FI95289C - Method for producing cellulose from lignin-containing materials - Google Patents

Method for producing cellulose from lignin-containing materials Download PDF

Info

Publication number
FI95289C
FI95289C FI891909A FI891909A FI95289C FI 95289 C FI95289 C FI 95289C FI 891909 A FI891909 A FI 891909A FI 891909 A FI891909 A FI 891909A FI 95289 C FI95289 C FI 95289C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
process according
lignin
reaction
enzyme
redox potential
Prior art date
Application number
FI891909A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI891909A (en
FI891909A0 (en
FI95289B (en
Inventor
Hans-Peter Call
Original Assignee
Call Hans Peter
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Call Hans Peter filed Critical Call Hans Peter
Publication of FI891909A publication Critical patent/FI891909A/en
Publication of FI891909A0 publication Critical patent/FI891909A0/en
Publication of FI95289B publication Critical patent/FI95289B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI95289C publication Critical patent/FI95289C/en

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C3/00Pulping cellulose-containing materials
    • D21C3/22Other features of pulping processes
    • D21C3/228Automation of the pulping processes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C5/00Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
    • D21C5/005Treatment of cellulose-containing material with microorganisms or enzymes

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)

Abstract

A process and apparatus for transforming and/or extracting lignin or its decomposition products from lignin-cellulosic materials. For this purpose, a redox potential in the 200-500 mV range is set by adding oxidizing and/or reducing agents and/or salts and/or phenolic compounds to an acid aqueous solution of the lignin-containing raw materials. The lignin-decomposing reaction is initiated with bleaching by adding enzymes, micro-organisms, animal or vegetable cells. The reaction is maintained for several hours at a redox potential value oscillating around a constant value, at a constant temperature and with constant agitation.

Description

5528955289

Menetelmä selluloosan valmistamiseksi llgnilnlpitolslsta materiaaleistaA process for producing cellulose from llgnilnlpitols materials

Keksintö koskee menetelmää ligniinin tai sen ha-5 joamistuotteiden poistamiseksi ja/tai muuttamiseksi ligno-selluloosapitoisesta materiaalista.The invention relates to a process for removing and / or modifying lignin or its degradation products from a lignocellulosic material.

Selluloosan tai selluloosan kaltaisen materiaalin valmistamiseksi täytyy selluloosapitoisesta materiaalista, kuten puu tai yksivuotiset kasvit, poistaa ligniini, koska 10 siten selluloosasta valmistetun paperin mekaaniset ja fy-sikaalis-kemialliset ominaisuudet paranevat huomattavasti. Perinteisissä menetelmissä työskennellään korkeissa paineissa ja lämpötiloissa käyttäen ympäristöä kuormittavia kemikaaleja.In order to produce cellulose or a cellulose-like material, lignin must be removed from a cellulosic material, such as wood or annual plants, because thus the mechanical and physicochemical properties of the cellulosic paper are considerably improved. Traditional methods work at high pressures and temperatures using chemicals that pollute the environment.

15 Tähän saakka tunnetuissa biologisissa menetelmissä selluloosan valmistamiseksi käytetään mikro-organismeja, erityisesti sieniä. Siten tunnetaan saksalaisesta patenttijulkaisusta 3 110 117 menetelmä selluloosan valmistami-.. seksi puusta tai muista kasvikuitumateriaaleista, jossa 20 lignoselluloosa hajotetaan valkolahosienten avulla. Mikro-organismeja käyttävillä menetelmillä on kuitenkin huomattavia haittoja. Siten ei tähän saakka ole ollut mahdollista ilman kulloisenkin mikro-organismin samanaikaista kasvatusta saada aikaan hajotusta ja ligniinin poisliuotta-25 mistä sen mukana seuraavista polymeereistä (selluloosa). Sienen samanaikaisen kasvatuksen vuoksi esiintyy hyvin pitkiä hajoamisaikoja, jotka voivat kestää useita viikkoja·Microorganisms, in particular fungi, are used in hitherto known biological methods for the production of cellulose. Thus, German Pat. No. 3,110,117 discloses a process for producing cellulose from wood or other vegetable fiber materials, in which lignocellulose is decomposed by means of white fungi. However, methods using microorganisms have significant drawbacks. Thus, until now, it has not been possible to achieve degradation and leaching of lignin from the accompanying polymers (cellulose) without the co-growth of the respective microorganism. Due to the co-cultivation of the fungus, there are very long disintegration times, which can take several weeks ·

