CN114045695A - 复配生物酶制剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种复配生物酶制剂及其制备方法和应用,生物酶制剂(质量百分比)包括,内切纤维素酶30‑35%;外切纤维素酶20‑25%;氯化钠2‑5%;山梨酸钾1‑3%;去离子水0‑12%。制备时,先将去离子水加入搅拌罐中,按比例将氯化钠、果胶酶、漆酶加入搅拌罐中搅拌,再将内切纤维素酶、外切纤维素酶、木聚糖酶继续搅拌,按比例加入山梨酸钾搅拌得复配生物酶制剂。生物酶制剂用于制备化机浆,采用本发明的复配生物酶制剂处理木片,可以将纤维活化,使纤维结构变得疏松,通过对纤维内部进行分解,促进了磨浆过程中的纤维的吸水润胀和细纤维化程度,使得磨浆更容易,节省磨浆能耗。同时,复配生物酶制剂可以去除木片中部分木质素,提高纸浆的白度、降低化学品用量。
Description
技术领域
本发明涉及造纸技术领域,尤其涉及一种复配生物酶制剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着我国经济的进一步增长,人们生活水平不断提高,人们对纸品的需求也不断增长,仅靠优质木材原料已远远不能满足市场的需求。同时,我国造纸工业发展迅速,纸张总产量也迅速增长,造纸原料的供给不足成为了制约我国造纸工业发展的重要因素。伴随着全球范围内化石能源的紧俏,价格不断上涨,因此对于高得率浆生产企业而言,降低磨浆电耗、继而节约生产成本的同时努力提升高得率浆性能,扩大纸浆应用范围显得日益重要。
化机浆具有得率高、高松厚度、挺度好等优点,使得其在造纸领域应用越来越广。近年来,生物酶技术在造纸工业中得到广泛应用,使用生物酶处理可以减少制浆造纸过程对环境的污染,改进产品性能,具有环保与现实的双重价值。
中国专利申请CN108374292A中提供了一种利用特效复合生物酶制剂制备化机浆的生产工艺,其特制的生物酶制剂是由谷氨酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、枯草芽孢杆菌冻干粉、醋酸杆菌冻干粉、有机酸营养液和水组成,在木片搓丝时分两次加入生物酶,但是该酶解反应温度达到80℃左右,化机浆制浆***温度较高,且伴随着搅拌剪切过程,生物酶利用效率并不高,制浆能耗仍然比较高。
发明内容
鉴于现有技术存在上述缺陷,本发明的目的在于提供一种复配生物酶制剂及其制备方法和应用。
本发明的目的,将通过以下技术方案得以实现:
一种复配生物酶制剂:所述生物酶制剂(质量百分比)包括,
内切纤维素酶 30-35%;
外切纤维素酶 20-25%;
氯化钠 2-5%;
山梨酸钾 1-3%;
去离子水 0 -12%。
优选地,所述制剂还包括木聚糖酶15-20%;果胶酶10-15%。所述木聚糖酶和果胶酶可以很好的去除木片中的果胶,降解木片中半纤维素的木聚糖,使得木片结构松驰。
优选地,所述制剂还包括漆酶10-15%。所述漆酶可以降解木片中的木质素。
优选地,所述内切纤维素酶的酶活力为15000-20000u/ml;所述外切纤维素酶的酶活力为15000~20000u/ml。
优选地,所述木聚糖酶的酶活力为20000-25000u/ml,所述果胶酶的酶活力为20000-25000u/ml。
优选地,所述漆酶的酶活力为30000-35000u/ml。
优选地,以上任意一种所述的复配生物酶制剂的制备方法,包括如下步骤,先将去离子水加入搅拌罐中,按比例将氯化钠、果胶酶、漆酶加入搅拌罐中搅拌,再将内切纤维素酶、外切纤维素酶、木聚糖酶继续搅拌,最后按比例加入山梨酸钾搅拌得复配生物酶制剂。
优选地,以上所述的复配生物酶制剂的应用,所述生物酶制剂用于制备化机浆。
优选地,所述生物酶制剂制备化机浆包括以下步骤:
S1、备料:木片经筛选后到木片仓;
S2、生物酶预处理:对进木片仓的木片进行预处理,生物酶预处理的条件为pH为6-8,温度为30-70℃,生物酶制剂用量为200克/绝干浆,反应时间为48小时以上;将复配生物酶制剂用清水稀释100倍后均匀喷淋到进木片仓的木片上,喷淋生物酶的木片在木片仓中储存48小时以上;
S3、洗涤:对S2中处理后的木片进行洗涤并常压预汽蒸;
S4、螺旋挤压:将S3处理后的木片进行螺旋挤压,得到挤压后浆料;
S5、化学浸渍:以碱性过氧化氢溶液为浸渍药液,对挤压后的浆料进行化学浸渍;
