RU2776126C1 - Method for delignification of cellulose materials - Google Patents

Method for delignification of cellulose materials Download PDF

Info

Publication number
RU2776126C1
RU2776126C1 RU2021128708A RU2021128708A RU2776126C1 RU 2776126 C1 RU2776126 C1 RU 2776126C1 RU 2021128708 A RU2021128708 A RU 2021128708A RU 2021128708 A RU2021128708 A RU 2021128708A RU 2776126 C1 RU2776126 C1 RU 2776126C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
delignification
cellulose
lipase
pulp
cellulose materials
Prior art date
Application number
RU2021128708A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Юрьевна Демьянцева
Вадим Аполлонович Липин
Регина Анатольевна Смит
Иван Алексеевич Федоскин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД)"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД)" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна (СПбГУПТД)"
Application granted granted Critical
Publication of RU2776126C1 publication Critical patent/RU2776126C1/en

Links

Abstract

FIELD: pulp and paper industry.
SUBSTANCE: invention relates to the pulp and paper industry, namely to the methods for delignification of cellulose in the processing of mainly wood. This method can also be used for processing other types of cellulose materials: cake, cotton, flax, hemp, jute, straw, rice husks and others. Delignification of cellulose materials is carried out by sequential treatment with lipase and an oxidizing agent, and the treatment of cellulose materials is carried out with a mixture of one percent solutions of lipase and oxyethylated fatty acid or its derivative at a mass ratio of 1:1÷4 for 0.5-1.5 hours at a temperature of 20-40°C. Penta-oxyethylated tridecanoic acid monoethanolamide ester with the formula C12H25CONHCH2CH2O(C2H4O)5H is mainly used as a derivative of oxyethylated higher fatty acid. Lipase is selected from Candida, Aspergillus, Pseudomonas, Humicola, Chromobacter. A delignification cellulose material is obtained at a lower temperature and time of suspension processing and a target product with a reduced lignin content. An increase in the reactivity of cellulose to viscose formation after delignification is also achieved.
EFFECT: method allows for the delignification of cellulose materials, while simultaneously achieving a low degree of environmental impact.
3 cl, 1 tbl, 29 ex

Description

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, а именно к способам делигнификации целлюлозы при переработке преимущественно древесины. Данный способ может быть также использован для переработки других видов целлюлозных материалов: жмыха, хлопка, льна, пеньки, джута, соломы, шелухи риса и других. После делигнификации целлюлозные материалы содержат пониженное количество лигнина.The invention relates to the pulp and paper industry, and in particular to methods of pulp delignification in the processing of mainly wood. This method can also be used to process other types of cellulosic materials: cake, cotton, flax, hemp, jute, straw, rice husks and others. After delignification, cellulosic materials contain a reduced amount of lignin.

Целлюлозное сырье - это сложный материал, который состоит из целлюлозы, гемицеллюлоз, лигнина, а также других второстепенных компонентов. Лигнин связан с целлюлозой и гемицеллюлозами и, вероятно, ковалентно связан как с целлюлозой, так и с гемицеллюлозой. Лигнин обычно удаляют из сырья, поскольку он придает коричневатый цвет, снижает прочность и придает другие нежелательные характеристики готовому продукту. Большая часть лигнина удаляется из целлюлозного сырья путем химической варки (например, крафт-процесс). В процессе последующей отбелки целлюлоза реагирует с пероксидом водорода, хлором и другими окисляющими химическими веществами для дальнейшего удаления лигнина, обеспечивая стабильную осветленную целлюлозу. Однако обработка целлюлозных материалов химическими веществами нежелательна с экологической точки зрения, поскольку образующиеся сточные воды содержат большое количество токсичных соединений (например, хлорированных фенолов). Обеспокоенность вредным воздействием на окружающую среду, вызываемым отбеливанием целлюлозы химическими веществами, побудила промышленность искать методы делигнификации, которые бы позволили снизить расход химических веществ при отбелке.Cellulose raw material is a complex material that consists of cellulose, hemicellulose, lignin, and other minor components. Lignin is associated with cellulose and hemicelluloses, and is probably covalently associated with both cellulose and hemicellulose. Lignin is usually removed from raw materials because it imparts a brownish color, reduces strength, and imparts other undesirable characteristics to the finished product. Most of the lignin is removed from the cellulosic feedstock by chemical pulping (eg, the kraft process). During the post-bleaching process, the pulp reacts with hydrogen peroxide, chlorine and other oxidizing chemicals to further remove lignin, providing stable, bleached pulp. However, the treatment of cellulosic materials with chemicals is undesirable from an environmental point of view, since the resulting wastewater contains a large amount of toxic compounds (for example, chlorinated phenols). Concerns about the environmental impact of chemical bleaching of pulp have prompted the industry to look for delignification techniques to reduce bleaching chemicals.

