NO173516B

NO173516B - PROCEDURE FOR BLACKING CELLULOSE CONTENT BY TREATING A CULTURE OF AUREOBASIDIUM PULLULANS, OR AN ENZYMATIC SYSTEM CONTAINING AT LEAST ONE HEMICELLULOSE AVA. pullulan

Info

Publication number: NO173516B
Application number: NO89894622A
Authority: NO
Inventors: Roberta Lee Farrell; Paul Steven Skerker
Original assignee: Sandoz Ag
Priority date: 1988-11-23
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1993-09-13
Also published as: HK31597A; NO894622L; NO894622D0; NO173516C

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for bleking av celluloseholdig masse, særlig kjemisk masse, The present invention relates to a method for bleaching cellulose-containing pulp, in particular chemical pulp,

og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at a) massen behandles med en kultur av Aureobasidium pullulans eller et enzymatisk system inneholdende minst en hemicellulase av A. pullulans, og b) det oppløseliggjorte lignin fjernes fra massen, idet den enzymatiske bleking eventuelt kombineres med ett eller and the distinctive feature of the method according to the invention is that a) the pulp is treated with a culture of Aureobasidium pullulans or an enzymatic system containing at least one hemicellulase from A. pullulans, and b) the solubilized lignin is removed from the pulp, with the enzymatic bleaching possibly being combined with one or

flere kjemiske bleketrinn. several chemical bleaching steps.

Oppfinnelsen vedrører således anvendelse av den gjærlignende sopp Aureobasidium pullulans og dens enzymer for å redusere lignininnholdet i masse av tre. The invention thus relates to the use of the yeast-like fungus Aureobasidium pullulans and its enzymes to reduce the lignin content in wood pulp.

Trevirke er et komplekst material som er sammensatt av cellulose, hemicellulose og lignin sammen med andre og mindre vesentlige komponenter. Ligninet er assosiert med og ennå kovalent bundet til matriksen av cellulose og hemicellulose. Ved papirfremstilling bør lignin fjernes fra trematerialet ettersom det reduserer styrken, medfører en brunaktig farge og gir andre uønskede egenskaper til det ferdige produkt. Konvensjonelt blir først treflis behandlet med natriumsulfid (Na2S) og natriumhydroksyd (NaOH) for å nedbryte ligninet i vesentlig grad. Dette kalles sulfat- eller Kraft-prosessen. Alternativt kan andre behandlinger anvendes, f.eks. sulfitt-prosessen. Massene oppnådd derfra benevnes "kjemiske masser". Wood is a complex material composed of cellulose, hemicellulose and lignin together with other and less essential components. The lignin is associated with and still covalently bound to the matrix of cellulose and hemicellulose. When making paper, lignin should be removed from the wood material as it reduces strength, causes a brownish color and gives other undesirable properties to the finished product. Conventionally, wood chips are first treated with sodium sulphide (Na2S) and sodium hydroxide (NaOH) to break down the lignin to a significant extent. This is called the sulfate or Kraft process. Alternatively, other treatments can be used, e.g. the sulphite process. The masses obtained therefrom are called "chemical masses".

Kjemisk masse som f.eks. Kraft-masse inneholder vanlig omtrent 4-12 vekt% restlignin som gir massen en karakteristisk brun farge. Ved dette delignifiseringstrinn er Kappa-tallet som avspeiler lignininnholdet fra massen vanligvis fra 10 til 45, og ofte fra 12 til 40. Chemical mass such as Kraft pulp usually contains approximately 4-12% by weight of residual lignin, which gives the pulp a characteristic brown colour. At this delignification stage, the Kappa number, which reflects the lignin content of the pulp, is usually from 10 to 45, and often from 12 to 40.

For ytterligere å redusere lignininnholdet underkastes massen en rekke kjemiske behandlinger som vanligvis benevnes bleking. Mange industrielle blekeprosesser forekommer allerede men nesten alle inkluderer i det minste noen av de følgende trinn, i forskjellig rekkefølge: To further reduce the lignin content, the pulp is subjected to a series of chemical treatments which are usually called bleaching. Many industrial bleaching processes already exist but almost all include at least some of the following steps, in varying order:

C Klorering med klor (i et surt medium) C Chlorination with chlorine (in an acidic medium)

Cj) Reaksjon med en blanding av klor og klordioksyd Cj) Reaction with a mixture of chlorine and chlorine dioxide

D Reaksjon med klordioksyd (i et surt medium) D Reaction with chlorine dioxide (in an acidic medium)

E Alkalisk ekstraksjon E Alkaline extraction

E0 Alkalisk ekstraksjon i nærvær av oksygen ved økt E0 Alkaline extraction in the presence of oxygen at increased

trykk Print

H Reaksjon med hypokloritt H Reaction with hypochlorite

P Reaksjon med et peroksyd P Reaction with a peroxide

Mest vanlig begynner en blekeprosess med en klorbehandling etterfulgt av ekstraksjon av de klorerte ligninforbindelser (C-E trinn). I tillegg til dette omfatter prosessen vanligvis tre eller fire reaksjonstrinn nødvendige for å oppnå en masse med et ønsket lyshetsnivå. En typisk prosess består av sekvensen CEHDED eller CEDED. (For ytterligere beskrivelse av konvensjonelle blekeprosesser se Smook, G.A. (1982) Handbook for pulp and paper technologists, TAPPI, Atlanta, GA.) Most commonly, a bleaching process begins with a chlorine treatment followed by extraction of the chlorinated lignin compounds (C-E steps). In addition to this, the process usually includes three or four reaction steps necessary to obtain a mass with a desired lightness level. A typical process consists of the sequence CEHDED or CEDED. (For further description of conventional bleaching processes see Smook, G.A. (1982) Handbook for pulp and paper technologists, TAPPI, Atlanta, GA.)

Klorbehandlingen er imidlertid meget uønsket på grunn av at utstrømningene fra C-E trinnet (benevnt E-I utstrømninger) inneholder et meget stort antall klorerte organiske forbindelser som f.eks. klorerte fenolforbindelser som er skadelige for miljøet. På grunn av deres meget korroderende natur er det også vanskelig å resirkulere utstrømningen. Fra et miljøsyns-punkt er det således klart at nye metoder for bleking som kan redusere forurensningen er meget ønskelige. However, the chlorine treatment is very undesirable because the outflows from the C-E stage (referred to as E-I outflows) contain a very large number of chlorinated organic compounds such as e.g. chlorinated phenolic compounds which are harmful to the environment. Because of their highly corrosive nature, it is also difficult to recycle the effluent. From an environmental point of view, it is thus clear that new methods of bleaching that can reduce pollution are highly desirable.

I naturen forekommer det et antall mikroorganismer som selektivt delignifiserer trevirke og nedbryter og modifiserer lignin. Ensymene involvert ved en slik nedbrytning fører til klassene av oksydaser, peroksidaser og hemicellulaser. Forsøk har vært gjort for å behandle masse med sopp, som f.eks. hvitråtesopp eller de enzymatiske systemer som oppnås derfra, for å redusere lignininnholdet. Slike behandlinger har imidlertid uønskede bivirkninger ved at de skader cellulosen. Mikroorganismene utskiller ikke bare ligningnedbrytende enzymer men faktisk også cellulaser som skadelig påvirker celluloseinnholdet av massen. In nature, there are a number of microorganisms that selectively delignify wood and break down and modify lignin. The enzymes involved in such a breakdown lead to the classes of oxidases, peroxidases and hemicellulases. Attempts have been made to treat pulp with fungi, such as white rot fungi or the enzymatic systems obtained therefrom, to reduce the lignin content. However, such treatments have unwanted side effects in that they damage the cellulose. The microorganisms not only secrete enzyme-degrading enzymes but actually also cellulases which adversely affect the cellulose content of the pulp.