Viime vuosina on mikro-organismien käytön kuvattu-. 30 jen vaikeuksien vuoksi tutkittu voimakkaasti eristettyjen entsyymi systeemien käyttömahdollisuuksia. Erityisesti tutkittiin valkolahosienen, Phaneroachaete chrysosporiumin entsyymejä ja selvitettiin monia yksityiskohtia. Siten tunnetaan julkaisusta "Biotechnology in the Pulp and Paper 35 Indistry, 3. International Conference, Stockholm 1986", 2 55289 että ligniinin hajoamisessa ilman sopivaa entsyymisystee-miä reaktion tasapaino on polymerisaation puolella. Toisaalta tunnetaan julkaisusta "Paszczgnski, A. et ai.: Com-parision of Ligninase-1 and Peroxidase-M2 from the White-5 Rot Fungus Phanerochaete Chrysosporium. Arch. Biochem. Biophys. Voi. 244, no 2", että lisättäessä pelkistäviä aineita Phanerochaete Chrysosporiumin Mn-riippuvainen perok-sidaasi estyy. Ditioniitti sitä vastoin toimii aktivaatto-rina.In recent years, the use of microorganisms has been described. Due to these difficulties, the use of highly isolated enzyme systems has been investigated. In particular, the enzymes of the white fungus, Phaneroachaete Chrysosporium, were studied and many details were elucidated. Thus, it is known from "Biotechnology in the Pulp and Paper 35 Indistry, 3rd International Conference, Stockholm 1986", 25289 that in the decomposition of lignin without a suitable enzyme system, the equilibrium of the reaction is on the polymerization side. On the other hand, it is known from "Paszczgnski, A. et al .: Com-parision of Ligninase-1 and Peroxidase-M2 from the White-5 Rot Fungus Phanerochaete Chrysosporium. Arch. Biochem. Biophys. Vol. 244, no. 2" that the addition of reducing agents substances Phanerochaete Chrysosporium Mn-dependent peroxidase is inhibited. Dithionite, on the other hand, acts as an activator.

10 Kyseessä olevan keksinnön tehtävänä on nyt asettaa käyttöön sellainen menetelmä ligniinin poistamiseksi ja/-tai muuttamiseksi lignoselluloosapitoisesta materiaalista, joissa vältetään edellä esitetyt mikroorganismien, entsyymien ja kemikaalien käytön haitat. Tämä tehtävä ratkais-15 taan keksinnön mukaisesti sillä, että lisäämällä yhtä tai useampaa hapetinta, pelkistintä, suolaa ja fenolista yhdistettä ligniinipitoisten raaka-aineiden vesiliuokseen säädetään redox-potentiaali alueelle 200 - 500 mV; sen jälkeen lisäämällä lignolyyttistä entsyymiä aloitetaan 20 ligniiniä hajottava reaktio samanaikaisen valkaisun kanssa; reaktiota pidetään yllä redox-potentiaalin arvossa 200 - 500 mV, vakiolämpötilassa 20 - 60 eC, vakiossa pH-arvossa 2 - 5 ja koko ajan sekoittaen 2-6 tunnin ajan; ja redox-potentiaali ilmoitetaan jatkuvasti redox-elekt-·* 25 rodin avulla ja pidetään välillä 200 - 500 mV koko reak tion ajan säätimen ja toimielimen avulla lisäämällä hapettomia, pelkistimiä, suoloja, fenolisia yhdisteitä ja orgaanisia happoja.It is now an object of the present invention to provide a method for removing and / or modifying lignin from a lignocellulosic material which avoids the above disadvantages of the use of microorganisms, enzymes and chemicals. This object is achieved according to the invention by adding a redox potential in the range of 200 to 500 mV by adding one or more oxidants, reducing agents, salts and phenolic compounds to the aqueous solution of lignin-containing raw materials; then, by adding the lignolytic enzyme, a lignin-degrading reaction is initiated with simultaneous bleaching; the reaction is maintained at a redox potential of 200 to 500 mV, at a constant temperature of 20 to 60 eC, at a constant pH of 2 to 5 and with constant stirring for 2 to 6 hours; and the redox potential is continuously indicated by the redox electrode and is maintained between 200 and 500 mV throughout the reaction by the regulator and actuator with the addition of oxygen-free, reducing agents, salts, phenolic compounds and organic acids.

Redoxpotentiaali on edullisesti 250 - 350 mv. Se 30 voidaan keksinnön mukaisessa menetelmässä saada selville redoxelektrodin avulla ja pitää vakiona säätimen ja säätö-osan (Stellglied) avulla koko reaktion ajan lisäämällä hapettimia, pelkistimiä, suoloja, fenolisia yhdisteitä ja orgaanisia happoja. Hapettimina käytetään edullisesti ve-35 typeroksidia, happea tai otsonia. Pelkistiminä tulevat ti 3 55239 kysymykseen edullisesti MnS04 ja/tai FeCl2. Fenolisena yhdisteenä voidaan käyttää veratzyylialkoholia. Orgaanisena happona tulee kysymykseen esim. maitohappo.The redox potential is preferably 250 to 350 mv. In the process according to the invention, it can be detected by means of a redox electrode and kept constant by means of a regulator and a control part (Stellglied) throughout the reaction by adding oxidants, reducing agents, salts, phenolic compounds and organic acids. The oxidants used are preferably hydrogen peroxide, oxygen or ozone. Suitable reducing agents are Ti 355239, preferably MnSO4 and / or FeCl2. As the phenolic compound, veratzyl alcohol can be used. Suitable organic acids are, for example, lactic acid.