Известен способ отбелки целлюлозы путем ее отбелки озоном в присутствии добавки оксиэтилированных алкилоламидов синтетических жирных кислот [Авт. свид. СССР 518544, D21C 9/10, 22.07.1976]. Согласно данному способу отбелку ведут в течение 5 часов в кислой среде, а добавку оксиэтилированных алкилоламидов синтетических жирных кислот производят для поддержания необходимого рН. Недостатками данного способа являются низкое качество волокна, большая продолжительность и невысокая степень делигнификации конечной целлюлозы.A known method of bleaching pulp by bleaching it with ozone in the presence of the addition of ethoxylated alkylolamides of synthetic fatty acids [Ed. certificate USSR 518544, D21C 9/10, 07/22/1976]. According to this method, bleaching is carried out for 5 hours in an acidic environment, and the addition of ethoxylated alkylolamides of synthetic fatty acids is carried out to maintain the required pH. The disadvantages of this method are the low quality of the fiber, the long duration and the low degree of delignification of the final pulp.

Для делигнификации целлюлозных материалов перед отбелкой используют ферменты, полученные из грибковых и бактериальных источников. Независимо от механизма, обработка ферментами позволяет снизить расход химических реагентов при последующем отбеливании, в том числе пероксида водорода, диоксида хлора и др. Это, в свою очередь, снижает количество стоков, образующихся при таких процессах.Enzymes derived from fungal and bacterial sources are used to delignify cellulosic materials prior to bleaching. Regardless of the mechanism, enzyme treatment reduces the consumption of chemicals during subsequent bleaching, including hydrogen peroxide, chlorine dioxide, etc. This, in turn, reduces the amount of effluent generated during such processes.

Известен способ делигнификации целлюлозы, включающий ферментную обработку крафт-целлюлозы ксиланазой перед пероксидным отбеливанием [US Pat. 5683911, D21C 9/10, 04.11.1997]. Ксиланазы активны при высоких температурах и щелочном рН, и действуют на гемицеллюлозно-целлюлозную матрицу суспензии, с которой связан лигнин, так что после обработки ферментом лигнин высвобождается и/или становится доступным для выделения с помощью соответствующего экстрагента.A known method of pulp delignification, including enzymatic treatment of kraft pulp with xylanase before peroxide bleaching [US Pat. 5683911, D21C 9/10, 11/04/1997]. The xylanases are active at high temperatures and alkaline pH and act on the hemicellulose-cellulose matrix of the suspension to which the lignin is bound, so that after treatment with the enzyme the lignin is released and/or made available for isolation with an appropriate extractant.

Недостатком данного способа является недостаточная степень делигнификации. При использовании ксиланаз в качестве фермента также имеет место низкая селективность при незначительном снижении количества сахара, высвобождаемого в фильтрате, что показывает невозможность ксиланазы разлагать гексенуроновые кислоты.The disadvantage of this method is the insufficient degree of delignification. When using xylanases as an enzyme, there is also low selectivity with a slight decrease in the amount of sugar released in the filtrate, which indicates the impossibility of xylanase to degrade hexenuronic acids.

Известен также способ отбелки крафт-целлюлозы из жома путем обработки липазой из грибка Aspergillus niger с последующей последовательностью стадий химической отбелки, включающей пероксидную отбелку [Rashedi Н., Amoabediny Gh., Eskandari S. et al. Application of a commercial lipase enzyme on biobleaching of kraft bagasse pulp // Cellulose Chemistry and Technology, 2008.V. 42. N. 7. pp. 397-402].There is also known a method for bleaching kraft pulp from pulp by treatment with lipase from the fungus Aspergillus niger, followed by a sequence of stages of chemical bleaching, including peroxide bleaching [Rashedi H., Amoabediny Gh., Eskandari S. et al. Application of a commercial lipase enzyme on biobleaching of kraft bagasse pulp // Cellulose Chemistry and Technology, 2008.V. 42. No. 7. pp. 397-402].

