MX2015004207A - Composicion de celulasa que contiene celulasa y polimeros de fabricacion de papel para aplicacion de resistencia en seco del papel. - Google Patents

Composicion de celulasa que contiene celulasa y polimeros de fabricacion de papel para aplicacion de resistencia en seco del papel.

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Abstract

En este documento se describen composiciones de celulasa útiles como aditivos de rendimiento de fabricación de papel para mejorar la resistencia en seco del papel de un producto de papel y la reducción de la energía de refinación en los procesos de fabricación de papel, y para mejorar la producción de papel. Estas composiciones de celulasa se formulan usando celulasa, polímeros de control de contaminantes de fabricación de papel, estabilizadores de proteína e intensificadores de celulasa. Estas composiciones de celulasa tienen una medición más alta en la actividad de la endo-celulasa con una mejor estabilidad que la celulasa convencional, y han mostrado diferenciar el rendimiento en mejorar las propiedades de resistencia en seco del papel en comparación con celulasa por sí sola.

Description

COMPOSICIÓN DE CELULASA QUE CONTIENE CELULASA Y POLÍMEROS DE FABRICACIÓN DE PAPEL PARA APLICACIÓN DE RESISTENCIA EN SECO DEL PAPEL Campo de la invención Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de E.U.A. con número 61/711,269, presentada el 9 de octubre de 2012, cuyo contenido es incorporado aquí por referencia en su totalidad.
La presente invención se refiere a una composición de celulasa que comprende endo-celulasas de mono-componente; fijadores catiónicos y/o polímeros eliminadores de adhesividad no iónicos; estabilizadores de proteína de celulasa; e intensificadores de celulasa. La presente invención también se refiere al uso de una composición de celulasa para mejorar propiedades de resistencia en seco de un producto de papel al tratar fibras celulósicas en la producción de pulpa usando la composición de celulasa en una actividad de endo-celulasa desde aproximadamente 5 ECU hasta aproximadamente 2500 ECU por kilogramo (kg) de fibra seca antes del refinado mecánico en un proceso de fabricación de papel.
Antecedentes de la invención La celulasa se puede usar para modificar la superficie de celulosa de fibras celulósicas intensificando la eficiencia del refinado mecánico de fibras de madera ahorrando energía de refinado en la fabricación de papel. Aunque la acción combinada del tratamiento de celulasa seguido por refinado mecánico de fibra celulósica ayuda a la fibrilación de la fibra, muchas celulasas comerciales también contienen actividades de celulasa específicas que son capaces de desfibrilar fibra celulósica al hidrolizar el área fibrilada sobre la superficie de la fibra. Esta acción de la celulasa es perjudicial para la propiedades de resistencia en seco del papel ya que el área fibrilada es necesaria para una mejor interacción de fibra a fibra en un producto de papel al secarse y proveer mejor resistencia en seco. Además, esas actividades de celulasa específicas mencionadas anteriormente pueden ser capaces de hidrolizar pequeños residuos o partículas finas de fibra celulósica. Aunque la propiedad de la celulasa puede ayudar a reducir la viscosidad a la pulpa y mejorar el drenaje de la pulpa; también puede ocasionar pérdida de fibra con incremento en la demanda química de oxígeno (COD) en la producción de papel. No está claro mecanísticamente cómo un producto de celulasa se puede aplicar a un proceso de fabricación de papel para mejorar las propiedades de resistencia de secado de un producto de papel.
La celulasa generalmente es referida como una composición de enzima derivada de un microorganismo fúngico o bacteriano que puede catalizar la hidrólisis de enlaces b-1,4-glucosídicos de una molécula de celulosa o sus derivados. Como se muestra en la Tabla I, las endo-celulasas, exo-celulasas y celobiasa celulasas son tres tipos de celulasas especificas que tienen actividad distintiva que es diferente una de otra hacia moléculas de celulosa especificas. Los tres tipos de celulasas son físicamente, químicamente y enzimáticamente diferentes. Entre ellas, las endo-celulasas o b-glucanasa aleatoriamente hidrolizan anomalías amorfas internas dentro de la celulosa cristalina, produciendo oligosacáridos altos o polisacáridos de celulosa acortados. Las exo-celulasas o exo-celobiohidrolasa (CBH1 O CBH2) liberan oligosacáridos de un grado de polimerización (DP) de 2 a 4 desde el extremo reductor o extremo no reductor de un polímero de celulosa. La celobiasa o b-glucosidasa no tiene actividad hacia el polímero de celulosa u oligosacáridos pero cataliza la hidrólisis de celobiasa a glucosa. Las celulasas se usan en una variedad de industrias y son producidas a gran escala a partir de varias especies tales como Trichoderma, Humicola , Thermomyces, Bacillus, etc., a través de ingeniería de enzima genética.
Para determinar la actividad de la endo-celulasa en un producto de celulasa, un derivado de celulosa soluble en agua tal como carboximetil celulosa (CMC) o hidroxietil celulosa (HEC) se usa convencionalmente como un sustrato y el azúcar reductor liberado por la enzima se mide por el método de ácido dinitrosalicilico (DNS). La actividad de exo- celulasa puede distinguirse de la actividad de endo-celulasa al usar celulosa insoluble tal como papel filtro de celulosa o fibra de madera como un sustrato y el azúcar reductor liberado de la fibra insoluble es después determinado por el método de DNS mencionado anteriormente. La actividad de celobiasa en un producto de celulasa se determina habitualmente usando celobiosa como sustrato, y la cantidad de glucosa liberada se prueba usando un método de glucosa oxidasa (GO).
Tabla I. Clasificación de celulasa Una celulasa derivada de microorganismos puede contener todos los tres tipos de celulasa. Aunque dicho producto puede funcionar sinérgicamente para atacar celulosa cristalina y convertirla a azúcares pequeños, y finalmente a glucosa, no es preferida para usarse en aplicaciones de fabricación de papel para mejorar resistencia en seco de papel. La actividad de la endo-celulasa en el producto de celulasa ataca las anomalías amorfas dentro de la celulosa cristalina y altera la estructura cristalina. Esto intensifica la eficiencia de refinado mecánico en la fibrilación de fibra celulósica y ayuda a mejorar la resistencia en seco de un papel. Sin embargo, la actividad de la exo-celulasa que existe en el producto de celulasa puede desfibrilar la fibra celulósica y generar partículas finas de celulosa. En teoría, la actividad de la exo-celulasa puede ayudar a mejorar el drenaje de la pulpa a través de desfibrilación, pero también podría tener un efecto negativo sobre las propiedades de resistencia en seco del papel. No todas las celulasas son eficaces para aplicaciones de resistencia del papel y algunas finalmente pueden dañar las propiedades de resistencia en seco.
Una celulasa derivada de un microorganismo puede tener múltiples componentes con más de una endo-celulasa y exo-celobiohidrolasa. Por ejemplo, una celulasa de Trichoderma longibrachia tum puede tener dos componentes de CBH, CBH I y CBH II, y tres componentes de endo-celulasa/ EG I, EG II y EG III. Una celulasa de mono-componente puede ser producida por la clonación de una secuencia de ADN de celulasa especifica que codifica la celulasa sencilla y puede ser expresada en un organismo hospedero. En otras palabras, una endo-celulasa de mono-componente es un componente de endo-celulasa sencillo esencialmente libre de otras celulasas tales como exo-celulasas y b-glucosidasa que habitualmente existen en un producto de celulasa producido por un microorganismo convencional. Las endo-celulasas sencillas se pueden usar en la presente invención para mejorar la resistencia en seco de un producto de papel en la fabricación de papel.
La patente de E.U.A. No.5169497, No.5423946, No. 6770170, No.6939437, y la solicitud de patente de E.U.A. No. 20110168344, describen que un producto de celulasa se puede usar para mejorar el drenaje de una pulpa de madera cuando se usa en combinación con polímeros catiónicos. Sin embargo, las referencias no dicen nada acerca de cómo esas combinaciones afectan la resistencia en seco del papel, que celulasas específica se pueden usar en la aplicación o cómo la dosis de celulasa afecta el rendimiento para la resistencia en seco del papel.
La patente de E.U.A. No.5507914 (la patente '914), describe un proceso para intensificar el refinado de la pulpa y también la resistencia del papel usando una combinación de un celulasa con un polímero catiónico. La patente '914 enseña un nivel de dosis de 0.05-0.25% de celulasa con base en la pulpa seca usada. Esto es equivalente a aproximadamente 2500 ECU/kg a aproximadamente 12500 ECU/kg de fibra seca basada en la presente invención. Los estudios de los inventores de la presente indican que a estos niveles de adición más altos, las propiedades de resistencia en seco son negativamente impactadas.
La patente de E.U.A. No.6635146 (la patente ?46), describe un método de tratamiento de fibras de madera en la fabricación de papel usando una o más enzimas hidrolíticas truncadas en cantidades de 5,000 ECU a 200,000 ECU por kilogramo de fibra.
La solicitud de patente de E.U.A. No.20020084046 (la solicitud ?46), describe un proceso para fabricación de papel mediante la adición de un material enzimático a una etapa de almacenamiento que es posterior a la etapa de producción de pulpa o refinado para un producto de papel que tiene suavidad mejorada, volumen y absorbencia mientras mantiene la resistencia.
La literatura general enseña que la actividad de la celulasa puede ser mejorada en una prueba de enzima cuando se usa en combinación con agentes tensoactivos aniónicos y no iónicos. El posible mecanismo es que los agentes tensoactivos reducen la adsorción de la celulasa a componentes no celulósicos tales como lignina, celulasa libre para el sustrato celulósico y ayuda a la estabilidad térmica de la proteina de celulasa. Tween 20 y Tween 80 son dos ejemplos de agentes tensoactivos. El polietilenglicol y sus derivados de agente tensoactivo. también puede ayudar a mejorar la actividad de la celulasa en pruebas de celulasa. Sin embargo, poca información está disponible públicamente sobre el uso de la combinación de celulasa y agentes tensoactivos en aplicación de fabricación de papel y cómo esas combinaciones afectarían las actividades específicas de los tres diferentes tipos de celulasas.
La solicitud de patente de E.U.A. No.20040038841 describe una formulación de celulasa producida a partir de agentes tensoactivos no iónicos junto con endo-glucanasas derivadas de Zygomycetes, que se pueden usar en el tratamiento de fibras.
La patente japonesa No.5507615 describe un alcohol polivinílico y una poli(vinilpirrolidona) en una formulación de celulasa para intensificar la actividad de la celulasa.
Las publicaciones listadas anteriormente son todas ellas incorporadas aquí por referencia.
Descripción detallada de la invención La presente invención se refiere a una composición de celulasa para fabricación de papel que comprende: celulasa; polímero(s) de control de contaminantes, en donde el polímero de control de contaminantes puede ser un polímero(s) fijador catiónico, polímero(s) eliminador de adhesividad y mezclas de los mismos; estabilizador de proteína de celulasa e intensificador de celulasa.
