FI101722B - Menetelmä paperimassan käsittelemiseksi entsymaattisen valmisteen avul la - Google Patents

Description

101722

Menetelmä paperimassan käsittelemiseksi entsymaattisen valmisteen avulla 5 Keksintö koskee menetelmää paperimassan, varsinkin kierrätettyihin kuituihin perustuvan paperimassan käsittelemiseksi, jossa menetelmässä paperimassan vesisuspensioon, jonka Schopper-Riegler (SR)-aste on normin NFQ 50 003 mukaan määrättynä ainakin yhtä suuri kuin 25, tämän SR-asteen alentami-10 seksi ja suspension vedenpoistettavuuden parantamiseksi lisätään entsymaattista valmistetta, joka sisältää sellulaaseja ja/tai hemisellulaaseja.

Paperiteollisuus käyttää yhä enemmän ja enemmän kierrätyspä-15 pereita. Aaltopahvin valmistuksessa esimerkiksi turvaudutaan yhä enemmän ja enemmän raaka-aineisiin, jotka perustuvat kierrätettyihin kuituihin ja samanaikaisesti lisätään kierrätysten lukumäärää. Mutta jokaisessa kierrätyksessä raaka-aineiden laatu heikkenee lisää. Jotta päästäisiin tyydyttävälle 20 mekaanisten ominaisuuksien tasolle, suoritetaan silloin tavallisesti vesisuspensiossa olevien massojen jalostus, mikä tuo mukanaan vaikeuksia koneisiin soveltuvuudessa, erikoisesti paperikoostumuksen kuivatusvaikeuksia.

25 Vesisuspensiossa olevia massoja, jotka ovat valmiita paperikoneeseen, voidaan karakterisoida erilaisten parametrien avulla ja yksi niistä on erikoisen merkitsevä massan kuiva-tuskyvyn ennustamisen suhteen. Massan Schopper-Riegler (SR)-aste määritellään siten perusedellytykseksi massan laadun 30 arvionnissa paperinvalmistusta varten. Se ilmaisee veden erottumiskyvyn suspensiosta normin NFQ 50 003 mukaan määritellyissä olosuhteissa. Asteikkovälillä 0 - 100 ilmaisee korkea SR-arvo suspension heikkoa kuivumisnopeutta, kun taas alhainen arvo ilmaisee suurempaa kuivumisnopeutta. On huomat-35 tu esimerkiksi, että jalostetun massan SR nousee enemmän tai vähemmän riippuen jalostusasteesta verrattuna massaan, jolle 2 101/22 ei ole suoritettu tai on vain vähän suoritettu tällaista toimenpidettä .

Tällä parametrillä on erikoisen tärkeä merkitys paperikoneen 5 tuottavuudelle. Tuottavuuden lisäämiseksi saa kuivatusvaihee-seen nimittäin kulua mahdollisimman vähän aikaa. Suspensioilla, joiden SR-aste on korkea, on pakko lisätä massojen kon-sentraatiota saman valmistustahdin säilyttämiseksi. Tämä aiheuttaa paperiarkkien huonomman rakenteen, sillä kuidut ja-10 kautuvat vaikeammin. On siis erikoisen edullista, että käytettävissä on suspensioita, joilla on melko alhainen SR-aste.

Heti kun suspensioiden SR-aste on yli 25, on suotavaa yrittää sen alentamista paperin valmistusolosuhteiden parantamiseksi. 15 Tämä alentaminen on suotavaa kahdelta näkökannalta: yhtäältä voidaan parantaa paperikoneen tuottavuutta kuivatuksen nopeuttamisen ansiosta; toisaalta voidaan säilyttää valmistus-tahti ilman, että pitäisi kompensoida kuivatuksen hitautta suspension pienemmällä laimennuksella, joka merkitsisi arkki-20 en huonomman rakenteen riskiä.

Eurooppapatentissa 0 262 040 selostetaan menetelmää, jonka avulla voidaan käsitellä vesisuspensiossa olevia paperimassoja, nimenomaan kierrätettyihin kuituihin perustuvia masso-25 ja, joiden SR-aste on ainakin yhtä suuri kuin 25, jonka menetelmän mukaan on mahdollista käyttämällä entsymaattisia valmisteita, jotka perustuvat sellulaaseihin ja/tai hemisellu-laaseihin, alentaa SR-astetta ja siis parantaa suspension kuivatusta ja paperikoneen tuottavuutta.

