化学纸浆的木聚糖酶处理制造技术

本发明专利技术揭示了在化学漂白后使用木聚糖酶漂白化学纸浆的方法。所述方法包括以下步骤：进行二氧化氯漂白步骤以产生部分漂白的纸浆、在温和抽提步骤中任选在氧和过氧化氢的存在下用木聚糖酶处理该部分漂白的纸浆、然后再次用二氧化氯漂白该纸浆。这个方法使得工厂可以减少氢氧化钠或其它碱的应用，同时减少二氧化氯的应用，并可以改良纸浆的产量和强度，同时保持相似水平的纸浆漂白亮度。本发明专利技术的纸浆漂白方法可以在制浆厂中作为复合纸浆漂白方法的一部分。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及漂白纸浆的方法。更特别地，本专利技术涉及使用木聚糖酶漂白纸浆的方法。
技术介绍
漂白的化学纸浆的生产是世界范围内的一项主要工业。每年要生产5千万吨以上的漂白纸浆。漂白的化学纸浆是所有类型白纸包括在影印纸、书写纸及包装纸中所用白纸的最大成分。另外，漂白的化学纸浆还用于赋予低廉纸张以强度，如新闻用纸。漂白的化学纸浆由于其白度及洁净度高、白度稳定性、高强度及其提供的方便及均匀的印刷表面而具有很大的市场。当有颜色的而且降低纤维素的纤维内结合的木质素几乎完全从纸浆中除去后可获得这些品质。在化学制浆过程中，配料(或原料)主要由木材碎片组成，将其加入称为蒸煮器的一个反应室中，用化学物处理以溶解纸浆中的木质素。本领域已知一些化学制浆方法。两种主要的化学制浆方法是硫酸盐制浆，其中将纸浆在碱性液体中蒸煮，和亚硫酸盐制浆，其中将纸浆在酸性液体中蒸煮。硫酸盐制浆和亚硫酸盐制浆均可以批次或连续在蒸煮器中进行。制浆过程的一个主要目的是释放原料中与纤维素纤维结合的木质素。制浆溶解原材料中85％到95％的木质素。在制浆步骤后，将纸浆用水洗涤以除去溶解的木质素。虽然制浆除去原材料中大多数木质素，但其不能除去所有的木质素而且不破坏原料的纤维素纤维。剩余的木质素通过漂白从纸浆中除去。纸浆漂白方法可以由许多步骤组成。例如，在制浆后，纸浆漂白方法可包括碱性氧脱木素步骤(0)、酶处理步骤(X)、一或多次二氧化氯步骤(D)及一或多次碱抽提步骤(E)。纸浆漂白方法还可以包括一或多次水洗，或者每个步骤均可包含一个作为最后步骤的水洗步骤。因此，其中纸浆使用三次二氧化氯漂白步骤及两次碱抽提步骤漂白的一个代表性的纸浆漂白顺序可以表示为D-E-D-E-D。相似地，其中纸浆进行一次碱性氧脱木素步骤、一次酶处理步骤、三次二氧化氯漂白步骤及两次碱抽提步骤的纸浆漂白顺序可以表示为O-X-D-E-D-E-D，其中每个步骤后均加以水洗。造纸厂普遍在进行纸浆化学漂白之前进行碱性氧脱木素步骤。这个方法由将纸浆与氧和碱在高温(大约100℃)反应大约1小时组成。碱性氧脱木素使纸浆中木质素量减少35-50％，但这个方法对纸浆不利而且通常伴随纸浆中一些纤维素纤维的破坏。在碱性氧脱木素后，将纸浆如前述洗涤以除去溶解的木质素。在碱性氧脱木素之后的漂白步骤通常是用氧化化学物进行化学漂白，最常用的是二氧化氯(ClO2)。然而，已经描述了一些方法可以在化学漂白之前促进或增强纸浆漂白。例如，用木聚糖酶的酶处理可用于在化学漂白之前增强纸浆漂白。在制浆及造纸业中使用木聚糖酶可以增强纸浆的漂白及降低漂白步骤中使用的氯化物量(Erickson，1990；Paice等，1988；Pommier等，1989)。就木聚糖酶的漂白作用已经提出了一些机制。一个机制是木质素通过木聚糖与晶体纤维素连接，而木聚糖酶通过水解木聚糖从纸浆中释出有色的木质素而促进纸浆漂白。另一个提出的机制是木聚糖酶除去木聚糖从而改善纸浆的碱抽取能力。不论机制如何，木聚糖酶处理使得随后的漂白化学物如氯、二氧化氯、过氧化氢或这些化合物的组合与没有木聚糖酶的情况相比更有效地漂白纸浆。在化学漂白之前用木聚糖酶预处理纸浆可以增加最终纸制品的白度和质量，并降低必须用于漂白纸浆的氯化物量。这样又减少了这种方法产生的氯化物污水。木聚糖酶已经从许多生物体包括细菌和真菌中分离。