S6、一段粗磨浆:对S5的浆料进行常压磨浆,其浆料的质量浓度为20%-25%;
S7、漂白:对S6的浆料进行补充漂白;所述漂白式的药液的溶剂为水,溶质包括过氧化氢、氢氧化钠、硅酸钠、DTPA,各溶质用量与浆料绝干质量的比例为:过氧化氢用量为3%-4%,氢氧化钠用量为2%-4%,硅酸钠用量为3.0%,DTPA用量为0 .5%;
S8、二段精磨浆:将S7获得的浆料进行常压磨浆后制备得到化机浆,化机浆分别经过消潜、洗涤、筛选、净化成纸浆,用于纸浆性能测试,其中,所述浆料的质量浓度为20%-25%。所述消潜条件为:消潜温度为80℃以上,消潜时间为10-30min。
优选地,所述S3中常压预汽蒸的温度为90-105℃,时间为10-20min;所述S4中螺旋挤压采用双螺旋挤压,其中,进口开度20mm,出口开度17mm。挤压温度为 45-60℃;所述S5中浸渍药液的溶剂为水,溶质包括过氧化氢、氢氧化钠、硅酸钠、DTPA,各溶质用量与浆料绝干质量的比例为:过氧化氢用量为2%-3%,氢氧化钠用量为2%-3%,硅酸钠用量为1.0%,DTPA用量为0.5%,所述溶质还包括硫酸镁,硫酸镁用量为浆料绝干质量的0.1%-0.2%;且所述S5中浆料在浸渍药液中的质量浓度为20%-25%,浸渍时间为 40-60min,浸渍温度为70-90℃;所述S7中所述溶质还包括硫酸镁,硫酸镁用量为浆料绝干质量的0.1%-0.2%。
本发明突出效果为:本发明中的复配生物酶制剂处理木片,可以将纤维活化,使纤维结构变得疏松,通过对纤维内部进行分解,促进了磨浆过程中的纤维的吸水润胀和细纤维化程度,使得磨浆更容易,节省磨浆能耗。同时,复配生物酶制剂可以去除木片中部分木质素,提高纸浆的白度、降低化学品用量。
以下便结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步的详述,以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
具体实施方式
本发明揭示了一种复配生物酶制剂及其制备方法和应用,所述打浆酶制剂如下所示:
复配生物酶制剂配方A:内切纤维素酶(酶活力为15000-20000u/ml)30%;外切纤维素酶(酶活力为15000-20000u/ml)20%;木聚糖酶(酶活力为20000-25000u/ml)15%;漆酶(酶活力为30000-35000u/ml)12%;果胶酶(酶活力为20000-25000u/ml)13%;山梨酸钾1%,氯化钠4%;去离子水5%。
复配生物酶制剂配方B:内切纤维素酶(酶活力为15000-20000u/ml)32%;外切纤维素酶(酶活力为15000-20000u/ml)22%;木聚糖酶(酶活力为20000-25000u/ml)15%;漆酶(酶活力为30000-35000u/ml) 12% ;果胶酶(酶活力为20000-25000u/ml)13%;山梨酸钾1% ,氯化钠3%;去离子水2%。
复配生物酶制剂配方C:内切纤维素酶(酶活力为15000-20000u/ml)35%;外切纤维素酶(酶活力为15000-20000u/ml)25%;木聚糖酶(酶活力为20000-25000u/ml)12%;漆酶10%(酶活力为30000-35000u/ml) ;果胶酶(酶活力为20000-25000u/ml)10%;山梨酸钾1% ,氯化钠4%;去离子水3%。
所述生产工艺如下:
实施例1:杨木APMP
贮备好按标准规格切削好的杨木片,将配方A、B、C生物酶制剂分别用清水按1:100比例稀释。稀释后的酶制剂溶液均匀喷淋在进料仓的木片上,吨浆用复配生物酶制剂0.2公斤,喷淋酶制剂溶液的木片在料仓中反应48小时洗涤、汽蒸、螺旋挤压,螺旋挤压后的浆料化学浸渍,浸渍过程中双氧水用量20公斤/吨浆、烧碱用量35公斤/吨浆、硅酸钠用量为30公斤/吨浆,DTPA用量为5公斤/吨浆、硫酸镁用量2公斤/吨浆。化学浸渍后的浆料进行一段粗磨,再进行补充漂白,漂白过程中双氧水用量30公斤/吨浆、烧碱用量20公斤/吨浆、硅酸钠用量为20公斤/吨浆,DTPA用量为5公斤/吨浆、硫酸镁用量2公斤/吨浆。漂白后的浆料进行精磨,磨浆后制备得到化机浆,化机浆分别经过消潜、洗涤、筛选、净化成纸浆,用于纸浆性能测试并对比吨浆电耗对比,其对比结果如表1所示:
表1:杨木APMP化机浆的性能比对