Entsyymeinä käytetään keksinnön mukaisessa menetel-5 mässä edullisesti lignolyyttisiä entsyymejä. Edullisesti näihin lasketaan fenolioksidaasit, lallaasit ja peroksi-daasit. Keksinnön mukaisen menetelmän tehokkuutta voidaan lisätä lisäämällä pektinaaseja ja/tai hemisellulaaseja. Keksinnön mukaisesti voidaan käyttää erityisesti sellaisia 10 entsyymejä, joita saadaan Phanerochaete chrysosporium-valkolahosienestä. Mahdollisesti voidaan käyttää myös Phanerochaete chrysosporiumia itseään hajotusprosessiin.As enzymes, lignolytic enzymes are preferably used in the process according to the invention. Preferably, these include phenol oxidases, lallaases and peroxidases. The efficiency of the method according to the invention can be increased by adding pectinases and / or hemicellulases. In particular, enzymes obtained from the white fungus Phanerochaete Chrysosporium can be used according to the invention. Optionally, Phanerochaete chrysosporium itself can also be used for the degradation process.

pH-arvo on keksinnön mukaisessa menetelmässä kahden ja viiden välillä. Erityisen edullinen on pH-arvo 3. Läm-15 pötila on 20 - 60 °C, edullisesti reaktio suoritetaan 40 eC:ssaThe pH in the process according to the invention is between two and five. A pH of 3 is particularly preferred. The temperature is 20 to 60 ° C, preferably the reaction is carried out at 40 ° C.

Kun kuvatut keksinnön mukaisen menetelmän ehdot täytetään, onnistuu 250 - 350 mV:n redoxpotentiaalin sää-.. täminen. Täten on mahdollista hajottaa esimerkiksi vehnän 20 oljesta (ligniinipitoisuus n. 18 %) ligniinipitoisuus lähelle 0 %. Kuusihioke (ligniinipitoisuus noin 28 - 30 %) on mahdollista hajottaa samanlaisiin loppuarvoihin. Näihin tuloksiin voidaan päästä yllättävästi 2-6 tunnissa, monissa tapauksissa jopa kahden tunnin kuluessa. Tällöin ei 25 lasketa mukaan fysikaalista ja/ tai kemiallista esikäsittelyä, joka on välttämätön erityisesti käytettäessä puuta tai yksivuotisia kasveja.When the described conditions of the method according to the invention are met, the redox potential of 250 to 350 mV can be adjusted. Thus, it is possible to decompose, for example, wheat 20 straw (lignin content about 18%) to a lignin content close to 0%. It is possible to decompose spruce ground (lignin content about 28-30%) to similar final values. These results can be achieved surprisingly in 2-6 hours, in many cases even within two hours. In this case, physical and / or chemical pretreatment, which is necessary especially when using wood or annual plants, is not included.

Redoxpotentiaali säädetään eri lisättyjen aineiden suhteella reaktioastiassa. Vastaavilla hapettimien ja pel-. _ 30 kistimien, suolojen ja fenolisten yhdisteiden lisäyksen mittauksella ja säädöllä voidaan ylläpitää määrätty redoxpotentiaali koko reaktionkulun ajan. Siten säädetyn redox-systeemin käytön päämääränä on ligniinin polymeroitumisen estäminen.The redox potential is adjusted by the ratio of the various substances added in the reaction vessel. With similar oxidants and pel-. By measuring and adjusting the addition of crystals, salts and phenolic compounds, a certain redox potential can be maintained throughout the reaction. The purpose of using a redox system thus regulated is to prevent the polymerization of lignin.

4 95289 Tällä biologisella hajotusperiaatteella on onnistunut ensimmäisen kerran kehittää sellainen ligniininpoisto-menetelmä, että toimitaan hyvin lyhyessä ajassa (2 - 6 tuntia) fysiologisissa lämpötiloissa (40 eC) ilman painet-5 ta ja mahdollisimman vähäisellä kemikaalien lisäyksellä ja ennen kaikkea ympäristöä säästävästi. Lisäksi on etuna selluloosan tai selluloosan kaltaisen metariaalin hyvä saanto. Yksivuotisten kasvien ollessa kyseessä saanto on noin 80 % ja puun ollessa kyseessä n. 70 % laskettuna kui-10 vamassan perusteella esikäsittelyn jälkeen.4 95289 For the first time, this biodegradation principle has succeeded in developing a lignin removal process that operates in a very short time (2-6 hours) at physiological temperatures (40 eC) without pressure and with minimal addition of chemicals and above all in an environmentally friendly manner. In addition, a good yield of cellulose or cellulose-like material is an advantage. In the case of annual plants, the yield is about 80% and in the case of wood about 70%, calculated on the basis of as-10 whey after pre-treatment.

Menetelmällä on hajotus- ja/tai muuttamisreaktion aikana myös huomattava valkaisuvaikutus, mistä syystä on mahdollista toimia oleellisesti vähemmillä ympäristöä kuormittavilla valkaisuaineilla. Keksinnön mukainen mene-15 telmä soveltuu siten myös valkaisu- tai jälkivalkaisumene-telmäksi erilaisiin prosesseihin. Täten menetelmää voidaan käyttää myös biologiseen valkaisuun ja selluloosateolli-suuden jätevesien ja muiden jätevesien biologiseen jäteve-den käsittelyyn. Erityisesti menetelmää voidaan käyttää 20 kaikkialla siellä, missä tulee saada aikaan värinpoisto ja myrkkyjen poisto jätevesistä.The process also has a significant bleaching effect during the decomposition and / or modification reaction, which makes it possible to operate with substantially less environmentally bleaching agents. The process according to the invention is thus also suitable as a bleaching or post-bleaching process for various processes. Thus, the process can also be used for biological bleaching and biological treatment of effluents from the pulp industry and other effluents. In particular, the method can be used wherever decolorization and detoxification of wastewater should be achieved.

