products, compositions and methods, specific embodiments are depicted in the drawings. However, the products, compositions, methods for making them, and methods for using them are not limited to the exact arrangement and means of the embodiments depicted in the drawings.

図1は、対照パルプ及び2種の酵素で処理したパルプについてのPFIミル回転に対する濾水度(CSF、カナダ標準濾水度)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 1 illustrates a graph plotting freeness (CSF, Canadian standard freeness) against PFI mill rotation for control pulp and pulp treated with two enzymes. 図2は、対照パルプ及び2種の酵素で処理したパルプについてのPFIミル回転に対する比引張強さ(NM/g)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 2 illustrates a graph plotting specific tensile strength (NM / g) against PFI mill rotation for control pulp and pulp treated with two enzymes. 図3は、対照パルプ、2種の酵素で処理したパルプ、及び1種の酵素で処理し、続いて叩解前に繊維長低減促進剤と接触させたパルプについてのPFIミル回転に対するシーフィールド平滑度(ml/分)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 3 shows Seafield smoothness versus PFI mill rotation for control pulp, pulp treated with two enzymes, and pulp treated with one enzyme and subsequently contacted with a fiber length reduction promoter prior to beating. A graph plotting (ml / min) is shown. 図4は、対照パルプ、2種の酵素で処理したパルプ、及び1種の酵素で処理し、続いて叩解前に繊維長低減促進剤と接触させたパルプについての濾水度(CSA)に対するシーフィールド平滑度(ml/分)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 4 shows the sheet versus freeness (CSA) for control pulp, pulp treated with two enzymes, and pulp treated with one enzyme and subsequently contacted with a fiber length reduction promoter prior to beating. Figure 3 illustrates a graph plotting field smoothness (ml / min). 図5は、対照パルプ、2種の酵素で処理したパルプ、及び1種の酵素で処理し、続いて叩解前に繊維長低減促進剤と接触させたパルプについての濾水度に対する長さ−加重平均繊維長(LWAFL)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 5 shows length-weight versus freeness for control pulp, pulp treated with two enzymes, and pulp treated with one enzyme and subsequently contacted with a fiber length reduction promoter prior to beating. Figure 3 illustrates a graph plotting average fiber length (LWAFL). 図6は、対照パルプ及び1種の酵素で処理したパルプについてのバレービーター叩解時間(Valley−beater refining time)(分)に対する濾水度(CSF、カナダ標準濾水度)をプロットしたグラフを図示する。濾水度を、XelorexTMとブレンドした後にパルプ上で測定した。FIG. 6 illustrates a graph plotting freeness (CSF, Canadian standard freeness) against Valley-beater refining time (minutes) for control pulp and pulp treated with one enzyme. To do. The freeness was measured on the pulp after blending with Xelorex . 図7は、図6の対照パルプ及び酵素で処理したパルプからのDSF(動的シート形成機(Dynamic Sheet Former))シートについてのバレービーター叩解時間(分)に対するペーパーバルク(cc/g)をプロットしたグラフを図示する。パルプを、バレービーター叩解後にXelorexTMとブレンドし、そしてDSFシートにした。FIG. 7 plots paper bulk (cc / g) against volley beater beat time (minutes) for DSF (Dynamic Sheet Former) sheets from the control pulp and enzyme treated pulp of FIG. The graph is illustrated. The pulp was blended with Xelorex after volley beater beating and into a DSF sheet. 図8は、図6の対照パルプ及び酵素で処理したパルプからのDSF(動的シート形成機)シートについてのバレービーター叩解後の濾水度(CSF)に対するペーパーバルク(cc/g)をプロットしたグラフを図示する。パルプを、バレービーター叩解後にXelorexTMとブレンドし、そしてDSFシートにした。FIG. 8 plots paper bulk (cc / g) against freeness (CSF) after beaten beater for a DSF (dynamic sheet former) sheet from the control pulp and enzyme treated pulp of FIG. The graph is illustrated. The pulp was blended with Xelorex after volley beater beating and into a DSF sheet. 図9は、図6の対照パルプ及び酵素で処理したパルプからのDSF(動的シート形成機)シートについてのバレービーター叩解後の濾水度(CSF)に対するMD(縦目)引張強さ(Kgf/mm)をプロットしたグラフを図示する。パルプを、バレービーター叩解後にXelorexTMとブレンドし、そしてDSFシートにした。FIG. 9 shows the MD (longitudinal) tensile strength (Kgf) versus freeness (CSF) after beating the valley beater for DSF (dynamic sheet former) sheets from the control pulp and enzyme treated pulp of FIG. / Mm) is plotted. The pulp was blended with Xelorex after volley beater beating and into a DSF sheet. 図10は、図6の対照パルプ及び酵素で処理したパルプからのDSF(動的シート形成機)シートについてのバレービーター叩解後の濾水度(CSF)に対する紙のCD(横目)引裂強さ(gf)をプロットしたグラフを図示する。パルプを、バレービーター叩解後にXelorexTMとブレンドし、そしてDSFシートにした。FIG. 10 shows the CD (horizontal) tear strength of the paper against the freeness (CSF) after beating the valley beater for DSF (dynamic sheet former) sheets from the control pulp and enzyme treated pulp of FIG. A graph plotting gf) is illustrated. The pulp was blended with Xelorex after volley beater beating and into a DSF sheet. 図11は、対照パルプ及び超熱安定性セルラーゼであるセルラーゼBで処理したパルプについてのバレービーター叩解(分)に対する濾水度(CSF)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 11 illustrates a graph plotting freeness (CSF) versus volley beater beats (minutes) for control pulp and pulp treated with cellulase B, a super thermostable cellulase. 図12は、対照パルプ(酵素なし)、55℃で3つの異なる投与量でセルラーゼAで処理したパルプ、及び70℃で3つの異なる投与量でセルラーゼBで処理したパルプについてのバレービーター叩解(分)に対する濾水度(CSF)をプロットしたグラフを図示する。バツ=酵素処理していないパルプ。黒塗りの三角=10kg/T、70℃でのセルラーゼB。黒塗りの四角=15kg/T、70℃でのセルラーゼB。黒塗りの丸=20kg/T、70℃でのセルラーゼB。白抜きの記号は55℃でのセルラーゼAについてのデータである;三角の点線は0.2kg/Tのデータであり、四角の点線は0.4kg/Tのデータであり、丸の点線は2kg/Tのデータである。FIG. 12 shows volley beater beats (minutes) for control pulp (no enzyme), pulp treated with cellulase A at 3 different doses at 55 ° C., and pulp treated with cellulase B at 3 different doses at 70 ° C. ) Is a graph plotting freeness (CSF) against. X = Pulp not treated with enzyme. Black triangle = 10 kg / T, cellulase B at 70 ° C. Black square = 15 kg / T, Cellulase B at 70 ° C. Black circle = 20 kg / T, cellulase B at 70 ° C. The open symbols are data for cellulase A at 55 ° C .; the triangular dotted line is 0.2 kg / T data, the square dotted line is 0.4 kg / T data, and the round dotted line is 2 kg. / T data. 図13は、対照パルプ(酵素なし)、55℃で3つの異なる投与量でセルラーゼAで処理したパルプ、及び70℃で2つの異なる投与量でセルラーゼBで処理したパルプについてのバレービーター叩解(分)に対する長さ−加重平均繊維長(LWAFL)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 13 shows volley beater beating (minutes) for control pulp (no enzyme), pulp treated with cellulase A at 3 different doses at 55 ° C., and pulp treated with cellulase B at 2 different doses at 70 ° C. ) Is a graph plotting length-weighted average fiber length (LWAFL). 図14は、対照パルプ(酵素なし)、55℃で3つの異なる投与量でセルラーゼAで処理したパルプ、及び70℃で2つの異なる投与量でセルラーゼBで処理したパルプについての濾水度(CSF)に対する長さ−加重平均繊維長(LWAFL)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 14 shows freeness (CSF) for control pulp (no enzyme), pulp treated with cellulase A at three different doses at 55 ° C., and pulp treated with cellulase B at two different doses at 70 ° C. ) Is a graph plotting length-weighted average fiber length (LWAFL). 図15は、対照パルプ(酵素なし)、Percol(登録商標)で共叩解(co-refine)した対照パルプ、及び0.4kg/Tの投与量でセルラーゼAで処理し、Percol(登録商標)又はXelorexTMで共叩解したパルプについてのバレービーター叩解(分)に対する濾水度(CSF)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 15 shows a control pulp (no enzyme), a control pulp co-refined with Percol®, and treated with cellulase A at a dosage of 0.4 kg / T and either Percol® or FIG. 6 illustrates a graph plotting freeness (CSF) versus valley beater beats (minutes) for pulp co-beaten with Xelorex . 図16は、対照パルプ(酵素なし)、Percol(登録商標)で共叩解した対照パルプ、及び0.4kg/Tの投与量でセルラーゼAで処理し、Percol(登録商標)又はXelorexTMで共叩解したパルプについての濾水度(CSF)に対する長さ−加重平均繊維長(LWAFL)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 16 shows control pulp (no enzyme), control pulp co-beaten with Percol®, and treated with cellulase A at a dose of 0.4 kg / T and co-beaten with Percol® or Xelorex ™. Figure 2 illustrates a graph plotting length-weighted average fiber length (LWAFL) against freeness (CSF) for the finished pulp. 図17は、対照パルプ(酵素なし)、0.4kg/T又は2kg/Tの投与量でセルラーゼAで処理したパルプ、及び0.4kg/Tの投与量でセルラーゼAで処理し、叩解し、そしてPercol(登録商標)又はXelorexTMと合したパルプについての濾水度(CSF)に対する長さ−加重平均繊維長(LWAFL)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 17 shows control pulp (no enzyme), pulp treated with cellulase A at a dose of 0.4 kg / T or 2 kg / T, and treated with cellulase A at a dose of 0.4 kg / T, beaten, And illustrates a graph plotting length-weighted average fiber length (LWAFL) against freeness (CSF) for pulp combined with Percol® or Xelorex . 図18は、対照パルプ(酵素なし)及びセルラーゼBで85℃で処理したパルプについてのバレービーター叩解(分)に対する濾水度(CSF)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 18 illustrates a graph plotting freeness (CSF) versus volley beater beats (minutes) for control pulp (no enzyme) and pulp treated with cellulase B at 85 ° C. 図19は、対照パルプ(酵素なし)及びセルラーゼA(1kg/Tの投与量)で50℃で処理したパルプについての比縁荷重(Specific Edge Load)(SEL;J/m)に対する濾水度(CSF)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 19 shows the freeness (specific edge load) (SEL; J / m) for the pulp treated with control pulp (no enzyme) and cellulase A (1 kg / T dose) at 50 ° C. Fig. 2 illustrates a graph plotting CSF). 図20は、対照パルプ(酵素なし)及びセルラーゼA(1kg/Tの投与量)で50℃で処理したパルプについての比叩解エネルギー(Specific Refining Energy)(KW−h/トン)に対する濾水度(CSF)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 20 shows the freeness (specific refining energy) (KW-h / ton) for pulp treated with control pulp (no enzyme) and cellulase A (1 kg / T dose) at 50 ° C. Fig. 2 illustrates a graph plotting CSF). 図21は、対照パルプ(酵素なし)、酵素叩解後にPercol(登録商標)を添加して又は添加せずにセルラーゼA(1kg/Tの投与量)で50℃で処理したパルプについての濾水度(CSF)に対する長さ−加重平均繊維長(LWAFL)をプロットしたグラフを図示する。FIG. 21 shows freeness for control pulp (no enzyme), pulp treated with cellulase A (1 kg / T dose) at 50 ° C. with or without Percol® after enzyme beating. Figure 2 illustrates a graph plotting length-weighted average fiber length (LWAFL) against (CSF). 図22は、対照パルプ(酵素なし)及びセルラーゼA(1kg/Tの投与量)で50℃で処理したパルプについての比叩解エネルギー(KW−h/トン)に対する長さ−加重平均繊維長(LWAFL)をプロットしたグラフを図示する。Figure 22 shows the length-weighted average fiber length (LWAFL) versus specific beating energy (KW-h / ton) for pulp treated with control pulp (no enzyme) and cellulase A (1 kg / T dose) at 50 ° C. ) Is plotted.

説明
製紙及び他の製品のための改良された性質を有する繊維パルプに対して、当該技術分野における要求がある。本開示は、変性繊維パルプを製造するための方法を提供することによってこの要求に対処する。したがって、パルプ中の製紙用繊維を変性して繊維内部の損傷を生じさせる方法が提供され、ここで変性パルプは、未変性のパルプと比較して製紙プロセスにおいて利益を提供する。変性パルプは、相応する未変性のパルプに関連して次の利益の少なくとも1つを提供する:(1)広葉樹繊維に代わってより多くの針葉樹繊維を使用することを可能にする製紙特性、例えば地合(formation)の改善;(2)所与の濾水度での製紙バルクの改善;(3)製紙の平滑度の改善;(4)叩解のためのエネルギー費用の低減;及び(5)ヘミセルロース含有量における低減。前記開示に基づいて追加の利点が明らかになるだろう。変性パルプ及びその使用方法も提供される。
Description There is a need in the art for fiber pulp having improved properties for papermaking and other products. The present disclosure addresses this need by providing a method for producing modified fiber pulp. Accordingly, a method is provided for modifying papermaking fibers in the pulp to cause damage inside the fibers, where the modified pulp provides benefits in the papermaking process compared to unmodified pulp. Modified pulp provides at least one of the following benefits in relation to the corresponding unmodified pulp: (1) Papermaking properties that allow the use of more coniferous fibers instead of hardwood fibers, for example Improved formation; (2) improved paper bulk at a given freeness; (3) improved smoothness of paper; (4) reduced energy costs for beating; and (5) Reduction in hemicellulose content. Additional advantages will become apparent based on the above disclosure. Modified pulp and methods of use thereof are also provided.

定義
本明細書において使用されるように、以下の用語のそれぞれは、この段落において関連する意味を有する。追加の定義が本開示を通して存在する。
Definitions As used herein, each of the following terms has the associated meaning in this paragraph. Additional definitions exist throughout this disclosure.

「a」及び「an」の冠詞は、本明細書では、冠詞の文法上の目的語の1つ又は1超(すなわち少なくとも1つ)を指すために使用される。例として、「1つの要素(an element)」は、1つの要素又は1超の要素を意味する。   The articles “a” and “an” are used herein to refer to one or more (ie, at least one) of the grammatical objects of the article. By way of example, “an element” means one element or more than one element.

「約」という用語は、当業者には理解されるであろうし、それが使用される文脈に応じてある程度変動するであろう。本明細書で使用される場合に、「約」という用語は、記載されている数が、その数のプラスマイナス5パーセントだけ外れてよいことを意味する。例えば、「約250g」は、237.5〜262.5gを意味する。「約」という用語が範囲で使用される場合に、下限は、下限の数のマイナス5%程度であってよく、上限は上限の数のプラス5%まで拡張されてよい。例えば、約100〜約200gの範囲は、低くて95gから210gまでの範囲を示す。   The term “about” will be understood by those of ordinary skill in the art and will vary to some extent on the context in which it is used. As used herein, the term “about” means that the number being described may deviate by plus or minus 5 percent of that number. For example, “about 250 g” means 237.5 to 262.5 g. Where the term “about” is used in a range, the lower limit may be on the order of minus 5% of the lower limit number, and the upper limit may be extended to plus 5% of the upper limit number. For example, a range of about 100 to about 200 g indicates a low range of 95 g to 210 g.

範囲:本開示を通して、本開示の様々な態様を範囲形式で提示することができる。範囲形式での説明は、単に便宜上及び簡潔さのためであり、本開示の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解すべきである。したがって、範囲の説明は、その範囲内の個々の数値だけでなく全ての可能な部分範囲を具体的に開示していると見なされるべきである。例えば、1〜6のような範囲の記載は、1〜3、1〜4、1〜5、2〜4、2〜6、3〜6等のような部分的範囲、並びにその範囲内の個々の数、例えば、1、2、2.7、3、4、5、5.3、及び6を具体的に開示していると見なされるべきである。これは範囲の幅に関係なく適用される。   Scope: Throughout this disclosure, various aspects of this disclosure can be presented in a range format. It should be understood that the description in range format is merely for convenience and brevity and should not be construed as an inflexible limitation on the scope of the disclosure. Accordingly, the description of a range should be considered to have specifically disclosed all the possible subranges as well as individual numerical values within that range. For example, the description of ranges such as 1 to 6 includes partial ranges such as 1 to 3, 1 to 4, 1 to 5, 2 to 4, 2 to 6, 3 to 6, etc. Are to be considered as specifically disclosing, for example, 1, 2, 2.7, 3, 4, 5, 5.3, and 6. This applies regardless of the width of the range.

開示される組成物及び方法に関して本開示において想定されているように、一態様において、本開示の実施形態は、開示された構成要素及び/又はステップを含む。他の態様において、本開示の実施形態は、本質的に開示されている構成要素及び/又はステップからなる。さらに他の態様において、本開示の実施形態は、開示されている構成要素及び/又はステップからなる。   As contemplated in the present disclosure with respect to the disclosed compositions and methods, in one aspect, embodiments of the present disclosure include the disclosed components and / or steps. In other aspects, embodiments of the present disclosure consist essentially of the disclosed components and / or steps. In yet other aspects, embodiments of the present disclosure consist of the disclosed components and / or steps.

詳細な説明
繊維長の低減
従来の製紙において、セルラーゼ酵素処理は、ドレネージの改善のため、又は叩解強さの改善のために遂行される。かかるセルラーゼ酵素処理において、繊維長の低減により反映されるように、内部繊維の劣化は常に避けられる。この従来の見解に反して、本出願人は、有益な製紙及び紙製品の特性が、本明細書に開示されるようにセルラーゼ処理及び叩解の組み合わせにより意図的に繊維形態の変化及び繊維長の低減を引き起こすことによって達成できることを見出した。より詳述すれば、本出願人は、セルロース加水分解性酵素の使用によって制御された程度の繊維内部の損傷を誘発して、リファイナーを通過した後又はリファイナーを迂回した後に5%から96%の低減した製紙用繊維の長さを有し、一方で、叩解していないパルプと比較して、200CSF〜700CSFのパルプ濾水レベルを維持することで、紙、紙製品、又は他のパルプ製品を製造するために使用される場合に改善された特性を有するパルプを製造することを見出した。
DETAILED DESCRIPTION Reduction of fiber length In conventional papermaking, cellulase enzyme treatment is performed to improve drainage or to improve beating strength. In such cellulase enzyme treatment, degradation of internal fibers is always avoided, as reflected by a reduction in fiber length. Contrary to this conventional view, Applicants have found that beneficial papermaking and paper product properties are intentionally altered in fiber morphology and fiber length by a combination of cellulase treatment and beating as disclosed herein. We have found that this can be achieved by causing a reduction. More specifically, Applicants have induced 5% to 96% after passing through or bypassing a refiner, inducing a degree of fiber internal damage controlled by the use of cellulose hydrolyzing enzymes. While having a reduced papermaking fiber length, while maintaining a pulp drainage level of 200 CSF to 700 CSF compared to unpulled pulp, paper, paper products, or other pulp products It has been found to produce pulp having improved properties when used to make.

製紙用パルプと、繊維内部の損傷を引き起こす条件下でセルロース加水分解性酵素と、及び繊維長低減促進剤とを接触させ、リファイナーを通過した後又はリファイナーを迂回した後の5%〜96%の製紙用繊維の長さの低減及び約200カナダ標準濾水度(CSF)〜約700CSFのパルプ濾水度レベルを有する変性パルプを製造することによる、製紙用パルプの変性方法が本明細書において提供される。製紙用繊維の長さの低減は、セルロース加水分解性酵素及び繊維長低減促進剤での処理を受けていない相当するパルプに関する。   5% to 96% after contacting paper refiner, cellulose hydrolyzing enzyme, and fiber length reduction promoter under conditions that cause damage inside the fiber, after passing through the refiner or bypassing the refiner Provided herein is a method for modifying paper pulp by reducing the length of papermaking fibers and producing modified pulp having a pulp freeness level of from about 200 Canadian Standard Freeness (CSF) to about 700 CSF. Is done. The reduction in papermaking fiber length refers to the corresponding pulp that has not been treated with a cellulose hydrolyzable enzyme and a fiber length reduction promoter.

酵素処理のための例示的な投与量は、パルプ1トンあたり(酵素)0.2キログラム(0.2kg/トン)から約25kg/トンまで、パルプ1トンあたり約0.2キログラム(約0.2kg/トン)から約20kg/トンまで、パルプ1トンあたり約2キログラム(約2kg/トン)から約10kg/トンまで、又は約0.2kg/トンから約2kg/トンまでである。   Exemplary dosages for enzyme treatment are from 0.2 kilograms per ton of pulp (enzyme) to about 25 kg / tons, and about 0.2 kilograms per ton of pulp (about 0.0. 2 kg / ton) to about 20 kg / ton, about 2 kilograms per ton of pulp (about 2 kg / ton) to about 10 kg / ton, or about 0.2 kg / ton to about 2 kg / ton.

酵素処理は、約40℃〜約50℃の範囲内の温度、典型的な製紙工場の温度で実施されてよい。代わりに、酵素処理は、約55℃より高い温度、例えば約70℃〜約125℃で実施されてよい。いずれかの温度範囲で前記方法を実施するのに使用するための例示的なセルロース加水分解性酵素は、以下に詳細に考察される。セルロース加水分解性酵素、例えばセルラーゼは、ヘミセルラーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、エステラーゼ、リパーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、ラッカーゼ、ジオキシゲナーゼ、モノオキシダーゼ、クロロペルオキシダーゼ、グリオキサールオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、セロビオースデヒドロゲナーゼ、及びセロビオースキノンオキシドレダクターゼを含む、パルプ及び紙の分野に一般的に適用される他の酵素と組み合わせて使用されてよい。   Enzymatic treatment may be performed at a temperature in the range of about 40 ° C. to about 50 ° C., typical paper mill temperatures. Alternatively, the enzyme treatment may be performed at a temperature above about 55 ° C, such as from about 70 ° C to about 125 ° C. Exemplary cellulolytic enzymes for use in carrying out the method at any temperature range are discussed in detail below. Cellulose hydrolyzing enzymes such as cellulases are hemicellulase, mannanase, xylanase, pectinase, esterase, lipase, manganese peroxidase, lignin peroxidase, laccase, dioxygenase, monooxidase, chloroperoxidase, glyoxal oxidase, glucose oxidase, cellobiose dehydrogenase, and It may be used in combination with other enzymes commonly applied in the pulp and paper field, including cellobiose quinone oxidoreductase.

酵素処理の継続時間は、繊維長の低減により反映される繊維内部の損傷をもたらすのに十分であるべきである。例えば、酵素処理の継続時間は、1時間以上、又は1〜10時間であってよい。   The duration of the enzyme treatment should be sufficient to cause damage inside the fiber reflected by a reduction in fiber length. For example, the duration of the enzyme treatment may be 1 hour or more, or 1 to 10 hours.

酵素処理は、蒸解がま後のパルプ工場の加工工程から製紙工場の原料準備までの任意の場所で実施することができ、その際十分な酵素反応時間又は温度が提供される。酵素処理のための例示的な場所は、叩解工程、漂白プラント工程、パルプ高密度(HD)塔、タンク、及びパルパー/リパルパーを含む。一実施形態において、パルプ繊維の酵素処理は、漂白プラント工程、例えば漂白HD塔で実施される。   Enzymatic treatment can be performed anywhere from the pulp mill processing after cooking to the paper mill raw material preparation, providing sufficient enzyme reaction time or temperature. Exemplary locations for enzyme treatment include a beating process, a bleach plant process, a pulp high density (HD) tower, a tank, and a pulper / repulper. In one embodiment, the enzymatic treatment of pulp fibers is performed in a bleach plant process, such as a bleach HD tower.

酵素接触ステップは、クラフトパルプ化の前又は後、酸素脱リグニンの前、間又は後、あらゆる漂白の前又は後、化学パルプ化もしくは変性化学パルプ化の前又は後、半化学パルプ化の前又は後に行うことができる。   The enzyme contacting step may be performed before or after kraft pulping, before, during or after oxygen delignification, before or after any bleaching, before or after chemical or modified chemical pulping, before semichemical pulping or Can be done later.

繊維長低減促進剤(本明細書において「長さ低減促進剤(length reduction enhancer)」とも言われる)は、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、遊離グリオキサール、又はそれらの混合物を含む。長さ低減促進剤は、酵素処理前に、酵素処理中に、又は酵素処理後に添加される。   Fiber length reduction enhancer (also referred to herein as “length reduction enhancer”) is a hydrolyzed polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis greater than 70%, acrylamide and acryloxy Copolymers with ethyltrimethylammonium chloride, copolymers of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride, free glyoxal, or mixtures thereof. The length reduction promoter is added before the enzyme treatment, during the enzyme treatment, or after the enzyme treatment.

変性パルプのパルプ濾水度は、約200CSF〜約700CSF、約300CSF〜約650CSF、又は約400CSF〜約600CSFであってよい。   The pulp freeness of the modified pulp may be from about 200 CSF to about 700 CSF, from about 300 CSF to about 650 CSF, or from about 400 CSF to about 600 CSF.

変性パルプは、製紙又は紙匹材料の形成のために、10%〜100%(未処理の叩解したパルプ源又は未処理の叩解していないパルプ原料とブレンドした)の製紙用繊維の完成紙料に使用されてよい。   Modified pulp is a papermaking fiber furnish of 10% to 100% (blended with an untreated beaten pulp source or an untreated beaten pulp raw material) for the formation of papermaking or web base material May be used.