序号 | 配方 | 游离度(ml) | 白度(ISO%) | 成浆纤维得率(%) | 抗张指数(N.m/g) | 撕裂指数(N.mm<sup>2</sup>/g) | 耐折度(次) | 吨浆电耗(KWH) |
1 | 空白 | 307 | 81.7 | 87.3 | 29.4 | 4.53 | 37 | 1217 |
2 | A | 288 | 84.4 | 88.9 | 30.6 | 4.78 | 41 | 1107 |
3 | B | 285 | 84.1 | 88.6 | 30.7 | 4.86 | 40 | 1096 |
4 | C | 281 | 83.9 | 89.4 | 30.2 | 4.67 | 40 | 1085 |
实施例2:桉木APMP
贮备好按标准规格切削好的桉木片,将配方A、B、C生物酶制剂分别用清水按1:100比例稀释。稀释后的酶制剂溶液均匀喷淋在进料仓的木片上,吨浆用复配生物酶制剂0.2公斤,喷淋酶制剂溶液的木片在料仓中反应48小时洗涤、汽蒸、螺旋挤压,螺旋挤压后的浆料化学浸渍,浸渍过程中双氧水用量20公斤/吨浆、烧碱用量30公斤/吨浆、硅酸钠用量为30公斤/吨浆,DTPA用量为5公斤/吨浆、硫酸镁用量2公斤/吨浆。化学浸渍后的浆料进行一段粗磨,再进行补充漂白,漂白过程中双氧水用量30公斤/吨浆、烧碱用量20公斤/吨浆、硅酸钠用量为20公斤/吨浆,DTPA用量为5公斤/吨浆、硫酸镁用量2公斤/吨浆。漂白后的浆料进行精磨,磨浆后制备得到化机浆,化机浆分别经过消潜、洗涤、筛选、净化成纸浆,用于纸浆性能测试并对比吨浆电耗对比,其对比结果如表2所示。
表2:桉木APMP化机浆的性能比对
序号 | 配方 | 游离度(ml) | 白度(ISO%) | 成浆纤维得率(%) | 抗张指数(N.m/g) | 撕裂指数(N.mm<sup>2</sup>/g) | 耐折度(次) | 吨浆电耗(KWH) |
1 | 空白 | 302 | 80.6 | 88.3 | 27.8 | 4.34 | 35 | 1245 |
2 | A | 291 | 83.4 | 89.7 | 30.2 | 4.68 | 39 | 1127 |
3 | B | 288 | 83.2 | 89.6 | 30.5 | 4.76 | 38 | 1115 |
4 | C | 285 | 82.7 | 90.3 | 30.1 | 4.69 | 37 | 1102 |
实施例3:混合木片(30%桉木+70%杨木)APMP
贮备好按标准规格切削好的桉木片,将配方A、B、C生物酶制剂分别用清水按1:100比例稀释。稀释后的酶制剂溶液均匀喷淋在进料仓的木片上,吨浆用复配生物酶制剂为0.2公斤,喷淋酶制剂溶液的木片在料仓中反应48小时洗涤、汽蒸、螺旋挤压,螺旋挤压后的浆料化学浸渍,浸渍过程中双氧水用量20公斤/吨浆、烧碱用量30公斤/吨浆、硅酸钠用量为30公斤/吨浆,DTPA用量为5公斤/吨浆、硫酸镁用量2公斤/吨浆。化学浸渍后的浆料进行一段粗磨,再进行补充漂白,漂白过程中双氧水用量30公斤/吨浆、烧碱用量20公斤/吨浆、硅酸钠用量为20公斤/吨浆,DTPA用量为5公斤/吨浆、硫酸镁用量2公斤/吨浆。漂白后的浆料进行精磨,磨浆后制备得到化机浆,化机浆分别经过消潜、洗涤、筛选、净化成纸浆,用于纸浆性能测试并对比吨浆电耗对比,其对比结果如表3所示。
表3:混合木片(30%桉木+70%杨木)APMP的化机浆性能比对
序号 | 配方 | 游离度(ml) | 白度(ISO%) | 成浆纤维得率(%) | 抗张指数(N.m/g) | 撕裂指数(N.mm<sup>2</sup>/g) | 耐折度(次) | 吨浆电耗(KWH) |
1 | 空白 | 294 | 80.9 | 89.3 | 28.8 | 4.43 | 38 | 1225 |
2 | A | 286 | 83.9 | 90.7 | 31.2 | 4.74 | 41 | 1107 |
3 | B | 280 | 83.7 | 90.6 | 31.4 | 4.85 | 42 | 1098 |
4 | C | 275 | 83.4 | 91.3 | 31.2 | 4.89 | 42 | 1087 |
综合上面3个实施例可以得出:相同原料得到纸浆游离度为290ml左右的化机浆浆料,添加复配生物酶制剂的浆料比没添加生物酶的浆料白度值(ISO)上升3%左右,纤维得率提高1%,吨浆电耗下降110KWH左右,纸浆抗张指数提高2.5 N.m/g,纸浆撕裂指数提高0.3N.mm2/g,纸浆耐折度增加4次,纸浆强度提高。配方C在节省能耗方面效果最佳,配方A在提高纸浆白度方面效果最好。