Aureobasidium pullulans er en gjærlignende sopp som fremstiller hemicellulaser inkluderende xylanaser og mannanaser som identifisert ved deres aktivitet på henholdsvis xylan og mannan. Stammer av A. pullulans som fremviser forholdsvis store mengder xylanaser er f.eks. A. pullulans Y-2311 og Y-2311-1, som begge kan fås fra NRRL Collection, Northern Regional Research Center, U.S. Department of Agriculture, Aureobasidium pullulans is a yeast-like fungus that produces hemicellulases including xylanases and mannanases as identified by their activity on xylan and mannan, respectively. Strains of A. pullulans that exhibit relatively large amounts of xylanases are e.g. A. pullulans Y-2311 and Y-2311-1, both of which can be obtained from the NRRL Collection, Northern Regional Research Center, U.S. Department of Agriculture,

1815 North University Street, Peoria, Illinois, U.S.A. 1815 North University Street, Peoria, Illinois, USA

Det er nå funnet at hemicellulasene i A. pullulans er meget effektive med nedbrytning av hemicelluloseinnholdet i masse slik at ligninet effektivt tas ut fra hemicellulosematriksen eller gjøres utløsningsbart. Lignin kan så separeres ved hjelp av en passende ekstraksjon og fjernes fra massen. Xylanaser er faktisk i stand til å katalysere hydrolysen av både løvtre- og bartrehemicellulose som er en polymer av forskjellige polysak-karider, særlig xylaner mens mannanaser katalyserer hydrolysen av mannanholdige karbohydrater, som er en hovedkomponent i løvtrehemicellulose. It has now been found that the hemicellulases in A. pullulans are very effective in breaking down the hemicellulose content in the pulp so that the lignin is effectively removed from the hemicellulose matrix or made releasable. Lignin can then be separated by means of a suitable extraction and removed from the pulp. In fact, xylanases are able to catalyze the hydrolysis of both hardwood and softwood hemicellulose which is a polymer of various polysaccharides, particularly xylans, while mannanases catalyze the hydrolysis of mannan-containing carbohydrates, which is a major component of hardwood hemicellulose.

Det er videre funnet at A. pullulans utskiller meget små mengder cellulaser og at A. pullulans eller en supernatant oppnådd fra en kultur av A. pullulans derfor kan anvendes for selektivt å fjerne lignininnholdet i masse mens celluloseinnholdet forblir hovedsakelig upåvirket i skadelig retning. Slik behandling kan derfor kombineres med en kjemisk blekeprosess som omfatter et redusert antall behandlinger (mindre enn fem eller seks som vanligvis innlemmet i en konvensjonell prosess) og hvori mengden av klor også reduseres ettersom et tilfredsstillende lyshetsnivå likevel kan oppnås. It has further been found that A. pullulans secretes very small amounts of cellulases and that A. pullulans or a supernatant obtained from a culture of A. pullulans can therefore be used to selectively remove the lignin content in pulp while the cellulose content remains largely unaffected in a detrimental direction. Such treatment can therefore be combined with a chemical bleaching process which includes a reduced number of treatments (less than the five or six usually incorporated in a conventional process) and in which the amount of chlorine is also reduced as a satisfactory level of lightness can still be achieved.

Det er endelig også funnet at papir fremstilt fra masse som har vært underkastet en biologisk behandling med en kultur av A. pullulans eller med enzymer av A. pullulans i kombinasjon med kjemisk bleking har forbedrede egenskaper i forhold til papir fremstilt fra konvensjonelt bleket masse. Dette er særlig overraskende ettersom det ville forventes at xylanfjer-nelsen resulterte i en nedsettelse i papiregenskapene som f.eks. sprengindekser og rivindekser (se f.eks. Jeffries et al., 1989, Biotechnology in the Pulp and Paper Industry, 4th International Conference, Raleigh, NC p59-60). Finally, it has also been found that paper produced from pulp that has been subjected to a biological treatment with a culture of A. pullulans or with enzymes from A. pullulans in combination with chemical bleaching has improved properties compared to paper produced from conventionally bleached pulp. This is particularly surprising as it would be expected that the xylan removal resulted in a reduction in the paper properties such as e.g. burst indices and tear indices (see e.g. Jeffries et al., 1989, Biotechnology in the Pulp and Paper Industry, 4th International Conference, Raleigh, NC p59-60).

Ved "blekeprosess" som anvendt heri menes en prosess for å forbedre hvitheten eller lysheten av masse fra tre, eller begge deler. By "bleaching process" as used herein is meant a process for improving the whiteness or lightness of pulp from wood, or both.

Betegnelsen "oppløseliggjøring" som anvendt heri med referanse til lignin i massen skal omfatte en hvilken som helst virkning på lignin som resulterer fra nedbrytningen eller modifiseringen av hemicellulose ved enzymatisk aktivitet. Ligninet kan således effektivt tas ut fra hemicellulosematriksen eller gjøres utløsningsbart. The term "solubilization" as used herein with reference to lignin in the pulp shall include any effect on lignin resulting from the degradation or modification of hemicellulose by enzymatic activity. The lignin can thus be effectively extracted from the hemicellulose matrix or made releasable.

Ved "lignin" som anvendt heri menes ikke bare naturlige, umodifiserte former, men også de former som finnes i kjemisk behandlede masser som helt eller delvis er blitt kjemisk modifisert ved forskjellige midler som f.eks. dem som anvendes ved Kraft- eller sulfittmassekokeprosessen. By "lignin" as used herein is meant not only natural, unmodified forms, but also those forms found in chemically treated masses which have been wholly or partially chemically modified by various means such as e.g. those used in the Kraft or sulphite pulp cooking process.

Med "biologisk behandling" som anvendt i det følgende menes en massebehandling under anvendelse av enten en kultur av A. pullulans eller et enzymatisk system omfattende minst en hemicellulase av A. pullulans. By "biological treatment" as used in the following is meant a mass treatment using either a culture of A. pullulans or an enzymatic system comprising at least one hemicellulase of A. pullulans.

En hvilken som helst A. pullulansstamme kan anvendes i samsvar med oppfinnelsen for behandling av massen eller for å til-veiebringe enzymatisk system. Any A. pullulans strain can be used in accordance with the invention to treat the pulp or to provide an enzymatic system.

Foretrukne stammer inkluderer imidlertid de stammer som frembringer store mengder av hemicellulaser, særlig de stammer som kan karakteriseres som "enzymoverprodusenter". A. pullulans overprodusentstammer er vanlig hvite eller fargede varianter (rosa, røde, etc.) sammenlignet med de vanlige blå/sorte stammer. Eksempler på disse stammer er beskrevet i Leathers et al., Biotech. Bioeng. Symp. (1984) 14: 225. De mest foretrukne stammer er A. pullulans Y-2311-1 og Y-2311. Preferred strains, however, include those strains that produce large amounts of hemicellulases, particularly those strains that can be characterized as "enzyme overproducers". A. pullulans overproducer strains are usually white or colored varieties (pink, red, etc.) compared to the usual blue/black strains. Examples of these strains are described in Leathers et al., Biotech. Bio meadow. Symp. (1984) 14: 225. The most preferred strains are A. pullulans Y-2311-1 and Y-2311.