30

Selostetut entsymaattiset valmisteet, jotka sisältävät sel-lulaaseja ja/tai hemisellulaaseja, ovat mieluummin niitä, jotka omaavat C,-vaikutuksen, Cx-vaikutuksen ja ksylanaasivai-kutuksen. Nämä kolme vaikutusta määritellään kansainvälisen 35 entsyyminimistön avulla ja ne voidaan kvalifioida ja ilmaista kansainvälisen systeemin yksikköinä per milligramma kyseessä olevan entsymaattisen valmisteen jauhetta. Cj-vaikutus on sel-lobiohydrolaasivaikutus, joka voidaan annostaa puhtaaseen 101722 3 hyvin suunniteltuun selluloosaan. Tämä vaikutus ilmenee sel-lobioosin tuottamisena ja kansainvälinen systeemi on hyvksy-nyt ÄVICEL substraatin vertailusubstraatiksi. C^-vaikutus annostetaan muunneltuun selluloosaan, karboksimetyyliselluloo-5 saan, ja sen paljous määritetään karboksimetyyliselluloosan viskositeetin laskuna tai pelkistävien päätteiden lisääntymisenä. Ksylanaasivaikutus aiheuttaa ksylaaniliitosten hydro-lyysin.

10 Kuten mainitussa julkaisussa selostetaan, reaktioväliaine voi olla enemmän tai vähemmän sopiva entsyymien vaikutukselle. Lämpötila- ja pH-olosuhteita voidaan erikoisesti käyttää väliaineen aiheuttaman entsyymien denaturoimisriskin välttämiseen. pH on siten edullisesti välillä 3 - 7 ja lämpötila vä-15 Iillä 20° - 60°C. Yläpuolella 60°C:n on väliaineella taipumus denaturoida entsyymi ja alapuolella 20c:n on entsyymien vaikutus erikoisen hidasta.

Tässä asiakirjassa selostettujen entsymaattisten valmisteiden 20 kanssa on suositeltavaa asettua pH-välille 3 - noin 7.

Tietyillä kierrätettyjä kuituja sisältävillä paperikoostumuk-silla voi olla korkea pH, yli 7. Tässä tapauksessa saattaa olla pakko alentaa pH-arvoa, jotta pysyttäisiin entsymaattis-25 ten valmisteiden vaikutukselle optimaalisissa olosuhteissa.

pH-arvon alentaminen suoritetaan tavallisesti lisäämällä happoa kuten rikkihappoa. Paitsi sitä haittaa, että se on ylimääräinen toimenpide, voi hapon lisääminen aiheuttaa häiriöi-30 tä paperiarkin muodostumiselle paperikoneessa, esimerkiksi pienentää joidenkin aineiden kuten retentioaineiden tehokkuutta.

Lisäksi esimerkiksi paino- ja kirjoituspaperien tapauksessa 35 on välttämätöntä lisätä huomattava määrä happoa, mikä vähentää entsyymeillä tapahtuvan käsittelymenetelmän taloudellista hyötyä.

101722 4

Keksinnön avulla voidaan välttää mainitut haitat.

Nyt on keksitty entsymaattisia valmisteita, jotka perustuvat sellulaaseihin ja/tai hemisellulaaseihin, jotka eivät vaadi 5 paperiarkin muodostamismenetelmän muuntamisia ja joita voidaan käyttää pH-arvoilla, jotka ovat korkeampia kuin tähän asti käytetyt pH-arvot.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että 10 käytetään entsymaattista valmistetta, joka sisältää entsyymejä, jotka valitaan sienestä Humicola insolens ja bakteerista Cellulomonas johdetuista entsyymeistä, ja että käsiteltävän paperimassan vesisuspension pH on suurempi kuin 6.

15 Mieluimmin käytettyjä alkaliinisellulaaseja ovat ne, joita saadaan kansainvälisen mikro-organismien tallettajaviranmai-sen tallettamista kannoista, joiden tallennusnumerot ovat CBS 39 269, CBS 14 764, ATCC 16 454, ATCC 26 908, ATCC 34 627 sienelle Humicola insolens ja UDA 8 200, FIMI 11 341, UDA 11 20 494 bakteerille Cellulomonas.

Kaikilla näillä sellulaaseilla CMC (Cx)-vaikutus ja suodatin-paperivaikutus ovat korkeammat pH-arvoilla 7 tai 9 kuin pH-arvolla 5. Suodatinpaperivaikutus vastaa pelkistävien soke-25 reiden mittausta, jotka ovat vapautuneet entsymaattisen valmisteen vaikutuksesta suodatinpaperista (WHATMAN-suodatinpaperi) .