Edelleen keksinnön mukaisen menetelmän etuna on mahdollisuus jatkuvaan menetelmäsuoritukseen. Erityisen taloudellisesti menetelmä voidaan suorittaa, kun käytetyt ’ 25 entsyymit jälleenkäsitellään ja johdetaan takaisin reak- tioprosessiin. Tämä päämäärä on saavutettavissa affini-teettikromatografiän avulla. Tällöin entsyymi johdetaan reaktion päättymisen jälkeen erotuspylvääseen, puhdistetaan siellä ja johdetaan jälleen reaktioprosessiin. Ent-30 syymin puhdistus suoritetaan erotuspylväässä affiniteetti-kromatografian avulla. Tätä varten kehitettiin uusia spesifisiä ligandityyppejä, joita käytetään yhdessä vastaavan entsymologisen tieto-taidon kanssa (know-how). Sellaisia ligandeja on kuvattu patenttihakemuksessa PCT/EP 87/00214.A further advantage of the method according to the invention is the possibility of continuous method execution. In particular, the process can be carried out by reprocessing the enzymes used and returning them to the reaction process. This goal can be achieved by affinity chromatography. In this case, after completion of the reaction, the enzyme is passed to a separation column, purified there and passed again to the reaction process. Purification of the Ent-30 enzyme is performed on a separation column by affinity chromatography. To this end, new specific types of ligands were developed, which are used in conjunction with the corresponding enzymological know-how. Such ligands are described in patent application PCT / EP 87/00214.

35 Kyseessä olevassa tapauksessa voidaan käyttää esimerkiksi 5 95289 fenolisia yhdisteitä. Samoin tulevat kysymykseen proteii-nispesifiset ligandit. Esimerkkinä mainittakoon tanniini.35 In the present case, for example, 5 95289 phenolic compounds can be used. Protein-specific ligands are also possible. An example is tannin.

Keksinnön kohteena oleva menetelmä ligniinin tai sen hajoamistuotteiden poistamiseksi ja/tai muuttamiseksi 5 lignoselluloosapitoisesta materiaalista voidaan toteuttaa laitoksessa, joka koostuu reaktorista, laitteesta mikro-organismien tai entsyymien lisäämistä varten, laitteesta hapettimien, pelkistimien, suolojen tai fenolisten yhdisteiden lisäämistä varten, poistoputkesta reagoinutta raa-10 ka-ainetta, käytettyjä hapettimia, pelkistimiä, suoloja, fenolisia yhdisteitä, entsyymejä ja mikro-organismeja värien, laitteesta liuenneiden ja liukenemattomien aineiden erottamista varten, affiniteettikromatografiapylväästä, jossa entsyymit jälleenkäsitellään ligniininhajotusreak-15 tiota varten ja takaisinsyötöstä jälleenkäsiteltyjen entsyymien takaisin johtamista varten reaktoriin. Laitteena liuenneiden ja liukenemattomien aineiden erotusta varten voidaan käyttää esimerkiksi suodattimia tai saostuslait-.. teitä.The process according to the invention for removing and / or converting lignin or its decomposition products from lignocellulosic material can be carried out in a plant consisting of a reactor, an apparatus for adding microorganisms or enzymes, an apparatus for adding oxidants, reducing agents, salts or phenolic compounds, a reactor ka, spent oxidants, reducing agents, salts, phenolic compounds, enzymes and microorganisms for the separation of dyes, solutes and insolubles from the apparatus, an affinity chromatography column in which the enzymes are reprocessed for reactivation and reactivation of lignin decomposition reactions. Filters or precipitators, for example, can be used as the device for separating dissolved and insoluble substances.