For behandling av løvtremasse eller bartremasse er foretrukne stammer dem som fremstiller store mengder xylanaser, mer foretrukket endo-xylanase. Alternativt kan også mannanase-hyperproduserende stammer fordelaktig velges for behandling av bartremasse. For the treatment of hardwood pulp or softwood pulp, preferred strains are those that produce large amounts of xylanases, more preferably endo-xylanase. Alternatively, mannanase-hyperproducing strains can also advantageously be selected for the treatment of softwood pulp.

Ved et aspekt av oppfinnelsen kan A. pullulans enkelt dyrkes inne i massen, foretrukket etter en grundig inokulering av massen, i en tid tilstrekkelig for å oppnå en ønsket virkning. Den optimale tid avhenger av et stort antall faktorer men kan generelt variere fra to til tyve døgn og de lengre behandlinger kan oppdeles i trinn definert ved mellomliggende vasking av massen etterfulgt av reinokulasjon med soppen. Foretrukket er de enkelte dyrkingsperioder fra to til tolv døgn, mere foretrukket fra to til åtte døgn. Optimal enzymproduksjon av de foretrukne stammer forekommer vanligvis omtrent to til fire døgn fra begynnelsen av dyrkingen. In one aspect of the invention, A. pullulans can be easily grown inside the mass, preferably after a thorough inoculation of the mass, for a time sufficient to achieve a desired effect. The optimal time depends on a large number of factors but can generally vary from two to twenty days and the longer treatments can be divided into steps defined by intermediate washing of the mass followed by reinoculation with the fungus. The individual cultivation periods are from two to twelve days, more preferably from two to eight days. Optimal enzyme production by the preferred strains usually occurs approximately two to four days from the start of cultivation.

Ved et ytterligere aspekt av oppfinnelsen kan det også anvendes et enzymatisk system inneholdende minst en hemicellulase av A. pullulans. Mens det med "enzymatisk system" menes en hvilken som helst type av enzympreparat som er fri for levedyktige A. pullulans organismer, f.eks. dem som forekommer i renset form eller leveres som en rå ekstrakt av en sopp-kultur, er en foretrukket type en supernatant oppnådd fra en kultur av A. pullulans. Mens supernatanten kan anvendes som sådan blir den foretrukket konsentrert før anvendelsen. En fordelaktig konsentrasjonsmetode innbefatter en enkel ultrafiltrering passende innrettet for å oppnå en 5 - 25 gangers konsentrering og i alle falle å gjenvinne et konsentrat inneholdende hovedsakelig alle enzymer som påvirker lignin eller hemicellulose. Slike konsentrater er fremdeles hovedsakelig fri for enhver cellulaseaktivitet og vil således ikke skade celluloseinnholdet av massen. In a further aspect of the invention, an enzymatic system containing at least one hemicellulase from A. pullulans can also be used. While by "enzymatic system" is meant any type of enzyme preparation that is free of viable A. pullulans organisms, e.g. those occurring in purified form or supplied as a crude extract of a fungal culture, a preferred type being a supernatant obtained from a culture of A. pullulans. While the supernatant may be used as such, it is preferably concentrated prior to use. An advantageous method of concentration involves a simple ultrafiltration suitably arranged to achieve a 5-25 fold concentration and in any case to recover a concentrate containing essentially all enzymes that affect lignin or hemicellulose. Such concentrates are still essentially free of any cellulase activity and will thus not damage the cellulose content of the pulp.

Foretrukket oppnås supernatanten fra en kultur av A. pullulans som dyrkes i nærvær av en karbonkilde egnet for å indusere eller stimulere produksjon av hemicellulaser av soppen. Denne inkluderer foretrukket xylan, xylose, mannan (galaktomannan, glukomannan, galaktoglukomannan), mannose, mekaniske og kjemiske masser, treflis, sagflis eller andre substanser inneholdende eller avledet fra hemicellulose. Det er også funnet at karbonkilden hvorpå soppen kan dyrkes kan påvirke den termiske stabilitet av hemicellulasene som produseres av soppen. Derfor er spesielt foretrukne karbonkilder løvtre- og bartrekraftmasse, mannanholdige karbohydrater og xylan, idet det sistnevnte er mest foretrukket. Preferably, the supernatant is obtained from a culture of A. pullulans grown in the presence of a carbon source suitable for inducing or stimulating the production of hemicellulases by the fungus. This preferably includes xylan, xylose, mannan (galactomannan, glucomannan, galactoglucomannan), mannose, mechanical and chemical pulps, wood chips, sawdust or other substances containing or derived from hemicellulose. It has also been found that the carbon source on which the fungus can be grown can affect the thermal stability of the hemicellulases produced by the fungus. Therefore, particularly preferred carbon sources are hardwood and softwood pulp, mannan-containing carbohydrates and xylan, the latter being the most preferred.

Som en generell regel kan enzymkonsentrasjonen være fra 0,1 til 500 xylanaseenheter XU/g og mest foretrukket fra 15 til 30 XU/g. En xylanaseenhet XU tilsvarer 1 umol/min. reduserende sukker produsert fra xylan pr. minutt ved 50°C. As a general rule, the enzyme concentration may be from 0.1 to 500 xylanase units XU/g and most preferably from 15 to 30 XU/g. One xylanase unit XU corresponds to 1 umol/min. reducing sugar produced from xylan per minute at 50°C.

For anvendelse ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er det også foretrukket å gjenvinne en supernatant fra en to til tolv døgns dyrking av A. pullulans, når den optimale enzymproduksjon er oppnådd. For use in the method according to the invention, it is also preferred to recover a supernatant from a two to twelve day cultivation of A. pullulans, when the optimal enzyme production has been achieved.

Gode resultater er imidlertid indikert til å bli oppnådd med en enzymatisk behandlingstid en til åtte timer, foretrukket to til fem timer. Selvom behandlingstiden kan forlenges opptil tredve timer eller endog mer, vil dette bare medføre beskjedne However, good results are indicated to be obtained with an enzymatic treatment time of one to eight hours, preferably two to five hours. Although the treatment time can be extended up to thirty hours or even more, this will only result in modest results

ytterligere fordeler. additional benefits.

Når det anvendes et enzymatisk system gjennomføres fremgangsmåten foretrukket ved en temperatur som bedrer den enzymatiske aktivitet, d.v.s. fra omtrent 10 til omtrent 80°C, mer foretrukket fra 20 til 60°C, mest foretrukket fra 40 til 50°C. Tidsperioden nødvendig for å oppnå en ønsket virkning avhenger av et antall faktorer. When an enzymatic system is used, the method is preferably carried out at a temperature which improves the enzymatic activity, i.e. from about 10 to about 80°C, more preferably from 20 to 60°C, most preferably from 40 to 50°C. The time period required to achieve a desired effect depends on a number of factors.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for en lang rekke forskjellige masser fra tre hvor restlignininnholdet skal reduseres. Ublekede masser fra tre som kan behandles med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er fordelaktig termomekaniske masser (TMP), kjemimekaniske masser (CMP), kjemitermomekaniske masser (CTMP) og kjemiske masser (CP) som f.eks. sulfitt- og Kraft-masser, idet de sistnevnte foretrekkes . The method according to the invention can be used for a wide range of different pulps from wood where the residual lignin content is to be reduced. Unbleached pulps from wood that can be treated with the method according to the invention are advantageously thermomechanical pulps (TMP), chemical mechanical pulps (CMP), chemical thermomechanical pulps (CTMP) and chemical pulps (CP) such as e.g. sulphite and Kraft pulps, the latter being preferred.