Недостатками данного способа является незначительное снижение остаточного лигнина после ступени пероксидной обработки (на 0,2-0,28%) при достаточно большом расходе реагентов как на ферментную обработку, так и для окислительной деструкции.The disadvantages of this method is a slight decrease in residual lignin after the stage of peroxide treatment (by 0.2-0.28%) with a sufficiently high consumption of reagents for both enzymatic treatment and oxidative degradation.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ делигнификации целлюлозы, включающий ферментативную обработку крафт-целлюлозы липазой, полученной из Aspergillus [Nguyen D., Zhang X., Jiang Z.H., Tsang A. Bleaching of kraft pulp by a commercial lipase: Accessor enzymes degrade hexenuronic acids // Enzyme and Microbial Technology 2008. V. 43. N. 2. pp. 130-136]. Согласно данному способу ферментной обработке липазой подвергают крафт-целлюлозу перед пероксидным отбеливанием. Обработку проводят при температуре 50-80°С, в течение 2 ч. В результате снижения числа Каппа (содержания лигнина) в зависимости от вида целлюлозы - сульфатной лиственной и сульфатной хвойной - происходит на 1,7 единицы (11,8%) и 0,6 единицы (1,9%) соответственно, при этом уменьшается и содержание гексенуроновых кислот в целлюлозе соответственно на 15,9% и 13,0% (описание прототипа прилагается).The prototype of the present invention is a method for delignification of cellulose, including enzymatic treatment of kraft pulp with lipase obtained from Aspergillus [Nguyen D., Zhang X., Jiang Z.H., Tsang A. Bleaching of kraft pulp by a commercial lipase: Accessor enzymes degrade hexenuronic acids // Enzyme and Microbial Technology 2008. V. 43. N. 2. pp. 130-136]. According to this method, kraft pulp is subjected to an enzymatic treatment with lipase prior to peroxide bleaching. The treatment is carried out at a temperature of 50-80°C for 2 hours. As a result of a decrease in the Kappa number (lignin content), depending on the type of pulp - sulfate hardwood and sulfate softwood - occurs by 1.7 units (11.8%) and 0 .6 units (1.9%), respectively, while decreasing the content of hexenuronic acids in cellulose, respectively, by 15.9% and 13.0% (description of the prototype is attached).

Недостатками прототипа являются недостаточная степень делигнификации, большая продолжительность, высокая температура обработки ферментом, низкая реакционная способность целлюлозы к вискозообразованию после делигнификации.The disadvantages of the prototype are the insufficient degree of delignification, the long duration, the high temperature of the enzyme treatment, the low reactivity of cellulose to viscose after delignification.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно получение делигнификационного целлюлозного материала при более низкой температуре и времени обработки суспензии и получение целевого продукта с пониженным содержанием лигнина.The objective of the present invention is to eliminate these shortcomings, namely, obtaining a delignified cellulose material at a lower temperature and suspension processing time and obtaining a target product with a reduced lignin content.

Поставленная задача решается тем, что способ делигнификации целлюлозных материалов, включает последовательность обработки целлюлозных материалов липазой и окисляющим веществом, причем обработку целлюлозных материалов осуществляют смесью однопроцентных растворов липазы и оксиэтилированной жирной кислоты или ее производной при массовом соотношении 1:1÷4 в течение 0,5-1,5 часов при температуре 20-40°С.The problem is solved by the fact that the method of delignification of cellulose materials includes the sequence of processing cellulose materials with lipase and an oxidizing agent, and the processing of cellulose materials is carried out with a mixture of 1% solutions of lipase and ethoxylated fatty acid or its derivative at a mass ratio of 1:1÷4 for 0.5 -1.5 hours at a temperature of 20-40°C.

Преимущественно в качестве оксиэтилированной высшей жирной кислоты или ее производной используется пентаоксиэтилированный эфир моноэтаноламида тридекановой кислоты формулой C12H25CONHCH2CH2O(C2H4O)5H.Preferably, tridecanoic acid monoethanolamide pentaoxyethylated ester of the formula C 12 H 25 CONHCH 2 CH 2 O(C 2 H 4 O) 5 H is used as the ethoxylated higher fatty acid or its derivative.

Липазу выбирают из группы Candida, Aspergillus, Pseudomonas, Humicola, Chromobacter. Для других видов липазы численные значения белизны делигнифицированной целлюлозы несколько ниже.The lipase is selected from the group Candida, Aspergillus, Pseudomonas, Humicola, Chromobacter. For other types of lipase, the numerical values of the whiteness of delignified cellulose are somewhat lower.

Существенными признаками заявляемого способа является неразрывная совокупность признаков указанных в формуле изобретения. В заявляемом решении использование липазы и оксиэтилированной высшей жирной кислоты или ее производной в заявленной комбинации веществ в сочетании с другими указанными выше признаками позволяет достигнуть указанный выше результат. На основании этого можно сделать вывод о существенности отличий в заявленном решении.The essential features of the proposed method is an inseparable set of features specified in the claims. In the claimed solution, the use of lipase and ethoxylated higher fatty acid or its derivative in the claimed combination of substances in combination with the other features mentioned above makes it possible to achieve the above result. Based on this, we can conclude that the differences in the claimed solution are significant.

В качестве целлюлозных материалов, например, используют сульфатную целлюлозу или сульфитную целлюлозу различных пород древесины.As cellulosic materials, for example, sulfate pulp or sulfite pulp of various types of wood is used.