紙は、通常、木材繊維、すなわち針葉樹及び広葉樹から形成される。針葉樹繊維と広葉樹繊維との主な違いは、木材の個々のセルロース繊維の長さ、繊維の粗さ、及び繊維の剛さ又は可縮性である。平滑度及び地合の双方は、とりわけ、繊維長、形態及び可縮性によって影響を受ける。針葉樹繊維は、広葉樹繊維よりも強い強度を提供するが、繊維長による紙の形成及び繊維の粗さによる印刷の平滑度において広葉樹繊維より実質的に劣ることが周知である。紙の形成及び印刷の平滑度は、包装紙、例えば板紙及び他の高品質の包装及び印刷紙についての需要がますます高まっている。これは戦略的及び経済的に重要な問題となる。例えば、莫大な量のパルプ及び紙製品が製造されているアメリカ合衆国南東部において、針葉樹繊維は広葉樹繊維よりも入手可能である。   Paper is usually formed from wood fibers, ie conifers and hardwoods. The main differences between coniferous and hardwood fibers are the length of individual cellulose fibers in the wood, the roughness of the fibers, and the stiffness or contractibility of the fibers. Both smoothness and formation are affected, inter alia, by fiber length, morphology and shrinkability. It is well known that softwood fibers provide stronger strength than hardwood fibers, but are substantially inferior to hardwood fibers in paper formation due to fiber length and printing smoothness due to fiber roughness. The smoothness of paper formation and printing is increasingly in demand for wrapping paper, such as paperboard and other high quality packaging and printing paper. This is an important strategic and economic issue. For example, in the southeastern United States where huge amounts of pulp and paper products are being produced, coniferous fibers are more available than hardwood fibers.

従来の酵素処理(酵素による叩解)を使用して繊維形態を変性する以前の方法は、不適切であることが見出されており、かつ費用効率が良くない。例えば、米国特許番号第8,262,850号(US 8,262,850)を参照されたい。酵素による叩解の欠点に対処するための以前の方法は、過酸化物に基づく接触酸化に基づく戦略、及び叩解と組み合わせた次亜塩素酸塩又は次亜塩素酸の戦略が含まれる。例えば、米国特許番号第8,262,850号(US 8,262,850)、米国特許番号第8,007,635号(US 8,007,635)、米国特許番号第8,282,774号(US 8,282,774)、及び米国特許番号第8,753,484号(US 8,753,484)を参照されたい。   Previous methods of modifying fiber morphology using conventional enzyme treatment (enzymatic beating) have been found to be inadequate and are not cost effective. See, for example, US Pat. No. 8,262,850 (US 8,262,850). Previous methods to address the disadvantages of enzymatic beating include peroxide based catalytic oxidation strategies and hypochlorite or hypochlorous acid strategies combined with beating. For example, US Patent No. 8,262,850 (US 8,262,850), US Patent No. 8,007,635 (US 8,007,635), US Patent No. 8,282,774 (US 8,282,774) and U.S. Patent No. 8,753,484 (US 8,753,484).

開示された方法によって製造された変性パルプの1つの利点は、針葉樹繊維の繊維形態の変性であり、その結果変性された針葉樹繊維は、広葉樹繊維の代わりに使用できる。本開示は、製紙のために実用的及び費用対効果の高い、処理された針葉樹繊維を提供するための酵素叩解及び選択的化学物質(繊維長低減促進剤)の組み合わせの寄与に基づく戦略を提供する。   One advantage of the modified pulp made by the disclosed method is the modification of the fiber form of the coniferous fibers so that the modified coniferous fibers can be used in place of the hardwood fibers. The present disclosure provides a strategy based on the contribution of a combination of enzyme beating and selective chemicals (fiber length reduction promoters) to provide a practical and cost-effective treated softwood fiber for papermaking To do.

したがって、本開示の方法は、針葉樹繊維を含むか又は針葉樹繊維からなるパルプを用いて実施することができる。本開示の方法の実施において、針葉樹繊維の長さは、リファイナーを介した後に、パルプ濾水度を約200CSF〜約700CSF、約350CSF〜約650CSF、約350CSF〜約650CSF、又は約400CSF〜約650CSFに維持しながら、5%から96%だけ減少させることができる。針葉樹繊維の長さは、10%〜96%だけ、15%〜96%だけ、又は20%〜96%だけ低減されてもよい。酵素処理のための例示的な投与量は、パルプ1トンあたり約0.2キログラム(約0.2kg/トン)から約25kg/トンまで、パルプ1トンあたり約0.2キログラム(約0.2kg/トン)から約20kg/トンまで、パルプ1トンあたり約2キログラム(約2kg/トン)から約10kg/トンまで、又は約0.2kg/トンから約2kg/トンまでである。酵素処理は、蒸解がま後のパルプ工場の加工工程から製紙工場の原料準備、例えば漂白プラント工程又はパルプ高密度(HD)塔までの任意の場所で実施することができ、その際十分な酵素反応時間又は温度が提供される。繊維長低減促進剤の例示的な投与量は、酵素による叩解工程の前、叩解工程中、又は叩解工程の後で、0.5kg/トン〜20kg/トン、又は2kg/トン〜10kg/トンであってよい。   Accordingly, the method of the present disclosure can be practiced with pulp comprising or consisting of coniferous fibers. In practicing the method of the present disclosure, the length of the coniferous fiber is adjusted to a pulp freeness of about 200 CSF to about 700 CSF, about 350 CSF to about 650 CSF, about 350 CSF to about 650 CSF, or about 400 CSF to about 650 CSF after passing through a refiner. Can be reduced by 5% to 96%. The length of the coniferous fiber may be reduced by 10% -96%, 15% -96%, or 20% -96%. Exemplary dosages for enzyme treatment range from about 0.2 kilograms per ton pulp (about 0.2 kg / ton) to about 25 kg / tons, about 0.2 kilograms per ton pulp (about 0.2 kg). To about 20 kg / ton, about 2 kilograms per ton of pulp (about 2 kg / ton) to about 10 kg / ton, or about 0.2 kg / ton to about 2 kg / ton. Enzymatic treatment can be performed anywhere from pulp mill processing after cooking to paper mill raw material preparation, eg, bleach plant process or pulp high density (HD) tower, with sufficient enzyme Reaction time or temperature is provided. Exemplary dosages of fiber length reduction promoters are 0.5 kg / ton to 20 kg / ton, or 2 kg / ton to 10 kg / ton before, during, or after the beating step with the enzyme. It may be.

変性させた針葉樹繊維のパルプは、改善した製紙特性、例えば地合を有する製紙又は紙匹材料の形成のために、10%〜100%(未処理の叩解したパルプ源又は未処理の叩解していないパルプ原料とブレンドした)の製紙用繊維の完成紙料に使用されてよい。改善された特性は、有利には製紙プロセスにおいて、より多くの広葉樹繊維を変性させた針葉樹繊維に置き換えることを可能にする。   Modified softwood fiber pulp is 10% to 100% (untreated beaten pulp source or untreated beaten for the formation of improved papermaking properties, such as paper or paper stock having a texture. May be used in papermaking fiber furnishes (blended with no pulp stock). The improved properties advantageously make it possible to replace more hardwood fibers with modified softwood fibers in the papermaking process.

一態様において、針葉樹繊維の長さは、0.2kg/トン〜2kg/トンの酵素投与量で10%〜96%だけ、15%〜96%だけ、又は20%〜96%だけ低減され、繊維長低減促進剤は、加水分解度70%超を有するビニルホルムアルデヒドの加水分解ポリマー又はコポリマー、又はアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーであり、(酵素処理による叩解工程の適用前、叩解工程中、又は叩解工程後に)0.5kg/トン〜20kg/トン、又は2kg/トン〜10kg/トンの投与量で適用され、その際、パルプ濾水度は、300CSF〜650CSF、又は400CSF〜650CSFであってよい。   In one aspect, the length of the coniferous fiber is reduced by 10% to 96%, 15% to 96%, or 20% to 96% with an enzyme dosage of 0.2 kg / ton to 2 kg / ton, The length reduction accelerator is a hydrolyzed polymer or copolymer of vinyl formaldehyde having a degree of hydrolysis greater than 70%, or a copolymer of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride (before applying the beating step by the enzyme treatment, the beating step) Applied at a dosage of 0.5 kg / ton to 20 kg / ton, or 2 kg / ton to 10 kg / ton) (in the middle or after the beating step), wherein the pulp freeness is 300 CSF to 650 CSF, or 400 CSF to 650 CSF It may be.

一態様において、繊維長は、針葉樹パルプ又は広葉樹パルプを酵素による叩解処理の前、最中又は後に長さ低減促進剤と接触させて、5%〜20%だけ低減されてよく、変性したパルプのパルプ濾水度は300CSF〜650CSFであってよい。長さ低減促進剤は、酵素による叩解工程の前、最中又は後に、0.5kg/トン〜20kg/トン、又は2kg/トン〜10kg/トンの投与量で適用される、加水分解度70%超を有するビニルホルムアミドの高加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチル−トリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーを含む。変性させた針葉樹パルプを使用して製造された紙又は板紙製品は、有利には所与の濾水度で改善された製紙バルクを有することが見出されている。   In one aspect, the fiber length may be reduced by 5% to 20% by contacting the conifer or hardwood pulp with a length reduction promoter before, during or after the enzymatic beating treatment, Pulp freeness may be between 300 CSF and 650 CSF. The length reduction promoter is applied at a dosage of 0.5 kg / ton to 20 kg / ton, or 2 kg / ton to 10 kg / ton before, during or after the enzyme beating step, degree of hydrolysis 70% Highly hydrolyzed polymers or copolymers of vinylformamide with super, copolymers of acrylamide and acryloxyethyl-trimethylammonium chloride. It has been found that paper or paperboard products made using modified softwood pulp advantageously have improved papermaking bulk at a given freeness.

一態様において、針葉樹の繊維長は、針葉樹パルプを酵素による叩解処理の前、最中又は後に長さ低減促進剤と接触させて、5%〜20%だけ低減されてよく、変性したパルプのパルプ濾水度は300CSF〜650CSFであってよい。変性させた針葉樹パルプを使用して製造された紙又は板紙製品は、有利には所与の引張強さで改善された製紙バルクを有することが見出されている。   In one aspect, the fiber length of the conifer may be reduced by 5% to 20% by contacting the conifer pulp with a length reduction promoter before, during or after the enzymatic beating treatment, and the pulp of the modified pulp The freeness may be from 300 CSF to 650 CSF. It has been found that paper or paperboard products made using modified softwood pulp advantageously have an improved papermaking bulk with a given tensile strength.

一態様において、高所処理は、繊維長低減促進剤の存在下で実施されてよく(共叩解)、その際針葉樹又は広葉樹の繊維長は、5%〜20%だけ低減され、かつ変性パルプのパルプ濾水度は、300CSF〜650CSFであってよい。変性させた針葉樹パルプを使用して製造された紙又は板紙製品は、有利には改善された平滑度を有することが見出されている。変性させた針葉樹パルプは、低減された容器の紙むけ/毛羽立ちを有しうる。   In one embodiment, the elevation treatment may be carried out in the presence of a fiber length reduction promoter (co-beating), wherein the conifer or hardwood fiber length is reduced by 5-20% and the modified pulp Pulp freeness may be between 300 CSF and 650 CSF. It has been found that paper or paperboard products made using modified softwood pulp advantageously have improved smoothness. The modified softwood pulp may have reduced container flaking / fluffing.

前記で議論した方法の酵素処理は、セルラーゼ酵素加水分解及びキシラナーゼ酵素漂白と一緒に使用されることが周知であるように、アニオン性、非イオン性、カチオン性及び両性イオン性の界面活性剤及び分散剤、並びに、パルプ化、洗浄、及び製紙システムにおいて我々に公知のそれらの界面活性剤及び分散剤を含む任意の界面活性剤及び/又は分散剤を使用して実施されてもよい。   Enzymatic treatment of the method discussed above is well known to be used in conjunction with cellulase enzymatic hydrolysis and xylanase enzymatic bleaching, and anionic, nonionic, cationic and zwitterionic surfactants and It may be carried out using dispersants and any surfactants and / or dispersants including those surfactants and dispersants known to us in pulping, washing, and papermaking systems.

前記開示の方法は、広葉樹繊維の形態を変性し、繊維占有率を増加させ、及び/又は広葉樹繊維の粗さを低減し、それによって、ティシュー及びパーソナルケアの適用のための広葉樹繊維を向上させるために、広葉樹繊維を含むか又は広葉樹繊維からなるパルプで実施されてよい。例えば、いくつかの広葉樹繊維は、高い粗さ及び長い繊維長を有してよく、これらに制限されないが、より望ましい繊維の繊維特性に近づくために変性されてよいUS南部の混合広葉樹パルプ、例えばユーカリノキ、ポプラ、又はアカシアである。開示された方法の実施のための繊維に関するさらなる開示は、「木材パルプ繊維および非木材パルプ繊維(Wood and Non-Wood Pulp Fibers)」において見出される。   The disclosed method modifies the morphology of hardwood fibers, increases fiber occupancy, and / or reduces hardwood fiber roughness, thereby improving hardwood fibers for tissue and personal care applications For this purpose, it may be carried out with pulp comprising hardwood fibers or consisting of hardwood fibers. For example, some hardwood fibers may have high roughness and long fiber lengths, including but not limited to, mixed hardwood pulps in the southern US, which may be modified to approach more desirable fiber fiber properties, such as Eucalyptus, poplar, or acacia. Further disclosure regarding fibers for performance of the disclosed method is found in “Wood and Non-Wood Pulp Fibers”.

前記開示の方法は、溶解パルプ及びフラッフパルプの変性において使用するためのパルプ繊維を処理するために使用することができる。   The disclosed method can be used to treat pulp fibers for use in dissolving pulp and fluff pulp modification.

パルプに対する高温酵素処理
現代の機械パルプ化、例えば熱機械パルプ化(TMP、CTMP、APMP)は、種々のパルプ化工程の位置で70℃〜120℃の非常に高い温度で行われる。この高温は、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、ラッカーゼ、及び種々のペルオキシダーゼを含む種々の酵素アプローチが研究工程でエネルギー削減のために歴史的に研究されてきたにもかかわらず、叩解エネルギーの削減のための実用化におけるセルラーゼ酵素の使用を妨げてきた。リパーゼ酵素は、ピッチ及び抽出物を除去し、したがって繊維の開発に必要な叩解エネルギーをいくらか減少させることに有用であると主張されているにもかかわらず、叩解エネルギーに任意の有意なレベルまで直接影響を与えない。
High Temperature Enzymatic Treatment of Pulp Modern mechanical pulping, such as thermomechanical pulping (TMP, CTMP, APMP), is performed at very high temperatures of 70 ° C. to 120 ° C. at various pulping process locations. This high temperature is due to the reduction of beating energy, even though various enzyme approaches including cellulase, hemicellulase, pectinase, laccase, and various peroxidases have been historically studied in the research process to reduce energy. The use of cellulase enzymes has been hindered in the commercialization of Despite being claimed to be useful for removing pitch and extract and thus somewhat reducing the beating energy required for fiber development, lipase enzymes directly to beating energy to any significant level Does not affect.

製紙用途において最も市販されているセルラーゼは、50℃まで、又は55℃までしか効果的に作用することができない酵素である。いくつかのセルラーゼ酵素がより高い温度で作用するように拡大されたとしても、これらの酵素は、より低い温度で非常に良好に又はより効果的に作用する。   The most commercially available cellulases for papermaking applications are enzymes that can only work effectively up to 50 ° C or up to 55 ° C. Even though some cellulase enzymes have been expanded to work at higher temperatures, these enzymes work very well or more effectively at lower temperatures.

本出願人らは、より低い温度(すなわち典型的な製紙温度)では作用しないいくつかのセルラーゼ酵素が、製紙加工温度より実質的に高い温度で非常に効果的に作用することを見出した。   Applicants have found that some cellulase enzymes that do not work at lower temperatures (ie, typical papermaking temperatures) work very effectively at temperatures substantially above the papermaking temperature.

したがって、本開示は、さらに、パルプとセルロースとを約70℃〜約125℃まで、又は約80℃〜約100℃までの温度で接触させることを含む、パルプ繊維の変性方法を提供する。好ましくは、セルロース加水分解性酵素は、約60℃未満、又は約55℃未満、例えば約35℃〜約55℃の温度で実質的に不活性である。   Accordingly, the present disclosure further provides a method for modifying pulp fibers comprising contacting the pulp and cellulose at a temperature from about 70 ° C to about 125 ° C, or from about 80 ° C to about 100 ° C. Preferably, the cellulose hydrolyzing enzyme is substantially inactive at a temperature of less than about 60 ° C, or less than about 55 ° C, such as from about 35 ° C to about 55 ° C.

一実施形態において、前記方法は、有利には、叩解のための低減されたエネルギー消費、例えば製紙叩解又はチップ叩解での叩解電気エネルギーの少なくとも約10%の節約をもたらす。エネルギー消費量の減少は、約70℃〜約125℃までの温度で同じ処理(しかし酵素なし)に匹敵するパルプに関するものである。実施例8は、85℃での酵素処理で得られたかかるエネルギー節約を示す。   In one embodiment, the method advantageously results in a reduced energy consumption for beating, for example a saving of at least about 10% of beating electrical energy in paper beating or chip beating. The reduction in energy consumption is for pulp that is comparable to the same treatment (but no enzyme) at temperatures from about 70 ° C to about 125 ° C. Example 8 shows such energy savings obtained with enzymatic treatment at 85 ° C.

一実施形態において、前記方法は、改善された製紙特性を有する変性パルプを提供できる。一態様において、パルプ化及び/又は漂白後の処理したパルプのヘミセルロース含有量は、かかる酵素処理をせずに製造したパルプと比較し他場合に、少なくとも約0.2質量%又はそれ以上だけ低減される。   In one embodiment, the method can provide a modified pulp having improved papermaking properties. In one aspect, the hemicellulose content of the treated pulp after pulping and / or bleaching is reduced by at least about 0.2% by weight or more in other cases compared to pulp produced without such enzymatic treatment. Is done.

高温範囲は、製紙工場部門(原料調製部門、リファイナー部門、抄紙機部門、及び抄紙機白水再循環を含む)の運転温度より高い。処理された製紙用繊維によって製紙工場に残るセルラーゼ酵素は、好ましくは典型的な製紙工場温度で不活性であり、したがって他の紙等級に影響を及ぼさず、白水システムの化学物質に影響を及ぼさず、したがって長期の抄紙機操作を可能にする。したがって、変性パルプは、多くの紙製品における使用のために有利である。前記高温の方法は、これまで製紙工場におけるセルラーゼ酵素の広範な使用を制限してきた大きなハードルを克服する。   The high temperature range is higher than the operating temperature of the paper mill department (including raw material preparation department, refiner department, paper machine department, and paper machine white water recirculation). Cellulase enzymes that remain in the paper mill due to the treated paper fiber are preferably inert at typical paper mill temperatures and therefore do not affect other paper grades and do not affect white water system chemicals. Therefore, it enables long-term paper machine operation. Thus, modified pulp is advantageous for use in many paper products. The high temperature process overcomes a major hurdle that has so far limited the widespread use of cellulase enzymes in paper mills.

例えば、約70℃〜約125℃まで、約75℃〜約120℃まで、又は約80℃〜約100℃までの温度範囲での前記方法の実施に使用するための例示的なセルロース加水分解性酵素を以下で詳細に説明する。セルロース加水分解性酵素は、これらの温度範囲で酵素活性を有し、本明細書では熱安定性及び超熱安定性酵素という。熱安定性及び超熱安定性のセルロース加水分解性酵素は、後の製紙工程における他のプロセス流又は製品に影響しない追加の有利な要因を提供する後の工程での温度、例えば、60℃未満で、又は55℃未満で実質的に不活性であってよい。   For example, exemplary cellulosic hydrolysability for use in carrying out the method in a temperature range from about 70 ° C to about 125 ° C, from about 75 ° C to about 120 ° C, or from about 80 ° C to about 100 ° C. The enzyme is described in detail below. Cellulose hydrolyzing enzymes have enzymatic activity in these temperature ranges and are referred to herein as thermostable and hyperthermostable enzymes. Thermostable and super thermostable cellulosic hydrolyzing enzymes can provide additional advantageous factors that do not affect other process streams or products in the subsequent papermaking process, such as temperatures in subsequent processes, for example, less than 60 ° C. Or substantially inactive below 55 ° C.

高温の酵素処理のための例示的な投与量は、パルプ1トンあたり(酵素)0.2キログラム(0.2kg/トン)から約25kg/トンまで、パルプ1トンあたり約0.2キログラム(約0.2kg/トン)から約20kg/トンまで、パルプ1トンあたり約2キログラム(約2kg/トン)から約10kg/トンまで、又は約0.2kg/トンから約2kg/トンまでである。   Exemplary dosages for high temperature enzyme treatment range from 0.2 kilograms per ton of pulp (enzyme) to about 25 kg / tons, about 0.2 kilograms per ton of pulp (about 0.2 kg / ton) to about 20 kg / ton, about 2 kilograms per ton of pulp (about 2 kg / ton) to about 10 kg / ton, or about 0.2 kg / ton to about 2 kg / ton.

セルロース加水分解性酵素処理は、任意に、他の超熱安定性ヘミセルラーゼ、例えば超熱安定性マンナナーゼ又は超熱安定性キシラナーゼと一緒に実施されうる。例えば、70℃〜90℃の間、及び任意に100℃までのいくつかの超熱安定性キシラナーゼが、国際特許公開番号第2007095398号(WO 2007095398)(Weinerら)、国際特許公開番号第2009045627号(WO 2009045627)(Grayら)、及び国際特許公開番号第2016073610号(WO2016073610)(Widnerら)において記載されている。   Cellulose hydrolyzing enzyme treatment can optionally be performed in conjunction with other super thermostable hemicellulases such as super thermostable mannanase or super thermostable xylanase. For example, several hyperthermostable xylanases between 70 ° C. and 90 ° C., and optionally up to 100 ° C., are described in International Patent Publication No. 2007095398 (WO 2007095398) (Weiner et al.), International Patent Publication No. 2009045627. (WO 2009045627) (Gray et al.), And International Patent Publication No. 20116073610 (WO2016073610) (Widner et al.).

繊維は、木材繊維もしくは非木材繊維又は繊維状材料であってよい。前記開示の方法は、広葉樹繊維の形態を変性し、繊維占有率を増加させ、及び/又は広葉樹繊維の粗さを低減し、それによって、ティシュー及びパーソナルケアの適用のための広葉樹繊維を向上させるために、広葉樹繊維を含むか又は広葉樹繊維からなるパルプで実施されてよい。 開示された方法の実施のための繊維に関するさらなる開示は、「木材パルプ繊維および非木材パルプ繊維(Wood and Non-Wood Pulp Fibers)」において見出される。繊維は、超熱安定性ルロース加水分解性酵素処理ステップの前、最中、又は後に、インプレッシファイナー、砕木機、ディスクリファイナー、押出機、ニーダー、ホモジナイザー、シュレッダーなどの機械的繊維分解作用による処理を受けてよい。   The fibers may be wood fibers or non-wood fibers or fibrous materials. The disclosed method modifies the morphology of hardwood fibers, increases fiber occupancy, and / or reduces hardwood fiber roughness, thereby improving hardwood fibers for tissue and personal care applications For this purpose, it may be carried out with pulp comprising hardwood fibers or consisting of hardwood fibers. Further disclosure regarding fibers for performance of the disclosed method is found in “Wood and Non-Wood Pulp Fibers”. Fibers are treated by mechanical fiber degradation, such as impression refiners, wood crushers, disc refiners, extruders, kneaders, homogenizers, shredders, before, during, or after the super heat-stable lurose hydrolyzing enzyme treatment step. You may receive.

酵素処理の継続期間は、約30分〜10時間までであってよい。   The duration of the enzyme treatment may be up to about 30 minutes to 10 hours.

高温酵素処理は、蒸解がま後のパルプ工場の加工段階から製紙工場の原料準備までの任意の場所で実施することができ、その際十分な酵素反応時間又は温度が提供される。酵素処理のための例示的な場所は、叩解工程、漂白プラント工程、パルプ高密度(HD)塔、タンク、及びパルパー/リパルパーを含む。高温酵素処理は、前処理として、例えば叩解前のインプレッシファイナーで実施されてもよく、又は叩解を排除する前にリファイナー廃棄物に対して行ってよい。   The high temperature enzyme treatment can be performed anywhere from the pulp mill processing stage after cooking to the paper mill raw material preparation, providing sufficient enzyme reaction time or temperature. Exemplary locations for enzyme treatment include a beating process, a bleach plant process, a pulp high density (HD) tower, a tank, and a pulper / repulper. The high-temperature enzyme treatment may be performed as a pretreatment, for example, by an impression refiner before beating, or may be performed on refiner waste before beating is eliminated.

任意に、あらゆる効果的な分散剤、浸透剤、界面活性剤(アニオン性、非イオン性、カチオン性、両性イオン性)、及び/又はポリマー担体を、酵素処理と一緒に使用してよい。   Optionally, any effective dispersant, penetrant, surfactant (anionic, nonionic, cationic, zwitterionic), and / or polymeric carrier may be used in conjunction with the enzyme treatment.

