一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法技术

本发明专利技术提供一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法。具体是在以木材为原料制备化机浆过程中的磨浆阶段，采用“粗磨→预处理→复合酶制剂处理→洗涤→精磨”的处理工序，降低磨浆能耗15％－21％。这种方法与传统木材化机浆制备过程中的磨浆工艺相比，生产成本低，能源损耗小，成浆白度高。步骤简单、操作方便、实用性强。

A method to reduce the energy consumption of slurry in the preparation of wood chemical pulp

The invention provides a method for reducing the energy consumption of slurry in the preparation process of wood chemical pulp. In the process of pulping with wood as raw material, the treatment process of \coarse grinding, pretreatment, compound enzyme preparation, washing and fine grinding\ was used to reduce the energy consumption by 15% - 21%. Compared with the traditional grinding process, the method has low production cost, low energy consumption and high whiteness of pulp. The procedure is simple, the operation is convenient, and the practicality is strong.

【技术实现步骤摘要】
一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法
本专利技术属于木材化机浆领域，特别涉及一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法。
技术介绍
化机浆(化学机械浆)是指采用化学预处理和机械磨解处理的制浆方法。化机浆具有生产工艺简单方便、药品消耗少、环保污染负荷低、生产得率高、成纸不透明度好和松厚度高等诸多优点，且符合原料节约和高效利用的国家政策。但是，化机浆作为目前广泛应用的一种制浆技术也存在明显不足：即机械磨解段的磨浆能耗高。因为化机浆的化学处理条件比较缓和，需要很高的能量将纤维搓开分离并发生细纤维化，因此大部分能量消耗在磨浆阶段。论文《混合杨木APMP浆酶促磨浆工艺及其过程机制的研究》公开了木聚糖酶、复合纤维素酶、纤维素酶均能有效降低一段磨后杨木APMP浆在第二磨浆阶段的磨浆能耗，有助于提高成纸的不透明度和光散射系数。但其处理过程中磨浆能耗仍然较高，难以满足工业化生产要求。论文《漆酶活化木材产生自由基的影响因素及应用酶法制备纤维板的初步研究》研究了漆酶活化木材产生ROS自由基的处理条件，探讨了金属离子和乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraaceticacid，EDTA)对漆酶活化木材的影响，揭示漆酶活化木材的胶合机理。但在不同应用领域中，EDTA对酶活的具体影响仍处在研究和摸索阶段。论文《生物酶预处理对高得率浆磨浆能耗及成浆质量的影响》综述了纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、蛋白酶对高得率制浆磨浆能耗及成浆质量影响的研究现状。但对于一段磨浆后的化机浆磨浆能耗的降低方法和成浆质量的影响未有涉及。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法。该方法在以木材为原料制备化机浆过程中的磨浆阶段，采用“粗磨→预处理→复合酶制剂处理→洗涤→精磨”的处理工序，可有效降低磨浆能耗15％－21％，与传统木材化机浆制备过程中的磨浆工艺相比，生产成本低，能源损耗小，成浆白度高。符合节约能源走可持续发展道路的国策要求，又是造纸企业提高市场竞争力的有效措施。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法，对粗磨后、精磨前的浆料进行酶解处理；所述酶解处理采用纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶、漆酶的复合酶制剂。为降低木材APMP浆磨浆能耗，本申请利用多类酶的协同作用来提高原料预处理效果，但由于不同酶的性质和作用机理不同，且单独及协同作用模式也不一样。因此，本申请对现有的纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶、漆酶的单独和协同作用效果进行了系统研究和摸索，结果表明：就杨木APMP浆而言，在一段磨浆后采用纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶、漆酶协同处理可有效降低其二段磨浆能耗、并提高纸张质量。浆料内含有一定量的金属离子，其来源主要为木材本身含有的、浆料输送过程中代入的以及其在处理磨浆过程中带入的。金属离子会抑制酶的作用，破坏酶的结构，同时部分金属离子会造成纤维素的降解。为此，本申请系统研究了杨木APMP浆中金属离子对本申请复合酶制剂在降低磨浆能耗方面作用效果的影响，发现：与纤维素黄原酸酯钠镁盐或氨基甲酸盐类螯合剂相比，在一段磨浆后，增加一段EDTA预处理，EDTA作为螯合剂可将浆料内的金属离子去除，降低金属离子对纤维素酶和半纤维素酶的抑制作用，还可进一步降低磨浆能耗、提高纸浆的松厚度和抗张指数。