В качестве оксилэтилированной высшей жирной кислоты или ее производной (ОЖК) преимущественно используют пентаоксиэтилированный эфир моноэтаноламида тридекановой кислоты, поскольку в этом случае достигается наиболее высокая белизна целлюлозы.Pentaoxyethylated ester of tridecanoic acid monoethanolamide is mainly used as the oxyethylated higher fatty acid or its derivative (HFA), since in this case the highest whiteness of cellulose is achieved.

Согласно заявляемому способу, в суспензию небеленой целлюлозы, например, сульфатной лиственной или сульфитной хвойной, концентрацией 10% при перемешивании со скоростью, например, 150 об/мин добавляют смесь липаза и ОЖК при их массовом соотношении 1:1÷4 (например, при pH 7, температуре 20-40°С, расходе смеси 500 мг/кг целлюлозы) и выдерживают, например, 0,5-1,5 часа на водяной бане. После обработки суспензию целлюлозы фильтруют на воронке Бюхнера и промывают водой. Затем суспензию той же концентрации подвергают химической делигнификации путем обработки окисляющим веществом, например, гидроксидом натрия в присутствии пероксида водорода, например, в течение 1 часа при температуре 75°С. Получают целлюлозу, которую анализируют на содержание лигнина (число Каппа) определенного по ГОСТ 11960-79, белизну - по ГОСТ 30437-96 (ISO 3688-77), реакционную способность к вискозообразованию - по ГОСТ 9003-75.According to the claimed method, a mixture of lipase and OFA is added to a suspension of unbleached pulp, for example, sulfate hardwood or sulfite softwood, at a concentration of 10% with stirring at a speed of, for example, 150 rpm, a mixture of lipase and OFA is added at their mass ratio of 1:1÷4 (for example, at pH 7, temperature 20-40°C, mixture flow rate 500 mg/kg cellulose) and incubated, for example, 0.5-1.5 hours in a water bath. After treatment, the cellulose suspension is filtered on a Buchner funnel and washed with water. Then the suspension of the same concentration is subjected to chemical delignification by treatment with an oxidizing agent, for example sodium hydroxide in the presence of hydrogen peroxide, for example, for 1 hour at a temperature of 75°C. Pulp is obtained, which is analyzed for lignin content (Kappa number) determined according to GOST 11960-79, whiteness - according to GOST 30437-96 (ISO 3688-77), reactivity to viscose formation - according to GOST 9003-75.

В результате использования заявленного способа за счет комплексного воздействия веществ, приводящего к образованию развитой поверхности волокон целлюлозных материалов с одновременным гидролизом связей лигноуглеводного комплекса целлюлозы, получают продукт с пониженным содержанием лигнина, при температурах и продолжительности ниже, чем в прототипе. Одновременно продукт делигнификации обладает более высокой реакционной способностью к вискозообразованию.As a result of using the claimed method due to the complex action of substances, leading to the formation of a developed surface of fibers of cellulose materials with simultaneous hydrolysis of the bonds of the ligno-carbohydrate complex of cellulose, a product with a reduced lignin content is obtained, at temperatures and duration lower than in the prototype. At the same time, the delignification product has a higher reactivity to viscose formation.

Пример 1 - прототипExample 1 - prototype

К суспензии небеленой сульфатной лиственной целлюлозы с числом Каппа 20 ед. (массой 10 г абсолютно сухой целлюлозы), консистенцией 10% при перемешивании со скоростью 150 об/мин добавляли липазу (0,15 мл 1% раствора липазы Aspergillus) при температуре 50°С и выдерживали в течение 2 часов. После обработки ферментом суспензию целлюлозы фильтровали на воронке Бюхнера и промывали водой. Затем суспензию обрабатывали гидроксидом натрия в присутствии пероксида водорода в течение 1 часа при температуре 85°С. В результате получали целлюлозу с числом Каппа 12 ед., белизной 71%, с реакционной способностью 100/14%.To a suspension of unbleached sulphate hardwood pulp with a Kappa number of 20 units. (weighing 10 g of absolutely dry cellulose), consistency 10% with stirring at a speed of 150 rpm was added lipase (0.15 ml of 1% solution of Aspergillus lipase) at a temperature of 50°C and kept for 2 hours. After treatment with the enzyme, the cellulose suspension was filtered on a Buchner funnel and washed with water. Then the suspension was treated with sodium hydroxide in the presence of hydrogen peroxide for 1 hour at a temperature of 85°C. As a result, pulp was obtained with a Kappa number of 12 units, a whiteness of 71%, with a reactivity of 100/14%.