前記したように、高温酵素処理方法の一態様において、処理したパルプのヘミセルロース含有量は低減される。製紙用パルプ繊維の変性方法は、製紙用パルプと、セルロース加水分解性酵素、例えばセルラーゼ酵素、セルラーゼ酵素活性を含むヘミセルラーゼ酵素、又はセルラーゼ酵素とヘミセルラーゼ酵素の混合物とを、約70℃〜約125℃まで、又は約80℃〜約100℃までの温度で、約30分〜約10時間までの反応時間で接触させることを含み、その際、パルプ化及び/又は漂白後の変性パルプは、高温酵素処理をせずに製造したパルプと比較した場合に、少なくとも約0.2質量%又はそれ以上だけ低減されたヘミセルラーゼ含有量を有する。好ましくは、セルロース酵素は、約60℃未満、又は約55℃未満、例えば約35℃〜約55℃の温度で実質的に不活性である。   As described above, in one embodiment of the high temperature enzyme treatment method, the hemicellulose content of the treated pulp is reduced. A method for denaturing paper pulp fibers comprises a paper pulp and a cellulose hydrolyzing enzyme such as a cellulase enzyme, a hemicellulase enzyme containing cellulase enzyme activity, or a mixture of a cellulase enzyme and a hemicellulase enzyme. Including contacting at a temperature of up to 125 ° C., or from about 80 ° C. to about 100 ° C., for a reaction time of from about 30 minutes to about 10 hours, wherein the pulped and / or bleached pulp is It has a hemicellulase content reduced by at least about 0.2% by weight or more when compared to pulp made without high temperature enzyme treatment. Preferably, the cellulosic enzyme is substantially inactive at a temperature of less than about 60 ° C, or less than about 55 ° C, such as from about 35 ° C to about 55 ° C.

超熱安定性酵素は、パルプ化前、パルプ化工程の中間で、及びパルプ化後に適用されてよい。パルプ化は、機械パルプ化、任意の化学パルプ化、任意の半化学パルプ化、任意の半機械パルプ化、任意の化学機械パルプ化、古紙パルプ化、又は脱インキパルプ化である。例えば、パルプ化は、亜硫酸パルプ化、クラフトパルプ化、前加水分解クラフトパルプ化、古紙パルプ化、溶剤パルプ化、蒸気/熱水前処理(爆発あり又は爆発なし)パルプ化、アンモニア(爆発あり又は爆発なし)パルプ化、炭酸ナトリウムパルプ化、NSSCパルプ化、種々のTMP又はRMPパルプ化等、並びに開示されている変性パルプ化、例えば米国特許番号第8328983号(US 8328983)、米国特許番号第8182650号(US 8182650)、及び米国特許番号第7520958号(US 7520958)であってよい。超熱安定性酵素は、漂白プラント操作の前、最中又は後に適用されてもよい。酵素処理ステップは、酸素脱リグニンの前、最中又は後に実施してもよい。   The super thermostable enzyme may be applied before pulping, in the middle of the pulping process, and after pulping. The pulping is mechanical pulping, optional chemical pulping, optional semichemical pulping, optional semimechanical pulping, optional chemical mechanical pulping, waste paper pulping, or deinking pulping. For example, pulping can be sulfite pulping, kraft pulping, prehydrolyzed kraft pulping, waste paper pulping, solvent pulping, steam / hot water pretreatment (with or without explosion) pulping, ammonia (with or without explosion) No explosion) pulping, sodium carbonate pulping, NSSC pulping, various TMP or RMP pulping, etc., as well as the modified pulping disclosed, for example, U.S. Pat. No. 8,328,983 (US 8328983), U.S. Pat. No. 8,182,650. No. (US 8182650), and US Pat. No. 7,520,958 (US Pat. No. 7,520,958). The hyperthermostable enzyme may be applied before, during or after the bleach plant operation. The enzyme treatment step may be performed before, during or after oxygen delignification.

得られた変性パルプを、化学誘導及び反応のために改善された化学反応性を有する改善された溶解パルプとして使用できる。変性パルプは、有利には、低減されたフラッフ破砕エネルギー、改質された液体吸収能力、改質された表面自由エネルギー/接触角、及び改質された液体獲得時間の1つ以上を有するフラッフパルプとして使用されうる。かかるフラッフパルプは、おむつ又はパーソナル衛生製品に有用である。変性パルプを、ティシューの柔らかさのためのティシューパルプとして使用できる。変性パルプは、高められたバルクを有する製紙用パルプであってよい。かかる超熱安定性セルラーゼ処理でのある条件下で、変性パルプは、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、ナノセルロース、及び他の特殊セルロース製品にさらに加工されてよい。変性パルプの代わりに、除去されたヘミセルロース糖のバイオリファイナリー使用も考えられ、例えば蒸気/熱水前処理(爆発あり又は爆発なし)パルプ化、アンモニア(爆発あり又は爆発なし)パルプ化、炭酸ナトリウムパルプ化、NSSCパルプ化、種々のTMP又はRMPパルプ化等である。   The resulting modified pulp can be used as an improved dissolving pulp with improved chemical reactivity due to chemical induction and reaction. The modified pulp advantageously has one or more of reduced fluff crushing energy, modified liquid absorption capacity, modified surface free energy / contact angle, and modified liquid acquisition time. Can be used as Such fluff pulp is useful in diapers or personal hygiene products. Modified pulp can be used as tissue pulp for tissue softness. The modified pulp may be a papermaking pulp having an elevated bulk. Under certain conditions with such super heat stable cellulase treatment, the modified pulp may be further processed into microcrystalline cellulose, microfibrillated cellulose, nanofibrillated cellulose, nanocellulose, and other specialty cellulose products. Instead of modified pulp, biorefinery use of removed hemicellulose sugars is also conceivable, for example steam / hot water pretreatment (explosion or no explosion) pulping, ammonia (explosion or no explosion) pulping, sodium carbonate pulp , NSSC pulping, various TMP or RMP pulping and the like.

高温処理は、クラフトパルプ化の後に、例えばBraw HD塔(上流で酸素脱リグニンあり又はなし)において適用されてよい。前記処理は、亜硫酸パルプ化後に適用されてよい。前記処理は、パルプ化前にも適用されてよい。前記処理は、漂白工程の中間で適用されてよく、及び/又はBleached HD塔での漂白後に適用されてよい。   The high temperature treatment may be applied after kraft pulping, for example in the Braw HD tower (with or without oxygen delignification upstream). The treatment may be applied after sulfite pulping. The treatment may be applied before pulping. Said treatment may be applied in the middle of the bleaching step and / or after bleaching in the Bleached HD tower.

一態様において、高温処理は、好ましくは機械的繊維分解後に、例えばインプレッシファイナー又は他の機械装置によって、続いて、機械化学(クラフト、亜硫酸、又は溶剤)パルプ化又は半化学パルプ化によって、超熱安定性セルラーゼ及び超熱安定性ヘミセルラーゼ(例えば、キシラナーゼ、マンナナーゼ、及び/又はペクチナーゼ)と一緒に、木材チップもしくは非木材チップ又は繊維状材料と共に使用される。これらは、紙、板紙、フラッフパルプ、ティシュー繊維、バイオリファイナリー(砂糖使用で)、又は溶解パルプのための変性パルプ化方法を構成する。前記した超熱安定性セルラーゼ酵素に加えて、例示的な超熱安定性キシラナーゼは、特許である国際公開番号第2007/095398号(WO 2007/095398)(Weinerら)、国際公開番号第2009/045627号(WO 2009/045627)(Grayら)、及び国際公開番号第2016/073610号(WO2016/073610)(Widnerら)において記載されているものを含む。   In one aspect, the high temperature treatment is preferably performed after mechanical fiber degradation, for example by an impression refiner or other mechanical device, followed by mechanochemical (craft, sulfurous acid, or solvent) pulping or semi-chemical pulping. Used with wood chips or non-wood chips or fibrous materials together with thermostable cellulases and super thermostable hemicellulases (eg, xylanase, mannanase, and / or pectinase). These constitute a modified pulping method for paper, paperboard, fluff pulp, tissue fiber, biorefinery (with sugar), or dissolving pulp. In addition to the super thermostable cellulase enzyme described above, exemplary super thermostable xylanases are disclosed in the patents WO 2007/095398 (WO 2007/095398) (Weiner et al.), WO 2009/095. 045627 (WO 2009/045627) (Gray et al.) And those described in International Publication No. 2016/073610 (WO 2016/073610) (Widner et al.).

製紙工場温度は、通常40℃〜55℃である。したがって、これらの温度範囲で活性でないセルラーゼ酵素が、製紙用繊維のための開示された方法を実施するために好ましい。好ましくは、セルラーゼ酵素は、55℃より高い温度、又は60℃より高い温度でのみ活性であるだろう。一般に、約60℃〜125℃、約65℃〜125℃、又は約70℃〜125℃でのみ活性であるセルラーゼ酵素が、本開示の方法における繊維処理及び製紙用機能を送達するために使用されてよい。これは、超好熱性細菌の温度範囲である。   The paper mill temperature is usually 40 ° C to 55 ° C. Accordingly, cellulase enzymes that are not active in these temperature ranges are preferred for carrying out the disclosed method for papermaking fibers. Preferably, the cellulase enzyme will only be active at temperatures above 55 ° C or above 60 ° C. In general, cellulase enzymes that are only active at about 60 ° C to 125 ° C, about 65 ° C to 125 ° C, or about 70 ° C to 125 ° C are used to deliver fiber processing and papermaking functions in the disclosed methods. It's okay. This is the temperature range of hyperthermophilic bacteria.

一態様において、高温酵素処理は、Bleached HD塔(又は分離タンク)で、漂白プラントの漂白プロセスの終わりに実施される。任意に、範囲外加熱、例えば蒸気注入、又は熱水供給を実施してもよい。還元剤(例えばSO2、亜硫酸塩、又はチオ硫酸塩)を任意に添加して残留酸化体(例えばClO2又は過酸化物)を除去することができ、したがってこれらの漂白プラント残留化学物質によるセルロース加水分解性酵素の不活性化を最小化又は防止する。Bleached HD塔について、前記方法は、60℃超、例えば60℃〜75℃、又は65℃超、例えば65℃〜75℃でのみ活性であるセルラーゼ酵素で実施される。 In one aspect, the high temperature enzyme treatment is performed at the end of the bleaching process of the bleach plant in a Bleached HD tower (or separation tank). Optionally, out-of-range heating, such as steam injection or hot water supply, may be performed. Reducing agents (eg, SO 2 , sulfites, or thiosulfates) can optionally be added to remove residual oxidants (eg, ClO 2 or peroxides), thus cellulose from these bleach plant residual chemicals. Minimize or prevent inactivation of hydrolyzable enzymes. For the Bleached HD column, the method is carried out with a cellulase enzyme that is only active above 60 ° C., eg 60 ° -75 ° C., or above 65 ° C., eg 65 ° -75 ° C.

酵素温度及びpH許容度が適切である場合に、高温酵素処理は、漂白プロセスの前又は最中に実行でき、ここで、酵素処理後に、漂白プロセスは酵素を不活性化するのに役立ってよく、又は洗浄機は処理した繊維から酵素を除去するのに役立ってよい。例えば、セルラーゼ酵素処理は、予備の又は余剰な漂白塔で実施してよい。65℃超、又は70℃超、又は75℃超で熱安定性であるセルロース加水分解性酵素は、漂白プラント流プロセス温度と両立できる。   If the enzyme temperature and pH tolerance are appropriate, the high temperature enzyme treatment can be performed before or during the bleaching process, where after the enzyme treatment the bleaching process may help to inactivate the enzyme. Alternatively, the washer may help remove the enzyme from the treated fiber. For example, the cellulase enzyme treatment may be performed in a preliminary or excess bleach tower. Cellulose hydrolyzing enzymes that are thermostable above 65 ° C, or above 70 ° C, or above 75 ° C are compatible with the bleach plant stream process temperature.

製紙用パルプ繊維のための高温酵素処理を、製紙工場で、化学パルプ化又は酸素脱リグニン化後に、例えばBrown HDタンク中で実施してよく、ここで、その温度は通常65℃〜90℃、又は70℃〜90℃であってよい。機械パルプ化、又は化学機械パルプ化の場合に、温度は、製紙工場プロセスにおける位置に依存して70℃〜120℃であってよい。   High temperature enzyme treatment for paper pulp fibers may be carried out in a paper mill after chemical pulping or oxygen delignification, for example in a Brown HD tank, where the temperature is usually between 65 ° C. and 90 ° C., Or 70 to 90 degreeC may be sufficient. In the case of mechanical pulping or chemical mechanical pulping, the temperature may be between 70 ° C. and 120 ° C. depending on the position in the paper mill process.

任意に、酵素処理を、結晶内リグノセルロース剤と組み合わせて実施してよい。例示的な結晶内リグノセルロース剤は、イオン性液体、N−アルキル化尿素、N−アルキル化ラクタム、N−アルキル化アミド、ポリオールエーテル、及びポリオールを含む。   Optionally, the enzyme treatment may be performed in combination with an intracrystalline lignocellulose agent. Exemplary intracrystalline lignocellulosic agents include ionic liquids, N-alkylated ureas, N-alkylated lactams, N-alkylated amides, polyol ethers, and polyols.

前記した又はパルプ産業及び紙産業における使用について公知である全ての分散剤、浸透剤、界面活性剤を、高温酵素処理と一緒に使用するために含んでよく、又は別々の処理として使用してよい。   All dispersants, penetrants, surfactants mentioned above or known for use in the pulp and paper industries may be included for use with the high temperature enzyme treatment or may be used as a separate treatment. .

繊維長の低減 − 広葉樹繊維の置換のための針葉樹
本明細書において、(1)FQA長さ−加重平均繊維長により測定して約2.1mm〜約2.8mmの繊維長を有する針葉樹繊維を有するパルプと、セルロース加水分解性酵素とを、約35℃〜約125℃の温度で接触させ、(2)変性パルプを叩解することによって製紙用パルプ針葉樹繊維を変性し、それにより(i)約0.6mm〜約1.7mmの繊維長及び(ii)約400カナダ標準濾水度(CSF)〜約700CSFのパルプ濾水度を有する変性パルプを製造する方法が提供される。製紙用繊維の長さの低減は、セルロース加水分解性酵素での処理を受けていない相当するパルプに関する。有利には、前記プロセスは、酵素処理なしで制御叩解した場合と比較して少なくとも20%の叩解エネルギーの節約を可能にする。さらに、変性させた針葉樹繊維パルプは、有利には、紙匹又はパルプ繊維の製造において広葉樹繊維パルプと置換されうる。
Reduction of fiber length-conifers for replacement of hardwood fibers In this specification, (1) FQA length-conifer fibers having a fiber length of about 2.1 mm to about 2.8 mm as measured by weighted average fiber length. The pulp having a cellulose hydrolyzable enzyme is contacted at a temperature of about 35 ° C. to about 125 ° C., and (2) denature the modified pulp to denature the pulp conifer fiber for papermaking, thereby (i) about A method of producing a modified pulp having a fiber length of 0.6 mm to about 1.7 mm and (ii) a pulp freeness of about 400 Canadian Standard Freeness (CSF) to about 700 CSF is provided. The reduction in papermaking fiber length relates to the corresponding pulp that has not been treated with a cellulose hydrolyzing enzyme. Advantageously, the process allows a beating energy saving of at least 20% compared to controlled beating without enzyme treatment. Furthermore, the modified softwood fiber pulp can advantageously be replaced with hardwood fiber pulp in the manufacture of webs or pulp fibers.

酵素処理は、蒸解がま後のパルプ工場の加工段階から製紙工場の原料準備までの任意の場所で実施することができ、その際十分な酵素反応時間又は温度が提供される。酵素処理のための例示的な場所は、叩解工程、漂白プラント工程、パルプ高密度(HD)塔、タンク、及びパルパー/リパルパーを含む。一実施形態において、パルプ繊維の酵素処理は、漂白プラント段階、例えば漂白HD塔で実施される。   Enzymatic treatment can be performed anywhere from the pulp mill processing stage after cooking until the paper mill raw material preparation, providing sufficient enzyme reaction time or temperature. Exemplary locations for enzyme treatment include a beating process, a bleach plant process, a pulp high density (HD) tower, a tank, and a pulper / repulper. In one embodiment, the enzymatic treatment of pulp fibers is performed in a bleach plant stage, such as a bleach HD tower.

叩解ステップは、ディスクリファイナー又はコニカルリファイナーのいずれかで十分なリファイナー強度で実施される。   The beating step is performed with sufficient refiner strength with either a disc refiner or a conical refiner.

前記方法の接触ステップは、約35℃〜約125℃の温度で、約30分〜約10時間、又は約35℃〜約125℃の温度で、約30分〜約10時間実施されてよい。   The contacting step of the method may be performed at a temperature of about 35 ° C. to about 125 ° C. for about 30 minutes to about 10 hours, or at a temperature of about 35 ° C. to about 125 ° C. for about 30 minutes to about 10 hours.

酵素処理のための例示的な投与量は、パルプ1トンあたり0.2キログラム(0.2kg/トン)から約25kg/トンまで、パルプ1トンあたり約0.2キログラム(約0.2kg/トン)から約20kg/トンまで、パルプ1トンあたり約2キログラム(約2kg/トン)から約10kg/トンまで、又は約0.2kg/トンから約2kg/トンまでである。   Exemplary dosages for enzyme treatment range from 0.2 kilograms per ton pulp (0.2 kg / ton) to about 25 kg / tons, and about 0.2 kilograms per ton pulp (about 0.2 kg / tonnes). ) To about 20 kg / ton, about 2 kilograms per ton of pulp (about 2 kg / ton) to about 10 kg / ton, or about 0.2 kg / ton to about 2 kg / ton.

酵素処理は、約35℃〜約65℃の範囲内の温度、典型的な製紙工場の温度で実施されてよい。代わりに、酵素処理は、約65℃〜約125℃で実施されてよい。いずれかの温度範囲で前記方法を実施するのに使用するための例示的なセルロース加水分解性酵素は、以下に詳細に考察される。セルロース加水分解性酵素、例えばセルラーゼは、ヘミセルラーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、エステラーゼ、リパーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、ラッカーゼ、ジオキシゲナーゼ、モノオキシダーゼ、クロロペルオキシダーゼ、グリオキサールオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、セロビオースデヒドロゲナーゼ、及びセロビオースキノンオキシドレダクターゼを含む、パルプ及び紙の分野に一般的に適用される他の酵素と組み合わせて使用されてよい。   Enzymatic treatment may be performed at a temperature in the range of about 35 ° C. to about 65 ° C., typical paper mill temperatures. Alternatively, the enzyme treatment may be performed at about 65 ° C to about 125 ° C. Exemplary cellulolytic enzymes for use in carrying out the method at any temperature range are discussed in detail below. Cellulose hydrolyzing enzymes such as cellulases are hemicellulase, mannanase, xylanase, pectinase, esterase, lipase, manganese peroxidase, lignin peroxidase, laccase, dioxygenase, monooxidase, chloroperoxidase, glyoxal oxidase, glucose oxidase, cellobiose dehydrogenase, and It may be used in combination with other enzymes commonly applied in the pulp and paper field, including cellobiose quinone oxidoreductase.

任意に、針葉樹繊維を有するパルプを、繊維長低減促進剤とも接触させる。パルプを繊維長低減促進剤と接触させることができ、パルプを酵素と接触させると同時に接触させることができ、又はパルプを酵素接触ステップ及び叩解ステップの後に接触させることができる。繊維長低減促進剤は、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、遊離グリオキサール、グリオキサール化ポリアクリルアミド、又はそれらの混合物を含む。   Optionally, pulp having coniferous fibers is also contacted with a fiber length reduction promoter. The pulp can be contacted with a fiber length reduction promoter, the pulp can be contacted simultaneously with the enzyme, or the pulp can be contacted after the enzyme contacting and beating steps. Fiber length reduction accelerators include hydrolyzed polymers or copolymers of vinylformamide having a degree of hydrolysis greater than 70%, copolymers of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride, copolymers of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride, free glyoxal, Glyoxalated polyacrylamide, or a mixture thereof.

超熱安定性セルラーゼでの再利用及び脱インキ
熱安定性及び超熱安定性セルラーゼは、非常に高い温度、例えば70℃超、75℃超、又は80℃超で、酵素による紙の再利用及び/又は脱インキを可能にする。再利用及び/又は脱インキプロセスは、約80℃〜約125℃の熱安定性又は超熱安定性セルラーゼを使用して実施されてよい。非常に高い温度での操作は、崩壊強度又は湿潤強度の結合、接着剤の除去、ポリマー添加剤、ラテックスの軟化及び除去において、より効率的に再利用することを可能にする。高温プロセスは、有利には、インクトナー、ポリマー、脂肪/脂肪油、及びインク成分の軟化及びより効率的な除去も可能にする。
Reuse and deinking with super thermostable cellulases Thermostable and super thermostable cellulases can be used for enzymatic paper recycling and at very high temperatures, eg, above 70 ° C, above 75 ° C, or above 80 ° C Allows deinking. The recycling and / or deinking process may be performed using a thermostable or super thermostable cellulase at about 80 ° C to about 125 ° C. Operation at very high temperatures allows for more efficient reuse in collapse or wet strength bonding, adhesive removal, polymer additives, latex softening and removal. The high temperature process advantageously also allows for softening and more efficient removal of ink toner, polymer, fat / fatty oil, and ink components.

前記超熱安定性セルラーゼ及びキシラナーゼに加えて、再利用及び/又は脱インキプロセスは、超熱安定性アルファ−アミラーゼ酵素、並びに他の酵素、例えばリパーゼ及びエステラーゼを含んでよい。超熱安定性アルファアミラーゼは、高温アルファ−アミラーゼ、例えばNovozymes及びBASF Enzymesから入手可能なものを含む。例示的な高温アルファ−アミラーゼは、米国特許番号第7,273,740号(US 7,273,740)(Callenら)において記載されており、110℃、120℃、及び125℃と高い温度で使用されてよい。   In addition to the super thermostable cellulase and xylanase, the recycling and / or deinking process may include a super thermostable alpha-amylase enzyme, as well as other enzymes such as lipases and esterases. Super thermostable alpha amylases include high temperature alpha-amylases such as those available from Novozymes and BASF Enzymes. Exemplary high temperature alpha-amylases are described in US Pat. No. 7,273,740 (US 7,273,740) (Callen et al.) At temperatures as high as 110 ° C., 120 ° C., and 125 ° C. May be used.

熱安定性及び超熱安定性酵素は、脱インキ促進剤と組み合わせて使用されうる。例示的な脱インキ促進剤は、イオン性液体、N−アルキル化尿素、N−アルキル化ラクタム、N−アルキル化アミド、アルキルエトキシレート、フェノールエトキシレート、ポリオールエーテル、及びポリオールを含む。例示的な脱インキ促進剤は、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、ヘキシルピロリドン、オクチルピロリドン、セルソルブ(2−エトキシエタノール)、及びブチルセルソルブ(2−ブトキシエタノール)も含む。例示的なイオン性液体は、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、又は他のアニオン性塩を含む。   Thermostable and hyperthermostable enzymes can be used in combination with a deinking accelerator. Exemplary deinking accelerators include ionic liquids, N-alkylated ureas, N-alkylated lactams, N-alkylated amides, alkyl ethoxylates, phenol ethoxylates, polyol ethers, and polyols. Exemplary deinking accelerators also include N-methyl pyrrolidone, N-ethyl pyrrolidone, cyclohexyl pyrrolidone, hexyl pyrrolidone, octyl pyrrolidone, cellosolve (2-ethoxyethanol), and butyl cellosolve (2-butoxyethanol). Exemplary ionic liquids include 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-butyl-3-methylimidazolium acetate, or other anionic salts.

脱インキプロセスは、さらに鉱物助剤を含んでよい。例示的な鉱物助剤は、珪藻土、か焼クレー、含水クレー、重質炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、チョーク及びタルクを含む。   The deinking process may further include a mineral aid. Exemplary mineral aids include diatomaceous earth, calcined clay, hydrous clay, heavy calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, aluminum oxide, calcium silicate, chalk and talc.

セルロース加水分解性酵素
種々のセルロース加水分解性酵素を、本開示の方法において使用できる。本開示の方法における使用に適したセルロース加水分解性酵素は、約40℃〜55℃の範囲の温度で活性があってよく、又は本明細書の他の箇所でさらに論じられている熱安定性もしくは超熱安定性セルロース加水分解性酵素であってよい。
Cellulose hydrolyzing enzymes Various cellulose hydrolyzing enzymes can be used in the methods of the present disclosure. Cellulose hydrolyzing enzymes suitable for use in the methods of the present disclosure may be active at temperatures in the range of about 40 ° C. to 55 ° C., or are thermally stable as further discussed elsewhere herein. Alternatively, it may be a super heat stable cellulose hydrolyzing enzyme.

セルロース加水分解性酵素は、主にセルラーゼ酵素及び/又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素である。セルラーゼ酵素は、種々のタイプのエンドグルカナーゼ、種々のセロビオヒドラーゼ型を含むエキソグルカナーゼ、及び他の関連する酵素、例えばグルコシダーゼ等を含む。純粋なエンドグルカナーゼ、セルラーゼの混合物、及びセルロソームを含むセルロース加水分解性酵素の複合体が本開示の方法において使用されてよい。細菌源、真菌源、古細菌源、動物源、及び植物源から単離されるか、それらに由来するか、又はそれらから改質されたセルラーゼが、本開示の方法において使用されうる。さらに、セルロース加水分解活性を有する任意の単離された、合成又は組換えポリペプチドが含まれる。さらに、付随するヘミセルラーゼ酵素機能を含むセルラーゼ、例えばキシラナーゼ、マンナナーゼ、グルカナーゼ、及びベータ−グルカナーゼが、本開示の方法において使用されうる。   Cellulose hydrolyzing enzymes are mainly cellulase enzymes and / or cellulase functionalized hemicellulase enzymes. Cellulase enzymes include various types of endoglucanases, exoglucanases including various cellobiohydrase types, and other related enzymes such as glucosidases. Cellulose hydrolyzing enzyme complexes including pure endoglucanase, cellulase mixtures, and cellulosomes may be used in the methods of the present disclosure. Cellulases isolated from, derived from, or modified from bacterial, fungal, archaeal, animal, and plant sources can be used in the methods of the present disclosure. In addition, any isolated, synthetic or recombinant polypeptide having cellulolytic activity is included. In addition, cellulases containing associated hemicellulase enzyme functions, such as xylanases, mannanases, glucanases, and beta-glucanases can be used in the disclosed methods.