La composición de celulasa de la presente invención presenta actividad de celulasa mejorada y estabilidad de almacenamiento sobre la celulasa original.
En otra modalidad, la presente invención se refiere al uso de una composición de celulasa para mejorar propiedades de resistencia en seco de un producto de papel al tratar fibras celulósicas en una pulpa, material de abastecimiento o material de producción con una composición de celulasa antes del refinado mecánico en un proceso de fabricación de papel. El refinado mecánico de sustancias de planta celulósica (v.gr., madera) se usa en el proceso de fabricación de papel para generar pulpa, la base y material de partida para hacer productos de papel. La pulpa es generada al remover fibras de celulosa de su matriz de madera. Esto se puede lograr usando sustancias químicas, calor y presión, v.gr., formación química de pulpa, o energía mecánica, calor y presión, v.gr., formación mecánica de pulpa. Además, las fibras de pulpa individuales pueden ser liberadas de la fibra recielada o pulpa acabada seca, v.gr., pulpa de mercado, a través de la aplicación de energía mecánica mientras se pone en suspensión en agua. Este material resultante se puede denominar pulpa, suspensión de pulpa, material de abastecimiento o material de producción, términos que se usan indistintamente y son entendidos para dar a entender una suspensión de fibra celulósica ya sea antes o después del refinado mecánico. El refinado mecánico como se usa aquí se refiere al tratamiento de una suspensión de pulpa en gran medida constituida de fibras de pulpa individuales que giran entre discos que contienen barra metálica en un refinador de abastecimiento. Esta acción mecánica desarrolla microestructura fibrilada sobre la superficie de las fibras individuales, lo que permite una mejor unión de unas a otras bajo consolidación de hoja y secado. Este tipo de refinador es una operación en unidad común en molinos de papel.
Dependiendo del tipo de papel o cartón que se esté produciendo, un fabricador de papel refinará la pulpa a una libertad deseada. "Libertad" se refiere a una medición de drenaje de agua de la pulpa o la capacidad de una pulpa y mezcla de agua para liberar o retener agua o drenaje. Las pulpas que tienen mayores valores de libertad se caracterizan como siendo pulpas más gruesas de drenaje más rápido. El refinado es típicamente reportado como Refinado de Estándar Canadiense (CSF). El refinado depende tanto de las propiedades mecánicas del refinador como de las propiedades físicas de las virutas de madera. Un operador puede variar los parámetros del refinador para lograr un objetivo de refinado. El refinado objetivo o deseado depende del grado de papel o cartón que se esté produciendo.
Las celulasas usadas en la presente invención están disponibles de cualquiera de varios productores de enzimas. Pueden ser ya sea productos de celulasa de mono-componente o múltiples componentes. Una endo-celulasa de mono-componente es un producto de celulasa esencialmente libre de exo-celulasas y celobiasa. Ejemplos de endo-celulasa de mono-componente incluyen, pero no se limitan a FiberCare® R y FiberCare® U de Novozymes (Bagsvaerd, Dinamarca), Optimase® CX 56L de DuPont Industrial Biosciences (Palo Alto, CA, E.U.A.) y ÉcoPulp® R de AB Enzymes (Fort Mili, SC, E.U.A.). Ejemplos de celulasas de multi-componentes incluyen, pero no se limitan a, FiberCare® D, Celluclast® 1.5L de Novozymes y Optimase® CX 40L de DuPont Industrial Biosciences.
Las endo-celulasas, exo-celulasas y celobiasa celulasas son conocidas en la téenica como que actúan sinérgicamente hacia fibras celulósicas que las convierten a glucosa. En la fabricación de papel, la fibra celulósica puede ser modificada por una endo-celulasa específica con efecto mínimo sobre la longitud de la fibra. Es generalmente aceptado que la resistencia en seco del papel radica especialmente en los enlaces entre las fibras de celulosa y la longitud de la fibra. De manera similar al refinado mecánico, la fibrilación de fibra por endo-celulasas crea un área de superficie más grande con una fuerte interacción entre fibras, lo que da por resultado una permeabilidad más baja del producto de papel y una resistencia en seco y rigidez mejorada del papel mejorada. Un producto de celulasa de multi-componentes derivado de un microorganismo se puede utilizar en esta invención. Sin embargo, si la celulasa contiene una cantidad significativa de exo-celulasas, que podría funcionar en la desfibrilación de la fibra celulósica teniendo así un efecto negativo sobre la resistencia en seco del papel. Las endo-celulasas y las celulasas de mono-componente que son libres de cualquier exo-celulasa se pueden usar para mejorar las propiedades de resistencia en seco de un producto de papel. Cabe notar que una celulasa de multi-componentes puede presentare actividad de celulasa más alta en la prueba de DNS celulasa como se describe en la sección experimental, y podría ser más eficaz que una celulasa de mono-componente para el tratamiento de pulpa de madera para mejorar el drenaje de la pulpa.
El polímero(s) de control de contaminantes de la composición de celulasa de la presente puede contener uno o más polímeros eliminadores de adhesividad de fabricación de papel incluyendo, por ejemplo, eliminadores de adhesividad no iónicos y aniónicos, poli(etilenglicol) bloqueado en los extremos hidrófobamente, alcohol (poli vinílico-acetato de vinilo), proteina de suero, proteina de soya, copolimeros de bloque hidrófobos/hidrófilos, y hidroxietilcelulosa hidrófobamente modificada (HEC). Los eliminadores de adhesividad no iónicos comercialmente disponibles están disponibles de Ashland Inc, Wilmington, DE, E.U.A., entre otros. Los eliminadores de adhesividad no iónicos incluyen, pero no se limitan a, DeTac® DC779F, DeTac® DC3970, y DeTac® DC7225. Los eliminadores de adhesividad, tales como DeTac® DC 20 también se contemplan. Además de la capacidad de estabilización de intensificación de la actividad endo-celulasa, los eliminadores de adhesividad de la composición de celulasa de la presente también proveen beneficios de control de brea y depósitos de pegajosidad en un proceso de fabricación de papel.
El polímero(s) de control de contaminantes de la composición de celulasa de la presente pueden también ser uno o más polímeros fijadores catiónicos de fabricación de papel, por ejemplo, poli(DADMAC) (cloruro de poli(dialildimetilamonio), poli(DMA-EPI-EDA) (polímeros de condensación de dimetilamina-epiclorhidrina-etilendiamina), poli(acrilamida) catiónica, GPAM (poliacrilamida glioxilada), poli(etilenimina), poli (amidoamina) que reacciona con epiclorhidrina (EPI), poli(vinilamina), polímeros catiónicos hidrófobamente modificados tales como, polietilenimina alquilada (PEI), poli(U sina) alquilada, homo- y co-polimeros alquilados de vinilamina, poli (aminoamida) alquilada, poliacrilamida alquilada, copolimeros de vinilamina que contienen grupos amino con monómeros hidrófobos, copolimeros de cloruro de dimetildialilamonio con monómeros hidrófobos, copolimeros de grupos amino que contienen acrilato con monómeros hidrófobos, y polisacáridos naturales y modificados que contienen amino alquilado,, proteínas catiónicas alquiladas y mezclas de las mismas, poli (aminoamida) modificada con éter alquilglicidí1ico de C8-C10, productos naturales catiónicos, y polímeros anfotéricos que tienen una unidad catiónica específica y una unidad aniónica tal como de polímero de acrilamida anfotérico formado a partir de monómeros aniónicos y catiónicos, polímero de vinilamida anfotérico formado a partir de monómeros aniónicos y catiónicos, derivado de cloruro de dimetil dialil amonio anfotérico, copolimero de poli(acrilamida-co-ácido acrílico-co-cloruro de dimetil alil amonio), copolímero de poli(ácido-acrílico-co-cloruro de dimetil dialil amonio), almidón anfotérico, polisacáridos anfotéricos, polímero de micropartículas polimérico anfotérico y mezclas de los mismos. Polímeros fijadores catiónicos para usarse en la presente invención están comercialmente disponibles de Ashland Inc, Wilmington, DE, E.U.A., entre otros e incluyen, por ejemplo, Zenix DC® 7429, Zenix® DC7479, Hercobond® 6363, Hercobond® 6350 y DeTac® DC786C. Los polímeros fijadores catiónicos y eliminadores de adhesividad de control de contaminantes se pueden usar por separado o juntos en la composición de celulasa. Además, un producto de polímero catiónico separado con propiedades de control de contaminantes se puede aplicar a un sistema de fabricación de papel junto con la composición de celulasa de la presente para mejorar el rendimiento general.
Además, otros aditivos usados en el proceso de fabricación de papel se pueden usar junto con las composiciones de celulasa de la presente incluyendo, por ejemplo, aditivos de fabricación de papel catiónicos, tales como, aditivos de resistencia en seco, aditivos de resistencia en húmedo, floculantes, auxiliares de retención, y auxiliares de drenaje. Estos aditivos de fabricación de papel catiónicos pueden poseer propiedades fijadoras para componentes aniónicos en un proceso de fabricación de papel.
La composición de celulasa de la presente también contiene estabilizadores de proteína de celulasa que incluye, por ejemplo, propilenglicol, glicerol, etilenglicol, azúcar, sorbitol, ácido láctico, glucosa, galactosa, maltodextrina, oligosacáridos, jarabe de maíz y sales inorgánicas tales como, cloruro de sodio y potasio; un sistema regulador de pH tal como, fosfatos de sodio o potasio, ácido cítrico sódico, tris(hidroximetil)metilamina (Tris), ácido 4-2-hidroxietil-1- piperazinetansulfónico (HEPES), ácido piperazina-N,N-bis(2-etansulfónico), ácido 2,2-(N-morfolino) etansulfónico, y ligandos de proteína tal como glucosa y N-acetil-D-glucosamina, y otros estabilizadores de proteína que son bien conocidos en la téenica para estabilizar una estructura terciaria de proteína y ayudar a mantener la actividad de la enzima.
La composición de celulasa de la presente invención también puede contener una o más sales de iones metálicos que intensifican la estabilidad y actividad de la celulasa. Las sales de iones metálicos incluyen, por ejemplo, cloruro de calcio, cloruro de zinc y cloruro de magnesio.
En una modalidad, la composición de celulasa es una endo-celulasa de mono-componente y el polímero de control de contaminantes es un poli(acetato de vinilo-co-alcohol vinílico), eliminador de adhesividad de polietilenglicol bloqueado en su extremo hidrófobamente o una mezcla de los mismos; el estabilizador de celulasa es propilen glicol, glicerol, sorbitol o mezclas de los mismos; y el intensificador es cloruro de calcio.