Пример 2.Example 2

По сравнению с прототипом, в данном примере температура снижена до 20°С, продолжительность - до 0,5 часа. К суспензии небеленой сульфатной лиственной целлюлозы с числом Каппа 20 ед. (массой 10 г абсолютно сухой целлюлозы), концентрацией 10% при перемешивании со скоростью 150 об/мин вводили липазу (0,15 мл 1% раствора липазы Aspergillus) при температуре 20°С и выдерживали в течение 0,5 часа. После обработки ферментом суспензию целлюлозы фильтровали на воронке Бюхнера и промывали водой. Затем суспензию обрабатывали гидроксидом натрия в присутствии пероксида водорода в течение 1 часа при температуре 75°С. В результате получали целлюлозу с числом Каппа 19 ед., белизной 75%, с реакционной способностью 125/15%. Как видно из данного примера, снижение температуры и продолжительности приводит к существенному повышению числа Каппа в продукте делигнификации и снижению реакционной способности этого продукта.Compared with the prototype, in this example the temperature is reduced to 20°C, the duration is up to 0.5 hours. To a suspension of unbleached sulphate hardwood pulp with a Kappa number of 20 units. (weighing 10 g of absolutely dry cellulose), at a concentration of 10% with stirring at a speed of 150 rpm, lipase (0.15 ml of 1% Aspergillus lipase solution) was introduced at a temperature of 20°C and kept for 0.5 hour. After treatment with the enzyme, the cellulose suspension was filtered on a Buchner funnel and washed with water. Then the suspension was treated with sodium hydroxide in the presence of hydrogen peroxide for 1 hour at a temperature of 75°C. As a result, pulp was obtained with a Kappa number of 19 units, a whiteness of 75%, with a reactivity of 125/15%. As can be seen from this example, a decrease in temperature and duration leads to a significant increase in the Kappa number in the delignification product and a decrease in the reactivity of this product.

Примеры 3-11 (табл. 1).Examples 3-11 (Table 1).

К суспензии небеленой сульфатной лиственной целлюлозы с числом Каппа 20 ед. (массой 10 г абсолютно сухой целлюлозы), концентрацией 10% при перемешивании со скоростью 150 об/мин добавляли смесь липаза:ОЖК при их массовом соотношении 1:2,3 (0,15 мл 1% раствора липазы из Aspergillus) и 0,35 мл 1%-го раствора пентаоксиэтилированный эфир моноэтаноламида тридекановой кислоты формулой C12H25CONHCH2CH2O(C2H4O)5H при температуре 20-40°С и выдерживали при перемешивании в течение 0,5-1,5 часов. После обработки ферментом суспензию целлюлозы фильтровали на воронке Бюхнера и промывали водой. Затем суспензию обрабатывали гидроксидом натрия в присутствии пероксида водорода в течение 1 часа при температуре 75°С. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.To a suspension of unbleached sulphate hardwood pulp with a Kappa number of 20 units. (weighing 10 g of absolutely dry cellulose), at a concentration of 10% with stirring at a speed of 150 rpm, a mixture of lipase:OFA was added at their mass ratio of 1:2.3 (0.15 ml of 1% Aspergillus lipase solution) and 0.35 ml of a 1% solution of tridecanoic acid monoethanolamide pentaoxyethylated ester with the formula C 12 H 25 CONHCH 2 CH 2 O (C 2 H 4 O) 5 H at a temperature of 20-40 ° C and kept under stirring for 0.5-1.5 hours. After treatment with the enzyme, the cellulose suspension was filtered on a Buchner funnel and washed with water. Then the suspension was treated with sodium hydroxide in the presence of hydrogen peroxide for 1 hour at a temperature of 75°C. The numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Примеры 12-14 (табл. 1).Examples 12-14 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примерам 3-11, но в качестве сырья использовали небеленую сульфитную хвойную целлюлозу с числом Каппа 30,1 ед. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out similarly to examples 3-11, but unbleached sulfite softwood pulp with a Kappa number of 30.1 units was used as a raw material. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 15 (табл. 1).Example 15 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но использовали липазу из Pseudomonas. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but used lipase from Pseudomonas. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 16 (табл. 1).Example 16 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но использовали липазу из Candida. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but used lipase from Candida. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 17 (табл. 1).Example 17 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но использовали липазу из Humicola. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but used lipase from Humicola. The numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 18 (табл. 1).Example 18 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но использовали липазу из Chromobacter. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but used lipase from Chromobacter. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 19 (табл. 1).Example 19 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но в качестве ОЖК использовали декаэтиленгликолевый эфир стеариновой кислоты C17H35COO(C2H4O)10H. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but decaethylene glycol ester of stearic acid C 17 H 35 COO (C 2 H 4 O) 10 H was used as the OLC. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in Table one.