本開示において使用されるセルラーゼは、GHファミリー1、3、5〜9、12、26、44、45、48、51、61、及び74を含む、セルロース加水分解性機能を含有する任意のグリコシドヒドロラーゼGHファミリー(Henrissat, 1991, Biochem. J. 280:309−316)を含みうる。セルラーゼは、触媒ドメイン、炭水化物結合ドメイン、免疫グロブリンドメイン、フィブリネクチンドメイン、又はドックリンドメイン等の任意のモジュラー構造のものであってよい。種々の複雑な切断型のセルラーゼをさらに使用してよい。種々の「指向性進化」戦略、及び種々の合理的設計を含む、あらゆるタンパク質工学ツールにより変性されたセルラーゼを、さらに使用してよい。   The cellulase used in this disclosure is any glycoside hydrolase containing cellulose hydrolyzable function, including GH family 1, 3, 5-9, 12, 26, 44, 45, 48, 51, 61, and 74 The GH family (Henrissat, 1991, Biochem. J. 280: 309-316) may be included. The cellulase may be of any modular structure, such as a catalytic domain, carbohydrate binding domain, immunoglobulin domain, fibrinectin domain, or dockerin domain. Various complex truncated cellulases may also be used. Cellulases modified by any protein engineering tool may be further used, including various “directed evolution” strategies, and various rational designs.

本開示の方法において使用されるセルラーゼ酵素は、種々の量のベータ−グルカナーゼ活性を含みうる。セルラーゼ酵素は、種々のタイプのヘミセルラーゼ酵素活性も含んでよい。付随するセルラーゼ機能を含むか、又は特定の環境条件、例えばpH、温度、及びイオン/塩範囲でセルラーゼ機能を示す、種々のヘミセルラーゼ酵素又はポリペプチドも含まれる。付随するヘミセルラーゼ酵素機能を含むセルラーゼ、例えばキシラナーゼ、マンナナーゼ、グルカナーゼ、及びベータ−グルカナーゼが、本開示の方法において使用されうる。   The cellulase enzyme used in the methods of the present disclosure can include various amounts of beta-glucanase activity. The cellulase enzyme may also include various types of hemicellulase enzyme activity. Also included are various hemicellulase enzymes or polypeptides that contain concomitant cellulase function or that exhibit cellulase function in specific environmental conditions such as pH, temperature, and ion / salt ranges. Cellulases that contain associated hemicellulase enzyme functions, such as xylanases, mannanases, glucanases, and beta-glucanases can be used in the disclosed methods.

本開示の方法において有用な例示的なセルロース加水分解性酵素は、クリソスポリウム・ラクノウェンス(Chrysosporium lucknowense)/ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophilia)から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)から得られるかそれらに由来する(又はアスペルギルス属(Aspergillus)から生成される)セルラーゼ、及びトリコデルマ属(Trichoderma)から得られるかそれらに由来するセルラーゼを含むが、これらに制限されない。本開示の方法において有用な例示的なセルロース加水分解性酵素は市販されている。いくつかの例示的な市販のセルラーゼを挙げるが、しかし、全てを網羅したものではない。Novozymes(Denmark)社製の例示的な酵素は、Novozym(登録商標)613、Novozym(登録商標)476、並びにCelluzyme(登録商標)、Celluclast(登録商標)、Carezyme(登録商標)及びFiberCare(登録商標)ファミリーにおける製品を含む。FibreZyme(登録商標)G4粉末又は液体は、Dyadic International(Jupiter、FL)社製の例示的な酵素である。Genencor(DuPont)社製の例示的な酵素は、Multifect(登録商標)A40、及びPergalase(登録商標)又はOptimase(登録商標)ファミリーからのセルラーゼを含む。ONOZUKAセルラーゼ(ヤクルト薬品工業株式会社、日本)はさらに例示的な酵素である。BASF Enzymes LLC(San Diego、CA)社製のPyrolase(登録商標)及びPyrolase(登録商標)200、熱安定性セルラーゼ、及びPyrolase(登録商標)HT、超熱安定性セルラーゼは、本開示の方法についてのさらに例示的な酵素である。いくつかの工業用に調製されたバイオマス/バイオリファイナリー加水分解性セルラーゼ、例えばNovozymes社製のCellic(登録商標)CTec、CTec2、及びCTec3、DuPont社製のAccelleraseTM1000、AccelleraseTM1500、及びAccelleraseTMTRIO、並びにDyadic社製のAlternaFuel CMAXも、本開示の方法において使用されてよい。ある特定のセルラーゼ酵素製品は、トリコデルマ・リーゼイ(Tricoderma reesei)から製造されたBiocellulase W(Kerry Food Ingredients Ltd.社製)である。 An exemplary cellulose hydrolyzing enzyme useful in the methods of the present disclosure is a cellulase, Humicola insolens obtained from or derived from Chrysosporium lucknowense / Myceliophthora thermophilia. cellulases obtained from or derived from (or produced from Aspergillus) and cellulases obtained from or derived from Trichoderma, but are not limited thereto. Exemplary cellulolytic enzymes useful in the methods of the present disclosure are commercially available. Some exemplary commercial cellulases are listed, but not exhaustive. Exemplary enzymes from Novozymes (Denmark) include Novozym® 613, Novozym® 476, and Celluzyme®, Celluclast®, Carezyme® and FiberCare®. ) Includes products in the family. FibreZyme® G4 powder or liquid is an exemplary enzyme from Dyadic International (Jupiter, FL). Exemplary enzymes from Genencor (DuPont) include Multifect® A40 and cellulases from the Pergalase® or Optimase® family. ONOZUKA cellulase (Yakult Pharmaceutical Co., Ltd., Japan) is a further exemplary enzyme. Pyrolase (R) and Pyrolase (R) 200, Pyrolase (R) HT, Pyrolase (R) HT, super thermostable cellulase from BASF Enzymes LLC (San Diego, CA) Are further exemplary enzymes. Several industrial prepared for biomass / biorefinery hydrolyzable cellulase, e.g. Novozymes Co. Cellic (registered trademark) CTec, CTec2, and CTec3, DuPont Co. Accellerase TM 1000, Accellerase TM 1500, and Accellerase TM TRIO, as well as AlteraFuel CMAX from Dyadic, may also be used in the disclosed method. One particular cellulase enzyme product is Biocellulase W (manufactured by Kerry Food Ingredts Ltd.) manufactured from Tricoderma reesei.

セルラーゼは、膨大な微生物源から製造されうる。それらは、一般的に、褐色腐朽菌、白色腐朽菌、軟腐朽菌、細菌、及び放線菌から生成されうる。いくつかの属名については、アスペルギルス属(Aspergillus)(例えば、A.ニガー(A. niger)、A.オリザ(A. oryzae)等)、メラノカルプス属(Melanocarpus)(M.アルボマイセス(M. albomyces))、フミコーラ属(Humicola)(例えば、H.インソレン(H. insolens)及びH.グリサ(H. grisea))、トリコデルマ属(Tricoderma)(例えば、T.リーゼイ(T. reesei)、T.ビリデ(T. viride)、及びT.ロンギブラキアタム(T. longibrachiatum))、フサリウム属(Fusarium)(例えばF.オキシスポリウム(F. oxysporium))、マイセリオフトーラ属(Myceliophthora)、ペニシリウム属(Penicillium)、バシリス属(Bacillus)(例えばB.サブチリス(B. subtilis)及びB.リケニフォルミス(B. licheniformis))、シュードモナス属(Pseudomonas)(例えばP.セルローザ(P. cellulosa))、ロドサーマス属(Rhodothermus)、マクカワタケ属(Phanerochaete)、カワラタケ属(Trametes)、クロストリジウム属(Clostridium)(例えば、C.サーモセラム(C. thermocellum))、セルロモナス属(Cellulomonas)(例えばC.フィミ(C. fimi))、ストレプトマイセス属(Streptomyces)、及びサーモノスポラ属(Thermonospora)(例えばT.フスカ(T. fusca))を含む。セルラーゼ活性を含む微生物のいくつかは、牛又は他の反芻動物のルーメンに存在しうるが、共生微生物からのセルラーゼ活性は、節足動物、例えばシロアリ、及びある特定のバッタ類、又はゴキブリの腸においても見出せる。   Cellulases can be produced from a vast microbial source. They can generally be produced from brown rot fungi, white rot fungi, soft rot fungi, bacteria, and actinomycetes. Some genera names include Aspergillus (eg, A. niger, A. oryzae, etc.), Melanocarpus (M. albomyces) ), Humicola (e.g., H. insolens and H. grisea), Tricoderma (e.g., T. reesei, T. biride ( T. viride), T. longibrachiatum), Fusarium (eg F. oxysporium), Myceliophthora, Penicillium ), Bacillus (e.g., B. subtilis and B. licheniformis), Pseudomonas (e.g., P. cellulosa). losa)), Rhodothermus, Phanerochaete, Trametes, Clostridium (for example, C. thermocellum), Cellulomonas (for example, C. fimi (C. fimi)), Streptomyces, and Thermonospora (eg, T. fusca). Some of the microorganisms that contain cellulase activity can be present in the rumen of cattle or other ruminants, but cellulase activity from symbiotic microorganisms can be found in arthropods, such as termites, and certain grasshoppers, or cockroach intestines. Can also be found.

いくつかの市販のセルラーゼ生成源が例として本明細書に引用されうるが、それらに限定されない。例えば、クリソスポリウム・ラクノウェンス(Chrysosporium lucknowense)/ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophilia)(「C1技術」)は、G4セルラーゼ酵素製造についてDuPont(以前はDyadic)により使用される。全ての多様性、改質、及び処方を含む、全てのセルラーゼ酵素、又はDuPont C1技術から単離された、合成の、もしくは組換え体であるセルラーゼ機能性ポリペプチドは、本開示の方法のための酵素として適している。例示的なセルラーゼは、米国特許番号第7,892,812号(USP 7,892,812)、米国特許番号第7,883,872号(USP 7,883,872)、米国特許番号第8,673,618号(USP 8,673,618)、米国特許番号第8,916,363号(USP 8,916,363)においても開示されている。他の例として、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)及び関連する分子生物学的改質は、セルラーゼ生成についてNovozymesによる源として使用される。メラノカルプス・アルボマイセス(Melanocarpus albomyces)は、AB酵素セルラーゼとして使用される。工業用セルラーゼ酵素の源として、トリコデルマ属(Tricoderma)もしばしば使用される。例えば、トリコデルマ・リーゼイ(Tricoderma reesei)は、一般に有意なベータ−グルカナーゼ、キシラナーゼ、マンナナーゼ及びヘミセルラーゼと一緒に、エキソセルラーゼ及びエンドセルラーゼ酵素活性を生成することが公知である。これらのトリコデルマ属(Tricoderma)由来の酵素及び酵素機能の全ては、天然の発酵によるものでも、種々の酵素モジュール、ドメイン、及び融合タンパク質を含む種々の遺伝子修飾によるものでも全て含まれる。膨大なベータ−グルカナーゼ及び/又はヘミセルラーゼ活性を有するセルラーゼ酵素は、時に、OCCパルプ、クラフトパルプ、機械パルプ、半化学パルプ、紙パルプ、フラッフパルプ及び溶解パルプを含むリグノセルロース繊維に相乗作用を提供しうる。フラッフパルプについて、酵素は、表面繊維の化学物質及びミセルロース分布並びに繊維の平滑度/表面形態を変性し、これは繊維長の低減を最小限にしながら液体の輸送又は吸上げに有用であってよい。パルプを溶解するために、セルラーゼは、キシラン、グルコマンナン、及び他のヘミセルロース含有物をさらに除去しながら、パルプ粘度(パルプ規格を解消することにより要求されるように、通常10cps未満、又は7cps未満)を下げる。一実施形態において、セルラーゼ活性及びヘミセルラーゼ活性の双方を含む酵素又はポリペプチドは融合タンパク質である。有名な微生物源にもかかわらず、セルラーゼの最終的な工業的生成は、異なる宿主生物から行われてよいことに留意すべきである。生成する宿主微生物の制限のない例は、アスペルギルス属(Aspergillus)、バシルス属(Bacillus)、大腸菌(E. coli,)、シュードモナス属(Pseudomonos)、サッカロマイセス属(Saccharomyces)、及びピキア・パストリス(Pichia pastoris)を含む。種々の分子生物学およびタンパク質工学ツールが、酵素が工業的に生産される前に適用され得る。適切な酵素活性が保持されている限り、全てのこれらのセルラーゼ酵素、セルラーゼ活性を含むポリペプチド(全てのそれらの多様体、改変を含む)は、本開示の方法における使用に適している。   Several commercial cellulase production sources may be cited herein by way of example, but are not limited thereto. For example, Chrysosporium lucknowense / Myceliophthora thermophilia ("C1 technology") is used by DuPont (formerly Dyadic) for G4 cellulase enzyme production. All cellulase enzymes, including all diversity, modifications, and formulations, or synthetic or recombinant cellulase functional polypeptides isolated from DuPont C1 technology are for the methods of this disclosure. Suitable as an enzyme. Exemplary cellulases include US Pat. No. 7,892,812 (USP 7,892,812), US Pat. No. 7,883,872 (USP 7,883,872), US Pat. 673,618 (USP 8,673,618) and U.S. Pat. No. 8,916,363 (USP 8,916,363). As another example, Humicola insolens and related molecular biological modifications are used as a source by Novozymes for cellulase production. Melanocarpus albomyces is used as the AB enzyme cellulase. Tricoderma is also often used as a source of industrial cellulase enzymes. For example, Tricoderma reesei is known to produce exocellulase and endocellulase enzyme activity, generally along with significant beta-glucanase, xylanase, mannanase and hemicellulase. All of these enzymes and enzyme functions from the genus Tricoderma are included both by natural fermentation and by various genetic modifications including various enzyme modules, domains, and fusion proteins. Cellulase enzymes with enormous beta-glucanase and / or hemicellulase activity sometimes synergize lignocellulosic fibers including OCC pulp, kraft pulp, mechanical pulp, semi-chemical pulp, paper pulp, fluff pulp and dissolving pulp Yes. For fluff pulp, the enzyme modifies the surface fiber chemical and mycellulose distribution and the smoothness / surface morphology of the fiber, which is useful for transporting or sucking liquids with minimal fiber length reduction. Good. In order to dissolve the pulp, the cellulase will remove pulp viscosity (typically less than 10 cps, or less than 7 cps, as required by breaking pulp specifications, while further removing xylan, glucomannan, and other hemicellulose content. ). In one embodiment, the enzyme or polypeptide comprising both cellulase activity and hemicellulase activity is a fusion protein. It should be noted that despite the famous microbial source, the final industrial production of cellulase may be performed from different host organisms. Non-limiting examples of host microorganisms to produce include Aspergillus, Bacillus, E. coli, Pseudomonos, Saccharomyces, and Pichia pastoris )including. Various molecular biology and protein engineering tools can be applied before the enzyme is produced industrially. All these cellulase enzymes, polypeptides containing cellulase activity (including all their variants, modifications) are suitable for use in the methods of the present disclosure as long as appropriate enzyme activity is retained.

熱安定性及び超熱安定性酵素
本開示の方法において有用な熱安定性及び超熱安定性セルラーゼ酵素は、60℃超、65℃超、又は70℃超の温度で活性がある。これらの温度は、40℃〜55℃の製紙温度範囲を超えている。
Thermostable and hyperthermostable enzymes Thermostable and hyperthermostable cellulase enzymes useful in the methods of the present disclosure are active at temperatures above 60 ° C, above 65 ° C, or above 70 ° C. These temperatures exceed the papermaking temperature range of 40 ° C to 55 ° C.

熱安定性及び超熱安定性セルラーゼ酵素の特定の例は、BASF Enzymes社製のセルラーゼ酵素製品を含む。本明細書において説明されるように、繊維に対する配列番号6のセルラーゼでの処理は、55℃の製紙(抄紙機)温度の上限範囲であっても、本開示の方法の後叩解後に繊維長の低減をもたらさなかった。しかしながら、このセルラーゼは、70℃で又は70℃超で繊維長の低減において非常に有効に作用した。製紙温度での配列番号6のセルラーゼのこの不活性化とそれに続く叩解は、予想外の発見である。本開示について、60℃〜95℃、好ましくは65℃〜90℃、より好ましくは70℃〜85℃の温度範囲が、配列番号6のセルラーゼに推奨されている。配列番号5及び7は、配列番号6のセルラーゼについての例示的なコード配列である。いくつかの他の種類のセルラーゼについて高温が推奨されている。説明されるように、配列番号2のセルラーゼについて、酵素処理のために推奨される温度範囲は、65℃〜120℃、好ましくは70℃〜120℃、より好ましくは80℃〜115℃である。pH範囲は、pH4〜pH12、pH5〜pH12、pH6〜pH12、pH6〜pH11、pH6〜pH10.5、pH6〜pH10、又はpH6〜pH9.5まで変動してもよい。配列番号2のセルラーゼについての例示的なコード配列は、配列番号1及び3を含む。   Specific examples of thermostable and hyperthermostable cellulase enzymes include cellulase enzyme products from BASF Enzymes. As described herein, the treatment with the cellulase of SEQ ID NO: 6 on the fiber, even in the upper range of the papermaking (paper machine) temperature of 55 ° C., is the fiber length after post-beating of the disclosed method. Did not result in a reduction. However, this cellulase worked very effectively in reducing fiber length at 70 ° C or above 70 ° C. This inactivation and subsequent beating of the cellulase of SEQ ID NO: 6 at papermaking temperature is an unexpected finding. For this disclosure, a temperature range of 60 ° C. to 95 ° C., preferably 65 ° C. to 90 ° C., more preferably 70 ° C. to 85 ° C. is recommended for the cellulase of SEQ ID NO: 6. SEQ ID NOs: 5 and 7 are exemplary coding sequences for the cellulase of SEQ ID NO: 6. High temperatures are recommended for some other types of cellulases. As illustrated, for the cellulase of SEQ ID NO: 2, the recommended temperature range for enzyme treatment is 65 ° C to 120 ° C, preferably 70 ° C to 120 ° C, more preferably 80 ° C to 115 ° C. The pH range may vary from pH 4 to pH 12, pH 5 to pH 12, pH 6 to pH 12, pH 6 to pH 11, pH 6 to pH 10.5, pH 6 to pH 10, or pH 6 to pH 9.5. Exemplary coding sequences for the cellulase of SEQ ID NO: 2 include SEQ ID NOs: 1 and 3.

さらに、セルラーゼ、例えば配列番号2及び6の例示的なセルラーゼは、さらに活性を改善するために加工されてよい。例えば、それらは、製造中により高い酵素濃度(したがって活性)に濃縮されてよい(例えば膜により)。それらは、例えば凍結乾燥によって又は噴霧乾燥によって、不活化及び/又は保護材料と共に、酵素製造中により高い酵素含有量(したがって活性)を有する粉末に乾燥されてもよい。不活性材料は、種々のタイプの粘土、カオリン、ベントナイト、鉱物粒子、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、シリカゲル、酸化シリカ、砂、珪藻土、ゼオライト、ソルビトール、キシリトール、マンニトール、マルトデキストリン、トレハロース、レジスタントスターチ等であってよい。保護材料は、使用される場合に、グリセロール、低分子PEG、中高分子量PEG、Tween、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、グリセロールエステル(例えばエトキシレート)、PEGエステル(例えばエトキシレート)、及びフェノールエステル(例えばエトキシレート)、アルブミン、タンパク質、大豆タンパク質、乳タンパク質、カゼイン、カゼイン酸ナトリウム、ホエータンパク質、乳タンパク質単離物、ゼラチン、低粘度アルギネート、低粘度CMC、低粘度ゲランガム、低粘度ポリビニルピロリドン(PVP)を含みうる。   In addition, cellulases, such as the exemplary cellulases of SEQ ID NOs: 2 and 6, may be engineered to further improve activity. For example, they may be concentrated (eg by membrane) to a higher enzyme concentration (and therefore activity) during manufacture. They may be dried, for example by freeze-drying or by spray-drying, together with inactivated and / or protective materials, into powders with a higher enzyme content (and therefore activity) during enzyme production. Inert materials include various types of clay, kaolin, bentonite, mineral particles, aluminum oxide, calcium silicate, calcium carbonate, talc, silica gel, silica oxide, sand, diatomaceous earth, zeolite, sorbitol, xylitol, mannitol, maltodextrin, It may be trehalose, resistant starch or the like. Protective materials, when used, are glycerol, low molecular weight PEG, medium high molecular weight PEG, Tween, polyethylene oxide, polyacrylamide, anionic polyacrylamide, glycerol ester (eg ethoxylate), PEG ester (eg ethoxylate), and Phenol ester (eg ethoxylate), albumin, protein, soy protein, milk protein, casein, sodium caseinate, whey protein, milk protein isolate, gelatin, low viscosity alginate, low viscosity CMC, low viscosity gellan gum, low viscosity polyvinyl Pyrrolidone (PVP) can be included.

セルラーゼは、分子生物学及びプロセス改善の双方により発酵収量に関してもさらに改善されうる。   Cellulases can be further improved in terms of fermentation yield by both molecular biology and process improvement.

広義には、超熱安定性酵素は、超好熱性微生物に由来してよい。それらは、野生型源を超えて、任意の公知の分子生物学及びタンパク質工学ツールを介してさらに改良、改質、合成、又は組換えすることもできる。それらのツールは、ランダム変異及び部位特異的変異の双方を含む。   In a broad sense, the hyperthermostable enzyme may be derived from a hyperthermophilic microorganism. They can also be further improved, modified, synthesized, or recombinant beyond any wild type source via any known molecular biology and protein engineering tools. Those tools include both random and site-specific mutations.

好ましくは、これらの酵素は超熱安定性微生物に由来する。超好熱性生物の例は、細菌、例えばサーモトガ属(Thermotoga)(例えば、種々のサーモトガ・マリティマ(Thermotoga maritima)株、T.ネアポリタナ(T. neapolitana,)及びT.サーマラム(T. thermarum))、サーモクリニス属(Thermocrinis)(T.ルーバー(T. ruber))、及びアキフェックス属(Aquifex)(A.ピロフィルス(A. pyrophilus)及びA.エオリクス(A. aeolicus))を含む。いくつかの好熱細菌は、超好熱性生物、例えばカルデロバクテリウム・ヒドロゲノフィルム(Calderobacterium hydrogenophilum)、サーモシフォ・アフリカヌス(Thermosipho africanus)及びフェルビドバクテリウム・ヒドロゲノフィルム(Fervidobacterium hydrogenophilum)に関連しうる。細菌、ロドサームス・マリヌス(Rhodothermus marinus,)からのセルラーゼ酵素は、90℃〜100℃で安定であった超熱安定性セルラーゼとして機能することも報告されている(Hreggvidssonら(1996) Appl. Env. Microbiology,62(8):3047−3049)。極度の熱安定性の例は、ディクチオグロムス・サーモフィラム(Dictyoglomus thermophilum)の種々の株から単離又は遺伝子操作された酵素も含む。   Preferably, these enzymes are derived from hyperthermostable microorganisms. Examples of hyperthermophilic organisms are bacteria, such as Thermotoga (eg, various Thermotoga maritima strains, T. neapolitana, and T. thermarum), Includes Thermocrinis (T. ruber), and Aquifex (A. pyrophilus and A. aeolicus). Some thermophilic bacteria are associated with hyperthermophilic organisms such as Calderobacterium hydrogenophilum, Thermosipho africanus, and Fervidobacterium hydrogenophilum Yes. The cellulase enzyme from the bacterium, Rhodothermus marinus, has also been reported to function as a super thermostable cellulase that was stable at 90-100 ° C. (Hreggvidson et al. (1996) Appl. Env. Microbiology, 62 (8): 3047-3049). Examples of extreme thermostability also include enzymes isolated or genetically engineered from various strains of Dictyoglomus thermophilum.