En otra modalidad, la composición de celulasa es una endo-celulasa de mono-componentes; el polímero(s) de control de contaminantes es un polímero(s) fijador catiónico tal como, poli(DADMAC), poli(DMA-EPI-EDA), fijador catiónico hidrófobamente modificado o mezclas de los mismos; estabilizador de celulasa es propilen glicol, glicerol, sorbitol o mezclas de los mismos; y el intensificador de celulasa es cloruro de calcio.
La relación de los cuatro componentes principales en la composición de celulasa se puede cambiar en un intervalo especifico para proveer actividad de celulasa optimizada y estabilidad de proteina bajo pH especifico, concentración iónica y condiciones de temperatura. La relación también puede afectar su eficiencia de celulasa de de tratamiento de fibras celulósicas para aplicaciones de resistencia en seco del papel y el rendimiento de los polímeros de control de contaminantes en la fabricación de papel en un sistema de fabricación de papel. La composición de celulasa de la presente invención es una formulación acuosa que contiene hasta aproximadamente 95% de agua y de aproximadamente 5% a aproximadamente 50% de otros componentes no acuosos.
En una modalidad, la composición de celulasa tiene una concentración activa de una endo-celulasa de mono-componentes de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 80% en peso de la composición total sobre una base activa; puede ser aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 40% en peso de la composición total sobre una base activa; y puede ser de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 25% en peso de la composición total sobre una base activa; la concentración de polímero de control de contaminantes puede ser de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 50% en peso sobre una base activa; puede ser de aproximadamente 5% a aproximadamente 40% en peso de una base activa; y puede ser de 10% en peso a 20% en peso sobre una base activa; el contenido de estabilizador de proteína puede ser de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 50% en peso sobre una base no acuosa o seca; puede ser de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 40% en peso sobre una base seca; y puede ser de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 30% en peso sobre una base seca. El intensificador de celulasa puede ser de 0.1% en peso a aproximadamente 0.5% en peso sobre una base seca; puede ser de aproximadamente 0.001% en peso a 0.25% en peso sobre una base seca; y puede ser de aproximadamente 0.005% en peso a aproximadamente 0.1% en peso sobre una base seca.
En otra modalidad, la composición de celulasa tiene una concentración activa de una celulasa de multi-componentes de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 80% en peso de la composición total sobre una base activa; puede ser de aproximadamente 3% en peso a aproximadamente 40% en peso de la composición total sobre una base activa; y puede ser de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 25% en peso de la composición total sobre una base activa; la concentración de polímero de control de contaminantes puede ser de aproximadamente 2% en peso a aproximadamente 50% en peso sobre una base activa; puede ser de aproximadamente 5% a aproximadamente 40% en peso sobre una base activa; y puede ser 10% en peso a 20% en peso sobre una base activa; el contenido de estabilizador de proteina puede ser de aproximadamente 0.1% en peso a aproximadamente 50% en peso sobre una base no acuosa o seca; puede ser de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 40% en peso sobre una base seca; y puede ser de aproximadamente 10% en peso a aproximadamente 30% en peso sobre una base seca. El intensificador de celulasa puede ser de 0.1% en peso a aproximadamente 0.5% en peso sobre una base seca; puede ser de 0.001 en peso a 0.25% en peso sobre una base seca; y puede ser de aproximadamente 0.005% en peso a aproximadamente 0.1% en peso sobre una base seca.
Los porcentajes de activo del polímero de control de contaminantes, el estabilizador de proteína y el intensificador de celulasa en la composición de celulasa son definidos como partes no acuosas de estos polímeros o sustancias químicas en la composición de celulasa. El porcentaje en peso activo de la endo-celulasa o activo de celulasa en la composición de celulasa se basa en la suposición de que la celulasa original es 100% activa como se obtiene de una fuente comercial.
El pH de la composición de celulasa de la presente invención afecta la estabilidad del estabilizador de proteina y actividad de la enzima celulasa. El pH apropiado evita la desnaturalización de proteina que puede dar por resultado desactivación de la celulasa. El pH de la composición de celulasa de la presente puede estar en el intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 10; puede estar en el intervalo de aproximadamente 4 a aproximadamente 8, y puede estar en el intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 7. Por lo general, en un proceso de producción de la composición de celulasa de la presente invención, el polímero de control de contaminantes se puede mezclar con el estabilizador de proteína y el intensificador de celulasa en agua durante aproximadamente 5 a aproximadamente 30 minutos a temperatura ambiente seguido por la adición del producto de endo-celulasa de mono-componente. Los cuatro componentes se pueden añadir juntos en una secuencia aleatoria antes de introducirse en el material de fabricación de papel del proceso de fabricación de papel. El pH de la composición de celulasa se puede ajustar con un ácido o un álcali si es necesario después de que la composición adquiere una apariencia homogénea. Un sistema regulador de pH también se puede usar para controlar el pH de la composición de celulasa en un intervalo específico.
La composición de celulasa de la presente invención presentó actividad de celulasa mejorada en relación con la actividad de celulasa de una composición convencional. La composición de celulasa de la presente invención también tuvo mejor estabilidad al almacenamiento de celulasa y mejor estabilidad al almacenamiento físico en relación con la celulasa original, en particular a temperaturas más altas de aproximadamente 50°C o superiores. El término "estabilidad al almacenamiento de celulasa mejorada" significa que la composición de celulasa de la presente invención después de ser almacenada durante un período de tiempo a cierta temperatura y sometida a las mismas condiciones de prueba estándares que la celulasa convencional, presenta una reducción más baja en actividad de celulasa en comparación con la de la celulasa original. El término "buena estabilidad física" significa que la composición de celulasa ha mantenido propiedades físicas deseadas en apariencia, homogeneidad y color claro sin olor deteriorado.
Para las celulasas diseñadas para ser usadas en las composiciones de celulasa de la presente invención, la actividad de la celulasa que incluye actividad de endo-celulasa (ECU), actividad de exo-celobiohidrolasas y b-glucosidasas se probaron usando métodos estándares como se describe en la Tabla I. La actividad de la endo-celulasa (ECU) de la celulasa original medida por la prueba de DNS, como se describe en la sección experimental, está en el intervalo de aproximadamente 500 ECU/g a aproximadamente 20000 ECU/g; puede ser de aproximadamente 1000 ECU/g a aproximadamente 15000 ECU/g; y puede ser de aproximadamente 2000 ECU/g a aproximadamente 10000 ECU/g. La actividad de celulasa puede variar con lotes específicos de productos de celulasa, y los materiales de diferentes fuentes comerciales. La actividad de la endo-celulasa de la composición de celulasa de la presente invención está normalmente en el intervalo de aproximadamente 25 ECU/g a aproximadamente 10000 ECU/g; puede ser de aproximadamente 50 ECU/g a aproximadamente 5000 ECU/g; y puede ser de aproximadamente 100 ECU/g a aproximadamente 3000 ECU/g. La actividad de la celulasa de la composición de celulasa se puede evaluar bajo condiciones específicas de pH y temperatura con diferentes sustratos de celulosa según sea necesario. Las actividades de la composición de celulasa de la presente invención y la celulasa original con respecto a la producción de azúcar reductor a partir de un derivado de celulosa soluble en agua y el azúcar reductor de una fibra celulósica insoluble en agua se compararon para determinar la selectividad de la celulasa como uno endo-celulasa a una fibra. La composición de celulasa de la presente invención como una endo-ceiulasa específica produce azúcares reductores superiores a partir de un derivado de celulosa soluble en agua y azúcares reductores inferiores a partir de fibra celulósica insoluble en agua que la composición de celulasa original. Opcionalmente, la actividad de la celobiasa en un producto de celulasa se puede determinar usando un método de glucosa oxidasa (GO) para medir la glucosa generada a partir de celobiosa por el producto de celulasa y comparado con el de una endo-celulasa conocida. Mientras más baja sea la actividad de la celobiasa y exo-celulasa, más pura será la composición de celulasa como un producto de endo-celulasa.
Las composiciones de celulasa de la presente invención se pueden usar en procesamiento de fabricación de papel para tratar todos los tipos de fibras celulósicas incluyendo fibra virgen blanqueado y no blanqueada, fibra mecánica y fibra recielada, y se puede usar para fibra virgen y fibra reciclada de buena calidad en molinos de papel que usan refinadores. La modificación de la superficie de fibras celulósicas por las composiciones-de celulasa de la presente invención produce una reducción de consumo de energía .del refinador mecánico. Para evaluar la efectividad de una composición de celulasa sobre la fibra celulósica en una aplicación práctica en fabricación de papel, se podría observar la misma eficiencia de refinación con energía de refinador más baja, propiedades de resistencia en seco mejoradas del producto de papel y el cambio en drenajes en la suspensión de pulpa antes y después del refinador. En general, una combinación de una libertad o drenaje incrementados en la pulpa de refinación y una disminución o libertad no cambiada de la pulpa después de la refinación es una indicación de un tratamiento efectivo por la composición de celulasa.
Una modalidad de la presente invención es el proceso de fabricación de un producto de papel en donde una fibra celulósica en una suspensión acuosa que está siendo agitada es tratado con una composición de celulasa que comprende una endo-celulasa de mono-componente; polímero(s) de control de contaminantes tales como, eliminadores de adhesividad y/o polímero(s) fijadores catiónicos o mezclas de los mismos; estabilizador de proteína celulasa; e intensificador de celulasa y la actividad de celulasa es de entre aproximadamente 5 ECU y aproximadamente 2500 ECU por kg de fibra seca a una temperatura de aproximadamente 20°C a aproximadamente 70°C y un pH de aproximadamente 4 a aproximadamente 9 y en donde la composición de celulasa está en contacto con la fibra celulósica por lo menos durante 10 minutos antes de que la fibra celulósica sea refinada por un refinador y la formación y secado de la fibra en un producto deseado.
Otra modalidad de la presente invención es el proceso de fabricación de un producto de papel en donde una fibra celulósica en una suspensión acuosa que está siendo agitada es tratado con una composición de celulasa que comprende una celulasa de multi-componentes; polímero(s) de control de contaminantes tal como, eliminadores de adhesividad y/o polímero(s) fijador catiónico, o mezclas de los mismos; estabilizador de proteína celulasa; e intensificador de celulasa y la actividad de celulasa es de entre aproximadamente 5 ECU y aproximadamente 2500 ECU por kg de fibra seca a una temperatura de aproximadamente 20°C a aproximadamente 70°C y un pH de aproximadamente 4 a aproximadamente 9 y en donde la composición de celulasa está en contacto con la fibra celulósica por lo menos durante 10 minutes antes de que la fibra celulósica sea refinada por un refinador y la formación y secado de la fibra en un producto deseado.
