專利名稱：硫酸鹽木漿酶法改性的方法
技術領域：
本發明涉及一種化學木漿生物處理技術，具體涉及硫酸鹽木漿酶法改性的方法，屬于制漿造紙技術領域。
背景技術：
硫酸鹽法制漿是生產高強度紙漿最普通的方法，硫酸鹽漿的高強度主要是由于硫酸鹽法蒸煮，使纖維形態結構完整的保存下來，纖維變得柔軟，從而較好的保留了單根纖維強度，并賦予纖維較大的接觸面積，增加了纖維之間的結合力。但是，完整的纖維形態結構也給后序的打漿帶來了困難，而且，硫酸鹽蒸煮也使得木素在纖維細胞壁中按厚度呈均勻分布，阻礙了打漿作用的進行，再加上硫酸鹽漿細胞壁中初生壁碳水化合物的高聚合度，以及纖維表面的LCC，都使得硫酸鹽漿打漿十分困難。
由于硫酸鹽紙漿打漿困難，許多研究者采用生物酶對硫酸鹽漿打漿之前進行預處理，酶處理初期，纖維表面的半纖維素分解，提高了纖維表面吸水潤漲程度，同時也提高了纖維表面的通透性，促進酶分子擴散、滲透到纖維內部，使微細纖維間半纖維素被降解，進一步促進了纖維潤漲，使微細纖維鍵作用力減弱；同樣，也使S1層結構松弛，微細纖維間發生滑動，有利于S1層的去除和S2層的纖維潤漲及細纖維化。如果加以適當的控制，使半纖維素酶破除LCC間的結合鍵，打開通道，讓纖維素酶作用于纖維表面產生適當剝離效應，將P層和S1層破除，使S2層恰好裸露出來而不受到損害，加速纖維細纖維化，則會在不損失紙漿強度性能的情況下促進打漿，從而節約打漿能耗。
早在五、六十年代酶改性紙漿就應用于對降低打漿能耗的研究，那時使用的酶是半纖維素酶。1986年努等人報道了木聚糖酶對漂白化學漿的酶法打漿作用。參見努等人，木聚糖酶對化學漿纖維的作用，木材化學，6(2)167，1986(Noé，P.et al.，Action of xylanaseson chemical pulp fibers.J Wood Chem.Technol.，6(2)167，1986)近年來許多研究者在研究酶改性針葉木紙漿濾水性能時發現，打漿前加入酶，打漿能耗明顯降低。比哈德瓦等人比較幾種商品酶制劑處理針葉木漿的作用效果表明，使用半纖維素酶處理針葉木漿，打漿時間降低，紙漿強度保持不變或稍微有所降低。參見比哈德瓦等人，使用酶對纖維進行改性提高紙漿的打漿性能，生物技術，51(1)21-26，1996(Bhardwaj，Nishi K.Bajpai，Pratima；Bajpai，Pramod K.，Use of enzymes in modification of fibres for improved beatability，Journalof Biotechnology，51(1)21-26，1996)。Mansfield等用復合纖維素酶NovozymeSP342選擇性地單獨處理花旗松漿的粗長纖維級分，改善纖維表面的粗糙度，可提高成漿得率，降低酶的使用量，并改善紙張的平滑度，從而改善紙張的印刷適性，但紙漿粘度和撕裂度有所降低。參見曼尼斯菲爾德等人，酶處理和纖維分級結合提高花旗松性能，美國制漿造紙工業技術學會雜志，Tappi J，82(5)152，1999(Mansfield Shawn D，Jason Swanson D，NormRoberts et al.，Enhancing douglas-fin pulp properties with a combination of enzyme treatmentsand fiber fractionation.TAPPI Journal，82(5)152-158，1999)。
近年來，纖維素酶和半纖維酶被廣泛用來改善廢紙漿的濾水性，大量的研究發現，纖維素酶酶解能使紙漿的游離度上升。關于纖維素酶處理對紙漿強度的影響，一般認為，只要控制合適的反應條件，酶處理不會引起物理強度大的變化，而過多的酶用量和過長的反應時間都會造成紙漿強度的大大下降。
從目前的研究情況來看，不同的生物酶處理紙漿后，打漿能耗雖然有所降低，但大多對紙漿強度有一定程度的損傷，在紙張抄造過程中需要加入昂貴的化學藥品來增加紙張的強度，這些化學藥品的使用對改善紙張的強度的作用有限，并導致濕部系統變的復雜，同時對白水的回用會產生不利的影響，因此尋找對打漿特性改善并且對紙漿強度無損傷或能改善紙漿強度的酶制劑對硫酸鹽漿的打漿及纖維性能改善具有重要意義。
發明內容本發明針對目前使用硫酸鹽木漿的造紙廠紙漿打漿難的現狀，提供一種新型的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，紙漿打漿前采用酶處理，能夠提高纖維的潤漲和打漿過程中的分絲帚化，從而提供打漿后紙漿的物理強度。
本發明的硫酸鹽木漿酶法改性的方法技術方案是，對打漿前的硫酸鹽木漿加入酶進行處理，酶用量是20-1000g/噸漿，漿濃3-15％，溫度20-60℃，時間0.5-4h，pH 5.0-8.5。
