CN114045695B - 复配生物酶制剂及其制备方法和应用 - Google Patents

复配生物酶制剂及其制备方法和应用 Download PDF

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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

复配生物酶制剂及其制备方法和应用
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 (5)

1.一种复配生物酶制剂：所述生物酶制剂以质量百分比计，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% 不为0；
所述制剂还包括木聚糖酶15-20%；果胶酶10-15%；
所述制剂还包括漆酶10-15%；
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；
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；
所述漆酶的酶活力为30000-35000u/ml。
2.如权利要求1中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。
3.如权利要求1中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。
4.如权利要求3中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。
5.如权利要求4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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