La endo-celulasa de mono-componente y la composición de celulasa de la presente invención se pueden usar,para aplicaciones de resistencia en seco de papel en un intervalo de dosis de actividad de endo-celulasa específico. La dosis excesiva con una composición de celulasa puede ocasionar daño a la fibra celulósica al acortar la longitud de la fibra, dando como resultado una reducción en la resistencia de unión. La dosis de una endo-celulasa necesita ser controlada a un nivel que no desfibrile la fibra demasiado y no acorte la longitud de la fibra. De manera sorprendente, se ha encontrado que la composición de celulasa de la presente invención hecha con eliminadores de adhesividad no iónicos tuvo poco o ningún efecto negativo sobre las propiedades de resistencia en seco, tales como la prueba de reventamiento de Mullen, en una situación de dosis excesiva. Sin embargo, cuando se usó un eliminador de adhesividad con la composición de celulasa original, se observó una disminución en reventamiento de Mullen. Esto indica que la composición de celulása de la presente invención es mucho más tolerable en una aplicación práctica cuando el material de papel es accidentalmente dosificado en exceso debido a situaciones tales como, interrupciones de la máquina de fabricación de papel u otros eventos inesperados en un molino de papel.
La composición de celulasa de la presente invención hecha a partir de una celulasa de multi-componentes que contiene actividad de endo-celulasa principalmente también se puede usar para aplicaciones de resistencia en seco del papel. Cabe notar que el tratamiento de fibra virgen o recielada con esta composición podría generar más partículas finas celulósicas que una composición de endo-celulasa de mono-componente en el mismo activo de celulasa global debido a la presencia de componentes de exo-celulasa. Además, la composición de celulasa de multi-componentes también puede estar sujeta a dañar la propiedad de resistencia cuando se dosifica en exceso.
Otra modalidad se refiere a un proceso de fabricación de productos de papel mediante tratamiento de fibra de celulosa en una solución acuosa que es agitada durante el contacto con la composición de celulasa que comprende por lo menos aproximadamente 5 ECU de actividad de celulasa por kg de fibra seca celulósica.
Otra modalidad se refiere a un proceso de fabricación de un producto de papel mediante el tratamiento de fibras de celulosa en una suspensión acuosa con una composición de celulasa. Una composición de celulasa de conformidad con la presente invención se añade a un material de papel que está sufriendo agitación. La composición de celulasa que comprende una cantidad que no excede aproximadamente 2500 ECU de actividad de celulasa por kg de fibra seca celulósica; puede ser de aproximadamente 20 ECU a aproximadamente 2000 ECU de actividad de celulasa por kg de fibra seca celulósica; y puede ser de aproximadamente 50 ECU/kg a aproximadamente 1500 ECU de actividad de celulasa por kg de fibra seca de celulosa.
El -pH en el proceso de fabricación de un producto de papel con la composición de celulasa de la presente invención es por lo menos un pH de aproximadamente 3 pero que no excede un pH de aproximadamente 9; el pH puede ser de aproximadamente 4 a aproximadamente 8.5; y puede ser de aproximadamente 4.5 a aproximadamente 8. El tiempo de contacto de la composición de celulasa con la fibra celulósica es por lo menos de aproximadamente 10 minutos y puede ser de hasta aproximadamente 5 horas; puede ser de aproximadamente 0.2 a aproximadamente 3 horas; y puede ser de aproximadamente 0.3 horas a aproximadamente 2 horas. La temperatura es por lo menos 10°C pero no mayor que aproximadamente 70°C; puede ser de aproximadamente 23°C a aproximadamente 60°C; y puede estar en el intervalo de aproximadamente 30°C a aproximadamente 50°C. La temperatura de la suspensión de pulpa o de acabado en un sistema de fabricación de papel varia con las máquinas de fabricación de papel y los grados de papel específicos. Por lo tanto, a menudo se espera que la composición de celulasa tenga actividad más alta en un sistema de fabricación de papel que tiene una temperatura de material de abastecimiento más alta. La selectividad o especificidad con respecto a la actividad de endo-celulasa vs. exo-celulasa de una composición de celulasa especifica de la presente invención también puede variar en molinos de fabricación de papel que tienen diferente pH de material de abastecimiento del sistema.
En otra modalidad adicional, se provee un método para mejorar el drenaje de una fibra celulósica en el proceso de fabricación de papel. Se provee una composición de celulasa que contiene celulasa, polímero(s) de control de contaminantes, y mezclas de los mismos, estabilizador(es) de proteína celulasa; e intensificador(es) de celulasa), en donde la composición de celulasa se añade a una suspensión de pulpa en una cantidad en actividad de celulasa que varía de aproximadamente 5 ECU/kg a aproximadamente 2500 ECU/kg de fibras de madera seca.
En el proceso de la presente invención, la composición de celulasa se puede usar para tratar fibra celulósica virgen, por ejemplo, kraft blanqueado de madera suave (SWBK), kraft blanqueado de madera dura (HWBK) o mezcla de las mismas. La composición de celulasa de la presente invención también se puede usar para tratar fibra recielada. En un establecimiento de laboratorio, el tratamiento se puede conducir bajo agitación eficaz a aproximadamente 50°C durante aproximadamente 60 minutos. La fibra celulósica tratada es después sometida a un refinador de laboratorio tal como Un molino de PFI o batidor Vallcy a una libertad deseada. La pulpa refinada se usa después para preparar un producto de papel tal como, toallas para manos a un peso de base específico. Las propiedades de resistencia en seco del papel tales como reventamiento de Mullen, tensión en seco, etc., se prueban y los datos se normalizan con base en el peso de base sobre un testigo (la fibra no ha sido tratada con una composición de celulasa) y un control que usa la celulasa original. Además de mejorar la resistencia en seco, la composición de celulasa de la presente invención se puede usar para tratar fibra virgen o reciclada para mejorar el drenaje y retención con o sin refinación mecánica. La composición de celulasa de la presente invención también se puede aplicar a fibra celulósica después de la refinación y antes de que se forme el producto de papel.
Los polímeros de control de contaminantes tales como eliminadores de adhesividad o polímeros fijadores catiónicos generalmente se usan en un proceso de fabricación de papel para limpiar contaminantes de fibras celulósicas y superficies de máquina de papel. Una ventaja de mezclar un polímero de control de contaminantes tal como un eliminador de adhesividad no iónico y aniónico y/o un polímero fijador catiónico en la composición de celulasa es ayudar a remover material pegajoso adherido sobre la superficie de las fibras celulósicas y permitir un mejor acceso de la endo-celulasa a la fibra. El polímero fijador catiónico también puede interactuar con el grupo aniónico sobre la superficie de las fibras interrumpiendo así la unión de hidrógeno entre fibras celulósicas en la estructura cristalina. Además, el polímero fijador catiónico puede ayudar a que la celulasa penetre la pared de la fibra.
El tratamiento de una pulpa recielada que contiene material pegajoso y breas con la composición de celulasa de la presente invención mejoró el drenaje de la pulpa y la eficacia de la celulasa hacia la fibra celulósica. En algunos casos, la endo-celulasa de mono-componente y polímeros de control de contaminantes tuvieron un efecto sinérgico proveyendo propiedades de resistencia en seco de papel mejoradas. Cuando un polímero de control de contaminantes fue introducido en las composiciones de celulasa de la presente invención, se observó una mejor retención de fibra que la que se vio con la celulasa original. Además, la composición de celulasa de la presente invención se esperaría que tuviera un efecto positivo sobre la reducción de demanda química de oxígeno (COD) en un molino de papel. Los polímeros de control de contaminantes son compatibles con la endo-celulasa de la presente invención y forma composiciones acuosas y homogéneas estables con las celulasas.
La composición de celulasa de la presente invención se puede usar en combinación con otros aditivos de rendimiento en la fabricación de papel incluyendo compuestos sintéticos catiónicos, aniónicos, anfotéricos, no iónico y polímeros naturales. Ejemplos de compuestos adecuados para usarse con la composición de celulasa de la presente invención incluyen, pero no se limitan a, aditivos de resistencia en seco tales como, almidón, derivados de almidón, derivados de poliacrilamida, guar, poli(vinilamina); aditivos de resistencia en húmedo tales como, polietilenimina, resina de urea-formaldehído, poli (aminoamida) que reacciona con epiclorhidrina, aldehido de almidón, GPAM; floculantes; coagulantes; auxiliares de drenaje; auxiliares de retención; agentes de apresto; adhesivos; desenlazadores; adhesivos ocultos; plastificantes y modificadores. Componentes individuales de cualquiera de las combinaciones anteriores se pueden aplicar juntos o posteriormente en la fabricación de papel. Además, componentes individuales de cualquiera de las combinaciones anteriores se pueden mezclar juntos antes de usarse.
En otra modalidad, la composición de celulasa se combina con un derivado de poli(vinilamina) que mejora el refinado de la pulpa e intensifica las propiedades de resistencia en seco de un producto de papel. La poli(vinilamina) interactúa con la fibra celulósica que ya es tratada por celulasa y refinada por refinación mecánica mediante floculación para preservar la estructura de celulosa fibrilada y mejorar el drenaje de la pulpa. La fibra celulósica puede ser atacada por la impureza de actividad de exo-celulasa en un producto de endo-celulasa, dando lugar a la producción de residuos de fibras o partículas finas de celulosa y ocasionando una reducción en la retención de fibra total o fina en un proceso de fabricación de papel. Se encontró que un aditivo de fabricación de papel catiónico con una densidad de carga catiónica alta tal como, una poli(vinilamina), se podría usar en combinación con la composición de celulasa de la presente invención para mantener buena retención de fibra total.
La composición de celulasa de la presente invención puede estar presente en o ser introducida en una máquina formadora de pulpa durante la etapa de formación de pulpa, o llevarse a contacto en cualquier recipiente de almacenamiento de material de abastecimiento, recipiente de consistencia alta u otro tanque de contención. También se puede añadir a la máquina de fabricación de papel agua blanca o alternativamente se puede aplicar en los bucles de tratamiento de agua de molinos de material virgen o recielado para tratar fibra de madera. Sin embargo, la adición de la composición de celulasa debe ser por lo menos 10 minutos antes del refinador mecánico, permitiendo un tiempo de contacto de la composición de celulasas con la fibra celulósica. La agitación o mezclado eficaz es necesario si la celulasa ha de tener una acción eficaz sobre la fibra. La consistencia de la pulpa también contribuye a la eficacia del tratamiento por la composición de celulasa. La consistencia de pulpa alta reduce la eficiencia de transferencia de masa, dando por resultado interacciones no uniforme entre la celulasa y la fibra. La consistencia de pulpa baja reduce la concentración de la celulasa en la pulpa a una relación de celulasa fijada/fibra seca y reduce la eficacia de la celulasa. En general, la consistencia de pulpa de la fibra celulósica tratada por la composición de celulasa es por lo menos de aproximadamente 0.3%, y no debe exceder aproximadamente 10%. La consistencia de pulpa puede estar en el intervalo de aproximadamente 1% a aproximadamente 5%; y puede estar en un intervalo de aproximadamente 2% a aproximadamente 4%.