超好熱性古細菌及びいくつかの関連する古細菌の例は、スルフォロブス属(Sulfolobus)(S.アシドカルダリウス(S. acidocaldarius)、S.ソルファタリウス(S. solfatarius))、メタロスフェラ属(Metallosphaera)(M.セデュラ(M. sedula))、アシジアヌス属(Acidianus)(A.インフェルヌス(A. infernus))、スチジオロブス・アゾリカス(Stygiolobus azoricus)、スルフロコッカス・ミラビリス(Sulfurococcus mirabilis)、スルフリスフェラ・オーワクエンシス(Sulfurisphaera ohwakuensis)、サーモプロテウス・テナックス(Thermoproteus tenax)、ピロバキュラム属(Pyrobaculum)(P.アイランジクム(P. islandicum)、P.アエロフィルム(P. aerophilum))、サーモフィルム属(Thermofilum)(T.ペンデンス(T. pendens)、T.リブラム(T. librum))、サーモクラジウム属(Thermocladium)(T.モデスチウス(T. modestius))、カルディビルガ属(Caldivirga)(C.マクイリンゲンシス(C. maquilingensis))、デスルフロコッカス属(Desulfurcoccus)(D.ムコサス(D. mucosus)、D.フェルメンタンス(D. fermentans))、スタフィロサームス属(Staphylothermus)(S.マリヌス(S. marinus))、スルホフォボコッカス属(Sulfophobococcus)(S.ジリギー(S. zilligii))、ステテリア属(Stetteria)(S.ヒドロゲノフィラ(S. hydrogenophila))、アエロピルム属(Aeropyrum)(A.ペルニックス(A. pernix))、イグニコッカス属(Ignicoccus)(I.アイランジカス(I. islandicus))、サーモスフェラ属(Thermosphaera)(T.アグレガンス(T. aggregans))、サーモディスカス属(Thermodiscus)(T.マリチムス(T. maritimus))、ピロディクチウム属(Pyrodictium)(P.オクルツム(P. occultum))、ハイパーサームス属(Hyperthermus)(H.ブチリカス(H. butylicus))、ピロロブス属(Pyrolobus)(P.フマリイ(P. fumarii))、サーモコッカス属(Thermococcus)(T.セレ(T. cele))、ピロコッカス属(Pyrococcus)(P.フリオサス(P. furiosus)、P.アビシイ(P. abyssi)、P.ホリコシイ(P. horikoshii)、P.ウォエシイ(P. woesii))、アーケオグロブス属(Archaeoglobus)(A.フルギダス(A. fulgidus)、A.ベネフィクス(A. veneficus)、A.プロフンダス(A. profundus))、フェログロブス属(Ferroglobus)(F.プラシダス(F. placidus))、メタノテルムス属(Methanothermus)(M.フェルビダス(M. fervidus)、M.ソシアビリス(M. sociabilis))、メタノコッカス属(Methanococcus)(M.ヤナシイ(M. janaschii)、M.イグネウス(M. igneus)、M.サーモリト−トロフィクス(M. thermolitho-trophicus))、メタノピルス属(Methanopyrus)(M.カンドレリ(M. kandleri))、及びサーモプラズマ属(Thermoplasma)(T.アシドフィルム(T. acidophilum)、T.ボルカニウム(T. volcanium))を含む。   Examples of hyperthermophilic archaea and some related archaea are Sulfolobus (S. acidocaldarius, S. solfatarius), Metallosphaera. ) (M. sedula), Acidianus (A. infernus), Stygiolobus azoricus, Sulfurococcus mirabilis, Sulfrisfera・ Sulfurisphaera ohwakuensis, Thermoproteus tenax, Pyrobaculum (P. islandicum), P. aerophilum, Thermofilum (T. pendens, T. librum), Thermocladium (Thermocladium) (T. modestius), Caldivirga (C. maquilingensis), Desulfurcoccus (D. mucosus) D. fermentans), Staphylothermus (S. marinus), Sulfophobococcus (S. zilligii), Stetteria (S. hydrogenophila), Aeropyrum (A. pernix), Ignicoccus (I. islandicus), Thermos Thermosphaera (T. aggregans), Thermodiscus (T. maritimus), Pyrodictium (Pyrodictium) (P. P. occultum), Hyperthermus (H. butylicus), Pyrolobus (P. fumarii), Thermococcus (T) T. cele), Pyrococcus (P. furiosus), P. abyssi, P. horikoshii, P. woesii ), Archaeoglobus (A. fulgidus, A. veneficus, A. profundus), Ferroglobus (F. placidus) )), Methanothermus (M. fervidus, M. sociabilis), Methanococcus (M. janaschii), M. Igneu (M. igneus), M. thermolitho-trophicus), Methanopyrus (M. kandleri), and Thermoplasma (T. acid film (T. acidophilum), T. volcanium).

前記超好熱性細菌及び超好熱性古細菌、並びに関連する細菌及び古細菌に由来する全てのセルラーゼが、本開示の方法において使用されてよい。さらに、前記超好熱性生物に由来するか、前記超好熱性生物から単離されるか、改変されるか又は合成された遺伝子によってコードされるか、またはかかる遺伝子のセグメントを含む任意のセルラーゼ及びベータグルカナーゼが本開示に含まれるが、但しそれらは適切な酵素活性を示す。指向性進化によって、部位特異的変異によって、又は他のアプローチ、例えば適切なセルロース基質上で増殖する超好熱性生物の集合体の濃縮によるセルラーゼ増大により改善されたセルラーゼ(Grahamら(2011) Nature Communications)が、本開示の方法において使用されてよい。   All cellulases derived from said hyperthermophilic and hyperthermophilic archaea, and related bacteria and archaea may be used in the methods of the present disclosure. Furthermore, any cellulase and beta derived from said hyperthermophilic organism, isolated from said hyperthermophilic organism, encoded by a modified gene or synthesized, or comprising a segment of such gene Glucanases are included in the present disclosure provided they exhibit appropriate enzyme activity. Improved cellulases by directed evolution, by site-directed mutagenesis, or by other approaches such as enrichment of hyperthermophilic organisms growing on suitable cellulose substrates (Graham et al. (2011) Nature Communications ) May be used in the methods of the present disclosure.

サーモトガ属(Thermotoga)種株FjSS3−B.1、サーモトガ・マリチマ(Thermotoga maritima)MSB8、及びサーモトガ・ネアポリタナ(Thermotoga neapolitana)に由来するセルラーゼ(エンドグルカナーゼ、エキソグルカナーゼ)(Sunnaら(1997) “Glycosyl hydrolases from hyperthermophiles,” Extremophiles 1: 2−13)が、本開示の方法における使用のために特に挙げられる。米国特許番号第5,925,749号(USP 5,925,749)、米国特許番号第5,962,258号(USP 5,962,258)、米国特許番号第6,008,032号(USP 6,008,032)、及び米国特許番号第6,245,547号(USP 6,245,547)において記載されているようなサーモトガ・マリチマ(Thermotoga maritima)からの全てのセルラーゼが、本開示の方法における使用に適している。米国特許番号第5,789,228号(USP 5,789,228)、米国特許番号第6,001,984号(USP 6,001,984)、米国特許番号第6,074,867号(USP 6,074,867)、米国特許番号第6,329,187号(USP 6,329,187)、及び米国特許番号第7,465,571号(USP 7,465,571)により記載されるエンドグルカナーゼ、特に「AEPII 1a」からのエンドグルカナーゼも有用である。全てのセルラーゼ又はグルカナーゼ、並びに米国特許番号第7,9601,48号(USP 7,9601,48)(Steerら、2011)、米国特許出願公開番号第20140295523号(US Publication No. 20140295523)(Steerら、2014)、米国特許番号第7,422,876号(USP 7,422,876)(Shortら)、及び米国特許番号第8,426,184号(USP 8,426,184)(Blumら)において教示されるようなそれらのポリペプチド配列及び断片が、本開示の方法における使用に適している。種々の組合せでセルラーゼ又はポリペプチドをコードする種々のヌクレオチド配列の改変及び多様体、例えばサーモトガ・マリチマ(Thermotoga maritima)セルラーゼに関連する変異体を含む米国特許出願公開番号第20150072397号(US Publication No. 20150072397)が、本開示の方法における使用に適している。酵素による改変のために使用される方法は、エラープローンPCR、シャッフリング、オリゴヌクレオチド特異的変異誘発、アセンブリPCR、性的PCR変異誘発、インビボ変異誘発、カセット変異誘発、再帰的アンサンブル変異誘発(recursive ensemble mutagenesis)、指数的アンサンブル変異誘発(exponential ensemble mutagenesis)、部位特異的変異誘発、遺伝子再構築、遺伝子部位飽和変異誘発(Gene Site Saturation Mutagenesis)(GSSM)、合成連結再構成(synthetic ligation reassembly)(SLR)、染色体飽和変異誘発(Chromosomal Saturation Mutagenesis)(CSM)、又はそれらの組み合わせが含まれる。他の態様において、改変方法は、組換え、再帰的配列組換え、ホスホチオレート修飾NDA変異誘発、ウラシル含有鋳型変異誘発、ギャップ二本鎖変異誘発、点ミスマッチ修復変異誘発、修復欠損宿主株変異誘発(repair−deficient host strain mutagenesis)、化学変異誘発、放射性変異誘発、欠失変異誘発、制限酵素選択変異誘発(restriction−selection mutagenesis)、制限酵素精製変異誘発(restriction−purifications mutagenesis)、人工遺伝子合成、アンサンブル変異誘発、キメラ核酸多量体の作成及びそれらの組み合わせを含む。   Thermotoga seed strain FjSS3-B. 1, Thermotoga maritima MSB8, and cellulase derived from Thermotoga neapolitana (Endoglucanase, Exoglucanase) (Sunna et al. (1997) “Glycosyl hydrolases frm 13”. Are specifically mentioned for use in the methods of the present disclosure. US Patent No. 5,925,749 (USP 5,925,749), US Patent No. 5,962,258 (USP 5,962,258), US Patent No. 6,008,032 (USP) All cellulases from Thermotoga maritima as described in US Pat. No. 6,245,547 and US Pat. No. 6,245,547 (USP 6,245,547) are disclosed herein. Suitable for use in the method. US Pat. No. 5,789,228 (USP 5,789,228), US Pat. No. 6,001,984 (USP 6,001,984), US Pat. No. 6,074,867 (USP) 6,074,867), US Pat. No. 6,329,187 (USP 6,329,187) and US Pat. No. 7,465,571 (USP 7,465,571). Also useful are glucanases, particularly endoglucanases from "AEPII la". All cellulases or glucanases, as well as US Pat. No. 7,9601,48 (USP 7,9601,48) (Steer et al., 2011), US Patent Application Publication No. 20140295523 (US Publication No. 20140295523) (Steer et al.) No. 7,422,876 (USP 7,422,876) (Short et al.) And US Pat. No. 8,426,184 (USP 8,426,184) (Blum et al.). Those polypeptide sequences and fragments as taught in are suitable for use in the methods of the present disclosure. U.S. Patent Application Publication No. 20150072397 (US Publication No. 1) containing various nucleotide sequence modifications and variants encoding cellulases or polypeptides in various combinations, for example, variants related to Thermotoga maritima cellulase. 20150072397) is suitable for use in the method of the present disclosure. The methods used for enzymatic modification are error prone PCR, shuffling, oligonucleotide-specific mutagenesis, assembly PCR, sexual PCR mutagenesis, in vivo mutagenesis, cassette mutagenesis, recursive ensemble mutagenesis. mutagenesis), exponential ensemble mutagenesis, site-directed mutagenesis, gene restructuring, gene site saturation mutagenesis (GSSM), synthetic ligation ligation SL ), Chromosomal Saturation Mutagen sis) (CSM), or combinations thereof. In other embodiments, the modification methods include recombination, recursive sequence recombination, phosphothiolate modified NDA mutagenesis, uracil-containing template mutagenesis, gap double stranded mutagenesis, point mismatch repair mutagenesis, repair deficient host strain mutation Induction-reduction host purification mutagenesis, chemical mutagenesis, radioactive mutagenesis, deletion mutagenesis, restriction-selection mutagenesis, restriction enzyme purification mutagenesis, gene synthesis Ensemble mutagenesis, creation of chimeric nucleic acid multimers and combinations thereof.

超好熱性細菌由来のいくつかのセルラーゼ及び/又は天然に生じないそれらの多様体は、国際特許公開番号第2009/020459号(PCT publication WO 2009/020459)において記載されいる(参照をもって本明細書にその全体を組み込んだものとする)。国際特許公開番号第2009/020459号(WO 2009/020459)公報の全体の明細書に含まれており、参照をもって本明細書に組み込まれるその全体は、以下に列挙されるDNA及びアミノ酸の配列番号である。それらは、以下を含む:
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号1及び2(野生型の「親」T.マリチマ(T. maritima)セルラーゼ)、本明細書においてそれぞれ配列番号5及び6として開示されている;
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号3(野生型DNA、交互開始を削除するように変更されている)、本明細書において配列番号7として開示されている;
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号6及び7(「7X」と組み合わせた遺伝子部位飽和変異誘発(「GSSM」)変異)、本明細書においてそれぞれ配列番号8及び9として開示されている;
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号8及び9(「12X−6」と組み合わせたGSSM変異)、本明細書においてそれぞれ配列番号3及び2として開示されている;
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号10及び11(「13X−1」と組み合わせたGSSM変異)、本明細書においてそれぞれ配列番号10及び11として開示されている;
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号12及び13(「12X−1」と組み合わせたGSSM変異)、本明細書においてそれぞれ配列番号12及び13として開示されている;
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号16及び17(サーモトガ種からの代替のセルラーゼブレーカー)、本明細書においてそれぞれ配列番号14及び15として開示されている;
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号18及び19(トウモロコシ発現のためのT.マリチマ(T. maritima)セルラーゼの「7X」コドン最適化版)、本明細書においてそれぞれ配列番号16及び17として開示されている;及び
・ 国際特許公開番号第2009/020459号 配列番号20及び21(トウモロコシ発現のためのT.マリチマ(T. maritima)セルラーゼの「12X−6」コドン最適化版)、本明細書においてそれぞれ配列番号18及び19として開示されている。
Some cellulases from hyperthermophilic bacteria and / or their non-naturally occurring variants are described in International Patent Publication No. 2009/020459 (PCT publication WO 2009/020458). In their entirety). Included in the entire specification of International Patent Publication No. 2009/0204059 (WO 2009/02059), which is incorporated herein by reference, is the DNA and amino acid SEQ ID NOs listed below. It is. They include the following:
International Patent Publication No. 2009/020449 SEQ ID NO: 1 and 2 (wild-type “parent” T. maritima cellulase), disclosed herein as SEQ ID NOs: 5 and 6, respectively;
International Patent Publication No. 2009/020449 SEQ ID NO: 3 (wild-type DNA, modified to eliminate alternating start), disclosed herein as SEQ ID NO: 7;
• International Patent Publication No. 2009/020458 SEQ ID NO: 6 and 7 (gene site saturation mutagenesis (“GSSM”) mutation in combination with “7X”), disclosed herein as SEQ ID NOs: 8 and 9, respectively. ;
International Patent Publication No. 2009/020459 SEQ ID NOs: 8 and 9 (GSSM mutations in combination with “12X-6”), disclosed herein as SEQ ID NOs: 3 and 2, respectively;
International Patent Publication No. 2009/020459 SEQ ID NOs: 10 and 11 (GSSM mutations in combination with “13X-1”), disclosed herein as SEQ ID NOs: 10 and 11, respectively;
International Patent Publication No. 2009/020459 SEQ ID NOs: 12 and 13 (GSSM mutations in combination with “12X-1”), disclosed herein as SEQ ID NOs: 12 and 13, respectively;
International Patent Publication No. 2009/020459 SEQ ID NOs: 16 and 17 (alternative cellulase breakers from Thermotoga species), disclosed herein as SEQ ID NOs: 14 and 15, respectively;
International Patent Publication No. 2009/020449 SEQ ID NOs: 18 and 19 ("7X" codon optimized version of T. maritima cellulase for maize expression), SEQ ID NOS: 16 and 17, respectively, herein And International Patent Publication No. 2009/020659 SEQ ID NOs: 20 and 21 ("12X-6" codon optimized version of T. maritima cellulase for maize expression), this Disclosed in the specification as SEQ ID NOS: 18 and 19, respectively.

サーモトガ・マリチマ(Thermotoga maritima)株MSB8由来のセルラーゼの野生型及び進化型多様体に関連する前記したヌクレオチド及びアミノ酸配列に加えて、国際特許公開番号第2009/020459号からの表2及び実施例5に挙げられた追加の変異体も、本開示の方法の実施において有用なセルラーゼ酵素である。配列番号1、4及び20によりコードされるセルラーゼ、並びに配列番号21のセルラーゼは、本開示の方法において有用な他のセルラーゼである。   In addition to the nucleotide and amino acid sequences described above relating to wild-type and evolved variants of cellulase from Thermotoga maritima strain MSB8, Table 2 from International Patent Publication No. 2009/020458 and Example 5 Additional variants listed in are also cellulase enzymes useful in the practice of the disclosed methods. The cellulases encoded by SEQ ID NOs: 1, 4 and 20, and the cellulase of SEQ ID NO: 21 are other cellulases useful in the methods of the present disclosure.

超熱安定性セルラーゼ酵素に加えて、例示的な超熱安定性キシラナーゼは、特許である国際公開番号第2007/095398号(WO 2007/095398)(Weinerら)、国際公開番号第2009/045627号(WO 2009/045627)(Grayら)、及び国際公開番号第2016/073610号(WO2016/073610)(Widnerら)において記載されているものを含む。配列番号22は、本開示の方法において有用なキシラナーゼの配列である。配列番号23は、配列番号22のキシラナーゼの例示的なコード配列である。   In addition to the super thermostable cellulase enzyme, an exemplary super thermostable xylanase is a patented international publication no. (WO 2009/045627) (Gray et al.) And those described in International Publication No. 2016/073610 (WO 2016/073610) (Widner et al.). SEQ ID NO: 22 is a sequence of a xylanase useful in the disclosed method. SEQ ID NO: 23 is an exemplary coding sequence for the xylanase of SEQ ID NO: 22.

熱安定性及び超熱安定性のセルラーゼ及びヘミセルラーゼの配列
本明細書に開示される実施形態は、パルプ及び紙の製造におけるそれらの使用のために、70℃〜125℃、任意に80℃〜100℃の温度で、セルラーゼ活性を有するか又はヘミセルラーゼ活性と組み合わせて超熱安定性ポリペプチドを使用してよい。いくつかの実施形態において、超熱安定性セルラーゼ及び/又はヘミセルラーゼは、細菌、真菌、又は古細菌、又はそれらの任意の組み合わせ(混合物)からのものである。本開示の方法においてさらに有用であるのは、(i)本明細書に記載された例示的なポリペプチドの任意の1つに対して、少なくとも約50%、51%、52%、53%、54%、55%、56%、57%、58%、59%、60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上、又は100%(完全な)の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、セルラーゼ活性を有する、単離された、合成の、又は組換えたポリペプチドであってよく、ここで、一態様において(任意に)、配列同一性は、配列比較アルゴリズムによる分析によって又は目視検査によって決定される。
Thermostable and hyperthermostable cellulase and hemicellulase sequences Embodiments disclosed herein are used for their use in the manufacture of pulp and paper, from 70 ° C to 125 ° C, optionally from 80 ° C to Superthermostable polypeptides having cellulase activity or in combination with hemicellulase activity may be used at a temperature of 100 ° C. In some embodiments, the hyperthermostable cellulase and / or hemicellulase is from bacteria, fungi, or archaea, or any combination (mixture) thereof. Further useful in the methods of the present disclosure are (i) at least about 50%, 51%, 52%, 53%, for any one of the exemplary polypeptides described herein, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 59%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70% 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76%, 77%, 78%, 79%, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87 %, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99% or more, or 100% (complete) sequence An isolated, synthetic or recombinant polypeptide having cellulase activity, including amino acid sequences having identity It may be in, where, in one aspect (optionally), sequence identity is determined by or by visual inspection analysis by sequence comparison algorithm.

表1は、本開示の方法において使用されてよい例示的な熱安定性及び超熱安定性のセルラーゼ及びヘミセルラーゼを示す。

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Table 1 shows exemplary thermostable and hyperthermostable cellulases and hemicellulases that may be used in the methods of the present disclosure.
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繊維長低減促進剤
本明細書に示すように、アクリルアミドとアクリロキシエチル−トリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーは、酵素による繊維長の低減を実施するための操作において非常に効果的であることが見出されている。これらのコポリマーは、例えば、BASF polymersから市販されているもの、例えばPercol(登録商標)(例えばPercol(登録商標)3232L、Percol(登録商標)3035等)、Organopol(登録商標)(例えばOrganopol(登録商標)5685、Organopol(登録商標)6465、Organopol(登録商標)6485等)、Zetagポリマーを含み、パルプ1トンあたり約10キログラム(薬剤)未満(約10kg/トン未満)、約5kg/トン未満、約0.2kg/トン〜約5kg/トン、又は約1kg/トン〜約5kg/トン未満の投与量で使用される。10kg/トン(パルプ)よりも高い投与量では、これらのコポリマーは、通常、本開示における酵素叩解に対して悪影響を及ぼす。アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーも、約0.2kg/トン〜約5kg/トンの投与量で使用されてよい。
Fiber Length Reduction Accelerator As shown herein, copolymers of acrylamide and acryloxyethyl-trimethylammonium chloride have been found to be very effective in operations to effect enzymatic fiber length reduction. Has been. These copolymers are commercially available from, for example, BASF polymers, such as Percol® (eg, Percol® 3232L, Percol® 3035, etc.), Organopol® (eg, Organopol®). Trademark) 5585, Organopol® 6465, Organopol® 6485, etc.), including Zetag polymer, less than about 10 kilograms (drug) per ton of pulp (less than about 10 kg / ton), less than about 5 kg / ton, Used at a dosage of about 0.2 kg / ton to about 5 kg / ton, or about 1 kg / ton to less than about 5 kg / ton. At doses higher than 10 kg / ton (pulp), these copolymers usually have an adverse effect on enzyme beating in the present disclosure. Copolymers of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride may also be used at dosages of about 0.2 kg / ton to about 5 kg / ton.

長さ低減促進剤として有用な他の薬剤は、ビニルアミンの(又はビニルアミンを含む)ポリマー又はコポリマーである。これらには、例えば、BASFの市販のポリマー、例えばXelorexTM(例えば、90%超のアミン基を有する高加水分解ポリn−ビニルホルムアミドであるXelorexTMRS1300)が含まれる。本明細書に示すように、酵素処理と組み合わせたこれらの薬剤は、繊維長の低減、精巧な平滑度、又は所与の濾水度で精巧なバルクに対して驚くほど優れた効果をもたらす。要求される投与量は、効果を実証するために通常5kg/トン又は10kg/トンより高い。 Other agents useful as length reduction promoters are vinylamine (or vinylamine-containing) polymers or copolymers. These include, for example, commercially available polymers of BASF, such as Xelorex (eg, Xelorex RS1300, which is a highly hydrolyzed poly n-vinylformamide with more than 90% amine groups). As shown herein, these agents in combination with enzyme treatment have a surprisingly good effect on fine bulk at reduced fiber length, fine smoothness, or a given freeness. The required dose is usually higher than 5 kg / ton or 10 kg / ton to demonstrate the effect.

長さ低減促進剤として有用な他の薬剤は、遊離グリオキサールである。本明細書に示すように、酵素叩解と組み合わせた遊離グリオキサールは、驚くほど改善された有益な繊維長の低減をもたらす。遊離グリオキサールの適切な投与量は、0.2kg/トン〜1kg/トン、又は1kg/トン〜5kg/トンである。任意に、遊離グリオキサールは、前記で論じたアクリルアミドとアクリルオキシエチル−トリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー又はアクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーと混合されてよく、又はビニルアミンを含むポリマー又はコポリマーと混合されてよい。任意に、遊離グリオキサールは、グリオキサールペルオキシダーゼ酵素と組み合わせて添加されてよい。   Another drug useful as a length reduction promoter is free glyoxal. As shown herein, free glyoxal in combination with enzyme beating provides a surprisingly improved beneficial fiber length reduction. A suitable dose of free glyoxal is 0.2 kg / ton to 1 kg / ton, or 1 kg / ton to 5 kg / ton. Optionally, the free glyoxal may be mixed with the copolymer of acrylamide and acryloxyethyl-trimethylammonium chloride or the copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride discussed above, or mixed with a polymer or copolymer containing vinylamine. Good. Optionally, free glyoxal may be added in combination with the glyoxal peroxidase enzyme.

一般に、好ましくは75%超の加水分解度、又は85%超の加水分解度を有する、部分的に又は完全に加水分解された重合体n−ビニルホルムアミド、又は重合体n−ビニルアセトアミド、重合体n−ビニルイミド、例えば重合体n−ビニルスクシンイミドが、本開示の方法において使用されてよい。n−ビニルホルムアミドとビニルアミン又はその塩酸塩、好ましくは75%超のビニルアミンを有するものとのコポリマーも含まれる。他のコポリマーは、全て種々の程度の遊離アミン基を有する、n−ビニルホルムアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、n−ビニルホルムアミドとアクリルアミドとのコポリマーが含まれる。種々のポリアリルアミドも含まれる。ポリアクリルアミドからHoffman分解法により含まれる任意の方法により生成されたポリビニルアミンが、本明細書に開示された方法に有用である。   In general, a partially or fully hydrolyzed polymer n-vinylformamide, or a polymer n-vinylacetamide, polymer, preferably having a degree of hydrolysis greater than 75%, or a degree of hydrolysis greater than 85% An n-vinyl imide, such as a polymer n-vinyl succinimide, may be used in the disclosed method. Also included are copolymers of n-vinylformamide and vinylamine or its hydrochloride salt, preferably those having more than 75% vinylamine. Other copolymers include copolymers of n-vinylformamide and diallyldimethylammonium chloride, copolymers of n-vinylformamide and acrylamide, all having varying degrees of free amine groups. Various polyallylamides are also included. Polyvinylamines produced by any method included from polyacrylamide by the Hoffman degradation method are useful in the methods disclosed herein.

任意の化学薬剤
任意の化学薬剤を本明細書に挙げてよく、そのうちのいくつかは、酵素による繊維長低減にある程度の好ましい効果を有するが、前記した繊維長低減促進剤よりも少ない投与量で効果を有する。それらは、原則として同様に使用することができるが、本開示に対するさらなる添加剤として一緒に使用してもよい。
Any chemical agent Any chemical agent may be listed herein, some of which have some favorable effect on enzymatic fiber length reduction, but at lower dosages than the fiber length reduction promoters described above. Has an effect. They can in principle be used as well, but may also be used together as further additives for the present disclosure.