Etter den initiale biologiske behandling under anvendelse av en kultur av A. pullulans med et enzymatisk system av A. pullulans, kan fjernelse av det oppløseliggjorte lignin fra massen gjennomføres enten ved vasking, filtrering eller ved ekstraksjon, foretrukket ved ekstraksjon. Vasking med f.eks. vann gjennomføres foretrukket ved en temperatur 40 til 80°C, mer foretrukket ved omtrent 60°C. Egnede konvensjonelle ekstraksjonsmidler inkluderer f.eks. baser som alkalimetall-hydroksyder alene eller med hydrogenperoksyd, dimetylformamid, dioksan, aceton og alkohol. En fortynnet vandig natrium-hydroksydekstraksjon foretrekkes generelt. Et typisk ekstrak-sjonstrinn kan gjennomføres ved en massekonsistens fra 3 til 20 %, foretrukket fra 5 til 15 % ved en temperatur mellom 60°C til 80°C. Den endelige pH er over 10,8, foretrukket over 11, idet ellers ligninfjernelsen er ufullstendig. Retensjonstiden kan være fra 30 minutter til tre timer, foretrukket fra 45 minutter til to timer. After the initial biological treatment using a culture of A. pullulans with an enzymatic system of A. pullulans, removal of the solubilized lignin from the pulp can be carried out either by washing, filtration or by extraction, preferably by extraction. Washing with e.g. water is preferably carried out at a temperature of 40 to 80°C, more preferably at approximately 60°C. Suitable conventional extractants include e.g. bases such as alkali metal hydroxides alone or with hydrogen peroxide, dimethylformamide, dioxane, acetone and alcohol. A dilute aqueous sodium hydroxide extraction is generally preferred. A typical extraction step can be carried out at a mass consistency of from 3 to 20%, preferably from 5 to 15% at a temperature between 60°C to 80°C. The final pH is above 10.8, preferably above 11, otherwise the lignin removal is incomplete. The retention time can be from 30 minutes to three hours, preferably from 45 minutes to two hours.

Det er spesielt foretrukket å gjennomføre en ekstraksjon, f.eks. en alkalisk ekstraksjon i nærvær av oksygen eller peroksyd. Fordelaktig tilføres oksygen under trykk. Dette er ikke bare fordelaktig for å oppnå bleking, men også for å øke lysheten av massen. It is particularly preferred to carry out an extraction, e.g. an alkaline extraction in the presence of oxygen or peroxide. Advantageously, oxygen is supplied under pressure. This is not only beneficial for achieving bleaching, but also for increasing the lightness of the pulp.

For oppgradering av pulp kan fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen anvendes i kombinasjon med andre konvensjonelle kjemiske behandlinger enn dem som er beskrevet i innledningen, d.v.s. C, CD, D, E, E0r H eller P. En fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen kan også omfatte at massen underkastes en forbehandling eller etterbehandling med kjemiske blekemidler som f.eks. ekstraksjonsmidler eller klorholdige forbindelser, f.eks. klor. Alternativt kan den kjemiske behandling følge umiddelbart etter den biologiske behandling, idet fjernelsen av det oppløseliggjorte lignin oppnås senere. Fordelaktig gjennomføres den kjemiske behandling etter det biologiske trinn slik at de kjemiske blekemidler ikke forstyrrer den enzymatiske aktivitet. Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen følges vanligvis av en rekke på to eller flere kjemiske behandlinger, foretrukket ikke mere enn fire, og mest foretrukket ikke mere enn tre kjemiske behandlinger. For upgrading pulp, the method according to the invention can be used in combination with other conventional chemical treatments than those described in the introduction, i.e. C, CD, D, E, E0r H or P. A method according to the invention can also include subjecting the mass to a pre-treatment or post-treatment with chemical bleaching agents such as e.g. extractants or chlorine-containing compounds, e.g. chlorine. Alternatively, the chemical treatment can follow immediately after the biological treatment, the removal of the solubilized lignin being achieved later. Advantageously, the chemical treatment is carried out after the biological step so that the chemical bleaches do not interfere with the enzymatic activity. The method according to the invention is usually followed by a series of two or more chemical treatments, preferably no more than four, and most preferably no more than three chemical treatments.

Det er videre funnet at behandling av massen med en kultur av A. pullulans eller med et enzymatisk system av A. pullulans, før massen underkastes en kjemisk blekeprosess har overraskende gunstige virkninger med hensyn til redusert mengde av kjemi-kalier nødvendig for bleking. It has further been found that treating the pulp with a culture of A. pullulans or with an enzymatic system of A. pullulans, before subjecting the pulp to a chemical bleaching process, has surprisingly beneficial effects with regard to a reduced amount of chemicals required for bleaching.

Med hensyn til en konvensjonell blekeprosess blir mengden av klorholdige forbindelser (Chl), f.eks. klor, effektiv for å forbedre blekegraden av masse vanligvis bestemt ved hjelp av den følgende formel I: Chl [uttrykt i % (w/w) av ovnstørket masse<*>] = 0,2 x K (I) hvori K er Kappa-tallet av massen som skal behandles. ;* tørking gjennomføres i to til ti timer ved omtrent 105°C. With regard to a conventional bleaching process, the amount of chlorine-containing compounds (Chl), e.g. chlorine, effective in improving the degree of bleaching of pulp usually determined by the following formula I: Chl [expressed in % (w/w) of oven-dried pulp<*>] = 0.2 x K (I) where K is Kappa- the number of the mass to be processed. ;* drying is carried out for two to ten hours at approximately 105°C.

Hvis f.eks. Kappa-tallet er 15 bør da mengden av klor være 3 %. I en C^-behandling blir en del av kloret erstattet med klordioksyd. Forholdet mellom klor og klordioksyd kan variere i avhengighet av kravene i anlegget, men et typisk forhold er 9:1. If e.g. The Kappa number is 15, so the amount of chlorine should be 3%. In a C^ treatment, part of the chlorine is replaced with chlorine dioxide. The ratio between chlorine and chlorine dioxide can vary depending on the requirements of the facility, but a typical ratio is 9:1.

Hvis massen behandles biologisk før den underkastes et C- eller C^-trinn kan da mengden av klor nødvendig for å oppnå et ønsket lyshetsnivå vesentlig reduseres. "Klorbehovet" er minst 20 % mindre enn den mengde som bestemmes ved å anvende formel I, d.v.s. mindre enn Chl = 0,2K, hvori K er Kappa-tallet av massen før den biologiske behandling. Foretrukket kan mengden reduseres med minst 20 %, eller endog mer med minst 30 %, og mest foretrukket med omtrent 50 %. Dette er av særlig interesse på grunn av at mindre klor i en blekeprosess resulterer i mindre skadelige utstrømninger. If the pulp is treated biologically before it is subjected to a C or C^ stage, the amount of chlorine required to achieve a desired lightness level can be substantially reduced. The "chlorine demand" is at least 20% less than the amount determined by applying formula I, i.e. less than Chl = 0.2K, where K is the Kappa number of the mass before the biological treatment. Preferably, the amount can be reduced by at least 20%, or even more by at least 30%, and most preferably by about 50%. This is of particular interest because less chlorine in a bleaching process results in less harmful effluents.