El tratamiento de la suspensión de pulpa usando una combinación de la composición de celulasa de la presente invención con una o más de otras enzimas puede lograr un rendimiento incrementado en el drenaje de la pulpa y las propiedades de resistencia en seco de un producto de papel. Dichas enzimas generalmente incluyen hidrolasas tales como hemicelulasas, amilasas, proteasas, lipasas, esterasas y pectinasas; liasas tales como pectato liasa. Además, se pueden usar otras enzimas en combinación con la composición de celulasa de la presente invención. Otras enzimas incluyen oxidorreductasas, tales como lacasa, lignino oxidasa, glucosa oxidasa y peroxidasas. Estas enzimas se pueden usar en cualguier forma, tal como forma liguida, en gel o sólida. Enzimas individuales o cualesquiera combinaciones de diferentes enzimas se pueden aplicar junto con la composición de celulasa de la presente invención, o se pueden aplicar secuencialmente antes o después de la adición de la composición de celulasa de la presente invención. Enzimas individuales también se pueden mezclar junto con la composición de celulasa de la presente invención para formar una composición mezclada antes de usarse.
Los siguientes ejemplos ilustran además la presente invención y no deben considerarse de ninguna forma como limitantes del alcance de la invención como se reivindica.
Pruebas de celulasa Estimación de azúcar reductor por ácido dinitrosalicilico (DNS) para actividad de endo-celulasa La prueba de actividad de endo-celulasa se realizó usando 1% de carboximetil celulosa (CMC, M7F, Ashland, Wilmington DE, E.U.A.) como el sustrato, en regulador de pH de fosfato de sodio 0.1. Molar (M), pH 7.0. El azúcar reductor se determinó usando un método de ácido dinitrosalicilico (DNS), en el cual ácido dinitrosalicilico es reducido a ácido 3-amino-5-nitrosalicílico bajo condiciones alcalinas produciendo un color que después se mide espectrométricamente a una absorbancia de UV de 540 nm. La glucosa fue el estándar para la calibración. Una unidad de endo-1,4^ -glucanasa (ECU) se define como la cantidad de celulasa que produce un micromolar (mmo?) de azúcares reductores como glucosa a partir de CMC en un segundo a pH 7.0.
En un ejemplo típico, 0.2 gramos (g) de una solución al 0.1% de la composición de celulasa (equivalente a aproximadamente 0.1 ECU a 0.15 ECU de celulasa) se añadió a 1.8 g de una solución de CMC (1.0%, pH 7.0) en un tubo de ensayo. La mezcla se incubó con agitación a 50°C durante 10 minutos, después de lo cual, 3 mililitros (mi) de reactivo de DNS (recién preparado de acuerdo con Mi11er, G, L, 1959, Analytical Chemistry 31, p. 426), se añadió a la mezcla y la mezcla resultante se calentó en agua hirviendo exactamente durante 5 minutos. La solución en el tubo de ensayo se enfrió a temperatura ambiente y la absorbancia de UV a 540 nm se midió. La curva estándar (UV 540 nm vs. concentración de glucosa) se estableció simultáneamente usando glucosa al 0.1% con los mismos reactivos de prueba de DNS.
En general, la actividad de endo-celulasa (ECU) de la composición de celulasa de la presente invención estuvo en el intervalo de aproximadamente 60 ECU/g a aproximadamente 3600 ECU/g de solución de celulasa usando la prueba anterior bajo las condiciones especificas.
Medición de reducción de viscosidad de CMC para determinar actividad de endo-celulasa relativa Este método se usó para determinar actividad de endo-celulasa relativa en porcentaje de la composición de celulasa de la presente invención en comparación con la celulasa original. En este método, una solución viscosa de carboximetilcelulosa (CMC, M7F) se incubó a 40°C con una muestra de composición de celulasa. La degradación de CMC dio por resultado viscosidad reducida de la solución. Para ser exactos, la viscosidad final se debe medir por lo menos 40% y sin exceder 60% de la viscosidad original. El grado de la disminución en la viscosidad es proporcional a la actividad de la endo-celulasa. La viscosidad de una solución de CMC que contenía la celulasa original y una solución de CMC que contenía la composición de celulasa de la presente invención se midió usando un viscosímetro DV-E o DV-II (Brookfield Viscosity Lab, Middleboro, MA) a un husillo seleccionado (número 3) y velocidad (30 rpm). Las unidades son en centipoises (cps).
Como un ejemplo, 60 gramos de solución de CMC (2.6% en regulador de pH de fosfato de sodio 0.1 M a pH 7.0, con viscosidad de Brookfield de alrededor de 1500 cps) se preparó y la viscosidad se midió (muestra de Vo). La solución se calentó a 40°C y se mantuvo a 40°C durante 5 minutos, y una pequeña cantidad de celulasa (equivalente a aproximadamente 1 ECU a 2 ECU de celulasa) como una solución al 1.0% en regulador de pH de fosfato de sodio 0.1 M a pH 7.0 se añadió. La mezcla resultante se incubó con agitación a 40°C durante 10 minutos y la mezcla se enfrió a 23°C y la viscosidad se midió (muestra de Ve). El mismo análisis se condujo con la celulasa original con el mismo lote de la solución de CMC que se usó con la composición de celulasa de la presente invención. La viscosidad de la solución de inicio y la solución final se midió como estándar de Vo y estándar de Ve respectivamente. La actividad de celulasa relativa de la muestra se calculó como (muestra de Vo-muestra de Ve)*100/ (estándar de Vo-estándar de Ve).
Actividad de exo-celulasa relativa usando el método de ácido dinitrosalicilico (DNS) Una cantidad de la composición de celulasa de la presente invención (equivalente a aproximadamente 2 ECU/g a 3 ECU/g de fibra seca) se añadió a fibra celulósica suspendida en agua a pH 7.0 formando una suspensión de pulpa. La suspensión resultante se incubó a 50°C durante 8 horas. La pulpa se filtró y el contenido de azúcar reductor en el filtrado se determinó por el método de DNS descrito anteriormente. Un mililitro (mi) del filtrado se incubó con 4 mi de reactivo de DNS en agua hirviendo exactamente durante 5 minutos. La muestra se enfrió a temperatura ambiente y la absorbancia de UV a 540 nm se midió. Una curva estándar se estableció simultáneamente usando el método de prueba de DNS referido anteriormente y una solución de glucosa al 0.1% a concentraciones variables.
Prueba de proteína La concentración de proteína de las composiciones de celulasa de la presente invención se determinó usando un Método de Prueba de Proteína Bio-Rad, que es un prueba de unión de colorante basada en un método desarrollado por M.M. Bradford (véase Bradford M.M., "A rapid and sensitive method of determining microgram quantities of protein the principie of protein-dye binding", Analytical Biochemistry 72:248-254, 1976). Un reactivo de colorante ácido se añade a una solución de proteina y la absorbancia de UV de la solución se midió a 595 nm con un espectrómetro de UV. La comparación de estos resultados con la curva estándar de albúmina de suero de bovino (BSA) provee una medición relativa de la concentración de proteina. Un reactivo de prueba de proteina Bio-Rad se obtuvo de Bio-Rad Laboratories. Como un procedimiento estándar, el reactivo de colorante se preparó recientemente diluyendo 1 parte del reactivo de colorante de prueba de proteina Bio-Rad con 4 partes de agua. Cinco diluciones de estándar de BSA se prepararon en un intervalo lineal de 0.2 miligramos por mililitro (mg mi) a 0.9 mg/ml. En esta prueba, 100 microlitros (ml) de las diluciones de BSA y la muestra de proteina de una concentración desconocida se pipetearon en tubos de ensayos y 5 mi del reactivo de colorante diluido se añadió a la muestra de proteina. Las mezclas en los tubos de ensayo se sometieron a acción de remolino y se incubaron a temperatura ambiente durante 10 minutos, y la absorbancia de UV se midió a 595 nm.
La prueba de proteina se usó para medir contenido de proteina como porcentaje de la composición de celulasa y se determinó la actividad de celulasa especifica. En general, la concentración de proteina en porcentaje en peso de la composición de celulasa de la presente invención estuvo en el intervalo de aproximadamente 0.02% a aproximadamente 1%.
Ejemplo 1. Formulación de la composición de celulasa Este ejemplo ilustra un método general de preparación de la composición de celulasa de la presente invención usando una endo-celulasa o una celulasa de multi-componentes; un polímero de control de contaminantes, un estabilizador de proteína celulasa; y un intensificador de celulasa.
Una solución homogénea se preparó añadiendo secuencialmente un polímero de control de contaminantes, un estabilizador de proteína de celulasa y un intensificador de celulasa a una cantidad deseada de agua a una temperatura de aproximadamente 20°C con agitación constante formando una solución homogénea. Una solución de celulasa se añadió lentamente a la solución homogénea durante un período de 20 minutos a una temperatura que no excedía 28°C dando por resultados mezclas de acuerdo con los ejemplos encontrados en la Tabla II. La temperatura de cada mezcla se llevó 20°C y se agitó durante 20 minutos. El pH de cada mezcla se ajustó después a 6 usando HCl o NaOH según fuera necesario, para obtener una composición de celulasa homogénea y transparente. Los porcentajes activos del polímero de control de contaminantes, el estabilizador de proteína y el intensificador de celulasa en la composición de celulasa de la presente invención se definen como partes no acuosas de estos polímeros o sustancias químicas en la composición de celulasa. El porcentaje en peso activo de la endo-celulasa o activo de celulasa en la composición de celulasa de la presente invención se basa en la suposición de que -la celulasa original es 100% activa como que se obtiene de una fuente comercial. La prueba de proteína Bio-Rad se realizó ocasionalmente para determinar la concentración de proteína de la composición de celulasa y para verificar el porcentaje activo de la celulasa original en la composición de celulasa.
Ejemplo 2. Actividad de celulasa de las composiciones de celulasa El Ejemplo 2 demuestra mejoras en la actividad de endo-celulasa de las composiciones de celulasa de la presente invención en comparación con las composiciones de celulasa originales. En este experimento, una celulasa de multi-componentes en forma de FiberCare®R y una celulasa de multi-componentes en forma de FiberCare®D se usaron.
Los polímeros de control de contaminantes usados para las composiciones de celulasa son todos comercialmente disponibles de Ashland Inc., Wilmington, DE, E.Ü.A. Los polímeros fijadores catiónicos usados en el experimento incluyeron Zenix® DC7429 y Zenix® DC7479. El fijador catiónico hidrófobamente modificado fue DeTac® DC786C, y los eliminadores de adhesividad de fabricación de papel no iónicos DeTac® DC779F y DeTac® DC3970 también se usaron.