Keksinnössä paperimassaa, nimenomaan kierrätettyihin kuitui-30 hin perustuvaa paperimassaa, käsitellään entsymaattisen valmisteen avulla, jolla on maksimaalinen vaikutus SR-asteen alenemiseen pH-arvoilla yli 6.

Keksinnön mukaisia entsymaattisia valmisteita voidaan käyttää 35 konsentraatioina, jotka ovat välillä 0,01 - 2 paino-% paperimassan kuivapainosta.

5 101722

Keksinnön piirissä voidaan myös käyttää entsymaattisia valmisteita, joita merkitään nimellä CELLUZYMER, NOVO Yhtiöstä, jotka sisältävät sienen Humicola insolens käymis-5 tuotteina valmistuneita sellulaaseja.

Keksinnön mukaisten entsymaattisten valmisteiden kanssa tapahtuneen käsittelyn jälkeen vesisuspensiossa olevat paperikoostumukset pannaan tavanmukaiseen paperikoneeseen, 10 joka käsittää - valupöydän, joka on varustettu laatikolla josta tulee vesisuspensiossa olevan massan suihku paperi-arkin valmistamiseksi ja valupöytä on peitetty kankaalla massan valuttamista varten, - puristinosan, - kuivausosan.

15 Keksinnön muut tyypilliset ominaisuudet ja edut tulevat esiin seuraavan toteutusesimerkkien yksityiskohtaisen selostuksen yhteydessä.

Kaikissa selostetuissa esimerkeissä määritellään ilmoitetut 20 tyypilliset fysikaaliset ominaisuudet seuraavalla tavalla: - Schopper-Riegler (SR)-aste : normin NFQ 50 003 mukaan (mitattu massasta, joka on homogeenisena suspensiona 2 g/1).

Esimerkit 1-15 25 Valmistetaan vesisuspensio paperimassasta, joka perustuu kierrätettyihin kuituihin, seuraavalla tavalla:

Punnitaan 1 kg kuivaa massaa, joka muodostuu yksinomaan kuiduista, jotka tulevat kierrätettyjen kuitujen laatikoista. Niistä tehdään 3 paino-%:n vesisuspensio lisäämällä 30 vettä kokonaispainoon 33,333 kg asti. Säädetään pH niin, että saadaan pH 5, 6, 7, 8, 9 esimerkkien mukaan , sen jälkeen nostetaan kuitususpension lämpötila haluttuun lämpötilaan 50, 40 tai 30°c esimerkkien mukaan. Kun tämä lämpötila on saavutettu, lisätään 3 g jauhetta, joka perustuu 35 sellulaaseihin joita merkitään nimellä CelluzymeR 1500 T, NOVO yhtiöstä. Entsyymien annetaan reagoida sekottaen 1/2 h ajan. Vesisuspensio laimennetaan lisäämällä vettä niin, että saadaan suspensio, jossa on 7 g/1 ja mitataan 6 101722 SR-aste. Saadut arvot on ilmoitettu jäljessä olevassa taulukossa. Tällä tavoin suoritetaan 15 esimerkkiä, jotka eroavat toisistaan lämpötilan ja pH:n suhteen.

5 Esimerkit 16 - 30 :

Menetellään kuten edellisissä esimerkeissä paitsi, että vaihdetaan entsymaattinen valmiste ja käytetään tässä jauhetta, joka perustuu sellulaaseihin joita merkitään nimellä CelluzymeR 0,7 T, NOVO yhtiöstä.

10

Esimerkit 31-33 :

Menetellään kuten vastaavasti esimerkeissä 6, 8 ja 10 ja käytetään entsymaattista valmistetta joka perustuu sellulaaseihin jotka ovat peräisin sienen Humicola insolens kan-15 nasta CBS 14 764.

Entsymaattinen valmiste saadaan seuraavalla tavalla: Kansainväliseltä talletusviranomaiselta Centraalbureau Voor Schimmelcultures (CBS) saatu kanta siirretään steriiliin väliaineeseen, joka sisältää selluloosaa, pH-arvo 6. 7 d 20 kestäneen viljelyn jälkeen 40°C:ssa myseeli erotetaan käy-misväliaineesta suodattamalla. Saatu suodos lyofilisoidaan siten, että saadaan jauhetta jota voidaan käyttää 0,01 -2 paino-% käsiteltävän paperimassan kuivapainosta.