Oppfinnelsen illustreres ytterligere i det følgende. The invention is further illustrated in the following.

A; Dyrking av Aureobasidium pullulans. A; Cultivation of Aureobasidium pullulans.

A. pullulansstammen Y-2311-1 dyrkes og lagres på plater med YM-medium når inocolum er en delmengde av en væskekultur. YM-medium inneholder: The A. pullulans strain Y-2311-1 is grown and stored on plates of YM medium when the inoculum is an aliquot of a liquid culture. YM medium contains:

3 g gjærekstrakt 3 g of yeast extract

3 g maltekstrakt 3 g malt extract

5 g pepton 5 g peptone

10 g glukose 10 g of glucose

20 g agar 20 g of agar

1 1 destillert vann. 1 1 distilled water.

Når inoculum tas fra en fast kultur, f.eks. en enkelt koloni dyrket på en YM-plate blir stammen først dyrket i følgende flytende basalmedium: When inoculum is taken from a solid culture, e.g. a single colony grown on a YM plate, the strain is first grown in the following liquid basal medium:

0,67 % gjærnitrogenbase 0.67% yeast nitrogen base

0,2 % asparagin 0.2% asparagine

0,2 % kaliumfosfat (enbasisk) 0.2% potassium phosphate (monobasic)

1,0 % glukose. 1.0% glucose.

Sterilisering foretas ved filtrering gjennom 0,22 um filter. For dyrking i stor skala erstattes karbonkilden (glukose) av YM-medium med 1 % xylan, 1 % mannan, eller 1 % Kraft-masse (ovnstørr vekt). Storskalamediet inokuleres med en delmengde av en kultur dyrket i basalmedium ved 1 % konsentrasjon (v/v). Kulturene dyrkes i to til åtte døgn ved 28 til 30°C. Xylanaseaktiviteten måles typisk etter to døgn. Etter sentrifugering av kulturen isoleres supernatanten. Når massen anvendes som karbonkilde er massekonsistensen av dyrkingsmediet passende 1 % Sterilization is carried out by filtration through a 0.22 µm filter. For large-scale cultivation, the carbon source (glucose) of YM medium is replaced with 1% xylan, 1% mannan, or 1% Kraft pulp (oven dry weight). The large-scale medium is inoculated with an aliquot of a culture grown in basal medium at 1% concentration (v/v). The cultures are grown for two to eight days at 28 to 30°C. The xylanase activity is typically measured after two days. After centrifugation of the culture, the supernatant is isolated. When the pulp is used as a carbon source, the pulp consistency of the culture medium is suitably 1%

[massekonsistens bestemmes ved hjelp av en standard prosedyre som den tørre vekt av massen (etter tørking i to til ti timer ved omtrent 105°C) uttrykt i prosent av det totale system målt som volum]. [pulp consistency is determined using a standard procedure as the dry weight of the pulp (after drying for two to ten hours at about 105°C) expressed as a percentage of the total system measured by volume].

B. Bestemmelse av Kappa-tall. B. Determination of Kappa numbers.

Graden av delignifisering av massen kan indikeres ved Kappa-tallet som målt i en standardmetode beskrevet i TAPPI Test Methods (TAPPI, Atlanta, GA.), vol. 1, 1988 "Kappa number of pulp - T 236 cm 85". Kappa-tallet er volumet (i milliliter) 0,1 N kaliumpermanganatoppløsning forbrukt av ett gram fuktighetsfri masse (ovnstørket masse, hvor tørking gjen-nomføres i to til ti timer ved omtrent 105°C) under be-tingelsene angitt i den ovennevnte metode. Resultatene er korrigert til 50 % forbruk av tilsatt permanganat. Et lavere Kappa-tall er ønskelig da dette indikerer at en mindre mengde lignin er tilstede i massen. The degree of delignification of the pulp can be indicated by the Kappa number as measured in a standard method described in TAPPI Test Methods (TAPPI, Atlanta, GA.), vol. 1, 1988 "Kappa number of pulp - T 236 cm 85". The kappa number is the volume (in milliliters) of 0.1 N potassium permanganate solution consumed by one gram of moisture-free pulp (oven-dried pulp, where drying is carried out for two to ten hours at about 105°C) under the conditions indicated in the above method. The results have been corrected to 50% consumption of added permanganate. A lower Kappa number is desirable as this indicates that a smaller amount of lignin is present in the pulp.

C. Enzyrnfremstilling. C. Enzyne production.

Etter sentrifugering av en kultur ved 5000 rpm i tyve minutter samles supernatanten og konsentreres eventuelt ti ganger under anvendelse av YM-10 Amicon ultrafiltrering. Konsentratet blir så dialysert mot avionisert vann i 24 til 48 timer. Enzymer kan lagres ved 4°C i flere uker eller ved -7 0°C i lengre tidsperioder. After centrifugation of a culture at 5000 rpm for twenty minutes, the supernatant is collected and optionally concentrated tenfold using YM-10 Amicon ultrafiltration. The concentrate is then dialyzed against deionized water for 24 to 48 hours. Enzymes can be stored at 4°C for several weeks or at -7 0°C for longer periods of time.

D. Forsøk for å bestemme enzymaktiviteter. D. Experiments to determine enzyme activities.

1. Endo-xylanaseaktivitet: 1. Endo-xylanase activity:

5 og 10 ul av en passende fortynnet enzymkonsentrasjon blandes med 50 mM natriumcitratbuffer, pH 4,8 (buffer A). Denne tilsettes til 250 ul substrat (1 % havrespelt xylan i buffer A) forinkubert til 5 0°C. Reaksjonen får fortsette i tredve minutter ved 50°C. 0,5 ml DNSA-oppløsning (se under) tilsettes så til enzymsubstratoppløsningen og oppvarmes i fem minutter ved 10 0°C. 5 ml avionisert vann tilsettes så og absorbans bestemmes ved 540 nm. Fra en kalibreringskurve under anvendelse av xylose som en standard bestemmes mengden av reduserende sukkerarter. En enhet av endo-xylanaseaktivitet defineres som 1 umol reduserende sukker fremstilt pr. minutt ved 50°C ved et tredve minutters forsøk. 5 and 10 µl of an appropriately diluted enzyme concentration are mixed with 50 mM sodium citrate buffer, pH 4.8 (buffer A). This is added to 250 ul of substrate (1% oat spelled xylan in buffer A) pre-incubated at 50°C. The reaction is allowed to continue for thirty minutes at 50°C. 0.5 ml of DNSA solution (see below) is then added to the enzyme substrate solution and heated for five minutes at 100°C. 5 ml of deionized water is then added and absorbance is determined at 540 nm. From a calibration curve using xylose as a standard, the amount of reducing sugars is determined. A unit of endo-xylanase activity is defined as 1 umol of reducing sugar produced per minute at 50°C in a thirty minute trial.