La endo-celulasa de mono-componente usada en las composiciones de celulasa de la presente invención (Ejemplo 2-3 a Ejemplo 2-9) también se usó en el Ejemplo Comparativo 1 y Ejemplos 2-1 a 2-2, como se muestra en la Tabla II. Además, todas las composiciones de celulasa usadas en este estudio se prepararon frescas y se probaron después de un día almacenadas a temperatura ambiente. Los resultados, como se resumen en la Tabla II, indican que los polímeros de control de contaminantes intensificaron la acción de la actividad de celulasa hacia el sustrato de CMC.
La celulasa de multi-componentes usada en las composiciones de celulasa de la presente invención (Ejemplo 2-10 a Ejemplo 2-11) también se usó en el Ejemplo Comparativo 2, como se muestra en la Tabla II. Los resultados indican que los polímeros de control de contaminantes, Zenix® DC7429 y DeTac® DC3970, intensificaron la acción de la actividad de celulasa hacia el substrato de CMC.
Tabla II. Actividad de celulasa de las composiciones de celulasa La Tabla II también ilustra actividad de endo- celulasa mejorada de la composición de celulasa de la presente invención que contiene una pequeña cantidad de cloruro de calcio (Ejemplo 2-1) vs. la misma composición sin cloruro de calcio (Ejemplo 2-2).
Ejemplo 3. Estabilidad de celulasa de las composiciones de celulasa El Ejemplo 3 muestra que las composiciones de celulasa de la presente invención formuladas con polímeros de control de contaminantes en la fabricación de papel fueron más estables que las composiciones de celulasa originales en actividad de endo-celulasa después del almacenamiento. La actividad de endo-celulasa relativa de la composición de celulasa de la presente invención se determinó como porcentaje de la celulasa original después de almacenarse a 50°C durante 46 dias y un método de reducción de viscosidad de CMC se usó para probar la actividad relativa como se describe más adelante.
La actividad relativa de una composición de endo-celulasa convencional almacenada en un refrigerador (Ejemplo Comparativo 1 a 4°C), se midió y se usó como una referencia de control como 100% activa, cabe notar que todas los pruebas se realizaron usando el mismo activo de celulasa. Cabe notar también que la diferencia entre la actividad celulasa vs. activo de celulasa en una composición de celulasa es que el término "actividad de celulasa" se refiere como la actividad de celulasa como se mide por las pruebas de DNS y reducción de viscosidad de CMC mientras que el "activo de celulasa" se refiere por el porcentaje en peso de un producto de celulasa comercial en la composición de celulasa, y una celulasa comercial o convencional u original se considera usualmente 100% activa como tal.
Tabla III. Estabilidad de celulasa de composiciones de celulasa Como se muestra en la Tabla III, la composición de celulasa de la presente invención (Ejemplo 2-3, 2-5, 2-6, 2-7 y 2-8) retuvieron más de 81% de la actividad de celulasa original después de ser almacenadas a 50 °C durante 46 dias. La composición de celulasa en ausencia de polímero de control de contaminantes en la fabricación de papel tuvo una actividad únicamente de 54% de la composición convencional. Dos composiciones de celulasa (Ejemplo 2-3 y 2-5) formuladas con Zenix® DC7429 y Zenix DC® 7479 presentaron más de 90% de la actividad de celulasa original y fueron más activas que la celulasa original (Ejemplo Comparativo 1) después del almacenamiento.
La celulasa puede sufrir desnaturalización de proteina y desactivación rápidamente a temperaturas más altas de 50°C o superiores. Por lo tanto, la vida de anaquel de un producto de celulasa es un factor a considerar para aplicaciones industriales a gran escala, en particular durante los meses calientes del verano. Las composiciones de celulasa de la presente invención han mostrado estabilidad mejorada a altas temperaturas. La estabilidad física también fue monitoreada y se observó que las composiciones de celulasa de la presente invención listadas en la Tabla III se mantuvieron homogéneas y transparentes sin sedimentación o ningún desarrollo de color y olor durante 46 días.
Ejemplo 4: Resistencia en seco de toallas para manos hechas de fibra virgen El Ejemplo 4 demuestra mejora en propiedades de resistencia en seco de toallas para manos hechas de una fibra virgen que había sido tratada por la composición de celulasa de la presente invención vs. la fibra tratada por la celulasa original. Kraft blanqueado de madera blanda (SWBK) se formó en pulpa en agua a consistencia de 3% y después se trató tanto con las composiciones de celulasa de la presente invención como las celulasas originales. La celulasa original se usó como control y se usó a la misma dosis del activo de celulasa a 50°C durante 1 hora bajo agitación eficaz como la composición de celulasa de la presente invención. La dosis de activo de celulasa del control a 0.1% vs. fibra seca fue equivalente a aproximadamente 750 ECU por kg de pulpa seca. La pulpa SWBK tratada fue después mezclada con material de pulpa kraft blanqueada de madera dura (HWBK) que se había hecho a una consistencia de 3% a una relación en peso de 30/70 (SWBK/HWBK). La pulpa de fibra virgen resultante tuvo una libertad de 530 Libertad Estándar Canadiense (CFS) y se refinó a 480-490 CSF por un batidor Vallcy de laboratorio usando el método de prueba TAPPI 200 sp-01.
Toallas para mano de papel que tenían un peso de base de 11.35 kg/279m2 se hizo en una máquina de toallas para mano Noble and Wood a un pH de 7.0. Las toallas para mano fueron prensadas en húmedo a 33% de sólidos y se secaron en un secador de tambor a 115.5°C durante 1 minuto dando un contenido de humedad de 3% a 5%. La tensión de secado (método de prueba TAPPI T494, om-01) y reventamiento de Mullen (Método de prueba de TAPPI T403) se determinaron. Las propiedades de resistencia en seco de las toallas para manos hechas con las composiciones de celulasa de la presente invención se compararon con toallas para mano hechas con la celulasa original en ausencia de los polímeros de control de contaminantes (Ejemplo 2-2, como un control). Las propiedades de tensión en seco y reventamiento de Mullen de las toallas para mano se pueden ver en la Tabla IV y se expresan como % vs el control.
Tabla IV. Rendimientos de resistencia en seco de las composiciones de celulasa Los resultados del Ejemplo 4, muestran que la composición de celulasa de la presente invención (Ejemplo 2- 3, 2-7, y 2-9) mejoraron el rendimiento de resistencia en seco tanto en reventamiento de Mullen como en resistencia a la tensión en seco de las toallas para mano cuando se compararon con el control (Ejemplo 2-2). Experimentos separados indicaron que los polímeros de control de contaminantes usados solos con una celulasa, no tuvieron beneficio en la resistencia en seco del papel.
Ejemplo 5. Efecto de dosis de celulasa sobre las propiedades de resistencia en seco del papel El reventamiento de Mullen de un producto de papel puede variar con las condiciones de tratamiento y calidad de la fibra. Esto se puede explicar mediante la hipótesis de que reventamiento de Mullen es una combinación de diferentes propiedades de papel, combinando longitud de fibra y unión entre fibras. Se encontró que la longitud de fibra dentro de un producto de papel sufrió cuando la pulpa de madera se trató con una composición de celulasa antes del refinado.
El Ejemplo 5 demuestra el efecto de la dosis de una composición de celulasa sobre reventamiento de Mullen en comparación con la celulasa original. El Ejemplo 5 también provee una comparación de reventamiento de Mullen de una hoja para manos hecha con una endo-celulasa de mono-componente vs. una celulasa de multi-componentes sobre el efecto de la dosis sobre un producto de papel. Una mezcla de relación de 30/70 p/p de SWBK/HWBK se sometió a formación de pulpa en agua a una consistencia de 3% formando una suspensión o pasta acuosa. La temperatura de la suspensión se ajustó a 50°C y se trató con una composición de celulasa a una dosis de 500 ECU a 5500 ECU por kg de pulpa seca y se agitó durante 1 hora. La pulpa tratada resultante se refinó a entre 400 CSF y aproximadamente 480 CSF mediante un molino PFI usando el método de prueba de TAPP1 T-248. Las toallas para manos de papel que tenían un peso base de 11.35 kg/279 m2 se preparó en una máquina de hoja para mano Noble and ood a un pH de 7 usando el mismo método que se describe en el Ejemplo 3. El reventamiento de Mullen de las toallas para mano hechas con la composición de celulasa de la presente invención (Ejemplo 2-7) se compararon con los ejemplos comparativos 1 y 2, expresados como porcentaje versus el testigo sin ningún tratamiento de celulasa de la fibra virgen antes del refinado.
Tabla V. Efecto de dosis de celulasa de las composiciones de celulasa de la presente invención vs. composiciones de celulasa originales sobre reventamiento de Mullen de toallas para manos Como se muestra en la Tabla V, las toallas para mano hechas usando la celulasa original (Ejemplo Comparativo 1) muestran una tendencia de disminuir el reventamiento de Mullen de 14% de incremento a 3% de incremento a medida que la dosis de celulasa incrementó de 500 ECU/kg de fibra seca a 5000 BCU/kg de fibra seca. Esta tendencia en la propiedad de reventamiento de Mullen no se observa con la composición de celulasa de la presente invención (Ejemplo 2-7), que tuvo un 14% de incremento en reventamiento de Mullen a una dosis de 5490 ECU/kg de fibra y un 20% de incremento en reventamiento de Mullen a 1091 ECU/kg de fibra. Las toallas para mano hechas de una celulasa de multi-componentes (Ejemplo Comparativo 2) contenían una cantidad significativa de actividad de exo-celulasa y tuvieron un 16% de incremento en reventamiento de Mullen a 1,250 ECU/kg de fibra sobre la fibra tratada con la celulasa original. Sin embargo, cuando se dosificó en exceso a 5,000 ECU/kg de fibra con la composición de la presente invención, el reventamiento de Mullen fue sólo de 87% del control de celulasa del mono-componente (Ejemplo comparativo 2) a dosis comparativas.
El Ejemplo 5 indica que tanto la selección del tipo de celulasa como el manejo de la dosis de actividad de celulasa juegan un papel en la aplicación de resistencia en seco del papel. El exceso de dosis de una celulasa de multi-componentes convencional a fibra celulósica puede dar por resultado una longitud de fibra acortada y propiedades de resistencia en seco reducidas. Esto es particularmente cierto del reventamiento de Mullen de un producto de papel, debido a la acción de la actividad de exo-celobiohidrolasa que existe en el producto. La dosis excesiva de una endo-celulasa de mono-componente a la fibra podría cancelar la mejora en las propiedades de resistencia en seco del papel que se logra a una dosis de actividad de celulasa más baja y apropiada. En una situación práctica, la concentración de celulasa puede ser inesperadamente alta en un sistema de fabricación de papel si el agua blanca es recielada en un sistema cerrado, o la máquina de fabricación de papel es apagada para limpieza y otro mantenimiento. Además, el ejemplo 5 muestra que las toallas para mano hechas usando la composición de celulasa de la presente invención a dosis de celulasa altas, no tuvieron efecto negativo sobre reventamiento de Mullen.