Пример 20 (табл. 1).Example 20 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но в качестве ОЖК использовали декаэтиленгликолевый эфир нонадекановой кислоты C18H37COO(C2H4O)10H. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but decaethylene glycol ether of nonadecanoic acid C 18 H 37 COO (C 2 H 4 O) 10 H was used as the OFA. The numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 21 (табл. 1).Example 21 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 16, но в качестве ОЖК использовали декаэтиленгликолевый эфир стеариновой кислоты С17Н35СОО(C2H4O)10Н. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 16, but decaethylene glycol ester of stearic acid C 17 H 35 COO (C 2 H 4 O) 10 N was used as the OLC. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in Table one.

Пример 22 (табл. 1).Example 22 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но соотношение липаза:ОЖК равное 1:4. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but the ratio of lipase:OZHK equal to 1:4. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 23 (табл. 1).Example 23 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но соотношение липаза:ОЖК равное 1:1. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but the ratio of lipase:OZHK equal to 1:1. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 24 (табл. 1).Example 24 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но соотношение липаза:ОЖК равное 1:3. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигцификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but the ratio of lipase:OZHK equal to 1:3. The numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the deligcification product are presented in table. one.

Пример 25 (табл. 1).Example 25 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 16, но соотношение липаза:ОЖК равное 1:4. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 16, but the ratio of lipase:OZHK equal to 1:4. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 26 (табл. 1).Example 26 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но в качестве ОЖК использовали декаоксиэтилированный эфир моноэтаноламида тридекановой кислоты C12H25CONHCH2CH2O(C2H4O)10H. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but decaoxyethylated ester of tridecanoic acid monoethanolamide C 12 H 25 CONHCH 2 CH 2 O (C 2 H 4 O) 10 H was used as the OLC. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table . one.

Пример 27 (табл. 1).Example 27 (Table 1).

Способ осуществлялся аналогично примеру 7, но использовали липазу из Alcaligenes. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.The method was carried out analogously to example 7, but used lipase from Alcaligenes. Numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 28 (табл. 1).Example 28 (Table 1).

В качестве окисляющего вещества использовали диоксид хлора, с последующей обработкой гидроксидом натрия. К суспензии небеленой сульфатной лиственной целлюлозы с числом Каппа 20 ед. (массой 10 г абсолютно сухой целлюлозы), концентрацией 10% при перемешивании со скоростью 150 об/мин добавляли смесь липаза:ОЖК при их массовом соотношении 1:2,3 (0,15 мл 1% раствора липазы из Aspergillus) и 0,35 мл 1%-го раствора пентаоксиэтилированный эфир моноэтаноламида тридекановой кислоты формулой C12H25CONHCH2CH2O(C2H4O)5H при температуре 30°С и выдерживали в течение 1 часа. Затем суспензию обрабатывали водным раствором диоксидом хлора (ClO2) концентрацией 5 г/л объемом 18 мл, соответствующем расходу 0,9% к целлюлозе при 45°С в течение 50 минут при добавлении серной кислоты для поддержания рН 2,5. После обработки суспензию фильтровали через воронку Бюхнера и промывали водой и выдерживали суспензию целлюлозы, концентрацией 10% в течение 1 часа при температуре 75°С при содержании гидроксида натрия 1,3% в растворе. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.Chlorine dioxide was used as the oxidizing agent, followed by treatment with sodium hydroxide. To a suspension of unbleached sulphate hardwood pulp with a Kappa number of 20 units. (weighing 10 g of absolutely dry cellulose), at a concentration of 10% with stirring at a speed of 150 rpm, a mixture of lipase:OFA was added at their mass ratio of 1:2.3 (0.15 ml of 1% Aspergillus lipase solution) and 0.35 ml of a 1% solution of tridecanoic acid monoethanolamide pentaoxyethylated ester with the formula C 12 H 25 CONHCH 2 CH 2 O(C 2 H 4 O) 5 H at a temperature of 30°C and kept for 1 hour. The suspension was then treated with an aqueous solution of chlorine dioxide (ClO 2 ) at a concentration of 5 g/l with a volume of 18 ml, corresponding to a consumption of 0.9% to cellulose at 45°C for 50 minutes with the addition of sulfuric acid to maintain a pH of 2.5. After treatment, the suspension was filtered through a Buchner funnel and washed with water, and the suspension of cellulose was kept at a concentration of 10% for 1 hour at a temperature of 75°C with a sodium hydroxide content of 1.3% in solution. The numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Пример 29 (табл. 1)Example 29 (Table 1)