DNSA-oppløsning: DNSA resolution:

1 g 3,5-dinitrosalisylsyre 1 g of 3,5-dinitrosalicylic acid

1,6 g natriumhydroksyd 1.6 g sodium hydroxide

30 g natriumkaliumtartrat 30 g sodium potassium tartrate

100 ml avionisert vann 100 ml deionized water

2. Endo-cellulaseaktivitet: 2. Endo-cellulase activity:

Den samme prosedyre som ved endo-xylanasebestemmelsen anvendes, med unntagelse av at 0,5 % karboksymetylcellulose (CMC) anvendes som substrat i stedet for 1 % xylan. Når forsøk gjennomføres i tredve minutter kan det ikke assosiere noen målbar endo-cellulaseaktivitet med enzymene fremstilt av A. pullulans. Mindre aktivitetsnivåer detekteres bare etter en lengre tidsperiode (sytten timer). The same procedure as for the endo-xylanase determination is used, with the exception that 0.5% carboxymethyl cellulose (CMC) is used as substrate instead of 1% xylan. When experiments are carried out for thirty minutes, no measurable endo-cellulase activity can be associated with the enzymes produced by A. pullulans. Lower activity levels are only detected after a longer period of time (seventeen hours).

3. Mannanaseaktivitet: 3. Mannanase activity:

Denne bestemmelse er identisk med bestemmelsen etablert for å måle endo-xylanaseaktiviteten, med unntagelse av at galaktomannan eller andre mannanholdige karbohydrater anvendes i stedet for xylan. 4. Xylosidase, glukosidase og arabinosidaseaktiviteter: 50 ul enzym tilsettes til 150 ul buffer A. Denne tilsettes til 100 ul av en 10 mM substratoppløsning (se det følgende) og inkuberes ved 37°C i ti minutter. 0,5 ml natriumkarbonat (1 M) tilsettes så til prøvene og absorbans måles ved 400 nm. En enhet aktivitet defineres som mikromol p-nitrofenol frigitt pr. minutt ved 37°C. This determination is identical to the determination established to measure the endo-xylanase activity, with the exception that galactomannan or other mannan-containing carbohydrates are used instead of xylan. 4. Xylosidase, glucosidase and arabinosidase activities: 50 ul of enzyme is added to 150 ul of buffer A. This is added to 100 ul of a 10 mM substrate solution (see below) and incubated at 37°C for ten minutes. 0.5 ml of sodium carbonate (1 M) is then added to the samples and absorbance is measured at 400 nm. A unit of activity is defined as micromoles of p-nitrophenol released per minute at 37°C.

Substratet kan være: The substrate can be:

p-nitrofenyl-p-D-xylopyranosid (xylosidaseaktivitet) p-nitrofenyl-p-D-glukopyranosid (glukosidaseaktivitet) p-nitrofenyl-|3-D-arabinopyranosid (arabinosidaseaktivitet) p-nitrophenyl-p-D-xylopyranoside (xylosidase activity) p-nitrophenyl-p-D-glucopyranoside (glucosidase activity) p-nitrophenyl-|3-D-arabinopyranoside (arabinosidase activity)

Eksempel 1: Bleking av Northern barkraftmassetre ved anvendelse av en supernatant oppnådd fra en kultur av A. pullulans. 2 g ovnstørr vekt prøver av Northern bartrekraftmasse vaskes med avionisert vann, filtreres og suspenderes i 80 ml buffer A. De enzymatiske preparater anvendt ved undersøkelsen er produsert under anvendelse av xylan, Northern løvtrekraftmasse, eller Northern bartrekraftmasse som karbonkilde for dyrking av A. pullulans og konsentrert som beskrevet i det foregående. Prøvene behandles med en delmengde av den enzymatiske oppløs-ning i 15,5 timer, vaskes med 1 liter avionisert vann, og behandles så enda en gang med den samme mengde enzym i fem timer. Etter den annen enzymatiske behandling ekstraheres prøvene med 80 ml 2,5 % (w/v) natriumhydroksyd i 90 minutter ved 60°C og vaskes så med omtrent 2,5 liter avionisert vann til nøytral pH. Kappa-tallene for massene er angitt i det følgende. Example 1: Bleaching of Northern pulpwood using a supernatant obtained from a culture of A. pullulans. 2 g oven-dry weight samples of Northern softwood pulp are washed with deionized water, filtered and suspended in 80 ml of buffer A. The enzymatic preparations used in the investigation are produced using xylan, Northern hardwood pulp, or Northern softwood pulp as a carbon source for the cultivation of A. pullulans and concentrated as described above. The samples are treated with a portion of the enzymatic solution for 15.5 hours, washed with 1 liter of deionized water, and then treated once more with the same amount of enzyme for five hours. After the second enzymatic treatment, the samples are extracted with 80 ml of 2.5% (w/v) sodium hydroxide for 90 minutes at 60°C and then washed with approximately 2.5 liters of deionized water to neutral pH. The Kappa numbers for the masses are given below.

Eksempel 2: Bleking av bartrekraftmasse under anvendelse av Example 2: Bleaching of softwood pulp using

xylanase og mannanase. xylanase and mannanase.

2 g ovnstørr vekt prøver av Northern bartrekraftmasse vaskes med avionisert vann, filtreres og suspenderes så i 80 ml buffer A. De enzymatiske preparater anvendt ved dette forsøk fremstilles som beskrevet i det foregående idet det som karbonkilde for dyrking av A. pullulans anvendes enten xylan, for å indusere xylanaseproduksjon, eller galaktomannan for å indusere mannanaseproduksjon. Prøvene inkuberes i nærvær av xylanase, eller xylanase og mannanase i atten timer ved 50°C i et vannrystebad og vaskes så med 1 liter avionisert vann, etterfulgt av ekstraksjon med 2,5 % (w/v) NaOH ved 60°C i 90 minutter, og vaskes så med 2 liter avionisert vann. En kontrollprøve fremstilles også. Kappa-tallene er angitt i det følgende. 2 g oven-dry weight samples of Northern softwood kraft pulp are washed with deionized water, filtered and then suspended in 80 ml of buffer A. The enzymatic preparations used in this experiment are prepared as described above, with the carbon source for growing A. pullulans being either xylan, to induce xylanase production, or galactomannan to induce mannanase production. The samples are incubated in the presence of xylanase, or xylanase and mannanase for eighteen hours at 50°C in a shaking water bath and then washed with 1 liter of deionized water, followed by extraction with 2.5% (w/v) NaOH at 60°C for 90 minutes, and then washed with 2 liters of deionized water. A control sample is also produced. The kappa figures are given below.

Eksempel 3: Bleking av løvtrekraftmasse under anvendelse av Example 3: Bleaching of hardwood pulp using

en A. pullulans supernatant. an A. pullulans supernatant.

2 g ovnstørr vekt prøver av Northern løvtrekraftmasse vaskes med avionisert vann, filtreres og suspenderes så i 80 ml natriumhydroksyd 2,5 % (w/v) i 60 minutter ved 60°C. Prøvene vaskes så med avionisert vann til nøytral pH, og suspenderes så i 80 ml buffer A. Det enzymatiske preparat anvendt ved denne undersøkelse fremstilles som beskrevet i det foregående under anvendelse av Northern løvtrekraftmasse som karbonkilde. En delmengde av dette enzymatiske preparat tilsettes til masse-suspensjonen. Etter syv timer ved 40°C vaskes blandingen med 1 liter avionisert vann og behandles på nytt med samme mengde enzym i 15 timer ved 40°C. Etter den annen enzymatiske behandling ekstraheres prøvene med 80 ml 2,5 % (w/v) natriumhydroksyd i 90 minutter ved 60°C. Prøvene vaskes så med 2,5 liter avionisert vann til nøytral pH. Kappa-tallene er angitt i det følgende. 2 g oven-dry weight samples of Northern hardwood pulp are washed with deionized water, filtered and then suspended in 80 ml sodium hydroxide 2.5% (w/v) for 60 minutes at 60°C. The samples are then washed with deionized water to neutral pH, and then suspended in 80 ml of buffer A. The enzymatic preparation used in this investigation is prepared as described above using Northern hardwood pulp as a carbon source. A portion of this enzymatic preparation is added to the pulp suspension. After seven hours at 40°C, the mixture is washed with 1 liter of deionized water and treated again with the same amount of enzyme for 15 hours at 40°C. After the second enzymatic treatment, the samples are extracted with 80 ml of 2.5% (w/v) sodium hydroxide for 90 minutes at 60°C. The samples are then washed with 2.5 liters of deionized water to neutral pH. The kappa figures are given below.