本发明尚有多种实施方式,凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案,均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复配生物酶制剂:所述生物酶制剂(质量百分比)包括,
内切纤维素酶 30-35%;
外切纤维素酶 20-25%;
氯化钠 2-5%;
山梨酸钾 1-3%;
去离子水 0 -12%。
2.如权利要求1所述的复配生物酶制剂,其特征在于:所述制剂还包括木聚糖酶15-20%;果胶酶10-15%。
3.如权利要求1所述的复配生物酶制剂,其特征在于:所述制剂还包括漆酶10-15%。
4.如权利要求1所述的复配生物酶制剂,其特征在于:所述内切纤维素酶的酶活力为15000-20000u/ml;所述外切纤维素酶的酶活力为15000~20000u/ml;
如权利要求2所述的复配生物酶制剂,其特征在于:所述木聚糖酶的酶活力为20000-25000u/ml,所述果胶酶的酶活力为20000-25000u/ml。
5.如权利要求3所述的复配生物酶制剂,其特征在于:所述漆酶的酶活力为30000-35000u/ml。
6.如权利要求1-6中任意一种所述的复配生物酶制剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤,先将去离子水加入搅拌罐中,按比例将氯化钠、果胶酶、漆酶加入搅拌罐中搅拌,再将内切纤维素酶、外切纤维素酶、木聚糖酶继续搅拌,最后按比例加入山梨酸钾搅拌得复配生物酶制剂。
7.如权利要求1所述的复配生物酶制剂的应用,其特征在于:所述生物酶制剂用于制备化机浆。
8.如权利要求8所述的复配生物酶制剂的应用,其特征在于:所述生物酶制剂制备化机浆包括以下步骤:
S1、备料:木片经筛选后到木片仓;
S2、生物酶预处理:对进木片仓的木片进行预处理,生物酶预处理的条件为pH为6-8,温度为30-70℃,生物酶制剂用量为200克/绝干浆,反应时间为48小时以上;将复配生物酶制剂用清水稀释100倍后均匀喷淋到进木片仓的木片上,喷淋生物酶的木片在木片仓中储存48小时以上;
S3、洗涤:对S2中处理后的木片进行洗涤并常压预汽蒸;
S4、螺旋挤压:将S3处理后的木片进行螺旋挤压,得到挤压后浆料;
S5、化学浸渍:以碱性过氧化氢溶液为浸渍药液,对挤压后的浆料进行化学浸渍;
S6、一段粗磨浆:对S5的浆料进行常压磨浆,其浆料的质量浓度为20%-25%;
S7、漂白:对S6的浆料进行补充漂白;所述漂白式的药液的溶剂为水,溶质包括过氧化氢、氢氧化钠、硅酸钠、DTPA,各溶质用量与浆料绝干质量的比例为:过氧化氢用量为3%-4%,氢氧化钠用量为2%-4%,硅酸钠用量为3.0%,DTPA用量为0 .5%;
S8、二段精磨浆:将S7获得的浆料进行常压磨浆后制备得到化机浆,化机浆分别经过消潜、洗涤、筛选、净化成纸浆,用于纸浆性能测试,其中,所述浆料的质量浓度为20%-25%。
9.所述消潜条件为:消潜温度为80℃以上,消潜时间为10-30min。
10.如权利要求9所述的复配生物酶制剂的应用,其特征在于:所述S3中常压预汽蒸的温度为90-105℃,时间为10-20min;所述S4中螺旋挤压采用双螺旋挤压,挤压温度为 45-60℃;所述S5中浸渍药液的溶剂为水,溶质包括过氧化氢、氢氧化钠、硅酸钠、DTPA,各溶质用量与浆料绝干质量的比例为:过氧化氢用量为2%-3%,氢氧化钠用量为2%-3%,硅酸钠用量为1.0%,DTPA用量为0.5%,所述溶质还包括硫酸镁,硫酸镁用量为浆料绝干质量的0.1%-0.2%;且所述S5中浆料在浸渍药液中的质量浓度为20%-25%,浸渍时间为 40-60min,浸渍温度为70-90℃;所述S7中所述溶质还包括硫酸镁,硫酸镁用量为浆料绝干质量的0.1%-0.2%。
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2021
- 2021-11-05 CN CN202111304371.5A patent/CN114045695B/zh active Active
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