В качестве окисляющего вещества использовали гипохлорит натрия, с последующей обработкой гидроксидом натрия. К суспензии небеленой сульфатной лиственной целлюлозы с числом Каппа 20 ед. (массой 10 г абсолютно сухой целлюлозы), концентрацией 10% при перемешивании со скоростью 150 об/мин добавляли смесь липаза:ОЖК при их массовом соотношении 1:2,3 (0,15 мл 1% раствора липазы из Aspergillus) и 0,35 мл 1%-го раствора пентаоксиэтилированный эфир моноэтаноламида тридекановой кислоты формулой C12H25CONHCH2CH2O(C2H4O)5H при температуре 30°С и выдерживали в течение 1 часа. После обработки ферментом суспензию целлюлозы фильтровали на воронке Бюхнера и промывали водой. Затем целлюлозу заливали раствором гипохлорита натрия (73 мл раствора концентрацией 10 г/лрасход отбеливающего реагента соответствовал 7,3% к массе целлюлозы) и водой, в результате полученная суспензия целлюлозы, соответствовала концентрации 10%. Суспензию выдерживали при температуре 40°С в течение 1 часа. После обработки суспензию фильтровали через воронку Бюхнера и промывали водой и выдерживали суспензию целлюлозы, концентрацией 10% в течение 1 часа при температуре 75°С при содержании гидроксида натрия 1,3% в растворе. Численные значения числа Каппа, белизны, реакционной способности в продукте делигнификации представлены в табл. 1.Sodium hypochlorite was used as the oxidizing agent, followed by treatment with sodium hydroxide. To a suspension of unbleached sulphate hardwood pulp with a Kappa number of 20 units. (weighing 10 g of absolutely dry cellulose), at a concentration of 10% with stirring at a speed of 150 rpm, a mixture of lipase:OFA was added at their mass ratio of 1:2.3 (0.15 ml of 1% Aspergillus lipase solution) and 0.35 ml of a 1% solution of tridecanoic acid monoethanolamide pentaoxyethylene ester with the formula C 12 H 25 CONHCH 2 CH 2 O(C 2 H 4 O) 5 H at a temperature of 30°C and kept for 1 hour. After treatment with the enzyme, the cellulose suspension was filtered on a Buchner funnel and washed with water. Then the pulp was poured with a solution of sodium hypochlorite (73 ml of a solution with a concentration of 10 g/l bleaching reagent consumption corresponded to 7.3% by weight of the pulp) and water, resulting in a suspension of pulp, corresponded to a concentration of 10%. The suspension was kept at a temperature of 40°C for 1 hour. After treatment, the suspension was filtered through a Buchner funnel and washed with water, and the suspension of cellulose was kept at a concentration of 10% for 1 hour at a temperature of 75°C with a sodium hydroxide content of 1.3% in solution. The numerical values of the Kappa number, whiteness, reactivity in the delignification product are presented in table. one.

Из таблицы видно, что заявляемый способ в заявляемых параметрах осуществления обеспечивает решение описанных выше задач. Полученный после делигнификации целлюлозный материал обладает высокой реакционной способностью и может быть использован для получения химических волокон.The table shows that the claimed method in the claimed implementation parameters provides a solution to the problems described above. The cellulose material obtained after delignification has a high reactivity and can be used to produce chemical fibers.

Использование изобретения позволяет также повысить реакционную способность целлюлозы к вискозообразованию после делигнификации.The use of the invention also makes it possible to increase the reactivity of cellulose to viscose formation after delignification.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Использование в качестве производной оксиэтилированной высшей жирной кислоты пентаоксиэтилированный эфир моноэтаноламида тридекановой кислоты формулой C12H25CONHCH2CH2O(C2H4O)5H позволяет достичь наилучшей белизны продукта делигнификации.The use of tridecanoic acid monoethanolamide pentaoxyethylated ester with the formula C 12 H 25 CONHCH 2 CH 2 O(C 2 H 4 O) 5 H as a derivative of an ethoxylated higher fatty acid makes it possible to achieve the best whiteness of the delignification product.

Продукт делигнификации может быть использован сам по себе, но и подвергнут дальнейшей отбелки, расход химических реагентов при этом существенно снижается. Данный способ может быть использован для переработки других видов целлюлозных материалов: жмыха, хлопка, льна, пеньки, джута, соломы, шелухи риса и других. Заявленный способ помимо уменьшения расхода отбеливающих реагентов способствует снижению отрицательного воздействия на окружающую среду и повышению безопасности жизнедеятельности человека.The delignification product can be used on its own, but also subjected to further bleaching, the consumption of chemical reagents is significantly reduced. This method can be used to process other types of cellulose materials: cake, cotton, flax, hemp, jute, straw, rice husks and others. The claimed method, in addition to reducing the consumption of bleaching reagents, helps to reduce the negative impact on the environment and increase the safety of human life.