他の例示的な化学薬剤は、引張強さ又は湿潤強さを増大させるために使用されてよいg−Pam(低レベルの遊離グリオキサールを有するグリオキサレートポリアクリルアミド)が含まれるが、酵素による繊維長低減にほとんど影響を及ぼさない。非常に限られた効果を有するカチオン保持ポリマーであるポリDADMACも含まれる。ポリエチレンイミンも含まれるが、いくらかの好ましい効果を有するが、投与量の有効性はより少なく、黄色化の副作用がある。   Other exemplary chemical agents include g-Pam (glyoxalate polyacrylamide with low levels of free glyoxal), which may be used to increase tensile strength or wet strength, but enzymatic fiber Has little effect on length reduction. Also included is polyDADMAC, which is a cation-retaining polymer with very limited effectiveness. Polyethyleneimine is also included, but has some favorable effects, but the dosage is less effective and has the side effect of yellowing.

さらに適用できる他の製紙用添加剤は、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド(DADMAC)の他のコポリマー、ビニルピロリドン(VP)と四級化ジエチルアミノエチルメタクリレート(DEAMEMA)とのコポリマー、カチオン性ポリウレタンラテックス、カチオン性ポリビニルアルコール、ポリアルキルアミン、ジシアンジアミドコポリマー、アミングリシジル付加ポリマー、ポリ[オキシエチレン(ジメチルイミノ)エチレン(ジメチルイミノ)エチレン]ジクロリド、ポリ(ヘキサメチレンビグアニド塩酸塩)(すなわちPHMB)、カチオン性金属イオン、例えば水溶性アルミニウム塩、カルシウム塩、及びジルコニウム塩(これらの結合したイオンは、サイズ剤及び他の製紙用化学物質のための活性複合部位として作用することができる)、並びにカチオン性デンドリマー、例えばアミノ表面基を有するPAMAM(ポリアミドアミン)デンドリマー、及びアミノ表面基を有するポリプロピレンイミンデンドリマーが含まれる。それらは、製紙又は繊維網形成中に、架橋剤、例えばカチオン性デンプン、ジアルデヒドデンプン、ジアルデヒドマルトデキストリン、多官能性カルボン酸、例えばl,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸(BTCA)、ポリ(マレイン酸)、(PMA)、ポリ(イタコン酸)、クエン酸(好ましくは触媒を有する)、及び水分散性又は水溶性二官能性、多官能性カルボジイミド及び/又はポリカルボジイミド、例えば1,6−ヘキサメチレンビス(エチルカルボジイミド);1,8−オクタメチレンビス(エチルカルボジイミド); 1,10−デカメチレンビス(エチルカルボジイミド);1,12ドデカメチレンビス(エチルカルボジイミド);PEG−ビス(プロピル(エチルカルボジイミド));2,2’−ジチオエチルビス(エチルカルボジイミド);1,1’−ジチオ−p−フェニレンビス(エチルカルボジイミド);並びに1,1’−ジチオ−m−フェニレンビス(エチルカルボジイミド)も含む。   Other applicable paper additives are other copolymers of diallyldimethylammonium chloride (DADMAC), copolymers of vinylpyrrolidone (VP) and quaternized diethylaminoethyl methacrylate (DEAMEMA), cationic polyurethane latex, cationic polyvinyl Alcohols, polyalkylamines, dicyandiamide copolymers, amine glycidyl addition polymers, poly [oxyethylene (dimethylimino) ethylene (dimethylimino) ethylene] dichloride, poly (hexamethylenebiguanide hydrochloride) (ie PHMB), cationic metal ions such as Water-soluble aluminum, calcium, and zirconium salts (these bound ions serve as active complex sites for sizing and other paper chemicals Rukoto can), and cationic dendrimers include, for example, PAMAM having an amino surface groups (polyamidoamine) dendrimers, and polypropylene imine dendrimer having an amino surface groups. They are used during papermaking or fiber networking to form crosslinkers such as cationic starch, dialdehyde starch, dialdehyde maltodextrin, multifunctional carboxylic acids such as l, 2,3,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA). , Poly (maleic acid), (PMA), poly (itaconic acid), citric acid (preferably with catalyst), and water-dispersible or water-soluble bifunctional, multifunctional carbodiimides and / or polycarbodiimides, such as 1 1,6-hexamethylenebis (ethylcarbodiimide); 1,8-octamethylenebis (ethylcarbodiimide); 1,10-decamethylenebis (ethylcarbodiimide); 1,12 dodecamethylenebis (ethylcarbodiimide); PEG-bis ( Propyl (ethylcarbodiimide)); 2,2′-dithioethylbis ( Chill carbodiimide); 1,1'-dithio -p- phenylene bis (ethylcarbodiimide); and 1,1'-dithio -m- phenylene bis (ethylcarbodiimide) including.

本開示の方法の変性パルプ繊維のさらなる処理は、繊維に対する内部サイズ剤、例えばAKDサイズ剤又はASAサイズ剤であってよい。さらなる処理は、例えばデンプン表面サイズ剤による、並びに非反応性サイズ剤、例えばこれらに制限されないが、BASF社製の非反応性ポリマー表面サイズエマルションBASOPLAST(登録商標)335D、Air Products and Chemicals(Allentown、PA)社製の酢酸ビニルとアクリル酸ブチルのコポリマーのエマルションFLEXBOND(登録商標)325、及びSolenis(以前はAshland Water Techologies、Wilmington、DE)社製の非反応性サイズ剤PENTAPRINT(登録商標)による、形成された紙匹に対する表面処理であってもよい。   Further processing of the modified pulp fiber of the disclosed method may be an internal sizing agent for the fiber, such as an AKD sizing agent or an ASA sizing agent. Further processing is, for example, with starch surface sizing, as well as non-reactive sizing agents such as, but not limited to, non-reactive polymer surface size emulsions BASOPLAST® 335D, Air Products and Chemicals (Allentown, manufactured by BASF) PA) emulsion of vinyl acetate and butyl acrylate copolymer FLEXBOND® 325, and Solenis (formerly Ashland Water Technologies, Wilmington, DE) non-reactive sizing agent PENTAPRINT® It may be a surface treatment for the formed web.

木材及び非木材パルプ繊維
本明細書において使用されるように、「パルプ繊維」は、木材パルプ及び非木材パルプの双方を示す。木材パルプ繊維は、任意の公知の適切な消化/パルプ化、叩解、又は漂白操作によって製紙用完成紙料において使用するために調製された広葉樹、針葉樹、又は広葉樹及び針葉樹の組み合わせに由来するものが含まれる。例えば、パルプは、任意のタイプ、例えばこれらに限定されないが、機械パルプ、熱機械パルプ、CTMP、RMP、APMP、砕木パルプ、ソーダパルプ、ソーダAQパルプ、水蒸気爆発又は水性水抽出パルプ、緑液パルプ、炭酸ナトリウムパルプ、アンモニアパルプ化、クラフトパルプの種々の変形、予備加水分解クラフトパルプ、種々の亜硫酸パルプ、酸性亜硫酸パルプ、中性亜硫酸パルプ、NSSCパルプ、ポリスルフィドパルプ、種々の溶媒パルプ化パルプ、アルコールパルプ、アルコール−SO2パルプ、ASAMパルプ、及び任意の他の公知のパルプ化方法又は繊維分解法からのパルプであってよい。
Wood and Non-Wood Pulp Fiber As used herein, “pulp fiber” refers to both wood pulp and non-wood pulp. Wood pulp fibers are those derived from hardwoods, conifers, or a combination of hardwoods and conifers prepared for use in papermaking furnishes by any known appropriate digestion / pulping, beating, or bleaching operation included. For example, the pulp can be of any type, such as but not limited to mechanical pulp, thermomechanical pulp, CTMP, RMP, APMP, groundwood pulp, soda pulp, soda AQ pulp, steam explosion or aqueous water extraction pulp, green liquor pulp , Sodium carbonate pulp, ammonia pulping, various variations of kraft pulp, prehydrolyzed kraft pulp, various sulfites pulp, acidic sulfite pulp, neutral sulfite pulp, NSSC pulp, polysulfide pulp, various solvent pulped pulp, alcohol pulp, alcohol -SO 2 pulp may be pulp from ASAM pulps, and any other known pulping methods or fiber decomposition.

本明細書において使用される「広葉樹パルプ」という用語は、落葉樹(被子植物)の木質物質に由来する繊維状パルプを示す一方で、「針葉樹パルプ」は、針葉樹(裸子植物)の木質物質に由来する繊維状パルプを指す。   As used herein, the term “broadwood pulp” refers to fibrous pulp derived from deciduous tree (angiosperm) woody material, while “conifer pulp” is derived from woody material of coniferous tree (gymnosperm). Refers to the fibrous pulp to be used.

有用なパルプ繊維は、これらに限定されないが、ケナフ、大麻、ジュート、亜麻、サイザル麻、アバカ、小麦藁、稲藁、バガス、竹、トウモロコシの株、トウモロコシの不規則網(corn cobwebs)、トウモロコシ穀粒繊維、ピーナッツ殻、ラミー、海草、海藻、甜菜、オレンジピール、オレンジ(果実)繊維、レモンピール、スイッチグラス、及びコットンリンターに由来してもよい。任意の漂白パルプ、部分漂白パルプ又は半漂白パルプ、未漂白パルプ、高カッパーパルプ、溶解パルプ、フラッフパルプ、おがくずパルプが含まれる。漂白又は未漂白の古紙パルプ、及び脱インキパルプも、本開示のプロセスにおいて利用されてよい。パルプは、パルプ化及び漂白において通常である任意の処理履歴を受けていてもよく、又は例えば水/蒸気処理、アンモニアパルプ化(爆発あり又は爆発なし)、又はパルプ化の前のチップの苛性ソーダ抽出、チップ又はパルプの酸加水分解、パルプ又はチップの酵素(セルラーゼ又はヘミセルラーゼ)加水分解、酸素脱リグニン、及びチップ又はパルプの「コールドソーダ」処理によって、意図的に変性されてよい。パルプ及び紙の産業又は学界で公知であるような任意の漂白化学物質が含まれる。   Useful pulp fibers include, but are not limited to, kenaf, hemp, jute, flax, sisal hemp, abaca, wheat straw, rice straw, bagasse, bamboo, corn strain, corn cobwebs, corn It may be derived from kernel fiber, peanut shell, ramie, seaweed, seaweed, sugar beet, orange peel, orange (fruit) fiber, lemon peel, switchgrass, and cotton linter. Any bleached pulp, partially bleached or semi-bleached pulp, unbleached pulp, high copper pulp, dissolving pulp, fluff pulp, sawdust pulp are included. Bleached or unbleached waste paper pulp and deinked pulp may also be utilized in the disclosed process. The pulp may have undergone any processing history that is usual in pulping and bleaching, or for example water / steam processing, ammonia pulping (with or without explosion), or caustic soda extraction of chips prior to pulping It may be intentionally modified by acid hydrolysis of chips or pulp, enzyme (cellulase or hemicellulase) hydrolysis of pulp or chips, oxygen delignification, and “cold soda” treatment of chips or pulp. Any bleaching chemicals as known in the pulp and paper industry or academia are included.

セルラーゼのための結晶内膨潤剤
本開示は、セルロース繊維を効果的に膨潤させることができる任意の結晶内膨潤剤と組み合わせて使用することもできる。これは、特に、超熱安定性セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、及びラッカーゼと組み合わせて使用される場合に有用である。結晶内セルロース膨潤剤の2つの主な種類は、イオン性液体、及び選択有機溶媒である。いくつかの結晶内セルロース膨潤剤は、特定の条件下でセルロースの溶解溶媒として作用しうる。したがって、かかる結晶内膨潤剤は、セルロース繊維の結晶内膨潤を引き起こすのに十分であるがセルロース溶解には十分ではない投与量(水相中)又は反応条件でのみ使用される。
Intracrystalline Swelling Agent for Cellulase The present disclosure can also be used in combination with any intracrystalline swelling agent that can effectively swell cellulose fibers. This is particularly useful when used in combination with super thermostable cellulases, hemicellulases, and laccases. The two main types of intracrystalline cellulose swelling agents are ionic liquids and selective organic solvents. Some intracrystalline cellulose swelling agents can act as dissolution solvents for cellulose under certain conditions. Accordingly, such intracrystalline swelling agents are used only at dosages (in the aqueous phase) or reaction conditions that are sufficient to cause intracrystalline swelling of the cellulose fibers but not sufficient to dissolve the cellulose.

かかる結晶内膨潤剤の例は、イオン性液体(IL)を含む。イオン性液体は、大量の有機カチオン性部分及びアニオン性部分からなる。ILのカチオンは、通常、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピラゾリウム、ピロリジウム、トリアゾリウム、チアゾリウム、ホスホニウム、アンモニウム、クアニジニウム、及びコリニウムのイオンに基づいてよい。本開示において、イミダゾリウム、アンモニウム、クアニジニウム、及びピリジニウムのカチオンに基づくILは、全て適用可能なアニオンと一緒に含まれる。本開示において含まれる特定のILの例は、それらに制限されないが、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムクロリド、1−アリル−3−メチルイミダゾリウムクロリド、1−N−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムクロリド、1−N−2,3−ジメチルイミダゾリウムブロミド、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート、1−アリル−3−メチルイミダゾリウムホルメート、N−エチル−N−メチルイミダゾリウムメチルホスホネート、3−メチル−N−ブチルピリジニウムクロリド、ベンジルジメチル(テトラデシル)アンモニウムクロリド、及び1,1,3,3−テトラメチルクアニジニウムアセテートを含む。好ましいILの1つは、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテートである。他に1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムアセテートが好ましい。他の結晶内膨潤剤、N−メチルモルホリン−N−オキシド(NMMO)もここで挙げられる。使用されるILの量は、結晶内膨潤を引き起こす条件に基づいているが、それでもセルロースを溶解するのに十分ではない。例えば、1つの選択肢において、0.2%〜50%のILを適用することができる。処理温度は、超熱安定性酵素に依存し、通常70℃〜120℃の間、75℃〜120℃の間、又は80℃〜105℃の間である。   Examples of such intracrystalline swelling agents include ionic liquids (IL). Ionic liquids consist of large amounts of organic cationic and anionic moieties. The cation of IL may typically be based on ions of imidazolium, pyridinium, pyrazolium, pyrrolidinium, triazolium, thiazolium, phosphonium, ammonium, guanidinium, and corinium. In the present disclosure, ILs based on imidazolium, ammonium, guanidinium, and pyridinium cations are all included together with applicable anions. Examples of specific ILs included in this disclosure include, but are not limited to, 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate, 1-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-allyl-3-methylimidazolium chloride 1-N-butyl-2,3-dimethylimidazolium chloride, 1-N-2,3-dimethylimidazolium bromide, 1-butyl-3-methylimidazolium acetate, 1-allyl-3-methylimidazolium Mate, N-ethyl-N-methylimidazolium methylphosphonate, 3-methyl-N-butylpyridinium chloride, benzyldimethyl (tetradecyl) ammonium chloride, and 1,1,3,3-tetramethylguanidinium acetate. One preferred IL is 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate. In addition, 1-butyl-3-methylimidazolium acetate is preferable. Other intracrystalline swelling agents, N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) are also mentioned here. The amount of IL used is based on conditions that cause intracrystalline swelling, but is still not sufficient to dissolve the cellulose. For example, in one option, 0.2% to 50% IL can be applied. The treatment temperature depends on the thermostable enzyme and is usually between 70 ° C and 120 ° C, between 75 ° C and 120 ° C, or between 80 ° C and 105 ° C.

かかる結晶内セルロース膨潤性有機溶媒(水相中)の例は、これらの制限されないが、ホルムアミド、DMSO、N−アルキル化ラクタム、N−アルキル化尿素、N−アルキル化アミド、及び特にテトラメチル尿素、テトラエチル尿素、ジメチルプロピレン尿素、ジメチルエチレン尿素、N−シクロヘキシルピロリジノン、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリドン、N−オクチルピロリドン、ジメチルアセトアミド及びヘキサメチルリン酸アミドを含む。それらは、種々のポリオール又はグリコールエーテル、例えばセルソルブ(2−エトキシエタノール)、ブチルセルソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)、ブチルカルビトール(ジエチレングリコールモノブチルエーテル)、エチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルも含む。   Examples of such intracrystalline cellulose swellable organic solvents (in the aqueous phase) include, but are not limited to, formamide, DMSO, N-alkylated lactams, N-alkylated ureas, N-alkylated amides, and especially tetramethylurea Tetraethylurea, dimethylpropyleneurea, dimethylethyleneurea, N-cyclohexylpyrrolidinone, N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidone, N-octylpyrrolidone, dimethylacetamide and hexamethylphosphoric acid amide. They include various polyols or glycol ethers such as cellosolve (2-ethoxyethanol), butylcellosolve (ethylene glycol monobutyl ether), butyl carbitol (diethylene glycol monobutyl ether), ethyl carbitol, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol Also includes monomethyl ether.

紙、パルプ及び製品
本開示の方法は、任意の紙及び紙匹材料を製造するために有用な変性パルプを提供する。したがって、本開示は変性パルプを含有する製品を含む。本開示の変性パルプを含有する紙及び紙匹製品は、種々の紙等級、未被覆もしく被覆した、未漂白の、半漂白の、又は完全に漂白した紙等級、あらゆる種類の印刷及び筆記用紙、非被覆フリーシート、表面サイズ紙、高収率用紙(機械又は化学機械パルプを含む)、新聞巻取紙、LWC、フィルムコート機械等級、表面処理機械等級、あらゆるタイプの板紙、未コート板紙、コート板紙、白色板紙、褐色板紙、SUS、SBS、多層板紙、FBB、折り畳みカートン、ライナーボード、クラフト紙、サック紙、包装紙、剥離紙、シリコーン紙、再生褐色紙、再生白紙、脱インキ紙、ペーパーフィルター、マーセル紙、ポリマー含浸用原紙、コンポジット用原紙、APPI紙プレート、紙コップ、含浸用紙、例えばFormica、亜硫酸紙、中間紙、及び段ボール、ティシュー、タオル、ナプキン、ワイプ、不織布、パーソナルケアパッド、紙巻きタバコ紙、フラッフパルプロール、溶解パルプロール及びシート、印刷又はデジタル印刷媒体として使用される任意のセルロース含有紙匹を含む。
Paper, Pulp and Products The disclosed method provides modified pulps useful for making any paper and paper stock material. Accordingly, the present disclosure includes products containing modified pulp. Paper and web products containing the modified pulp of the present disclosure may be of various paper grades, uncoated or coated, unbleached, semi-bleached or fully bleached paper grades, all types of printing and writing paper , Uncoated free sheet, surface sized paper, high yield paper (including mechanical or chemical mechanical pulp), newspaper web, LWC, film coated machine grade, surface treatment machine grade, all types of paperboard, uncoated paperboard, coated paperboard , White paperboard, brown paperboard, SUS, SBS, multilayer paperboard, FBB, folding carton, liner board, craft paper, sack paper, wrapping paper, release paper, silicone paper, recycled brown paper, recycled white paper, deinked paper, paper filter , Mercer paper, polymer impregnating base paper, composite base paper, APPI paper plate, paper cup, impregnating paper such as Formica, sulfite paper, Interleaving paper and cardboard, tissue, towels, napkins, wipes, non-woven fabrics, personal care pads, cigarette paper, fluff pulp rolls, dissolving pulp rolls and sheets, any cellulose-containing web used as printing or digital printing media Including.

本開示の方法は、本発明の方法により加工されたリグニン不含又はリグニン含有(木材又は非木材)パルプから、特殊材料、例えばセルロースフォーム、セルロースフィルム、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノセルロース又はナノフィブリル化セルロース材料を製造するためにも使用できる。したがって、本開示は、変性パルプを含有する製品であって、本開示の方法により加工されたリグニン不含又はリグニン含有(木材又は非木材)パルプからのセルロースフォーム、セルロースフィルム、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノセルロース又はナノフィブリル化セルロース材料を含む製品を含む。   The method of the present disclosure comprises a lignin-free or lignin-containing (wood or non-wood) pulp processed according to the method of the present invention from special materials such as cellulose foam, cellulose film, microcrystalline cellulose, microfibrillated cellulose, nanocellulose. Alternatively, it can be used to produce nanofibrillated cellulose materials. Accordingly, the present disclosure is a product containing a modified pulp, cellulose foam, cellulose film, microcrystalline cellulose, micronized from lignin-free or lignin-containing (wood or non-wood) pulp processed by the method of the present disclosure. Includes products comprising fibrillated cellulose, nanocellulose or nanofibrillated cellulose material.

実施例
製品、組成物、製造方法及び使用方法は、以下の実験例を参照することによりさらに詳細に説明される。これらの実施例は、説明の目的のためのみに提供され、他に明記されない限り限定することを意図しない。したがって、本開示の製品、組成物及び方法は、以下の実施例に限定されると決して解釈されるべきではなく、むしろ本明細書において提供される教示の結果として明らかになるありとあらゆる変法を包含すると解釈されるべきである。
Examples Products, compositions, methods of manufacture and methods of use are described in more detail by reference to the following experimental examples. These examples are provided for purposes of illustration only and are not intended to be limiting unless otherwise specified. Accordingly, the products, compositions and methods of the present disclosure should in no way be construed as limited to the following examples, but rather include all the variations that will become apparent as a result of the teaching provided herein. That should be interpreted.

以下の材料を実施例において使用した。   The following materials were used in the examples.

セルラーゼAは、クリソスポリウム・ラクノウェンス(Chrysosporium lucknowense)/ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophilia)から得られた市販の粉末酵素製品であり、主にエンドグルカナーゼ活性を有している。   Cellulase A is a commercially available powdered enzyme product obtained from Chrysosporium lucknowense / Myceliophthora thermophilia and has mainly endoglucanase activity.

セルラーゼBは、配列番号6において示されるアミノ酸配列を有する超熱安定性セルラーゼである。通常80℃でエンドグルカナーゼ活性を有する希釈酵素溶液として市販されている。酵素溶液の希釈濃度を考えて、実施例において高い投与量で使用した。   Cellulase B is a super thermostable cellulase having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 6. Usually, it is marketed as a diluted enzyme solution having endoglucanase activity at 80 ° C. Considering the diluted concentration of the enzyme solution, it was used at a high dose in the examples.

XelorexTMRS1300(BASF Corporation、Florham Park、NJ)はアミン基90%超を有する高加水分解ポリビニルホルムアミドである。 Xelorex RS1300 (BASF Corporation, Florham Park, NJ) is a highly hydrolyzed polyvinylformamide with over 90% amine groups.

Percol(登録商標)3232L(BASF Corporation、Florham Park、NJ)は、アクリルアミドとアクリルオキシエチル−トリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーである。   Percol® 3232L (BASF Corporation, Florham Park, NJ) is a copolymer of acrylamide and acryloxyethyl-trimethylammonium chloride.

以下の実験方法を実施例において使用した。   The following experimental methods were used in the examples.

PFI叩解(refining又はbeating)は、TAPPI標準T248において記載されているように、パルプ及び紙産業において使用される標準の研究室規模のパルプリファイナーである。   PFI refining or beating is a standard laboratory scale pulp refiner used in the pulp and paper industry, as described in TAPPI standard T248.

TAPPI Handsheets(TAPPI手漉きシート)を、TAPPI標準T205及びT220に従って実施した。   TAPPI Handsheets (TAPPI handsheets) were performed according to TAPPI standards T205 and T220.

TAPPI Freeness(TAPPI濾水度)を、TAPPI標準T227に従って試験した。   TAPPI Freeness was tested according to TAPPI standard T227.

TAPPI Tensile Strength and index(TAPPI引張強さ及び指数)を、TAPPI標準T494に従って試験した。   TAPPI Tensile Strength and index (TAPPI tensile strength and index) were tested according to TAPPI standard T494.

TAPPI Sheffield Smoothness(TAPPIシェフィールド平滑度)を、TAPPI標準T538に従って試験した。   TAPPI Shelffield Smoothness (TAPPI Sheffield smoothness) was tested according to TAPPI standard T538.

TAPPI Tear Strength(TAPPI引裂強さ)をTAPPI T414に従って試験した。この研究において、T414を、DSF(Dynamic Sheet Former:動的シート成形機)シートCD引張試験のためにも使用した(「CD」=「横目」)。   TAPPI Tear Strength (TAPPI Tear Strength) was tested according to TAPPI T414. In this study, T414 was also used for DSF (Dynamic Sheet Former) sheet CD tensile test (“CD” = “lateral eye”).

TAPPI Bursting Strength(TAPPI破裂強さ)を、TAPPI T403 om−10に従って試験した。   TAPPI Bursting Strength was tested according to TAPPI T403 om-10.

バレービーター叩解を、12kgの秤量プレートの総荷重下で実施し、それぞれの叩解実験について、合計400o.d.グラムのパルプを、種々の叩解時間で2%濃度で叩解した(o.d.=炉乾燥)。   Volley beater beating was performed under the total load of a 12 kg weighing plate and for each beating experiment, a total of 400 o. d. Gram pulp was beaten at 2% concentration with different beat times (od = furnace drying).

動的シート形成機(DSF)シート製造を、手漉きシート70g/m2で実施し、2%濃度の濃紙料(tickstock)を水道水で0.5%濃度の希紙料(thinstock)に希釈した。DSF設定は、ドラム速度=1200m/分、ポンプ速度=500rds/分、噴霧ノズル:2515であった。形成されたDSF手漉きシートを60psiでプレスし、そしてドラム乾燥機上で240°Fで5分間乾燥した。そして乾燥させたシートを、標準実験室条件:72°F±5°F、50%±5%R.H.で一晩調整した。そして調整した手漉きシートを試験した。 Dynamic sheet forming machine (DSF) sheet production is carried out with hand-sheet 70 g / m 2 , and 2% concentrated paper stock is diluted with tap water to 0.5% concentrated stock stock. did. The DSF settings were: drum speed = 1200 m / min, pump speed = 500 rds / min, spray nozzle: 2515. The formed DSF handsheet was pressed at 60 psi and dried at 240 ° F. for 5 minutes on a drum dryer. The dried sheet was then subjected to standard laboratory conditions: 72 ° F. ± 5 ° F., 50% ± 5% R.D. H. Adjusted overnight. The adjusted handsheet was then tested.