Eksempel 4: Vekst av A. pullulans på forskjellige karbonkilde r . Example 4: Growth of A. pullulans on different carbon sources.

500 ml kulturer av A. pullulans dyrkes i tre døgn ved 28°C i 500 ml cultures of A. pullulans are grown for three days at 28°C in

basalmedium idet det som karbonkilde anvendes 1 % havrespelt xylan, 1 % Northern bartrekraftmasse (Kappa-tall 22,6) eller 1 % Northern løvtrekraftmasse (Kappa-tall 18,6). Etter tre døgn sentrifugeres kulturene ved 500 rpm i to timer og supernatantene fjernes, konsentreres ti ganger under anvendelse av YM-10 Amicon ultrafiltreringsmembran, og dialyseres så i minst 24 timer mot avionisert vann. Parallelt blir masser anvendt som karbonkilder ekstrahert med 80 ml 2,5 % natriumhydroksyd i 90 minutter ved 60°C og deretter vasket med avionisert vann til nøytral pH. basal medium, using 1% oat spelled xylan, 1% Northern softwood pulp (Kappa number 22.6) or 1% Northern hardwood pulp (Kappa number 18.6) as the carbon source. After three days, the cultures are centrifuged at 500 rpm for two hours and the supernatants are removed, concentrated ten times using YM-10 Amicon ultrafiltration membrane, and then dialyzed for at least 24 hours against deionized water. In parallel, pulps used as carbon sources are extracted with 80 ml of 2.5% sodium hydroxide for 90 minutes at 60°C and then washed with deionized water to neutral pH.

Kappa-tallet av løvtrekraftmassen minsker fra en initial verdi på 18,6 til 7,6. Hvis samme type masse ikke behandles med A. pullulans men bare ekstraheres nedsettes da Kappa-tallet bare fra 18,6 til 11,4. Etter ekstraksjon nedsettes Kappa-tallet av bartrekraftmassen fra en initial verdi på 22,6 til 15,2 ved behandling først med A. pullulans (istedet for fra 22,6 til 18 i fravær av initial biologisk behandling). 2 g tørr vekt prøver av løvtrekraftmasse vaskes med avionisert vann, filtreres og suspenderes så i 80 ml buffer A. 2 ml av et ti ganger konsentrert enzymatisk preparat fremstilt som ovenfor tilsettes til disse suspensjoner. En kontrollprøve (uten enzym) fremstilles også. Samtlige prøver inkuberes i 18 timer ved 45 til 50°C og ekstraheres så med 80 ml 2,5 % natriumhydroksyd i 9 0 minutter ved 60°C og vaskes så med avionisert vann til nøytral pH. The kappa number of the hardwood pulp decreases from an initial value of 18.6 to 7.6. If the same type of pulp is not treated with A. pullulans but only extracted, then the Kappa number is only reduced from 18.6 to 11.4. After extraction, the Kappa number of the softwood pulp is reduced from an initial value of 22.6 to 15.2 when treated first with A. pullulans (instead of from 22.6 to 18 in the absence of initial biological treatment). 2 g dry weight samples of hardwood pulp are washed with deionized water, filtered and then suspended in 80 ml of buffer A. 2 ml of a tenfold concentrated enzymatic preparation prepared as above is added to these suspensions. A control sample (without enzyme) is also prepared. All samples are incubated for 18 hours at 45 to 50°C and then extracted with 80 ml of 2.5% sodium hydroxide for 90 minutes at 60°C and then washed with deionized water to neutral pH.

Mens kontrollprøven har et Kappa-tall på 10,3, har masseprøver som er enzymatisk behandlet et Kappa-tall på 6,7 eller 7,4 i avhengighet av om supernatanten er oppnådd fra en dyrking av A. pullulans dyrket på løvtremasse, henholdsvis på xylan. While the control sample has a Kappa number of 10.3, pulp samples that have been enzymatically treated have a Kappa number of 6.7 or 7.4 depending on whether the supernatant is obtained from a culture of A. pullulans grown on hardwood pulp, respectively on xylan.

Korrelasjoner mellom karbonkilder og enzymaktiviteter er oppsummert i det følgende. Correlations between carbon sources and enzyme activities are summarized below.

Eksempel 5: Vekst av A. pullulans på kraftmasse. Example 5: Growth of A. pullulans on pulp.

500 ml kulturer av A. pullulans dyrkes på enten 1 % løvtre-kraf tmasse (Kappa-tall 18,6) eller 1 % bartrekraftmasse (Kappa-tall 22,6) i basalmedium i to til åtte døgn ved 30°C. Ved en nærmere angitt dag filtreres en kultur for å fjerne massen, supernatanten konsentreres ti ganger under anvendelse av en YM-10 Amicon ultrafiltreringsmembran og dialyseres så mot avionisert vann i minst 24 timer og testes for proteininnhold og endo-xylanase- og xylosidaseaktiviteter. Massen som filtreres ut ekstraheres med 80 ml 2,5 % (w/v) natriumhydroksyd ved 60°C i 90 minutter og vaskes så med avionisert vann til nøytral pH. Kappa-tallet av massen bestemmes. Resultatene gis i det følgende. 500 ml cultures of A. pullulans are grown on either 1% hardwood pulp (Kappa number 18.6) or 1% softwood pulp (Kappa number 22.6) in basal medium for two to eight days at 30°C. On a specified day, a culture is filtered to remove the mass, the supernatant is concentrated ten times using a YM-10 Amicon ultrafiltration membrane and then dialyzed against deionized water for at least 24 hours and tested for protein content and endo-xylanase and xylosidase activities. The mass that is filtered out is extracted with 80 ml of 2.5% (w/v) sodium hydroxide at 60°C for 90 minutes and then washed with deionized water to neutral pH. The kappa number of the mass is determined. The results are given below.

Initialt Kappa-tall = 22,6. Initial Kappa number = 22.6.

Kappa-tall av en masseprøve ekstrahert med natriumhydroksyd uten å anvendes som et substrat for A. pullulans = 18,0. Kappa number of a pulp sample extracted with sodium hydroxide without being used as a substrate for A. pullulans = 18.0.

Initialt Kappa-tall = 18,6. Initial Kappa number = 18.6.

Kappa-tall av en masseprøve ekstrahert med natriumhydroksyd uten å anvendes som et substrat for A. pullulans = 11,4. Kappa number of a pulp sample extracted with sodium hydroxide without being used as a substrate for A. pullulans = 11.4.

ND = ikke bestemt. ND = not determined.

Eksempel 6: Stabilitet av enzymene produsert av A. pullulans Example 6: Stability of the enzymes produced by A. pullulans

ved dyrking på forskjellige substrater. when grown on different substrates.