Ejemplo 6. Resistencia en seco y rendimiento de drenaje de la composición de celulasa sobre la fibra recielada El Ejemplo 6 demuestra mejora en propiedades de resistencia en seco de la hoja para manos hecha de fibra reciclada tratada tanto con la composición de celulasa de la presente invención como la celulasa original. La fibra reciclada de un medio 100% reciclado se formó en pulpa a 3% de consistencia y se trató con las composiciones de celulasa de la presente invención y la celulasa original como un control. Las dosis de activo de celulasa de 0.02% con base en pulpa seca se usaron. El tratamiento se condujo a 50°C durante 1 hora bajo agitación efectiva. La pulpa resultante fue refinada por un batidor Vallcy de laboratorio usando el método de prueba de TAPPI 200 sp-01, durante 6 minutos bajo las mismas condiciones. La libertad se midió antes y después del refinado. Las toallas para mano de papel de 36.32 kg/279 m2 de peso de base se prepararon en una máquina para toallas para mano Noble and Wood a pH de 7.0. Las toallas para mano se prensaron a 33% de sólidos y se secaron en un secador de tambor a 115.5°C durante 1 minuto para dar 3-5% de humedad. La tensión en seco (método de prueba TAPPI T 494 om-01) y aplastamiento de anillo (método de prueba de TAPPI T822 om- 02) de las toallas para manos se determinaron. Las propiedades de tensión en seco y aplastamiento de anillo se normalizaron y se expresaron como % versus el del testigo.
Tabla VI. Rendimientos de resistencia en seco de las composiciones de-celulasa de la presente invención versus composiciones de celulasa originales sobre papel recielado de peso de base alto Los resultados mostrados en la Tabla VI demuestran que la composición de celulasa de la presente invención (Ejemplo 2-9) proveyó una mejora de 8% en aplastamiento de anillo y rendimiento equivalente en tensión en seco en relación con la celulasa original (Ejemplo Comparativo 1). Hubo casi una mejora de libertad de 40 CSF del material de fibra reciclado cuando se trató con la composición de celulasa de la presente invención (Ejemplo 2-9) sobre la fibra que se trató con la celulasa original después del refinado mecánico. Además, una composición de celulasa alternativa de conformidad con la presente invención (Ejemplo 2-8) dio una mejora de libertad de 30 CSF al material de post-refinado.
Ejemplo 7. Drenaje de pulpa de fibra recielada El ejemplo 7 demuestra mejora en el drenaje de pulpa al tratar fibra reciclada con las composiciones de celulasa de la presente invención sobre fibra celulósica tratada con la celulasa original. La suspensión de pulpa reciclada se hizo usando 100% de medio reciclado a una consistencia de 3.3%. La temperatura de la suspensión se ajustó a 50°C y se trató con una composición de celulasa a una dosis de 0.03% de activo de celulasa basado en fibra seca, y la suspensión tratada se agitó durante 1 hora. La eficiencia en drenaje de la composición de celulasa de la presente invención se comparó con la de la celulasa original y un testigo (que no tenia tratamiento de celulasa), usando una prueba de drenaje al vacio (VDT) como se describe más adelante. La comparación en eficiencia de drenaje también se condujo en presencia de una poli(vinilamina) catiónica, Hercobond® 6350 (Ashland Inc, Wilmington, DE, E.U.A.), a 0.2% basado en la pulpa seca. Los resultados se resumen en la Tabla VII.
Una configuración de prueba de drenaje al vacio (VDT) es similar a un prueba del embudo de Buchner, que consiste de un embudo de filtro Gelman magnético de 300 mi, un cilindro graduado de 205 mi, una desconexión rápida, una trampa de agua y una bomba de vacio con un calibrador de vacio y regulador. La prueba de VDT se condujo configurando primero el vacio a 25.4 cm de Hg y colocando el embudo sobre el cilindro graduado. Doscientos cincuenta gramos de 0.5% en peso de material de abastecimiento de pulpa se cargó en un vaso de precipitado y el polímero catiónico Hercobond® 6350 se añadió al material de abastecimiento mientras se agitaba por medio de un mezclador superior. El material de abastecimiento se vació después en el embudo de filtro y la bomba de vacío se encendió mientras se iniciaba simultáneamente un cronómetro. La eficacia de drenaje se reportó como el tiempo (segundos) requerido para obtener 230 mi de filtrado. Mientras más corto es el tiempo, mejor es el drenaje de la pulpa.
Tabla VII. Mejora y drenaje de fibra recielada por las composiciones de celulasa Como se muestra en la Tabla VII, la pulpa recielada tratada con la composición de celulasa de la presente invención (Ejemplo 7-1 y 7-2) dio por resultado un drenaje mejorado con un tiempo de VDT reducido de 67.7 segundos y 69.0 segundos respectivamente, en comparación con 72.4 segundos cuando la pulpa reciclada se trató con la celulasa original (Ejemplo comparativo 1) y 79.5 segundos para el testigo. Los polímeros de control de contaminantes (eliminadores de adhesividad no iónicos) (Ejemplos Comparativos 4 y 5) no redujeron el tiempo de VDT cuando se usaron solos. El Ejemplo 7 sugiere un efecto sinérgico de la endo-celulasa de mono-componente y eliminadores de adhesividad no iónicos para mejorar el drenaje del material de fibra reciclado.
La combinación de la composición de celulasa de la presente invención y poli(vinilamina) catiónica Hercobond® 6350 (Ejemplo 7-4) redujo aún más el tiempo de VDT a 49.6 segundos mientras que la combinación de la celulasa original y Hercobond® 6350 (Ejemplo 7-3) redujeron el tiempo de VDT a 56.2, que fue aproximadamente 6-7 segundos mayor que el Ejemplo 7-4. Estos resultados de prueba de drenaje ilustran además que la composición de celulasa de la presente invención provee velocidades de drenaje de pulpa incrementadas cuando también se usan otros aditivos de fabricación de papel catiónicos.
Ejemplo 8. Resistencia en seco del papel usando combinación de la composición de celulasa y poli(vinilamina) El Ejemplo 8 demuestra rendimiento de resistencia en seco mejorada de la composición de celulasa de la presente invención sobre la celulasa original cuando la composición de celulasa se usó en combinación con la poli (vinilamina) Hercobond® 6350. Una muestra de fibra 100% recielada se formó en pulpa a una consistencia de 3%. La suspensión de pulpa resultante se trató con composiciones de celulasa a una dosis de 0.2% con base en fibra seca durante 1 hora a 50°C. La suspensión tratada resultante fue refinada después usando un batidor Vallcy durante 3 minutos usando el método de prueba de TAPPI 200-sp-01. Toallas para mano de 22.7 kg/279 m2 se prepararon usando la suspensión tratada con celulasa con la adición de 0.2% de activo Hercobond® 6350 con base en la pulpa seca usando los métodos descritos en los ejemplos anteriores. Los experimentos se realizaron usando la composición de celulasa de la presente invención y la celulasa original a la misma dosis de activo de celulasa. La tensión en seco de las toallas para mano se probó. Además, la resistencia a la compresión de alcance corto de STFI se probó usando el método de TAPPI T-815. Estas propiedades de resistencia en seco se expresan como % versus el control sin celulasa y Hercobond® 6350.
Tabla VIII. Rendimientos de resistencia en seco de combinación de composición de celulasa y poli(vinilamina) sobre papel recielado Los datos de la Tabla VIII indican que la composición de celulasa de la presente invención (Ejemplo 7- 5) provee una mayor mejora en tensión en seco (113%) y STFI (127%), cuando se usó en combinación con Hercobond® 6350, que la fibra tratada con la celulasa original (Ejemplo Comparativo 1) bajo las mismas condiciones de tratamiento. El Ejemplo 8 también demuestra el rendimiento de diferenciación de la composición de celulasa de la presente invención versus la celulasa original en aplicación de resistencia en seco del papel.
Ejemplo 9. Propiedades de fijación y retención usando las composiciones de celulasa El Ejemplo 9 demuestra una turbidez más baja de la pulpa de madera obtenida tratando la fibra con la composición de celulasa de la presente invención en relación con aquella de la celulasa convencional, indicando propiedades de retención o de fijación de fibra potencialmente mejores con la composición de celulasa de la presente invención. Una mezcla de fibra virgen 30/70 p/p de SWBK/HWBK, se formó en pulpa a una consistencia de 3.3% y la suspensión de pulpa resultante se trató con la composición de celulasa de la presente invención y las celulasas originales. El tratamiento se hizo del mismo activo de celulasa a 50°C durante 1 hora y a pH de 7.0 usando agitación eficaz. La pulpa tratada se enfrió a aproximadamente 25°C y se refinó a entre aproximadamente 480 CSF y aproximadamente 420 CSF mediante un batidor Vallcy usando el método de prueba de TAPPI 200 sp-01. La suspensión de pulpa tratada se añadió a un frasco de Britt con papel filtro Whatman 541 y se agitó durante 5 minutos a temperatura ambiente usando un agitador mecánico a 1000 rpm. La pulpa se filtró bajo vacio y se recogieron 150 mi de filtrado. Un medidor de turbidez se usó para medir la turbidez del filtrado como unidad de atenuación de formación (FAU). Mientras más bajo es el número de FAU, mejor es la propiedad de fijación o retención que tiene la pulpa. Los datos de turbidez (FAU) se resumen en la Tabla IX, y las propiedades de fijación de las composiciones de celulasa de la presente invención y las celulasas originales también se expresan como por ciento de turbidez de la hoja para manos testigo (la hoja para manos hecha con fibra no tratada) mostrada en la última columna de la Tabla IX. Mientras más bajo es el porcentaje, mejores son las propiedades de fijación y retención que tiene la hoja para manos.
Tabla IX. Turbidez reducida de filtrado de fibra virgen tratada por composiciones de celulasa Como se muestra en la Tabla IX, la suspensión de pulpa tratada con las composiciones de celulasa de la presente invención (Ejemplo 9-1 a 9-3) provee filtrados que tienen 20-30% de turbidez más baja que cuando se trata con la celulasa original (Ejemplo Comparativo 1). Estos resultados indican que las composiciones de celulasa de la presente invención proveen mejor retención de fibra que las celulasas originales.