所述的酶為諾維信公司產纖維素酶Novozymes476、Novozymes342、Nozymes51064中的一種或兩種。
所述的硫酸鹽木漿為針葉木或闊葉木紙漿，紙漿是未漂漿或漂白漿。
優選的，上述纖維素酶在碎解過程中加入。
經本發明酶處理后的紙漿可采用盤磨或其他打漿設備進行打漿。
現有技術中硫酸鹽木漿打漿困難主要是纖維分絲帚化困難，打漿過程中當纖維被切斷較多而分絲帚化較少時，纖維間的結合力下降，紙漿的強度下降。同時，一般的酶處理在改善打漿特性的同時會導致紙漿強度的下降。本發明的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，紙漿打漿前采用酶處理，能夠提高纖維的潤漲和打漿過程中的分絲帚化，從而提高打漿后紙漿的物理強度。
與現有技術相比，本發明的優良效果如下現有的纖維酶法改性技術，雖然能改善硫酸鹽漿的打漿特性，但往往造成紙漿物理強度的下降。本發明采用纖維素酶處理硫酸鹽紙漿，能夠改善纖維的潤漲，從而在打漿過程中增加纖維的分絲帚化，與未經酶處理的紙漿相比，在降低打漿能耗的同時提高纖維間的結合力，改善紙漿的物理強度。
具體實施方式
下面實施例中所用酶為諾維信公司產纖維素酶Novozymes476，Novozymes342和Nozymes51064。
實施例1進口加拿大“金獅”牌針葉木硫酸鹽漂白漿，水力碎漿機中3-5％的漿濃下碎解，碎解過程中單獨加入纖維素酶Novozymes476，酶加入量為100g/噸漿，碎解10分鐘，然后在40-55℃，pH6.0-7.5下處理30-2.0h，然后在3-4％的漿濃下用盤磨機磨漿。磨漿后紙漿打漿度70-75°SR，與不加酶處理的紙漿相比，加酶處理打漿后，在同樣的打漿度下，抗張強度提高20％，耐破度提高15％，而撕裂強度基本相同，同時打漿時間減少15％。
實施例2桉木硫酸鹽闊葉木漂白漿，水力碎漿機中3-5％的漿濃下碎解，碎解過程中加入纖維素酶Novozymes476和Nozymes51064的1∶1重量比的混合物，酶加入量為150g/噸漿，碎解10分鐘，然后在30-55℃，pH5.0-7.5下處理0.5-2.0h，然后在3.0-4.0％的漿濃下用盤磨機磨漿。磨漿后紙漿打漿度50-55°SR，與不加酶處理的紙漿相比，加酶處理打漿后，在同樣的打漿度下，抗張強度提高15％，耐破度提高10％，而撕裂強度基本相同，同時打漿時間減少10％。
實施例3如實施例1，所不同的是酶處理紙漿為未漂針葉木硫酸鹽漿實施例4如實施例2，所不同的是酶處理紙漿為未漂闊葉木硫酸鹽漿實施例5如實施例2，所不同的是酶處理溫度為20-30℃，酶加入量為200g/噸漿。
實施例6如實施例1，所不同的是同時加入酶Novozymes476和Novozymes51064，酶用量分別為200g/噸漿和100g/噸漿。
實施例7如實施例2，所不同的是加入的酶為Novozymes342和Novozymes51064，酶用量分別為600g/噸漿和200g/噸漿。
權利要求
1.硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于對打漿前的硫酸鹽木漿加入酶進行處理，酶用量是20-1000g/噸漿，漿濃3-15％，溫度20-60℃，時間0.5-4h，pH5.0-8.5。
2.如權利要求1所述的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于所述酶為諾維信公司產纖維素酶Novozymes476、Novozymes342、Nozymes51064中的一種或兩種。
3.如權利要求1所述的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于所述的硫酸鹽木漿為針葉木或闊葉木紙漿。
4.如權利要求1所述的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于所述紙漿是未漂漿或漂白漿。
5.如權利要求1所述的硫酸鹽木漿酶法改性的方法，其特征在于所述纖維素酶在碎解過程中加入。
全文摘要
硫酸鹽木漿酶法改性的方法，屬于制漿造紙技術領域。對打漿前的硫酸鹽木漿加入酶進行處理，酶用量是20－1000g/噸漿，漿濃3－15％，溫度20－60℃，時間0.5－4h，pH 5.0－8.5。本發明采用纖維素酶處理硫酸鹽紙漿，能夠改善纖維的潤漲，從而在打漿過程中增加纖維的分絲帚化，與未經酶處理的紙漿相比，在降低打漿能耗的同時提高纖維間的結合力，改善紙漿的物理強度。
文檔編號D21H11/06GK1814911SQ2006100425
公開日2006年8月9日 申請日期2006年2月28日 優先權日2006年2月28日
發明者秦夢華, 李宗全, 傅英娟, 徐清華 申請人:山東輕工業學院