20 Seuraavassa valaistaan edellä mainittua laitosta huomioiden kuva. Tulovirtauksen 7 kautta pannaan mikro-organismit tai entsyymit reaktoriin. Reaktorissa voidaan mikro-organismit tai entsyymit mahdollisesti myös immobi-lisoida. Immobilisointiin voidaan käyttää tavallisia täy-25 te- ja kantaja-aineita. Tulovirtauksen 4 kautta voidaan annostella hapettimet, pelkistimet, suolat tai fenoliset yhdisteet. Annostelua voidaan säätää riippuen kulloisestakin redoxpotentiaalista. Tätä varten on reaktoriin kiinnitettävä redoxelektrodi (ei esitetty kuvassa), jonka väli-30 tyksellä redoxpotentiaali on luettavissa jatkuvasti. Yhteydellä vastaavaan säätölaitteeseen voidaan redoxpotentiaali sitten pitää vakiona koko reaktionkulun ajan. Tulo-virtauksen 7 kautta voidaan edelleen lisätä raaka-aineet. Tällöin voivat tulla kysymykseen kaikenlaiset ligniinipi-35 toiset aineet. Erityisesti tulevat kysymykseen kemialli- 6 93289 sesti ja/tai fysikaalisesti esikäsitelty olki ja puu. Samoin voidaan kuitenkin keksinnössä käytettävässä laitoksessa käsitellä myös ligniinipitoisia jätelipeitä ja jätevesiä. Reaktorissa ligniini hajotetaan lignolyyttisten 5 entsyymien tai mikro-organismien avulla. Entsyymeinä tulevat kysymykseen erityisesti sellaiset, jotka on saatu Pha-norochaete chrysosporium-sienestä. Mikro-organismeiksi soveltuvat erityisesti sellulaasi- ja hemisellulaasivapaat mutantit. Erityisesti Phanerochaete chrysosporiummutantit 10 ovat käyttökelpoisia. Ligniinin hajottamisen päätyttyä virtaa reagoinut raaka-aine poistoputken 8 kautta pois reaktorista yhdessä käytettyjen kemikaalien, mikro-organismien tai entsyymien kanssa. Aineseos johdetaan esimerkiksi suodattimen 3 kautta, jossa liuenneet ja liukenemat-15 tomat aineet erotetaan toisistaan. Entsyymipitoinen liuos johdetaan kromatografiapylvään 2 kautta. Tämä pylväs toimii affinitettikromatografiaperiaatteella. Täällä entsyymit jälleenkäsitellään ja johdetaan sen jälkeen putken 5 .. kautta jälleen reaktioprosessiin. Entsyymeistä erotetut 20 aineet johdetaan pois putken 6 kautta. Affiniteettikroma-tografiaan käytetään erityisiä entsyymipesifisiä ligande-ja, erityisesti fenolisia yhdisteitä. Samoin voidaan käyttää proteiinispesifisiä ligandeja, erityisesti tanniinia.20 The following illustrates the figure with respect to the above plant. Through the inlet stream 7, microorganisms or enzymes are introduced into the reactor. Microorganisms or enzymes can possibly also be immobilized in the reactor. Conventional excipients and carriers can be used for immobilization. Oxidants, reducing agents, salts or phenolic compounds can be dispensed through the inlet stream 4. The dosage can be adjusted depending on the respective redox potential. For this purpose, a redox electrode (not shown) must be attached to the reactor, through which the redox potential can be read continuously. In connection with the corresponding control device, the redox potential can then be kept constant throughout the reaction. Raw materials can be further added via the inlet flow 7. In this case, all kinds of other substances of lignin-35 can be considered. In particular, chemically and / or physically pretreated straw and wood are suitable. However, lignin-containing waste liquors and effluents can also be treated in the plant used in the invention. In the reactor, the lignin is decomposed by lignolytic enzymes or microorganisms. Suitable enzymes are, in particular, those obtained from the fungus Pha-norochaete Chrysosporium. Particularly suitable microorganisms are cellulase- and hemicellulase-free mutants. In particular, Phanerochaete chrysosporium mutants 10 are useful. Upon completion of the lignin decomposition, the reacted feedstock flows out of the reactor through the outlet pipe 8 together with the chemicals, microorganisms or enzymes used. The mixture of substances is passed, for example, through a filter 3, in which the dissolved and insoluble substances are separated from each other. The enzyme-containing solution is passed through chromatography column 2. This column operates on the principle of affinity chromatography. Here, the enzymes are reprocessed and then passed through line 5 .. again to the reaction process. The substances separated from the enzymes are discharged via a pipe 6. Specific enzyme-specific ligands, especially phenolic compounds, are used for affinity chromatography. Protein-specific ligands, especially tannin, can also be used.

Keksinnön mukaista menetelmää valaistaan lähemmin 25 seuraavan esimerkin perusteella.The method according to the invention is illustrated in more detail on the basis of the following example.

Esimerkki 20 g:aa atro (=110 °C:ssa kuivattua) silputtua olkea, 10 - 20 mm:n pituista, käsitellään 400 ml:11a 1 - 2-prosenttista NaOH:ta 24 - 48 tuntia. Sen jälkeen silput-30 tu olki suodatetaan pois ja pestään 1200 ml:11a kuumaa • ·Example 20 g of Atro (= dried at 110 ° C) shredded straw, 10 to 20 mm long, are treated with 400 ml of 1 to 2% NaOH for 24 to 48 hours. The shredded straw is then filtered off and washed with 1200 ml of hot • ·

vettä. Poissiivilöity olki pannaan Jokrumyllyyn. Sen jälkeen lisätään 250 ml vettä. Sitten jauhetaan 5-10 minuuttia kierrosnopeuden ollessa 150 rpm. Sitten otetaan 1 g olkea laskettuna kuivapainon oerusteella 90 ml:aan vet-35 tä. Koko ajan sekoittaen säädetään pH-arvo 3:een 0,2 Mof water. The filtered straw is placed in the Jokrumylly. Then 250 ml of water are added. It is then ground for 5-10 minutes at 150 rpm. Then take 1 g of straw, calculated on the dry weight basis, into 90 ml of vet-35. The pH is adjusted to 0.2 M with stirring while stirring