De enzymatiske aktiviteter av supernatantene oppnådd fra kulturer av A. pullulans dyrket enten på xylan eller på Northern løvtrekraftmasse testes for deres stabilitet ved 50°C. Delmengder av supernatantene inkuberes først ved 50°C og bedømmes deretter umiddelbart ved 5 0°C for både endo-xylanaseaktivitet og xylosidaseaktivitet. The enzymatic activities of the supernatants obtained from cultures of A. pullulans grown either on xylan or on Northern hardwood pulp are tested for their stability at 50°C. Aliquots of the supernatants are first incubated at 50°C and then immediately assessed at 50°C for both endo-xylanase activity and xylosidase activity.

Enzymene som fremstilles når xylan er karbonkilden har en høyere termisk stabilitet enn enzymene fremstilt når kraftmasse er karbonkilde. Når xylan er karbonkilden forblir endo-xylanaseaktiviteten ved 100 % av den opprinnelige aktivitet etter eksponering ved 5 0°C i tredve timer. Xylosidaseaktiviteten nedsettes til 94 % av den initiale aktivitet. I motsetning til dette har enzymet som produseres når løvtrekraftmasse anvendes som substrat bare 17 % av sin opprinnelige endo-xylanaseaktivitet etter eksponering til 50°C i tredve timer og 90 % av sin opprinnelige xylosidaseaktivitet. The enzymes produced when xylan is the carbon source have a higher thermal stability than the enzymes produced when kraft pulp is the carbon source. When xylan is the carbon source, the endo-xylanase activity remains at 100% of the original activity after exposure at 50°C for thirty hours. The xylosidase activity is reduced to 94% of the initial activity. In contrast, the enzyme produced when hardwood pulp is used as substrate has only 17% of its original endo-xylanase activity after exposure to 50°C for thirty hours and 90% of its original xylosidase activity.

Eksempel 7: Delignifisering av kraftmasse ved høy massekonsistens. Example 7: Delignification of kraft pulp at high pulp consistency.

2 g (tørr vekt) av Northern løvtrekraftmasse vaskes med avionisert vann og blir deretter filtrert. Buffer A og xylanase (100 enheter pr. gram tørr masse) tilsettes for å gi massen en konsistens på 10 %. Prøver inkuberes ved rom-temperatur i syv døgn. Prøvene blir så ekstrahert med 2,5 % 2 g (dry weight) of Northern hardwood pulp is washed with deionized water and then filtered. Buffer A and xylanase (100 units per gram of dry mass) are added to give the mass a consistency of 10%. Samples are incubated at room temperature for seven days. The samples are then extracted with 2.5%

(w/v) NaOH i 20 minutter ved 60°C og vaskes med avionisert vann til nøytral pH. En kontrollprøve (ikke tilsetning av xylanase) fremstilles og prøves under anvendelse av den samme prosedyre. (w/v) NaOH for 20 minutes at 60°C and washed with deionized water to neutral pH. A control sample (no addition of xylanase) is prepared and tested using the same procedure.

Kappa-tall for kontrollprøven er 14,4. Kappa-tall for masseprøven som behandles enzymatisk er 11,4. Kappa figure for the control sample is 14.4. Kappa number for the pulp sample that is treated enzymatically is 11.4.

Eksempel 8: Example 8:

Identiske masseprøver (Kappa-tall = 15) behandles med forskjellige blekesekvenser (se følgende tabell). "Klorbehovet" bestemmes først konvensjonelt i henhold til formel I, basert på Kappa-tallet av den ubehandlede masse. Mengden av klor som faktisk tilsettes til reaksjonsmediet er mindre enn den mengde som beregnes med formel I, med unntagelse av testkontroll 1. Den enzymatiske behandling gjennomføres med en xylanasedose på 23 XU/g i 23 timer. Ved slutten av blekesekvensen måles lysheten av massen ved hjelp av TAPPI standard testmetode T452. En masse egnet for bruk i papirindustrien bør ha et lyshetsnivå på 88 eller høyere. Identical pulp samples (Kappa number = 15) are treated with different bleaching sequences (see the following table). The "chlorine demand" is first determined conventionally according to formula I, based on the Kappa number of the untreated pulp. The amount of chlorine that is actually added to the reaction medium is less than the amount calculated by formula I, with the exception of test control 1. The enzymatic treatment is carried out with a xylanase dose of 23 XU/g for 23 hours. At the end of the bleaching sequence, the lightness of the pulp is measured using TAPPI standard test method T452. A pulp suitable for use in the paper industry should have a brightness level of 88 or higher.

Deretter blir de blekede masseprøver anvendt for fremstilling av papir i samsvar med den samme prosess for samtlige prøver. Rivindeks, sprengindeks og bruddlengde for papiret måles ved hjelp av TAPPI testmetode, henholdsvis T414, T403 og T404. Jo høyere disse er desto bedre. The bleached pulp samples are then used for the production of paper in accordance with the same process for all samples. Tear index, burst index and breaking length for the paper are measured using the TAPPI test method, respectively T414, T403 and T404. The higher these are, the better.

Resultatene sees i etterfølgende tabell. The results can be seen in the following table.

B: Behandling med bare buffer. B: Treatment with buffer only.

X: Enzymatisk behandling under anvendelse av xylanase fra X: Enzymatic treatment using xylanase from

A. pullulans. A. pullulans.

Eksempel 9: Example 9:

Forsøk 2 i eksempel 8 gjentas to ganger under anvendelse av 1,8 % klor og med varigheten av den enzymatiske behandling redusert til seks og tre timer. Lysheten av den behandlede masse var henholdsvis 88,1 og 89,3. Experiment 2 in Example 8 is repeated twice using 1.8% chlorine and with the duration of the enzymatic treatment reduced to six and three hours. The lightness of the treated pulp was 88.1 and 89.3 respectively.

Claims

1. Method for bleaching cellulose-containing pulp, especially chemical pulp, characterized in that a) the pulp is treated with a culture of Aureobasidium pullulans or an enzymatic system containing at least one hemicellulase from A. pullulans, and b) the solubilized lignin is removed from the pulp, the enzymatic bleaching possibly being combined with one or more chemical bleaching steps.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that an enzymatic system obtained from a culture of A. pullulans grown in the presence of a carbon source which can induce or stimulate the production of at least one hemicellulase by the fungus is used.

3. Method as stated in claim 1 or 2, characterized in that a supernatant obtained from a culture of A. pullulans is used as the enzymatic system.

4. Procedure as specified in one or more of requirements 1 - 3, characterized in that an enzymatic system containing at least one endo-xylanase from A. pullulans is used. r

5. Procedure as specified in one or more of claims 1 - 4, characterized in that the strain Y-2311 or Y-2311-1 is used as A. pullulans

6. Procedure as stated in one or more of claims 1 - 5, characterized in that the solubilized lignin is removed by alkaline extraction.

7. Method as stated in claim 6, characterized in that the solubilized lignin is removed by alkaline extraction in the presence of oxygen.

8. Procedure as specified in one or more of claims 1 - 7, characterized in that the mass is subjected to between one and three chemical finishing treatments using a chemical bleaching agent.

9. Method as stated in claim 8, characterized in that the pulp is post-treated with an amount of a chlorine-containing compound (Chl) which is at least 20% less than the amount calculated by formula (I) Chl [expressed in % (wt/wt) of oven-dried mass] = 0.2K (I) where K is the Kappa number of the mass before the biological treatment.