Fiber Length Distributions(繊維長分布)を、OpTest、Model LDA02によって、FQA Fiber Length Analyzerで試験した。   Fiber Length Distributions (fiber length distribution) were tested at the FQA Fiber Length Analyzer by OpTest, Model LDA02.

ペーパーバルクを、TAPPI標準T411に従って測定した。   Paper bulk was measured according to TAPPI standard T411.

実施例1 PFI酵素叩解
漂白されたUSサザンパインクラフトパルプを、セルラーゼAで、0.2kg(酵素)/トン(パルプ)(kg/T)の投与量、及び2.0kg/Tの投与量で、55℃の製紙温度、4%パルプ濃度及びpH6で1時間処理した。そして、酵素処理したパルプを、標準TAPPI PFI叩解(ギャップ0.2mm)にかけ、これからTAPPI標準1.2グラム手漉きシートを製造し、試験した。結果を表2において示す。エネルギー(PFI回転数)の関数として、濾水度及び引張り指数のデータを、それぞれ図1および図2にプロットする。表2において、「NA」は「未試験」を意味する。
Example 1 PFI enzyme beating Bleached US Southern Pine Craft Pulp with Cellulase A at a dosage of 0.2 kg (enzyme) / ton (pulp) (kg / T) and a dosage of 2.0 kg / T , 55 ° C papermaking temperature, 4% pulp concentration and pH 6 for 1 hour. The enzyme treated pulp was then subjected to standard TAPPI PFI beating (gap 0.2 mm), from which a TAPPI standard 1.2 gram handsheet was produced and tested. The results are shown in Table 2. Freeness and tensile index data as a function of energy (PFI rpm) are plotted in FIGS. 1 and 2, respectively. In Table 2, “NA” means “not tested”.

Figure 2019534391
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図1は、サザンパインパルプの酵素処理が、叩解エネルギーを低減させることができることを示している。図2は、未叩解パルプの場合について、又は低レベルの叩解について、酵素処理が、紙力の発現を増強しうることを示している。しかしながら、より高い叩解レベル(又はより低い濾水度レベル)で、固有の強度は、対照の針葉樹に対して改善されていない。   FIG. 1 shows that enzymatic treatment of Southern pine pulp can reduce beating energy. FIG. 2 shows that enzyme treatment can enhance the development of paper strength for the case of unbeaten pulp or for low levels of beating. However, at higher beating levels (or lower freeness levels), the inherent strength is not improved over the control conifer.

実際には、これらの結果を使用して、叩解エネルギー、デボトルネッキングリファイナリー(de-bottle-neck refiner)能力を低減させ、かつ/又はある濾水度標的の紙の強度を改善させることができる。再生完成紙料又は一度乾燥させたパルプについて、乾燥、仕上げ及び利用によって生じる「角化」を取り除くことに対する酵素の作用によって、有益な効果が典型的により顕著になることに留意されたい。パルプ種及び種々のリファイナーの種類/強度も、劇的な効果をもたらすであろう。   In practice, these results can be used to reduce the beating energy, de-bottle-neck refiner capability and / or improve the strength of the paper of a certain freeness target. . Note that for recycled furnishes or once dried pulp, the beneficial effect is typically more pronounced due to the action of the enzyme on removing the “keratinization” caused by drying, finishing and utilization. Pulp species and various refiner types / strengths will also have dramatic effects.

実施例2 XelorexTMでの共叩解での酵素処理
本実施例において、サザンパインクラフトパルプの酵素処理を、実施例1と同じ条件で2kg/TのセルラーゼAを用いて実施した。酵素処理後、XelorexTMRS1300を、10kg/Tの投与量でパルプに添加し、パルプを共叩解した。シェフィールド平滑度及び繊維長分布(FQA繊維長分析機で試験した)を試験した。PFI叩解及び試験結果も表2に記載されている。平滑度を、エネルギー(PFI回転数)の関数及び濾水度(CSF)の関数として、それぞれ図3及び4にプロットする。繊維長分布を濾水度の関数として図5にプロットする。
Example 2 Enzyme treatment by co-beating with Xelorex ™ In this example, Southern pine kraft pulp was treated with 2 kg / T cellulase A under the same conditions as in Example 1. After enzyme treatment, Xelorex RS1300 was added to the pulp at a dose of 10 kg / T and the pulp was beaten together. Sheffield smoothness and fiber length distribution (tested with FQA fiber length analyzer) were tested. PFI beating and test results are also listed in Table 2. Smoothness is plotted in FIGS. 3 and 4 as a function of energy (PFI revolution) and freeness (CSF), respectively. The fiber length distribution is plotted in FIG. 5 as a function of freeness.

図3及び図4は、セルラーゼ酵素処理とそれに続くXelorexTMとの共叩解が、共叩解後に平滑度を予想外に改善した(シェフィールド値が減少した)ことを示している。共叩解後のこの実質的により良好な平滑度は、所与の濾水度 対 対照叩解においても明らかに示された。比較して、試験したいずれの投与量でのセルラーゼ酵素のみ(XelorexTMなし)の処理は、同様の濾水度で比較した場合に、平滑度における改善を示さなかった(図4)。しかしながら、セルラーゼ酵素処理及び続くXelorexTMとの共叩解についての平滑度の改善を、セルラーゼ酵素叩解により加速又は促進することができた。 FIG. 3 and FIG. 4 show that the cellulase enzyme treatment and subsequent co-beating with Xelorex unexpectedly improved smoothness (decreased Sheffield value) after co-beating. This substantially better smoothness after co-beating was also clearly shown for a given freeness versus control beating. In comparison, treatment with cellulase enzyme alone (no Xelorex ) at any dose tested showed no improvement in smoothness when compared at similar freeness (FIG. 4). However, the smoothness improvement for cellulase enzyme treatment and subsequent co-beating with Xelorex could be accelerated or accelerated by cellulase enzyme beating.

図3及び4におけるデータは、酵素による繊維長の低減によって例示される制御された繊維内部の変性(「損傷」)が、XelorexTM共叩解との相乗効果を実証したことを示唆する。相乗効果は、図5において示される繊維長低減のデータにおいても明らかであり、これは見かけの相乗作用を対応する。 The data in FIGS. 3 and 4 suggests that controlled internal fiber modification (“damage”), exemplified by enzymatic fiber length reduction, has demonstrated a synergistic effect with Xelorex co-beating. The synergistic effect is also evident in the fiber length reduction data shown in FIG. 5, which corresponds to the apparent synergy.

平滑度におけるこの叩解相乗効果は、粗い繊維、例えばサザンパイン繊維、サザンハードウッド繊維、又は他の粗い繊維(例えばダグラスファー及びヘムロック)の紙表面及び印刷特性を改善するために利用できることが期待される。紙表面の毛羽立ち、及び広葉樹の容器の紙剥けの問題を軽減するためにも使用されうる。   This beating synergy in smoothness is expected to be used to improve the paper surface and printing properties of rough fibers such as Southern pine fibers, Southern hardwood fibers, or other rough fibers such as Douglas fir and hemlock. The It can also be used to alleviate fuzz on the paper surface and the paper peeling problem of hardwood containers.

実施例3 叩解に対する省エネルギーによるバルク改善
酵素処理を、再スラリー化した市販の漂白サザンパインクラフトパルプに対して、48℃、4%濃度、pH6.6で、2kg/TのセルラーゼAの酵素投与量で1時間実施した。酵素処理後に、パルプを2%濃度に希釈し、バレービーターにより種々の叩解時間(分)で種々の濾水度レベルに叩解した。そして、酵素により叩解したパルプを、10kg/TのXelorexTMRS1300とブレンドし、そして70g/m2の標的のDSF(動的シート形成機)シートにし、乾燥し、適応させ、そして紙特性について試験した。対照パルプは、DSFシートにする前に、酵素処理しておらず、XelorexTMとブレンドしなかった。70g/m2で標準化した結果を表3に記載する。
Example 3 Bulk Improvement by Energy Saving against Beating Enzyme treatment was performed at 48 ° C., 4% concentration, pH 6.6, 2 kg / T cellulase A enzyme dosage for commercial resurrected bleached southern pine kraft pulp For 1 hour. After the enzyme treatment, the pulp was diluted to 2% concentration and beaten to various freeness levels with a beater at various beat times (minutes). The enzyme beaten pulp is then blended with 10 kg / T Xelorex RS1300 and made into a target DSF (dynamic sheet former) sheet of 70 g / m 2 , dried, adapted and tested for paper properties did. The control pulp was not enzyme treated and not blended with Xelorex prior to DSF sheeting. The results normalized at 70 g / m 2 are listed in Table 3.

Figure 2019534391
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図6、図7及び図8は、叩解エネルギー節約が酵素によって達成されたが、ペーパーバルクが叩解後にも同様に著しく増加したことを示す。驚くべきことに、ペーパーバルクの増加も、所与の叩解された濾水度と比較した場合に示した。しかしながら、叩解前のペーパーバルクは、増加したペーパーバルクを示さなかったことに留意すべきである。酵素による叩解プロセスとXelorexTMとの相乗作用が、バルクの進化を生じたと考えられる。 FIGS. 6, 7 and 8 show that beating energy savings were achieved with the enzyme, but the paper bulk increased significantly after beating as well. Surprisingly, an increase in paper bulk was also shown when compared to a given beaten freeness. However, it should be noted that the paper bulk before beating did not show increased paper bulk. It is believed that the synergistic action of the enzyme beating process and Xelorex resulted in bulk evolution.

ポリビニルアミンと組み合わせたセルラーゼ酵素は、紙強度を実質的に改善する先行技術の主張に反して、図9は、未叩解パルプを除いて、400〜600csfの一般的製紙濾水度範囲において同一の叩解濾水度で引張強さにほとんど変化がないことを示す。未叩解パルプとは、叩解されていない、すなわち0分でのパルプを示す。これは、引裂強さ(図10を参照されたい)及び破裂強さ(表3を参照されたい)によっても示され、実際に叩解後に減少した(未叩解パルプを除く)。これらの発見は、酵素叩解中の繊維長の低減によって例示されるように、意図的かつ制御された繊維内部の損傷と一致している。   Contrary to prior art claims that cellulase enzyme in combination with polyvinylamine substantially improves paper strength, FIG. 9 is identical in the general papermaking freeness range of 400-600 csf, except for unbeaten pulp. It shows that there is almost no change in tensile strength by beating freeness. Unbeaten pulp refers to pulp that has not been beaten, that is, pulp at 0 minutes. This was also indicated by tear strength (see Figure 10) and burst strength (see Table 3), which actually decreased after beating (except for unbeaten pulp). These findings are consistent with intentional and controlled damage inside the fiber, as exemplified by the reduction in fiber length during enzyme beating.

実施例4 超熱安定性セルラーゼ酵素−製紙温度で叩解エネルギーに影響を及ぼさない(比較)
超熱安定性セルラーゼ、セルラーゼBを含む市販の希釈酵素製剤をこの実施例に使用した。酵素処理を、未使用の漂白サザンパインパルプに対して、実施例1と同一条件下で、典型的な製紙(抄紙機)温度55℃、pH6、及び濃度4%で1時間実施した。そして処理したパルプを、バレービーターにより2%濃度で叩解した。叩解/ビーターのデータを表4に示し、そして図11にプロットする。セルラーゼAを使用した結果とは異なり、この温度(55℃)での超熱安定性セルラーゼB酵素は、非常に多い酵素投与量(20kg/トン)のセルラーゼBを使用したにもかかわらず、叩解エネルギーに対する影響を示さなかった。
Example 4 Super thermostable cellulase enzyme-does not affect beating energy at papermaking temperature (comparison)
A commercially available diluted enzyme preparation containing a super thermostable cellulase, cellulase B, was used in this example. Enzymatic treatment was performed on fresh bleached southern pine pulp under the same conditions as in Example 1 for 1 hour at a typical paper (paper machine) temperature of 55 ° C., pH 6 and a concentration of 4%. The treated pulp was beaten at a 2% concentration with a valley beater. Beating / beater data is shown in Table 4 and plotted in FIG. Unlike the results using cellulase A, the thermostable cellulase B enzyme at this temperature (55 ° C.) was beaten despite the use of a very high enzyme dose (20 kg / ton) of cellulase B. It showed no effect on energy.

Figure 2019534391
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実施例5 製紙における超熱安定性セルラーゼ酵素の使用可能性
実施例4において示すように、超熱安定性酵素セルラーゼBは、典型的な製紙温度では効果的に機能しなかった。したがって、セルラーゼBの機能を、この実施例においても実施例8においてもより高い温度で試験した。この実験において、酵素処理を、サザンパインパルプの別の供給源に対して70℃、pH6で4時間行った。これらの実験条件に匹敵する条件は、実際には、例えば工業用の製紙工場のパルプ工場工程、漂白プラント工程、褐色HD塔、又は漂白HD塔での上流で得られる/達成される。対照パルプ(酵素処理なし)及び種々の酵素処理パルプを、以前のようにバレービーターによって叩解した。濾水度及び繊維長分布(FQA繊維平均長)を評価した。データを表5において示し、そして図12及び13においてグラフ化する。得られた叩解/ビーター曲線は、セルラーゼA(55℃、4時間)と並べて記載し、セルラーゼBが実際にこれらの条件(70℃、pH6)で非常によく作用することを示している。図12は、超熱安定性セルラーゼBが、叩解に有効であってよいことを明らかにしている。図13は、繊維長の低減における超熱安定性セルラーゼBの有効性を示す。
Example 5 Possibility of use of super thermostable cellulase enzyme in papermaking As shown in Example 4, the super thermostable enzyme cellulase B did not function effectively at typical papermaking temperatures. Therefore, the function of cellulase B was tested at a higher temperature in this example as well as in Example 8. In this experiment, the enzyme treatment was performed for 4 hours at 70 ° C. and pH 6 against another source of Southern pine pulp. Conditions comparable to these experimental conditions are actually obtained / achieved upstream, for example, in an industrial paper mill pulp mill process, bleach plant process, brown HD tower, or bleach HD tower. Control pulp (no enzyme treatment) and various enzyme treated pulps were beaten with a valley beater as before. The freeness and fiber length distribution (FQA fiber average length) were evaluated. The data is shown in Table 5 and graphed in FIGS. The resulting beating / beater curve is written alongside cellulase A (55 ° C., 4 hours), indicating that cellulase B actually works very well under these conditions (70 ° C., pH 6). FIG. 12 demonstrates that super thermostable cellulase B may be effective for beating. FIG. 13 shows the effectiveness of super thermostable cellulase B in reducing fiber length.

表5は、以前に実証されている繊維長低減促進剤、例えばPercol(登録商標)3232L及びXelorexTMRS1300の効果も含めて、これらの実験のバレービーター叩解データを要約する。 Table 5 summarizes the volley beater beat data of these experiments, including the effects of previously demonstrated fiber length reduction promoters such as Percol® 3232L and Xelorex RS1300.

Figure 2019534391
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製紙/製紙工場よりも高い温度を有するパルプ工場又は漂白プラント温度で作用する熱安定性酵素を使用することの特有な利点の1つは、酵素処理パルプ(洗浄あり又は洗浄なし)が、製紙工程(紙料調製又は抄紙機)に移される場合に、抄紙機白水システムの温度でほとんど又は全く酵素活性機能を示さず、したがって製紙システムに対して長期の副作用を及ぼさないことである。通常の(好中温性)セルラーゼ(例えばセルラーゼA)の場合とは異なり、残留する超熱安定性酵素は、パルプ中に未だ存在する場合に、製紙温度中に阻害され、そして乾燥プロセスにより不活性化/変性されるであろう。他の選択肢は、漂白HD塔(漂白プラント操作の終わり)でセルラーゼ酵素処理(通常のセルラーゼの実施形態及び熱安定性セルラーゼの実施形態の双方)を実施することであり、これは任意に延長された保持(及び反応)時間も提供し、したがって酵素投与量の低減を可能にする。   One of the unique advantages of using a thermostable enzyme that operates at a pulp mill or bleach plant temperature that has a higher temperature than the paper / paper mill is that the enzyme-treated pulp (with or without washing) is used in the papermaking process. When transferred to (stock preparation or paper machine), it has little or no enzyme activity function at the temperature of the paper machine white water system and therefore has no long-term side effects on the paper making system. Unlike in the case of normal (mesophilic) cellulases (eg cellulase A), the remaining superheat-stable enzyme is inhibited during the papermaking temperature, if still present in the pulp, and is inactive by the drying process. Will be modified / denatured. Another option is to perform cellulase enzyme treatment (both normal cellulase and thermostable cellulase embodiments) in the bleach HD tower (end of bleach plant operation), which is optionally extended. Retention (and reaction) time is also provided, thus allowing a reduction in enzyme dosage.

実施例6 セルラーゼ酵素によるサザンパイン繊維の形態の変換(バレービーター実験)
この実施例は、400CSF〜650CSFの範囲(好ましい製紙領域)、及び好ましくは板紙について500CSF〜650CSFの範囲のパルプ濾水度を維持しながら、低強度研究室用叩解装置、例えばバレービーターによるサザンパイン繊維の長さ(長さ加重平均長)の2.3mm〜2.5mmから0.6mm〜1.8mmまでの低減を示す。
動向は同程度であると予想されるがディスクリファイナーは異なる値を有するため、これらは相対的な比較であることに注意されたい(ディスクリファイナー又はConfloリファイナーを用いた方法は実施例9で論じる)。
Example 6 Transformation of Southern Pine Fiber Morphology by Cellulase Enzyme (Valley Beater Experiment)
This example provides a low-strength laboratory beating device such as Southern Pine by a Valley Beater while maintaining pulp freeness in the range of 400 CSF to 650 CSF (preferred papermaking region) and preferably in the range of 500 CSF to 650 CSF for paperboard. The reduction of the fiber length (length weighted average length) from 2.3 mm to 2.5 mm to 0.6 mm to 1.8 mm is shown.
Note that these trends are relative comparisons since the trends are expected to be similar, but the disc refiners have different values (disc refiners or methods using the Conflo refiners are discussed in Example 9). .

この実施例において得られた繊維長数を、表5において酵素及び叩解データと共に要約する。繊維長データを図14においてプロットする。これらのデータは、相対的に言えば、酵素叩解のみで標的範囲の領域に到達することが可能であるが、多い投与量の酵素を要求することを示している。多い酵素投与量は、経済的だけでなく、かかる多い酵素投与量での紙力特性の過度の劣化にも影響しうるため、好ましくない。   The fiber length numbers obtained in this example are summarized in Table 5 along with the enzyme and beating data. Fiber length data is plotted in FIG. These data show that, relative to speaking, it is possible to reach the target area by enzyme beating alone, but require a higher dose of enzyme. Large enzyme dosages are not preferred because they can not only be economical, but also affect excessive degradation of paper strength characteristics at such large enzyme dosages.

実施例7 繊維長低減促進剤との相乗効果における最適な酵素投与量でのサザンパイン繊維の形態の変換
この実施例は、繊維長低減剤(XelorexTM又はPercol(登録商標))と組み合わせて(共叩解によって)、エネルギー節約、標的濾水度範囲への繊維長低減を伴う、最適(経済的)投与量の酵素の使用を実証する。さらに、この実施例は、叩解後に添加された繊維長低減剤(XelorexTM又はPercol(登録商標))と組み合わせた酵素の使用を実証する。
Example 7 Transformation of Southern Pine Fiber Form at Optimal Enzyme Dose in Synergy with Fiber Length Reduction Promoter This example is combined with a fiber length reducer (Xelorex or Percol®) ( Demonstrate the use of optimal (economic) doses of enzyme with energy savings, fiber length reduction to the target freeness range. Furthermore, this example demonstrates the use of an enzyme in combination with a fiber length reducing agent (Xelorex or Percol®) added after beating.

データを表6において示す。やはり、これらのデータは、リファイナーとしてバレービーターを使用した相対比較である。動向は同程度であると予想されるが、ディスクリファイナーに基づく値は異なるだろう。   Data are shown in Table 6. Again, these data are relative comparisons using a Valley Beater as a refiner. Trends are expected to be similar, but values based on disc refiners will be different.

Figure 2019534391
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図15および図16は、Percol 3232での共叩解対照(酵素処理なし)が対照の単独の叩解に対して叩解エネルギー消費をわずかに増加させたが、繊維長及び濾水度の関係に全く影響がなかったことを示す。しかしながら、驚くべきことに、0.4kg/トンのセルラーゼA投与量で酵素処理した繊維を、2kg/トンのPercol(登録商標)3232又は10kg/トンのXeleorexTMRS1300と共叩解した場合に、未だ叩解エネルギーの節約を維持しながら繊維長減少に対して相乗効果を示した。したがって、酵素/化学共叩解は、少ない投与量の酵素処理を標的の繊維低減域に到達させることが経済的に可能になり、同時に標的の濾水度も有する。 15 and 16 show that the co-beating control with Percol 3232 (no enzyme treatment) slightly increased the beating energy consumption over the control single beating, but had no effect on the relationship between fiber length and freeness. Indicates that there was no. Surprisingly, however, the fibers treated with the 0.4 kg / ton cellulase A dose were still co-beaten with 2 kg / ton Percol® 3232 or 10 kg / ton Xeleorex RS1300. It showed a synergistic effect on fiber length reduction while maintaining beating energy savings. Thus, enzyme / chemical co-beating makes it possible economically to allow small doses of enzyme treatment to reach the target fiber reduction zone, while also having target freeness.

図17は、0.4kg/TのセルラーゼA酵素処理、続く2kg/トンのPercol(登録商標)3232の添加の後の叩解が、セルラーゼAによってもたらされるエネルギー節約に達成しながら、繊維長の低減を目標の濾水度領域に達することを可能にしたことを示す(図15)。この0.4kg/Tの酵素投与量で、0.4kg/トンの単独の酵素叩解と比較した場合に、後で添加されたXeleroxTMも改善された繊維長差の低減及び濾水度の関係を示したが、好ましい標的の濾水度領域に達するのに十分ではなかった。より多い投与量の酵素処理は、好ましい標的の濾水度領域に到達することを可能にすると予想される。対照的に、単独の0.4kg/TのセルラーゼA叩解は、標的の濾水度領域で繊維長の減少を達成することができなかった。より多い投与量(2kg/トン)のセルラーゼA処理は、標的の繊維長−濾水度領域の一部に達することができたが、後で添加した2kg/トンのPercol(登録商標)3232と組み合わせた0.4kg/トンのセルラーゼA処理と比較してさらにより低い濾水度レベルであった。 FIG. 17 shows fiber length reduction while beating after 0.4 kg / T cellulase A enzyme treatment followed by addition of 2 kg / ton Percol® 3232 achieves the energy savings provided by cellulase A. Shows that it was possible to reach the target freeness range (FIG. 15). At this 0.4 kg / T enzyme dose, Xelerox added later also improved the fiber length difference and drainage relationship when compared to 0.4 kg / ton single enzyme beating Was not sufficient to reach the preferred target freeness region. Larger doses of enzyme treatment are expected to allow reaching the preferred target freeness region. In contrast, single 0.4 kg / T cellulase A beating failed to achieve fiber length reduction in the target freeness region. A higher dose (2 kg / ton) of cellulase A treatment could reach part of the target fiber length-freeness range, but with 2 kg / ton of Percol® 3232 added later. Even lower freeness levels compared to the combined 0.4 kg / ton cellulase A treatment.

実施例8 叩解エネルギーの節約に対する85℃での超熱安定性セルラーゼB酵素処理
この実施例において、市販のサザンパインマーケットクラフトパルプを再スラリー化し、そして20kg(酵素)/トン(パルプ)の投与量で、85℃の温度、pH6.6、4%濃度で4時間、超熱安定性セルラーゼBで処理した。対照として、サザンパインスラリーも、酵素なしで85℃、pH6.6、4%濃度で4時間処理した。そして、処理したパルプと対照パルプの双方を、5分の時間間隔でバレービーターによって叩解した。結果を表7においてまとめ、そして以下の図18にプロットする。
Example 8 Superthermostable Cellulase B Enzyme Treatment at 85 ° C. to Save Beating Energy In this example, a commercial Southern Pine market kraft pulp is reslurried and dosed 20 kg (enzyme) / ton (pulp) And treated with super thermostable cellulase B at 85 ° C., pH 6.6, 4% concentration for 4 hours. As a control, Southern pine slurry was also treated for 4 hours at 85 ° C., pH 6.6, 4% concentration without enzyme. Both the treated pulp and the control pulp were beaten with a valley beater at a time interval of 5 minutes. The results are summarized in Table 7 and plotted in FIG. 18 below.

Figure 2019534391
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これらのデータは、85℃での超熱安定性セルラーゼ処理が、パルプの機械的叩解において実質的なエネルギーの節約をもたらしたことを明らかに実証している。例えば、対照について600〜400CSFの濾水度に達するために15〜約30分のバレービーター時間を要した。著しく対照的に、超熱安定性酵素で処理したパルプについて同様の範囲の濾水度に達するために約7〜約14分しか必要としなかった。   These data clearly demonstrate that the super thermostable cellulase treatment at 85 ° C. resulted in substantial energy savings in the mechanical beating of the pulp. For example, it took 15 to about 30 minutes of valley beater time to reach a freeness of 600 to 400 CSF for the control. In sharp contrast, only about 7 to about 14 minutes was required to reach a similar range of freeness for pulp treated with the hyperthermostable enzyme.