Claims (22)

REIVINDICACIONES
1. Una composición para el tratamiento de fibras celulósicas usadas para fabricar papel o cartón que comprende: a) celulasa en donde la concentración de celulasa activa es de aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 80% en peso de la composición total; b) polímero(s) de control de contaminantes; en donde el polímero(s) de control de contaminantes se selecciona(n) del grupo que consiste en polímero (s) eliminador(es) de adhesividad seleccionado(s) del grupo que consiste de alcohol poli (inílico-co-acetato de vinilo), polietilenglicol hidrófobamente bloqueado en los extremos, hidroxietilcelulosa hidrófobamente modificada, copolímeros de bloque hidrófobos/hidrófilos, proteínas activas de superficie tales como proteína de suero de leche, proteína de huevo y proteína de soya, y mezclas de las mismas y/o un polímero(s) fijador(es) catiónicos seleccionado del grupo que consiste de cloruro de poli(dialildimetilamonio), polímeros de condensación de dimetilamina-epiclorhidrina-etilendiamina, poli (acrilamida) catiónica, poliacrila ida glioxilada, poli (etilenimina), poli (amidoamina) que reacciona con epiclorhidrina, poli(vinilamina), polímeros catiónicos hidrófobamente modificados, poli(aminoamida) modificada con éter alquilglicidílico de Cg-Cio, polímeros anfotéricos que son catiónicos netos, y mezclas de los mismos; y en donde el polímero eliminador de adhesividad control y/o polímero fijador catiónico es de aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 50% en peso de la composición total
2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además: estabilizador(es) de proteína de celulasa; e intensificador(es) de celulasa.
3. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde la celulasa es una endo-celulasa.
4. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, en donde la celulasa es una endo-celulasa de mono-componente.
5. La composición de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2, 3 o 4, en donde la endo-celulasa de mono-componente es una celulasa que se deriva de una fuente de microorganismos.
6. La composición de conformidad con la reivindicación 1 o 2, en donde la celulasa es una celulasa de multi-componentes.
7. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde los polímeros catiónicos hidrófobamente modificados se seleccionan del grupo que consiste de polietilenimina alquilada (PEI), poli(lisina) alquilada, homo- y co-polímeros alquilados de vinilamina, poli (aminoamida) alquilada, poliacrilamida alquilada, copolimeros de vinilamina que contienen grupos amino con monómeros hidrófobos, copolimeros de . cloruro de dimetildialilamonio con monómeros hidrófobos, copolimeros de grupos amino que contienen acrilato con monómeros hidrófobos, y polisacáridos naturales y modificados que contienen amino alquilado, proteínas catiónicas alquiladas y mezclas de los mismos.
8. La composición de conformidad con la reivindicación 1, en donde los polímeros anfotéricos que son catiónicos netos se seleccionan del grupo que consiste de polímero de acrilamida anfotérico formado a partir monómeros aniónicos y catiónicos, el polímero de vinilamida anfotérico formado tanto de monómeros aniónicos como catiónicos, un derivado de cloruro de dimetildialilamonio anfotérico, un poli (copolímero de acrilamida-co-ácido acrílico-co-cloruro de dimetilamonio), poli (copolímero de ácido acrílico-co-cloruro de dimetildialilamonio)), almidón anfotérico, polisacáridos anfotéricos, polímero de micropart ículas poliméricas anfotérico, y mezclas de los mismos.
9. La composición de conformidad con la reivindicación 2, en donde el estabilizador de proteína de celulada se selecciona del grupo que consiste de propilenglicol, glicerol, etilenglicol, sorbitol, ácido láctico, glucosa, galactosa, maltodextrina, oligosacáridos, jarabe de maíz, sales inorgánicas tales como cloruro de sodio y ·cloruro de potasio, un sistema regulador de pH tal como fosfatos de sodio, fosfatos de potasio, ácido cítrico, tris (hidroximetil)metilamina(Tris), ácido 4,2-hidroxietil-1-piperazinatansulfónico (HEPES); ácido piperazina-N,N-bis(2-etansulfónico), y ácido 2,2- (morfolino)etanosulfónico; ligandos de proteína tales como glucosa o N-acetil-D-glucosamina; y mezclas de los mismos.
10. La composición de conformidad con la reivindicación 2, en donde el intensificador es una sal de ion metálico seleccionada del grupo que consiste de cloruro de calcio, cloruro de zinc y cloruro de magnesio.
11. La composición de conformidad con la reivindicación 2, en donde la concentración de celulasa activa es de aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 80% en peso de la composición total; el eliminador de adhesividad-control de contaminantes y/o polímero fijador 'catiónico es de aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 50% en peso de la composición total; el contenido de estabilizador de proteína es de 0.1% en peso, de la composición total a aproximadamente 50% en peso de la concentración total y el contenido de intensificador de celulasa es de 0.1% en peso de la composición total a aproximadamente 0.5% en peso de la composición total; y en donde el porcentaje en peso activa de la endo-celulasa o activo de celulasa en la composición de celulasa se basa en la suposición de que la celulasa convencional es 100% activa, ya que se obtiene de una fuente comercial; y en donde los porcentajes de activo del polímero de control de contaminantes, el estabilizador de proteina y el intensificador de celulasa en la composición de celulasa se definen como partes no acuosas de estos polímeros o productos químicos en la composición de celulasa.
12. La composición de conformidad con la reivindicación 2, en donde la concentración de celulasa activa es de aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 80% en peso de la composición total; el eliminador de adhesividad-control de contaminantes y/o polímero fijador catiónico es de aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 50% en peso de la composición total; el contenido de estabilizador de proteína es de 0% en peso de la composición total a aproximadamente 50% en peso de la concentración total, y el contenido de intensificador de celulasa es de 0% en peso de la composición total a aproximadamente 0.5% en peso de la composición total; y en donde el porcentaje en peso de activo de la endo-celulasa o activo de .celulasa en la composición de celulasa se basa en la suposición de que la celulasa convencional es 100% activa, ya que se obtiene de una'fuente comercial; y en donde los porcentajes de activo del polímero de control de contaminantes, el estabilizador de proteína y el intensificador de celulasa en la composición de celulasa se definen como partes no acuosas de estos polímeros o productos químicos en la composición de celulasa.
13. La composición de conformidad con la reivindicación 2, en donde la celulasa es una endo-celulasa de mono-componente; el polímero de control de contaminante es poli(acetato de vinilo-co-alcohol vinílico) o polietilenglicol hidrófobamente bloqueado en los extremos o una mezcla de los mismos; el estabilizador de celulasa es un propilenglicol, glicerol, sorbitol o mezclas de los mismos; y el intensificador de celulasa es el cloruro de calcio.
14. La composición de conformidad con la reivindicación 2, en donde la celulasa es una endo-celulasa de mono-componente, el polímero de control de contaminantes es un polímero fijador catiónico o mezclas de polímeros del mismo; el estabilizador de celulasa es propilenglicol, glicerol, sorbitol, o mezclas de los mismos; y el intensificador de celulasa es cloruro de calcio.
15. Un método de fabricación de papel o cartón que comprende: proveer una composición de celulasa que comprende: celulasa; y un polímero(s) de control de contaminante de conformidad con la reivindicación 1/ en donde la composición de celulasa tiene una temperatura de aproximadamente 10°C a aproximadamente 70°C y un pH de aproximadamente 3 a aproximadamente 10 y se añade a una suspensión de pulpa en una cantidad de actividad de celulasa que varia de aproximadamente 5 ECU a aproximadamente 2,500 ECU por kilogramo de fibra de madera seca para producir una suspensión de pulpa tratada; mezclar la suspensión de pulpa tratada por lo menos durante 10 minutos antes del refinado; refinar la suspensión de pulpa tratada hasta un refinado deseado; y formar un papel o cartón,
16. El método según la reivindicación 15, que comprende además: estabilizador(es) de proteina de celulasa; e intensificador(es) de celulasa.
17. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde la celulasa activa es desde aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 80% en peso de la composición total; el polímero (s) de control de contaminantes activo es de aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 50% en peso de la composición total; el estabilizador(es) de proteína es de 0.1% en peso de la composición a aproximadamente 50% en peso de la composición total, y el intensificador(es) de proteina es de 0.1% en peso de la composición total a aproximadamente 0.5% en peso de la composición total; en donde el porcentaje en peso de activo de la endo-celulasa o activo de celulasa en la composición de celulasa se basa en la suposición de que la celulasa convencional es 100% activa, ya que se obtiene de una fuente comercial; y en donde los porcentajes de activo del polímero de control de contaminantes, el estabilizador de proteínas y el intensificador de celulasa en la composición de celulasa se definen como partes no acuosas de estos polímeros o productos químicos en la composición de celulasa.
18. El método de conformidad con la reivindicación 16, en donde la celulasa activa es desde aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 80% en peso de la composición total; el polímero (s) de control de contaminantes activo es de aproximadamente 2% en peso de la composición total a aproximadamente 50% en peso de la composición total; el estabilizador(es) de proteína es de 0% en peso de la composición a aproximadamente 50% en peso de la composición total, y el intensificador(es) de proteína es de 0% en peso de la composición total a aproximadamente 0.5% en peso de la composición total; en donde el porcentaje en peso de activo de la endo-celulasa o activo de celulasa en la composición de celulasa se basa en la suposición de que la celulasa convencional es 100% activa, ya que se obtiene de una fuente comercial; y en donde los porcentajes de activo del polímero de control de contaminantes, el estabilizador de proteínas y el intensificador de celulasa en la composición de celulasa se definen como partes no acuosas de estos polímeros o productos químicos en la composición de celulasa.
19. El método de conformidad con la reivindicación 15 o 16, en donde la temperatura de la suspensión de pulpa es de aproximadamente 20°C a aproximadamente 70°C; y el pH es de aproximadamente 4 a aproximadamente 9.
20. El método de conformidad con la reivindicación 15 o 16, que comprende además: añadir uno o más aditivos de fabricación de papel a la pulpa o suspensión de pulpa tratada.
21. El método de conformidad con la reivindicación 20, en donde el aditivo de fabricación de papel se selecciona del grupo que consiste de aditivos de fabricación de papel -de resistencia en seco seleccionados del grupo que consiste de almidón, derivados de almidón, derivados de poliacrilamida, guar, poli(vinilamina); aditivos de fabricación de papel de resistencia en húmedo seleccionados del grupo que consiste de polietilenimina, resina de urea-formaldehido, poli(aminoamida) que reacciona con epiclorhidrina, aldehido de almidón, y poliacrilamida glioxilada; floculantes, auxiliares de retención, auxiliares de drenaje, desenlazadores, agentes de apresto para productos de papel, y adhesivos ocultos; enzimas de fabricación de papel seleccionadas del grupo que consiste de hemicelulasas, amilasas, proteasas, lipasas, esterasas, pectinasas, liasas, pectato liasa, celulasa, oxidarreductasas, lacasas, glucosa oxidasas y peroxidasas.
22. El papel o cartón que tiene resistencia en seco mejorada fabricado de conformidad con el método de las reivindicaciones 15 o 16.
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