IIII

7 95289 HCl:llä. Kun pH-arvo on saavutettu täytetään vedellä 100 ml:aan. Sen jälkeen lisätään H202:ta (60 μΐ liuosta, joka sisältää 49 ml H20:ta + 4 ml H202:ta). Pelkistimeksi lisätään ekvimolaarinen määrä askorbiinihappoa. Lisäämällä 5 entsyymejä, jotka on saatu Phanerochaete chrysosporiumista (7000 U, 1 U 1 1 μπιο1:η muuttuminen veratryylialkoholista veratryylialdehydiksi/l/min), aloitetaan reaktio. Reaktio suoritetaan 40 eC:ssa. Kahden tunnin kuluttua oli n. 33 % ligniinistä hajonnut.7 95289 with HCl. When the pH is reached, make up to 100 ml with water. H 2 O 2 (60 μ (of a solution containing 49 ml of H 2 O + 4 ml of H 2 O 2) is then added. An equimolar amount of ascorbic acid is added as a reducing agent. Addition of 5 enzymes obtained from Phanerochaete chrysosporium (conversion of 7000 U, 1 U 1 1 μπιο1: η from veratryl alcohol to veratryl aldehyde / l / min) starts the reaction. The reaction is carried out at 40 ° C. After two hours, about 33% of the lignin had decomposed.

• · > · ·• ·> · ·

Claims (14)

1. Menetelmä ligniinin tai sen hajoamistuotteiden poistamiseksi ja/tai muuttamiseksi lignoselluloosapitoi- 5 sesta materiaalista lignolyyttisten entsyymien avulla, tunnettu siitä, että a) lisäämällä yhtä tai useampaa hapetinta, pelkis-tintä, suolaa ja fenolista yhdistettä ligniinipitoisten raaka-aineiden vesiliuokseen säädetään redox-potentiaali 10 alueelle 200 - 500 mV, b) sen jälkeen lisäämällä lignolyyttistä entsyymiä aloitetaan ligniiniä hajottava reaktio samanaikaisen valkaisun kanssa, c) reaktiota pidetään yllä redox-potentiaalin ar- 15 vossa 200 - 500 mV, vakiolämpötilassa 20 - 60 °C, vakiossa pH-arvossa 2 - 5 ja koko ajan sekoittaen 2-6 tunnin ajan, ja d) redox-potentiaali ilmoitetaan jatkuvasti redox-elektrodin avulla ja pidetään välillä 200 - 500 mV koko v 20 reaktion ajan säätimen ja toimielimen avulla lisäämällä hapettimia, pelkistimiä, suoloja, fenolisia yhdisteitä ja orgaanisia happoja.A process for removing and / or modifying lignin or its degradation products from lignocellulosic material by means of lignolytic enzymes, characterized in that a) by adding one or more oxidants, reducing agents, salts and phenolic compounds to an aqueous solution of lignin-containing raw materials B) then by adding the lignolytic enzyme a lignin degrading reaction is started with co-bleaching, c) the reaction is maintained at a redox potential of 200-500 mV, at a constant temperature of 20-60 ° C, at a constant pH 2 to 5 and with constant stirring for 2 to 6 hours, and d) the redox potential is continuously indicated by the redox electrode and maintained between 200 and 500 mV throughout the reaction by means of a regulator and actuator with the addition of oxidants, reducing agents, salts, phenolic compounds and organic acids. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että redox-potentiaali säädetään alueel- 25 le 250 - 350 mV. «Method according to Claim 1, characterized in that the redox potential is set in the range from 250 to 350 mV. « 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapettimena käytetään H202:ta, 02:ta tai otsonia.Process according to Claim 1 or 2, characterized in that H 2 O 2, O 2 or ozone is used as oxidant. 4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen me- 30 netelmä, tunnettu siitä, että pelkistimenä käyte- ·· tään askorbiinihappoa, ditioniittia tai natriumbisulfiit- tia.Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that ascorbic acid, dithionite or sodium bisulphite is used as reducing agent. 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suolana käytetäänProcess according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a salt is used 35 MnS04:ää ja/tai FeCl2:ta. il 9 5528935 MnSO 4 and / or FeCl 2. il 9 55289 6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen me-netelmä, tunnettu siitä, että fenolisena yhdisteenä käytetään veratryylialkoholia.Process according to one of Claims 1 to 5, characterized in that veratryl alcohol is used as the phenolic compound. 7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen me-5 netelmä, tunnettu siitä, että käytetään valkolahosienistä (Phanerochaete chrysosporium) saatuja lignolyyt-tisiä entsyymejä.Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that lignolytic enzymes obtained from white fungi (Phanerochaete Chrysosporium) are used. 8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pH-arvo on 3.Process according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pH is 3. 9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen me netelmä, tunnettu siitä, että lämpötila on 40 °C.Process according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the temperature is 40 ° C. 10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktion päätyttyä entsyymi johdetaan erotuspylvääseen, puhdistetaan siellä 15 ja johdetaan jälleen takaisin reaktioprosessiin.Process according to one of Claims 1 to 9, characterized in that, at the end of the reaction, the enzyme is passed to a separation column, purified there and recycled to the reaction process. 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotuspylväässä entsyymin puhdistus suoritetaan affiniteettikromatografiän avulla.Process according to Claim 10, characterized in that the purification of the enzyme in the separation column is carried out by affinity chromatography. 12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että affiniteettikromatografia suoritetaan entsyymispesifisillä ligandeilla, erityisesti fenolisilla yhdisteillä.Process according to Claim 11, characterized in that the affinity chromatography is carried out with enzyme-specific ligands, in particular phenolic compounds. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että affiniteettikromatografia 25 suoritetaan proteiinispesifisillä ligandeilla, erityises ti tanniinilla.Process according to Claim 12, characterized in that the affinity chromatography is carried out with protein-specific ligands, in particular tannin. 14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäksi valkaistaan sopivilla valkaisuaineilla, kuten natriumhypoklorii- 30 tiliä, kloorilla, otsonilla, 02:lla, klooridioksidilla. « · 93289Process according to one of Claims 1 to 13, characterized in that it is further bleached with suitable bleaching agents, such as sodium hypochlorite, chlorine, ozone, O 2, chlorine dioxide. «· 93289
FI891909A 1986-10-24 1989-04-21 Method for producing cellulose from lignin-containing materials FI95289C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863636208 DE3636208A1 (en) 1986-10-24 1986-10-24 METHOD FOR DELIGNIFYING AND WHICH BLEACHING LIGNICELLULOSE-CONTAINING OR LIGNINAL MATERIAL OR LIGNIN BY ENZYMATIC TREATMENT
DE3636208 1986-10-24
EP8700635 1987-10-24
PCT/EP1987/000635 WO1988003190A1 (en) 1986-10-24 1987-10-24 Process for producing cellulose from lignin-containing raw materials