実施例9 製紙濾水度範囲の範囲内で針葉樹繊維を広葉樹繊維長に変換するためのセルラーゼ酵素叩解の戦略
この実施例において、製紙濾水度範囲でパルプ濾水度を維持しながら、針葉樹繊維を広葉樹繊維長に変換するためのセルラーゼ酵素精製の戦略を示した。北部の漂白した針葉樹クラフトパルプを水道水中で再スラリー化し、1kg(酵素)/トン(パルプ)の投与量でのセルラーゼAで約50℃で1.5時間処理した。酵素及びパルプシステムを、パルプの質量に対して0.05%次亜塩素酸ナトリウム(全水スラリーに対して20ppmの次亜塩素酸ナトリウム)で15分間不活性化した。処理した針葉樹パルプの叩解を、パイロットスケールSunds Defibrator Conflo JC−00 Conical Refiner(Varaoke International、Finland)で実施した。叩解操作を、質量流量、rpm、及びCEL(叩解プレートパラメータ)を実質的に同一に維持しながら、叩解強度、例えば比端部荷重(SEL)を増加させることによって実施した。エネルギー増加の正味負荷は、プレートギャップサイズを変えることによって達せられた。結果を以下の表8において要約する。
Example 9 Cellulase Enzyme Beating Strategy for Converting Coniferous Fibers to Hardwood Fiber Lengths Within the Papermaking Freeness Range In this example, while maintaining pulp freeness in the papermaking freeness range, coniferous fibers A strategy of cellulase enzyme purification for converting to hardwood fiber length was presented. Northern bleached softwood kraft pulp was reslurried in tap water and treated with cellulase A at a dose of 1 kg (enzyme) / ton (pulp) at about 50 ° C. for 1.5 hours. The enzyme and pulp system was inactivated with 0.05% sodium hypochlorite (20 ppm sodium hypochlorite with respect to the total water slurry) for 15 minutes based on the weight of the pulp. The treated softwood pulp was beaten on a pilot scale Suns Deflator Conflo JC-00 Conical Refiner (Varaoke International, Finland). The beating operation was performed by increasing the beating strength, eg, specific end load (SEL), while maintaining the mass flow rate, rpm, and CEL (beating plate parameters) substantially the same. The net load of increasing energy was achieved by changing the plate gap size. The results are summarized in Table 8 below.

Figure 2019534391
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対照パルプ及び酵素処理パルプについての濾水度対比端部荷重のデータを図19にプロットする。図19は、酵素処理した針葉樹の叩解濾水度が、SELによって実質的に影響を受けた一方で、対照(酵素なし)パルプは、ほとんど影響を受けなかったことを示す。   The freeness versus specific end load data for the control and enzyme treated pulps is plotted in FIG. FIG. 19 shows that the beating drainage of the enzyme-treated softwood was substantially affected by SEL, while the control (no enzyme) pulp was hardly affected.

対照パルプ及び酵素処理パルプについての濾水度対叩解エネルギーのデータを図20にプロットする。図20は、酵素処理したパルプの電気エネルギー消費が、対照パルプ叩解の電気エネルギー消費と比較して実質的に減少したことを示す。   The freeness versus beating energy data for the control and enzyme treated pulps is plotted in FIG. FIG. 20 shows that the electrical energy consumption of the enzyme treated pulp was substantially reduced compared to the electrical energy consumption of the control pulp beating.

図21は、針葉樹繊維の平均長さ(長さ−加重)対叩解濾水度のデータのプロットである。図21は、濾水度を400CSF超に維持しながら、酵素処理した針葉樹繊維長(〜2.1mmから2.3mmの範囲で開始)が、広葉樹繊維長(通常0.8mmから1.2mmの範囲)に叩解することによってうまく低減されたことを示す。対照的に、対照(酵素なし)叩解針葉樹パルプの繊維長は、著しい影響を受けなかった。実際に、著しい繊維長の低減を達成する必要がある場合に、対照の針葉樹叩解は、製紙において有用である(又は実用的に実現可能である)ためには濾水度を過度に低下させる。図21は、叩解後に添加したPercol(登録商標)3232と酵素叩解の相乗効果を示すデータもプロットしている。   FIG. 21 is a plot of data on average length (length-weighted) of softwood fibers versus beating freeness. FIG. 21 shows that the length of the softwood fiber treated with the enzyme (starting in the range of ˜2.1 mm to 2.3 mm) and the hardwood fiber length (usually 0.8 mm to 1.2 mm) while maintaining the freeness above 400 CSF. It shows that it was successfully reduced by beating to (range). In contrast, the fiber length of the control (no enzyme) beating conifer pulp was not significantly affected. In fact, when it is necessary to achieve a significant fiber length reduction, the control softwood beating unduly reduces the freeness to be useful (or practically feasible) in papermaking. FIG. 21 also plots data showing the synergistic effect of Percol® 3232 added after beating and enzyme beating.

図22は、繊維平均長さ(長さ−加重)対叩解エネルギーのプロットである。さらに、制御された叩解が、繊維長を著しく低減させるために多すぎる電気エネルギーを必要とすることを説明する。対照的に、酵素で処理した針葉樹繊維の長さは、非常に少量の電気エネルギー消費で広葉樹繊維の長さ範囲に変換することができる。   FIG. 22 is a plot of fiber average length (length-weighted) versus beating energy. Furthermore, it is explained that controlled beating requires too much electrical energy to significantly reduce fiber length. In contrast, the length of coniferous fibers treated with enzymes can be converted to the length range of hardwood fibers with very little electrical energy consumption.

実施例10 変性パルプについての75℃でのヘミセルロースの酵素による除去
この実施例において、変性パルプを生じるためのヘミセルロース含有物の除去における、熱安定性ヘミセルラーゼ酵素、例えば配列番号22のキシラナーゼの効果が記載されている。一般に、配列番号22のキシラナーゼによるヘミセルロース含有物の除去は、通常のパルプ、例えばヘミセルロース含有量が多い紙等級のクラフトパルプで処理する場合により顕著である。この実施例において、ヘミセルロースを、Pentosan試験(TAPPI方法T223 CM−01)によって測定した。配列番号22のキシラナーゼを使用して、0.5質量%よりも高いヘミセルロース除去を通常のクラフトパルプで達成できる。データは、機械的叩解での前処理、続く配列番号22のキシラナーゼでのキシラナーゼ処理が、例えば普通のクラフトパルプに対してヘミセルロース(Pentosan)1質量%超を除去することによってこの効果をさらに増大できることを示している。溶解パルプは、非常に低いヘミセルロース含有量を有し、溶解パルプ内の残りのヘミセルロースも、酵素による除去プロセスに対してより耐性があり、歴史的に強アルカリ抽出で行われてきた事実により、溶解パルプからのヘミセルロースの除去は非常に困難である。
Example 10 Enzymatic Removal of Hemicellulose at 75 ° C. for Modified Pulp In this example, the effect of a thermostable hemicellulase enzyme, such as the xylanase of SEQ ID NO: 22, in removing hemicellulose content to produce a modified pulp. Has been described. In general, the removal of hemicellulose-containing material by the xylanase of SEQ ID NO: 22 is more pronounced when treated with normal pulp, for example, paper grade kraft pulp having a high hemicellulose content. In this example, hemicellulose was measured by the Pentosan test (TAPPI method T223 CM-01). Using the xylanase of SEQ ID NO: 22, hemicellulose removal higher than 0.5% by weight can be achieved with normal kraft pulp. The data show that pretreatment with mechanical beating followed by xylanase treatment with the xylanase of SEQ ID NO: 22 can further increase this effect, for example, by removing more than 1% by weight of hemicellulose over normal kraft pulp. Is shown. Dissolving pulp has a very low hemicellulose content and the remaining hemicellulose in the dissolving pulp is also more resistant to enzymatic removal processes and is dissolved due to the fact that it has historically been done with strong alkaline extraction Removal of hemicellulose from pulp is very difficult.

この実施例において、データは、溶解パルプに対する超熱安定性キシラナーゼ処理(例えば、配列番号22のキシラナーゼによる)が、セルラーゼ酵素(例えば、超熱安定性セルラーゼB、好ましくは又は任意に結晶内セルロース膨潤剤、例えばイオン性液体)と組み合わせてさらに増大されることを示す。ヘミセルラーゼ酵素による又はヘミセルラーゼ酵素とセルラーゼ酵素との組み合わせによる溶解パルプ処理は、同様に機械的叩解による前処理でさらに増大させることができる。   In this example, the data show that a thermostable xylanase treatment (eg, with a xylanase of SEQ ID NO: 22) on a dissolving pulp results in a cellulase enzyme (eg, hyperthermostable cellulase B, preferably or optionally in crystalline cellulose swelling It is further increased in combination with an agent such as an ionic liquid. Dissolving pulp treatment with hemicellulase enzymes or with a combination of hemicellulase enzymes and cellulase enzymes can be further augmented with pretreatment by mechanical beating as well.

表9は、溶解パルプに対するヘミセルロース(又はPentosan含有物)除去のための超熱安定性酵素の使用に対する実験結果を示す。全ての酵素処理(配列番号22のキシラナーゼの投与量0.6kg/トン、又はセルラーゼBの投与量20kg/トン)を75℃で4時間実施した。使用したイオン性液体は、10kg/トンの投与量で1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテートである。   Table 9 shows the experimental results for the use of a super thermostable enzyme to remove hemicellulose (or Pentosan content) on dissolving pulp. All enzyme treatments (0.6 kg / ton dose of xylanase of SEQ ID NO: 22 or 20 kg / ton dose of cellulase B) were carried out at 75 ° C. for 4 hours. The ionic liquid used is 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate at a dose of 10 kg / ton.

Figure 2019534391
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本明細書における変性パルプは、任意の供給源(例えば紙パルプ、溶解パルプ、フラッフパルプ、パーソナルケアパルプ、工業用パルプ、ポリマー含浸パルプ等)のいずれも、性能が向上した及び/又は反応性が高められたパルプとして使用できる。   The modified pulp herein has any improved source and / or reactivity, including any source (eg paper pulp, dissolving pulp, fluff pulp, personal care pulp, industrial pulp, polymer impregnated pulp, etc.). Can be used as an enhanced pulp.

本明細書において引用したあらゆる特許、特許出願、及び刊行物の開示は、全ての目的のためにその全体が参照をもって本明細書に組み込まれる。   The disclosures of all patents, patent applications, and publications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes.

製品、組成物、それらの製造方法、及びそれらの使用方法が、特定の実施形態を参照して開示されている一方で、他の実施形態及び変法は、記載された製品及び方法の真の意図及び範囲から逸脱することなく当業者により発明されうることは明らかである。添付の特許請求の範囲は、全てのかかる実施形態及び同等の変法を含むと解釈されることを意図している。   While products, compositions, methods of making them, and methods of using them are disclosed with reference to particular embodiments, other embodiments and variations are the true essence of the described products and methods. It will be apparent that those skilled in the art can invent the present invention without departing from its spirit and scope. The appended claims are intended to be construed to include all such embodiments and equivalent variations.

Claims (33)

製紙用パルプの変性方法であって、製紙用繊維を含むパルプと、
(a)繊維内部の損傷を引き起こす条件下でセルロース加水分解性酵素及び
(b)繊維長低減促進剤とを接触させて、
(i)リファイナーを通過した後又はリファイナーを迂回した後に5%〜96%の製紙用繊維の長さの低減及び
(ii)約200カナダ標準濾水度(CSF)〜約700CSFのパルプ濾水度レベル
を有する変性パルプを製造すること
を含む、製紙用パルプの変性方法。
A method for modifying a papermaking pulp, comprising pulp containing papermaking fibers;
(A) contacting a cellulose hydrolyzable enzyme and (b) a fiber length reduction promoter under conditions that cause damage inside the fiber;
(I) 5% to 96% reduction in papermaking fiber length after passing through or bypassing the refiner and (ii) pulp freeness from about 200 Canadian Standard Freeness (CSF) to about 700 CSF A method for modifying a papermaking pulp, comprising producing a modified pulp having a level.
変性パルプが、叩解されたパルプである、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the modified pulp is a beaten pulp. パルプと繊維長低減促進剤との接触を、好ましくはパルプと酵素とを接触させた後に生じさせる、請求項1に記載の方法。   The process according to claim 1, wherein the contact between the pulp and the fiber length reduction promoter occurs preferably after contacting the pulp and the enzyme. 繊維長低減促進剤が、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、遊離グリオキサール、及びそれらの2超の任意の混合物からなる群から選択される、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。   Fiber length reduction accelerator is a hydrolyzed polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis greater than 70%, a copolymer of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride, a copolymer of acrylamide and diallyldimethylammonium chloride, free glyoxal, And a method according to any one of claims 1 to 3, selected from the group consisting of any mixture thereof and more than two thereof. セルロース加水分解性酵素が、セルラーゼ酵素又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素である、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the cellulose hydrolyzing enzyme is a cellulase enzyme or a cellulase-functionalized hemicellulase enzyme. セルロース加水分解性酵素が、クリソスポリウム・ラクノウェンス(Chrysosporium lucknowense)/ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophilia)から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、アスペルギルス属(Aspergillus)から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、トリコデルマ属(Trichoderma)から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、及びそれらの組合せからなる群から選択されるセルラーゼである、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。   Cellulose hydrolysable enzymes are obtained from or derived from Chrysosporium lucknowense / Myceliophthora thermophilia or cellulases derived from them, Humicola insolens. Cellulase derived from, derived from or derived from Aspergillus, cellulase derived from or derived from Trichoderma, cellulase, and combinations thereof The method according to any one of claims 1 to 5. パルプが、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、及びそれらの混合物からなる群から選択される製紙用繊維を含む、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。   The method of any one of claims 1 to 6, wherein the pulp comprises papermaking fibers selected from the group consisting of softwood pulp, hardwood pulp, and mixtures thereof. 繊維長低減促進剤が、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、変性パルプの製紙用繊維の長さの低減が、約5%〜約20%であり、変性パルプのパルプ濾水度レベルが、約300CSF〜約650CSFである、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。   The fiber length reduction accelerator is selected from the group consisting of a hydrolyzed polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis of greater than 70%, and a copolymer of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride, and a modified pulp papermaking fiber The method of any one of claims 1 to 7, wherein the length reduction is from about 5% to about 20% and the pulp freeness level of the modified pulp is from about 300 CSF to about 650 CSF. . 製紙用繊維が、木材繊維であり、かつ繊維長低減促進剤が、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、パルプ1トンあたり0.5キログラム(0.5kg/トン(パルプ))〜約29kg/トン(パルプ)の投与量であり、ここで変性パルプのパルプ濾水度レベルが、約350CSF〜約650CSFである、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。   The papermaking fibers are wood fibers and the fiber length reduction accelerator consists of a hydrolyzed polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis greater than 70% and a copolymer of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride. A dosage of 0.5 kilogram (0.5 kg / ton (pulp)) to about 29 kg / ton (pulp) per ton of pulp, wherein the pulp freeness level of the modified pulp is about 8. The method of any one of claims 1 to 7, wherein the method is from 350 CSF to about 650 CSF. 繊維長低減促進剤が、70%超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、かつパルプ1トンあたり薬剤0.5キログラム(0.5kg/トン(パルプ))〜約29kg/トン(パルプ)の投与量であり、変性パルプの製紙用繊維の長さの低減が、約5%〜約20%であり、変性パルプのパルプ濾水度レベルが、約300CSF〜約650CSFである、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。   The fiber length reduction promoter is selected from the group consisting of a hydrolyzed polymer or copolymer of vinylformamide having a degree of hydrolysis of greater than 70%, and a copolymer of acrylamide and acryloxyethyltrimethylammonium chloride, and the agent per tonne of pulp A dosage of 0.5 kilograms (0.5 kg / ton (pulp)) to about 29 kg / ton (pulp), and a reduction in the length of the modified pulp papermaking fiber is about 5% to about 20% The method of any one of claims 1 to 7, wherein the pulp freeness level of the modified pulp is from about 300 CSF to about 650 CSF. 請求項1から10までのいずれか1項に記載の酵素で変性した繊維パルプ。   A fiber pulp modified with the enzyme according to any one of claims 1 to 10. 製紙用繊維を含むパルプと、熱安定性又は超熱安定性のセルロース加水分解性酵素とを約70℃〜約125℃の温度で接触させることを含むパルプ繊維の変性方法であって、セルラーゼ酵素が、実質的に約35℃〜約55℃の温度で不活性である、パルプ繊維の変性方法。   A method for denaturing a pulp fiber, comprising contacting a pulp containing a papermaking fiber with a thermostable or superheat-stable cellulose hydrolyzing enzyme at a temperature of about 70 ° C to about 125 ° C, comprising: A process for modifying pulp fibers, wherein the process is substantially inert at a temperature of from about 35C to about 55C. パルプ又は繊維状材料の叩解エネルギーが、少なくとも10%だけ低減される、請求項12に記載の方法。   13. A method according to claim 12, wherein the beating energy of the pulp or fibrous material is reduced by at least 10%. 変性パルプが、熱安定性又は超熱安定性のセルロース加水分解性と接触させることなく製造したパルプのヘミセロロース含有量と比較して、少なくとも0.2質量%だけ低減されたヘミセルロース含有量を有する、請求項12又は13に記載の方法。   The modified pulp has a hemicellulose content that is reduced by at least 0.2% by weight compared to the hemicellose content of the pulp produced without contact with the thermostable or super-stable cellulose hydrolyzable, 14. A method according to claim 12 or 13. セルロース加水分解性酵素が、セルラーゼ、セルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素、又は付随するヘミセルラーゼ酵素機能を含むセルラーゼ、例えばキシラナーゼ、マンナナーゼ、グルカナーゼ、及びベータ−グルカナーゼである、請求項12から14までのいずれか1項に記載の方法。   The cellulase hydrolyzing enzyme is a cellulase, a cellulase functionalized hemicellulase enzyme, or a cellulase comprising an associated hemicellulase enzyme function, such as xylanase, mannanase, glucanase, and beta-glucanase. 2. The method according to item 1. セルロース加水分解性酵素が、配列番号2及び配列番号6からなる群から選択されるセルラーゼである、請求項12から15までのいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 12 to 15, wherein the cellulose hydrolyzing enzyme is a cellulase selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 6. 接触ステップが、さらに、ヘミセルラーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、ラッカーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、及びオキシドレダクターゼからなる群から選択される熱安定性又は超熱安定性酵素を含む、請求項12から16までのいずれか1項に記載の方法。   17. The contact step further comprises a thermostable or hyperthermostable enzyme selected from the group consisting of hemicellulase, mannanase, xylanase, pectinase, laccase, lignin peroxidase, manganese peroxidase, and oxidoreductase. The method according to any one of the above. パルプが、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、及びそれらの混合物からなる群から選択される製紙用繊維を含む、請求項12から17までのいずれか1項に記載の方法。   18. A method according to any one of claims 12 to 17, wherein the pulp comprises papermaking fibers selected from the group consisting of softwood pulp, hardwood pulp, and mixtures thereof. 酵素接触ステップが、さらに、イオン性液体、N−アルキル化尿素、N−アルキル化ラクタム、N−アルキル化アミド、ポリオールエーテル、ポリオール、及びそれらの組合せからなる群から選択される結晶内リグノセルロース剤を含む、請求項12から18までのいずれか1項に記載の方法。   Intracrystalline lignocellulosic agent wherein the enzyme contacting step is further selected from the group consisting of ionic liquids, N-alkylated ureas, N-alkylated lactams, N-alkylated amides, polyol ethers, polyols, and combinations thereof. 19. A method according to any one of claims 12 to 18 comprising: パルプが、クラフトパルプ、亜硫酸パルプ、機械パルプ、半化学パルプ、半機械パルプ、化学機械パルプ、フラッフパルプ、ティシューパルプ、溶解パルプ、古紙パルプ、バイオリファイナリーパルプ、又は脱インキパルプを含む、請求項12から19までのいずれか1項に記載の方法。   The pulp comprises kraft pulp, sulfite pulp, mechanical pulp, semi-chemical pulp, semi-mechanical pulp, chemical mechanical pulp, fluff pulp, tissue pulp, dissolving pulp, waste paper pulp, biorefinery pulp, or deinked pulp. 20. The method according to any one of items 19 to 19. 請求項12から20までのいずれか1項に記載の酵素で変性した繊維パルプ。   A fiber pulp modified with the enzyme according to any one of claims 12 to 20. 製紙用パルプの変性方法であって、
(1)FQA長さ−加重平均繊維長により測定して約2.1mm〜約2.8mmの繊維長を有する針葉樹繊維を含むパルプと、セルロース加水分解性酵素とを、約35℃〜約125℃の温度で接触させ、
(2)変性パルプを叩解して、
(i)約0.6mm〜約1.7mmの繊維長及び
(ii)約400カナダ標準濾水度(CSF)〜約700CSFのパルプ濾水度レベル
を有する変性パルプを製造すること
を含む、製紙用パルプの変性方法。
A method for modifying paper pulp,
(1) FQA length—pulp containing coniferous fibers having a fiber length of about 2.1 mm to about 2.8 mm as measured by weighted average fiber length, and a cellulose hydrolyzing enzyme, about 35 ° C. to about 125 Contact at a temperature of ℃
(2) Beating the modified pulp,
Papermaking comprising producing a modified pulp having a fiber length of about 0.6 mm to about 1.7 mm and (ii) a pulp freeness level of about 400 Canadian Standard Freeness (CSF) to about 700 CSF For pulp modification.
接触ステップを、約35℃〜約125℃の温度で、約30分〜約10時間実施する、請求項22に記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein the contacting step is performed at a temperature of about 35 [deg.] C to about 125 [deg.] C for about 30 minutes to about 10 hours. 接触ステップを、約35℃〜約65℃の温度で、及びパルプ1トンあたり酵素約0.2キログラム(約0.2kg/T)〜約20kg/Tの酵素投与量で実施する、請求項22又は23に記載の方法。   23. The contacting step is performed at a temperature of about 35 ° C. to about 65 ° C. and an enzyme dosage of about 0.2 kilograms of enzyme per ton of pulp (about 0.2 kg / T) to about 20 kg / T. Or the method according to 23. セルロース加水分解性酵素が、クリソスポリウム・ラクノウェンス(Chrysosporium lucknowense)/ミセリオフトラ・サーモフィラ(Myceliophthora thermophilia)から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、アスペルギルス属(Aspergillus)から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、トリコデルマ属(Trichoderma)から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、及びそれらの組合せからなる群から選択されるセルラーゼである、請求項24に記載の方法。   Cellulose hydrolysable enzymes are obtained from or derived from Chrysosporium lucknowense / Myceliophthora thermophilia or cellulases derived from them, Humicola insolens. Cellulase derived from, derived from or derived from Aspergillus, cellulase derived from or derived from Trichoderma, cellulase, and combinations thereof 25. The method of claim 24. 接触ステップを、約66℃〜約125℃の温度で、及びパルプ1トンあたり酵素約0.2キログラム(約0.2kg/T)〜約20kg/Tの酵素投与量で実施する、請求項22から24までのいずれか1項に記載の方法。   23. The contacting step is performed at a temperature of about 66 ° C. to about 125 ° C. and an enzyme dosage of about 0.2 kilograms of enzyme (about 0.2 kg / T) to about 20 kg / T per ton of pulp. 25. The method according to any one of items 1 to 24. セルロース加水分解性酵素が、セルラーゼ酵素又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素である、請求項22から26までのいずれか1項に記載の方法。   27. The method according to any one of claims 22 to 26, wherein the cellulose hydrolyzing enzyme is a cellulase enzyme or a cellulase functionalized hemicellulase enzyme. セルロース加水分解性酵素が、配列番号2及び配列番号6からなる群から選択されるセルラーゼである、請求項26又は27に記載の方法。   28. The method according to claim 26 or 27, wherein the cellulose hydrolyzing enzyme is a cellulase selected from the group consisting of SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 6. さらに、パルプと繊維長低減促進剤との接触を含む、請求項22から28までのいずれか1項に記載の方法。   29. A method according to any one of claims 22 to 28, further comprising contacting the pulp with a fiber length reduction promoter. パルプと繊維長低減促進剤との接触が、好ましくはパルプと酵素とを接触させた後に生じる、請求項29に記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the contact between the pulp and the fiber length reduction promoter preferably occurs after contacting the pulp and the enzyme. (i)約0.6mm〜約1.7mmの繊維長、及び
(ii)約400カナダ標準濾水度(CSF)〜約700CSFのパルプ濾水度レベル
を有する、酵素で変性させた針葉樹繊維パルプ。
Enzyme-modified softwood fiber pulp having (i) a fiber length of about 0.6 mm to about 1.7 mm, and (ii) a pulp freeness level of about 400 Canadian Standard Freeness (CSF) to about 700 CSF .
請求項1から31までのいずれか1項に記載の変性パルプを含む紙匹又はパルプ製品。   A web or a pulp product comprising the modified pulp according to any one of claims 1 to 31. 請求項32に記載の紙匹又はパルプ製品であって、印刷筆記用紙、包装紙、板紙、パーソナルケア及び衛生製品、紙ティシュー、ペーパータオル、紙ナプキン、紙ワイプ、紙皿、紙コップ、紙容器、脱インキ紙、再生紙、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、ナノ結晶セルロース、溶解パルプ、及びポリマー含浸のための原紙又は複合材のための原紙からなる群から選択される、紙匹又はパルプ製品。   33. A web or pulp product according to claim 32, which is printed writing paper, wrapping paper, paperboard, personal care and hygiene products, paper tissue, paper towels, paper napkins, paper wipes, paper plates, paper cups, paper containers, Selected from the group consisting of deinked paper, recycled paper, microcrystalline cellulose, microfibrillated cellulose, nanofibrillated cellulose, nanocrystalline cellulose, dissolving pulp, and base paper for polymer impregnation or base paper for composites, Paper web or pulp product.
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