优选的，所述粗磨后、精磨前的浆料为经粗磨、EDTA预处理后的浆料。优选的，所述酶解的具体条件为：复合酶制剂用量0.4-1.0IU·g-1绝干浆，浆浓8％-12％，pH值6.2-7.5，温度45℃-55℃，处理时间0.8h-1.2h。优选的，所述复合酶制剂中，采用的酶主要为中性纤维素酶、中性半纤维素酶、中性果胶酶和中性漆酶，纤维素酶的用量占复合酶制剂的20-30％(质量分数)，半纤维素酶的用量占复合酶制剂的70-80％(质量分数)，果胶酶占复合酶制剂的2-5％(质量分数)，漆酶占复合酶制剂的1-3％(质量分数)。优选的，所述粗磨的条件为：磨浆压力为0.8-1.3kg/cm2，磨浆浓度为30％-40％。优选的，所述EDTA预处理的条件为：EDTA用量0.5wt％，常温，均匀搅拌10-15min。优选的，所述酶解后还包括洗涤操作，具体条件为：真空洗浆机进行洗涤，洗涤时间为20-30min。优选的，所述精磨的条件为：磨浆压力为0.6-1.0kg/cm2，磨浆浓度为20％-25％。本专利技术还提供了任一上述的方法制备的木材化机浆。本专利技术还提供了纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和漆酶的复合酶制剂在降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗中的应用。本专利技术的有益效果(1)原料经过化学预处理以后，纤维润涨。再经过粗磨以后，木片分离成纤维束和纤维，暴露出更多的纤维表面，经过化学预处理(化学作用)和粗磨(物理作用)纤维细胞初生壁表面出现破损。此时采用复合酶制剂作用于纤维表面，化学预处理、粗磨和酶处理三者呈现协同作用，有助于后续精磨时纤维的进一步分离和细纤维化，可有效降低磨浆能耗15％～21％，能源损耗小，生产成本低。(2)对粗磨后酶处理前的浆料加入EDTA，进行螯合处理。有效去除金属离子，减少了金属离子对酶制剂的影响，提升酶处理效果，通过对比实验得到，进行螯合处理的浆料相比未进行螯合处理的浆料磨浆能耗降低了3％～5％。(3)通过复合酶制剂处理的作用，有助于提高纸浆白度、保水值、不透明度和光散射系数。把复合酶制浆应用于化机浆制浆技术，降低了制浆过程中的能量消耗，符合节约能源走可持续发展道路的国策要求。(4)本专利技术制备方法简单、降能效率高、实用性强，易于推广。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法，以木片为原料制备化机浆过程中的磨浆阶段包括以下步骤：(1)木片在常温下浸泡；(2)浸泡后的木片热水预浸渍；(3)对经过热水预浸渍后进行挤压疏解；(4)挤压疏解后木片进行化学预浸渍；(5)对浸渍后的木片原料进行粗磨，将木片分离为纤维束；(6)在上述经过高浓磨浆的浆料中加入EDTA进行鳌和预处理；(7)在上述经过EDTA预处理的浆料中加入复合酶(纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶和漆酶)制剂，均匀搅拌；(8)将上述经过复合酶制剂处理的浆料灭菌，同时通过真空洗浆机进行洗涤；(9)对上述经过洗涤的浆料进行高浓磨浆。所述步骤(1)中，木片处理的参数为，常温下采用固液比1:4(质量比)浸泡24小时。所述步骤(2)中，热水预浸渍的参数为：浸泡后的木片采用固液比1:4(质量比)，处理温度为90℃，处理时间为30min。所述步骤(3)中，挤压疏解的参数为，挤压疏解的压缩比为3:1～5:1。所述步骤(4)中，化学预浸渍的参数为，固液比1:4～1:6(质量比)，NaOH用量6％～10％(质量分数，相对绝干木片的质量)，H2O2用量6％～10％(质量分数，相对绝干木片的质量)，化学预处理的温度60℃～80℃、时间40～60min。所述步骤(5)中，进行粗磨的参数：磨浆压力控制在0.8～1.3kg/cm2，磨浆浓度控制在30％～40％之间。所述步骤(6)中，进行预处理的参数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法，其特征在于，对粗磨后、精磨前的浆料进行酶解处理；所述酶解处理采用复合酶制剂，所述复合酶制剂包括：纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、漆酶。

【技术特征摘要】
1.一种降低木材化机浆制备过程中磨浆能耗的方法，其特征在于，对粗磨后、精磨前的浆料进行酶解处理；所述酶解处理采用复合酶制剂，所述复合酶制剂包括：纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶、漆酶。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粗磨后、精磨前的浆料为经粗磨、EDTA预处理后的浆料。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酶解的具体条件为：复合酶制剂用量0.4-1.0IU·g-1绝干浆，浆浓8％-12％，pH值6.2-7.5，温度45℃-55℃，处理时间0.8h-1.2h。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合酶制剂中，纤维素酶的用量占复合酶制剂的20-30wt％，半纤维素酶的用量占复合酶制剂的70-80wt％，果胶酶占复合酶制剂的2-5wt％，漆酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴芹，薛玉，孔凡功，夏南南，刘玉，陈洪雷，赵鑫，王守娟，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37