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI891909A FI891909A (en) 1989-04-21
FI891909A0 FI891909A0 (en) 1989-04-21
FI95289B FI95289B (en) 1995-09-29
FI95289C true FI95289C (en) 1996-01-10

Family

ID=6312392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI891909A FI95289C (en) 1986-10-24 1989-04-21 Method for producing cellulose from lignin-containing materials

Country Status (11)

Country Link
EP (1) EP0327576B1 (en)
JP (1) JPH0718108B2 (en)
AT (1) ATE86318T1 (en)
AU (1) AU605215B2 (en)
BR (1) BR8707844A (en)
DE (2) DE3636208A1 (en)
DK (1) DK170810B1 (en)
FI (1) FI95289C (en)
HU (2) HU202938B (en)
NO (1) NO175104C (en)
WO (1) WO1988003190A1 (en)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA894239B (en) * 1988-06-08 1990-03-28 Int Paper Co Enzymatic delignification of lignocellulosic material
FI88316C (en) * 1989-07-10 1993-04-26 Enso Gutzeit Oy Process for bleaching cellulose pulp
NO178201C (en) * 1989-09-12 1996-02-07 Sandoz Ag Lignin-degrading enzymatic preparation for the treatment of wood pulp and method for bleaching of pulp
NZ235983A (en) * 1989-11-08 1993-01-27 Novo Nordisk As Process for hydrolysis of resins in lignocellulosic pulp using enzymes simultaneously with peroxy bleaching; ctmp fluff-pulp and absorbent articles produced therefrom
FI895501A (en) * 1989-11-17 1991-05-18 Enso Gutzeit Oy FOERFARANDE FOER TILLVERKNING AV MASSA.
FI92414B (en) * 1989-11-27 1994-07-29 Enso Gutzeit Oy Process for mass production
FI85389C (en) * 1989-12-12 1992-04-10 Enso Gutzeit Oy Process for mass production
FI900544A (en) * 1990-02-02 1991-08-03 Enso Gutzeit Oy Tutkimuskeskus FOERFARANDE FOER TILLVERKNING AV MASSA.
DE4008894A1 (en) * 1990-03-20 1991-09-26 Call Hans Peter METHOD FOR RECYCLING PAPER WITH ENZYMATIC PRINT INK REMOVAL
DE4008893A1 (en) * 1990-03-20 1991-09-26 Call Hans Peter METHOD FOR ENZYMATIC BLEACHING OF CELLULAS
DK249990D0 (en) * 1990-10-17 1990-10-17 Novo Nordisk As PROCEDURE FOR ENZYMATIC PULP TREATMENT
EP0486125A1 (en) * 1990-11-13 1992-05-20 JAPAN PULP & PAPER RESEARCH INSTITUTE, INC. Lignocellulolytic composition, process of producing the same and use of the same
FI905954A (en) * 1990-12-03 1992-06-04 Enso Gutzeit Oy FOERFARANDE FOER BLEKNING AV CELLULOSAMASSA.
JPH04240287A (en) * 1991-01-21 1992-08-27 Kobe Steel Ltd Bleaching of pulp
FI93230C (en) * 1991-03-22 1995-03-10 Genencor Int Europ Method for reducing resin difficulties in mechanical pulp
AT400153B (en) * 1991-05-02 1995-10-25 Voest Alpine Ind Anlagen METHOD FOR BLEACHING MATERIALS CONTAINING XYLAN AND LIGNOCELLULOSE
DE4137761A1 (en) * 1991-05-17 1992-11-19 Call Hans Peter METHOD FOR DELIGNIFYING LIGNOCELLULOSE-CONTAINING MATERIAL, BLEACHING AND TREATING WASTEWATER BY LACCASE WITH EXTENDED EFFECTIVENESS
FI914780A0 (en) * 1991-10-10 1991-10-10 Valtion Teknillinen FOERFARANDE FOER ENTSYMATISK BEHANDLING AV LIGNOCELLULOSAHALTIGA MATERIAL, I SYNNERHET CELLULOSAMASSOR.
CA2115881C (en) * 1993-02-25 2000-05-23 Michael G. Paice Non-chlorine bleaching of kraft pulp
JP3262646B2 (en) * 1993-07-09 2002-03-04 日本製紙株式会社 Pulp bleaching method
SE505980C2 (en) * 1993-12-23 1997-10-27 Bim Kemi Ab Ways to prevent peroxide-degrading enzymes by bleaching with hydrogen peroxide
AU1540797A (en) 1996-02-08 1997-08-28 Novo Nordisk A/S Process for increasing the charge on a lignocellulosic material, product obtainable by the process, and use of the product in the preparation of a lignocellulose-based product
DE19820947B4 (en) * 1997-05-12 2005-12-01 Call, Krimhild Enzymatic bleaching system with novel enzyme action enhancing compounds for altering, degrading or bleaching lignin, lignin containing materials, or altering or degrading coal, and methods using the bleaching system
US6942754B2 (en) 1999-03-23 2005-09-13 Oji Paper Co., Ltd. Process for producing xylooligosaccharide from lignocellulose pulp
US6824646B2 (en) 1999-03-23 2004-11-30 Oji Paper Co., Ltd. Process for oxygen bleaching and enzyme treating lignocellulosic pulp with liquid treatment and recovery