Claims (3)

1. Способ делигнификации целлюлозных материалов, включающий последовательную обработку липазой и окисляющим веществом, отличающийся тем, что обработку целлюлозных материалов осуществляют смесью однопроцентных растворов липазы и оксиэтилированной жирной кислоты или ее производной при массовом соотношении 1:1÷4 в течение 0,5-1,5 часов при температуре 20-40°С;1. The method of delignification of cellulose materials, including sequential treatment with lipase and an oxidizing agent, characterized in that the treatment of cellulose materials is carried out with a mixture of one percent solutions of lipase and ethoxylated fatty acid or its derivative at a mass ratio of 1:1÷4 for 0.5-1, 5 hours at a temperature of 20-40°C; 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве производной оксиэтилированной высшей жирной кислоты используют пентаоксиэтилированный эфир моноэтаноламида тридекановой кислоты формулой C12H25CONHCH2CH2O(C2H4O)5H.2. The method according to p. 1, characterized in that the pentaoxyethylated ester of tridecanoic acid monoethanolamide with the formula C 12 H 25 CONHCH 2 CH 2 O (C 2 H 4 O) 5 H is used as a derivative of an ethoxylated higher fatty acid. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что липазу выбирают из Candida, Aspergillus, Pseudomonas, Humicola, Chromobacter.3. The method according to p. 1, characterized in that the lipase is selected from Candida, Aspergillus, Pseudomonas, Humicola, Chromobacter.
RU2021128708A 2021-09-30 Method for delignification of cellulose materials RU2776126C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2776126C1 true RU2776126C1 (en) 2022-07-13

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5437992A (en) * 1994-04-28 1995-08-01 Genencor International, Inc. Five thermostable xylanases from microtetraspora flexuosa for use in delignification and/or bleaching of pulp
RU2142479C1 (en) * 1994-12-16 1999-12-10 Лигноцим ГмбХ Multicomponent system for alteration, destruction, or bleaching of lignin, lignin-containing materials or coal, and method of utilization thereof
RU2721135C2 (en) * 2015-08-22 2020-05-18 Неозайм Интернэшнл, Инк. Composition for making paper, method and use thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5437992A (en) * 1994-04-28 1995-08-01 Genencor International, Inc. Five thermostable xylanases from microtetraspora flexuosa for use in delignification and/or bleaching of pulp
US5683911A (en) * 1994-04-28 1997-11-04 Genencor International, Inc. Method of enhancing the delignification and/or bleaching of pulp
RU2142479C1 (en) * 1994-12-16 1999-12-10 Лигноцим ГмбХ Multicomponent system for alteration, destruction, or bleaching of lignin, lignin-containing materials or coal, and method of utilization thereof
RU2721135C2 (en) * 2015-08-22 2020-05-18 Неозайм Интернэшнл, Инк. Composition for making paper, method and use thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Viikari et al. Bleaching with enzymes
Bajpai Application of enzymes in the pulp and paper industry
US7368036B2 (en) Xylanase treatment of chemical pulp
CN105431586B (en) Reduce the hexenuronic acid content in cellulose pulp
NZ235039A (en) Treatment of chemical pulp with an alkaline xylanase above ph 7.5, followed by chlorine treatment
PT94450A (en) PROCESS FOR THE ENZYMATIC LENGTH OF LIGNOCELLULOSIC MATERIAL
EP0546721B1 (en) Treating lignocellulosic materials
CA2079000C (en) Method for the use of enzymes in processing and bleaching of paper pulp, and apparatus for use thereof
Christov et al. Impact of xylanase and fungal pretreatment on alkali solubility and brightness of dissolving pulp
US7320741B2 (en) Method of xylanase treatment in a chlorine dioxide bleaching sequence
EP0487557A1 (en) Improvement of oxygen bleaching of pulp.
RU2037594C1 (en) Method for producing cellulose
JPH04245988A (en) Chlorine-free method for bleaching pulp
RU2776126C1 (en) Method for delignification of cellulose materials
US5785811A (en) Process for treating lignocellulosic material with soybean peroxidase in the presence of peroxide
CA2044100A1 (en) Biobleaching process
Sigoillot et al. Enzymatic treatment with manganese peroxidase from Phanerochaete chrysosporium for enhancing wheat straw pulp characteristics
KR100538083B1 (en) Oxygen delignification of lignocellulosic material
Yoon et al. Bleaching of kraft pulp with xylanase and laccase-mediator system
JPH09273092A (en) Pretreatment in forming pulp from oil palm stalk
WO1994020672A1 (en) Process for bleaching pulp
Christov et al. Biobleaching in dissolving pulp production
WO2003048449A1 (en) Bleaching stage using xylanase with hydrogen peroxide, peracids, or a combination thereof
Li et al. Studies on hypersaline-tolerant white-rot fungi III: biobleaching of unbleached kraft pulp by hypersaline-tolerant manganese peroxidase from a marine white rot isolate, Phlebia sp. MG-60
Lal et al. Bio-bleaching of Anthocephalus cadamba kraft pulp through direct fungal treatment by FEQP sequence