25 Esimerkit 34 - 36 :

Menetellään kuten vastaavasti esimerkeissä 6, 8 ja 10 ja * käytetään entsymaattista valmistetta, joka perustuu sellulaaseihin jotka ovat bakteerin Cellulomonas kannasta UDA 11 494.

30

Entsymaattinen valmiste saadaan seuraavalla tavalla: Kansainväliseltä tallettajaviranomaiselta hankittu kanta siirretään steriiliin väliaineeseen, joka sisältää selluloosaa, pH 7. 7 d viljelyn jälkeen 25°C:ssa solut erotetaan 35 käymisvällaineesta suodattamalla. Suodos lyofilisoidaan siten, että saadaan jauhetta jota voidaan käyttää 0,01 - 2 paino-% laskettuna käsiteltävän paperimassan kuivapainosta.

7 101722

Vertailuesimerkit 37 - 51 :

Menetellään kuten edellä olevissa esimerkeissä paitsi, että korvataan keksinnön mukaiset entsymaattiset valmisteet entsymaattisella valmisteella, jota Yhtiö Rapidase myy 5 kaupallisesti viitenimellä MaxazymeR CL 2000, joka on johdettu mikro-organismista Trichoderma viride ja josta on tehty selkoa edellä mainitun eurooppapatentin julkaisussa EP 0 262 040.

10 Taulukon seuraavassa vertailuesimerkissä ei käytetä mitään entsymaattista valmistetta.

Keksinnön mukaisten entsymaattisten valmisteiden reaktiivisuuden tuomiseksi selvemmin esiin liitteenä olevissa 15 kuvoissa esitetään SR-asteen vaihteluita pH-arvon funktiona kolmessa lämpötilassa esimerkkien 1 - 30 ja 37 - 51 mukaan. SR on paperimassojen Schopper-asteiden ero mitattuina ennen entsymaattista käsittelyä ja sen jälkeen.

20 Graafiset piirrokset osoittavat keksinnön mukaan käytettyjen entsyymien hyvän reaktiivisuuden pH-arvoilla yli 6, kun sen sijaan aikaisemmassa tekniikassa käytetyillä entsymaat-tisilla valmisteilla tämä reaktiivisuus laskee voimakkaasti pH-arvoilla yli 6. Voidaan vielä panna merkille keksinnön 25 mukaisten entsymaattisten valmisteiden odottamaton tehokkuus silloin, kun käsittely suoritetaan lämpötilassa 30°C.

Entsyymien vaikutus ilmenee paperikoneessa kuivatuksen paranemisena ja koneen nopeuden kasvuna. Se mahdollistaa 30 yläpään laatikossa olevan paperikoostumuksen runsaamman laimennuksen.

8 101722

Taulukko I-—I-1-r-1-1—;-1-1-i-1-1 j Esimj. t0C| pH | SR | Asr jEslm· | teC| pH \ SR |- &SR | 5 |-1-1-1-1-1-j-1-J-j-1 | 1 | 50| 5 I 39,51 4,5 | 26 | 30| 5 |40,5 | 3,5 | I 2 J "I 6 I 34 J 10 I 27 I - I 6 |39,5 | 4,5 | I 3 I " I 7 I 34 I 10 | 28 | " | 7 |38,5 | 5,5 | I 4 I "I 8 j 33 I 11 I 29 J " | 8 |39,5 | 4,5 |