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1262117B (en) * 1964-05-05 1968-02-29 Aschaffenburger Zellstoffwerke Procedure for controlling bleaching with chlorine dioxide
FR1524581A (en) * 1966-05-25 1968-05-10 Solvay Process for adjusting the whiteness of cellulose pulp treated with hydrogen peroxide or a similar product
CA1232850A (en) * 1985-01-17 1988-02-16 Albert D. Friesen Purification of superoxide dismutase

Also Published As

Publication number Publication date
HUT50894A (en) 1990-03-28
NO882808L (en) 1988-06-24
JPH02500990A (en) 1990-04-05
ATE86318T1 (en) 1993-03-15
AU8230387A (en) 1988-05-25
FI891909A (en) 1989-04-21
JPH0718108B2 (en) 1995-03-01
FI891909A0 (en) 1989-04-21
HU202938B (en) 1991-04-29
FI95289B (en) 1995-09-29
AU605215B2 (en) 1991-01-10
BR8707844A (en) 1989-10-03
DK344888D0 (en) 1988-06-23
WO1988003190A1 (en) 1988-05-05
NO175104C (en) 1994-08-31
EP0327576B1 (en) 1993-03-03
DE3784515D1 (en) 1993-04-08
DK344888A (en) 1988-06-23
DE3636208A1 (en) 1988-05-05
NO175104B (en) 1994-05-24
NO882808D0 (en) 1988-06-24
DK170810B1 (en) 1996-01-22
EP0327576A1 (en) 1989-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI95289C (en) Method for producing cellulose from lignin-containing materials
Call et al. History, overview and applications of mediated lignolytic systems, especially laccase-mediator-systems (Lignozym®-process)
Nagarathnamma et al. Studies on decolourization, degradation and detoxification of chlorinated lignin compounds in kraft bleaching effluents by Ceriporiopsis subvermispora
Kumar et al. Removal of color from pulp and paper mill wastewater-methods and techniques-A review
Backa et al. Hydroxyl radical activity associated with the growth of white-rot fungi
US4765901A (en) Method for purifying waste water
Milstein et al. Removal of chlorophenols and chlorolignins from bleaching effluent by combined chemical and biological treatment
US5203964A (en) Process for producing cellulose from lignin containing raw materials using an enzyme or microorganism while monitoring and maintaining the redox potential
EA005240B1 (en) Method for bleaching paper pulp
FR2672066A1 (en) ENZYMATIC TREATMENT OF A CHEMICAL LIGNOCELLULOSIC PASTE.
Sealey et al. Investigation of laccase/N-hydroxybenzotriazole delignification of kraft pulp
Lema et al. Clean biological bleaching processes in the pulp and paper industry
FI88316C (en) Process for bleaching cellulose pulp
Shen et al. Effect of an electro-Fenton process on the biodegradation of lignin by Trametes versicolor
Soares et al. Degradation of low and high molecular mass fractions of kraft E1 effluent by trametes Villosa
NO178201B (en) Lignin-degrading enzymatic preparation for the treatment of pulp of wood and method for bleaching of pulp
Pallerla et al. Continuous decolorization and AOX reduction of bleach plant effluents by free and immobilized Trametes versicolor
US6923912B1 (en) Method of wastewater treatment utilizing white rot and brown rot fungi
Buchanan Pulp and paper mill effluent management
Selvam et al. Bioremediation of pulp and paper mill effluent by newly isolated wood rot fungi from Western Ghats area of South India
CN1341180A (en) Multi-component system for the enzyme-catalysed oxidation of substrates and method for carrying out enzyme-catalysed oxidation
WO1998007922A1 (en) Method for lowering the level of oxalic acid
Ralph et al. Biodegradation by white-rot fungi
Ishak et al. A Review On Lignin And Biodelignification
JP2001303469A (en) Method for producing bleached pulp

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: CALL, HANS-PETER