10 I 5 I "I 9 I 36,51 7,5 1 30 I » 1 9 139.5 I 4.5 J

I 6 J 40J 5 I 40 1 4 J 31 I 40 I 5 |42 | 2 | I 7 I " I 6 I 36 I 8 | 32 | " | 7 139 | 5 | I 8 I " I 7 I 35,5j 8,5 I 33 I "I 9 139 I 4 | I 9 1 " I 8 I 35,5| 8,5 | 34 | 40 ] 5 |40 | 4 | 15 110 J " I 9 J 38 | 6 | 35 | " J 7 134 | 10 | |11 I 301 5 j 42 I 2 1 36 1 " ) 9 134 I 8 | 112 I " I 6 1 39,5| 4,5 jKoostj | | | | 113 I " I 7 j 37,5| 6,5 | 37 | 50J 5 j 32 | 12 | 114 I " I 8 I 40 I 4 I 38 I " | 6 133 J 11 | 20 115 I " I 9 I 41 I 3 j 39 | " J 7 |38 J 6 | 116 I 501 5 1 40 I 4 | 40 | " | 8 143,5 | 0,5 | 117 I " I 6 I 36,5| 7,5 | 41 | " | 9 |44 J 0 | 118 I " I 7 J 35 I 9 | 42 | 40| 5 137 | 7 | 119 I " I 8 j 35 I 9 J 43 | " | 6 137 | 7 | 25 J20 J " j 9 J 38,51 5,5 J 44 | " | 7 138 | 6 | 121 I 401 5 I 41,51 2,5 | 45 | " | 8 142,5 | 1,5 | " 122 I " I 6 I 40 I 4 | 46 | " j 9 144 | 0 | )23 I " J 7 J 36 I 8 I 47 J 30j 5 |41,5 | 2,5 | 124 I ”| 8 J 37,5| 6,5 | 48 J " | 6 142 | 2 | 30 125 I " J 9 I 40,5| 3,5 J 49 J " j 7 143 | 1 |

I I I I I J 50 J " J 8 144 I 0 J

I I I I I 1 -51 1 " I 9 144 |0 I

; I I I I I I V/ertaji- j J44 | 0 |

1_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I

35

Claims (6)

101722

1. Menetelmä paperimassan, varsinkin kierrätettyihin kuituihin perustuvan paperimassan käsittelemiseksi, jossa menetelmässä paperimassan vesisuspensioon, jonka Schopper-Rieg-5 ler (SR)-aste on normin NFQ 50 003 mukaan määrättynä ainakin yhtä suuri kuin 25, tämän SR-asteen alentamiseksi ja suspension vedenpoistettavuuden parantamiseksi lisätään entsymaattista valmistetta, joka sisältää sellulaaseja ja/tai hemi-sellulaaseja, tunnettu siitä, että käytetään entsymaattista 10 valmistetta, joka sisältää entsyymejä, jotka valitaan sienestä Humicola insolens ja bakteerista Cellulomonas johdetuista entsyymeistä, ja että käsiteltävän paperimassan vesisuspension pH on suurempi kuin 6.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että käytetyt entsyymit saadaan kannoista, joiden tal-lennusnumerot ovat CBS 39 269, CBS 14 764, ATCC 16 454, ATCC 26 908, ATCC 34 627 sienelle Humicola insolens ja UDA 8 200, FIMI 11 341, UDA 11 494 bakteerille Cellulomonas. 20

3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att de använda enzymerna erhälles frän stammarna med deponeringsnum-ren CBS 14 764 och UDA 11 494. 25 4. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den enzymatiska beredningen väljes bland de kommersiella bered-ningarna som gär under benämningen CelluzymeR 1500 T och Cel-luzymeR 0,7 T. 30 5. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-4, känneteck nat av att behandlingstemperaturen ligger mellan 20 och 60°C.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetyt entsyymit saadaan kannoista, joiden tallennusnumerot ovat CBS 14 764 ja UDA 11 494.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu • siitä, että entsymaattinen valmiste valitaan kaupallisista valmisteista nimeltä CelluzymeR 1500 T ja Celluzyme® 0,7 T.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että käsittelylämpötila on välillä 20°-60°C. : 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelylämpötila on noin 30°C. 101722 l. Förfarande för behandling av pappersmassa, i synnerhet pappersmassa baserad pä ätervunna fibrer, i vilket man till en vattensuspension av nämnda pappersmassa, vilken uppvisar 5 en Schopper-Riegler-grad (SR), bestämd enligt normen NFQ 50 003, av minst lika med 25, med avsikt att sanka SR-graden och förbättra suspensionens avvattningsförmäga tillsätter en enzymatisk beredning innehällande cellulaser och/eller hemi-cellulaser, kännetecknat av att man använder en enzymatisk 10 beredning innehällande enzymer valda bland de härrörande frän svampen Humicola insolens och bakterien Cellulomonas och att vattensuspensionen av pappersmassa som skall behandlas uppvisar ett pH-värde över 6. 15 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att de använda enzymerna erhälles utgäende frän stammarna med depo-neringsnumren CBS 39 269, CBS 14 764, ATCC 26 454, ATCC 26 908, ATCC 34 627 för svampen Humicola insolens och UDA 8 200, FIMI 11 341, UDA 11 494 för bakterien Cellulomonas. 20

6. Förfarande enligt patentkrav 5, kännetecknat av att behandlingstemperaturen är omkring 30°C.