通常，真菌木聚糖酶在酸性pH，大约3.5到5.5的范围内，及大约50℃温度下呈现最佳活性。相反，细菌木聚糖酶在pH5到pH7及50℃和70℃之间的温度呈现最佳活性。然而，有在其它条件下呈现最佳活性的其它木聚糖酶。例如，Campbell等的US 5405789揭示了构建的来自环状芽孢杆菌(Bacillus circulans)的低分子量木聚糖酶的热稳定突变体。Sung等的US 5759840揭示了修饰来自里氏木霉(Trichoderma reesei)的木聚糖酶11家族以与天然木聚糖酶相比改良了嗜热性、嗜碱性和热稳定性。Fukunaga等的US 5916795揭示了来自杆菌(Bacillus)的热稳定木聚糖酶。Shah等的题目为“Xylanase Treatment ofOxygen-Bleached Hardwood Kraft Pulp at High Temperature andAlkaline pH Levels Gives Substantial Savings in Bleaching Chemicals”的文章(J.of Pulp and Paper Science，vol26 No.1，2000年1月No.1，在此并入参考)揭示了用来自海栖热袍菌(Thermotoga maritime)的木聚糖酶在pH10及90℃下处理氧脱木素化的硬木纸浆，并随后漂白该纸浆。这些文献揭示了在化学漂白之前使用木聚糖酶酶促处理纸浆。然而，这些文献无一提示在化学漂白步骤之后使用木聚糖酶处理纸浆。在典型的纸浆漂白过程中的下一步骤通常是用二氧化氯、氯或者在一些情况中使用二氧化氯及其它氧化漂白剂组合进行漂白。例如，在化学漂白过程中第一次二氧化氯漂白步骤通常称为D0或D100步骤。随后的二氧化氯漂白步骤称为D1，D2等等。在没有碱性氧脱木素步骤的漂白纸浆的工厂中，D0步骤是第一个化学漂白步骤。D0步骤通常在pH1.5到3.0进行。在少数工厂中，可以在ClO2中加入最多30％到50％的氯气以努力实现较高效地除去木质素，这样的工厂越来越少。这个步骤称为CD步骤。在D0或CD步骤后，将纸浆进行水洗及碱抽提。碱抽提是用氢氧化钠或碳酸钠将纸浆pH调节为9.0到12.0在60℃到120℃温度下进行30到90分钟。在碱抽提步骤后，将纸浆用水洗。重复二氧化氯漂白步骤、水洗及碱抽提步骤直至纸浆适当漂白。在大多数情况中，在纸浆适当漂白之前需要在二氧化氯步骤和碱抽提步骤之间交替进行两到三次的酸性和碱性漂白。在目前所有商业应用中，木聚糖酶的应用包括在第一次二氧化氯步骤之前进行木聚糖酶处理步骤。这导致纸浆与以相似方式处理但未用木聚糖酶处理的纸浆相比亮度增加。或者，当纸浆在漂白之前用木聚糖酶处理时，与在漂白之前未用木聚糖酶处理的纸浆相比，使用较少量的漂白化学品即可达到特异的亮度水平。美国专利No.5645686揭示了通过一系列处理步骤漂白化学纸浆的一种方法，包括至少一个用过氧化氢的步骤及至少一个用过氧酸的步骤。该专利还揭示了与纸浆漂白顺序组合的一个木聚糖酶处理步骤。该专利未提示在纸浆漂白过程中的二氧化氯漂白后进行木聚糖酶处理，其仅应用一次二氧化氯漂白步骤。另外，没有关于是否在第一次二氧化氯漂白步骤之后进行的木聚糖酶处理步骤与其中木聚糖酶处理是在第一次二氧化氯漂白步骤之前进行的木聚糖酶处理的纸浆漂白顺序相比在增强纸浆漂白中是更有效的教导。WO 91/05908揭示了一种生产漂白的木质纤维纸浆的方法，所述纸浆与氯的有机结合降低及回色降低。该方法要求在主要应用氯的化学漂白步骤之后用木聚糖酶处理纸浆。该参考文献教导在氯漂白步骤之后进行木聚糖酶处理与在氯漂白步骤之前进行木聚糖酶处理对纸浆漂白的效力不同。该参考文献未说明在目前大多数工厂应用的随后进行木聚糖酶处理步骤的二氧化氯漂白步骤是否能增强纸浆的漂白。Wong本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种漂白化学纸浆的方法，包括：ａ）将所述化学纸浆暴露于第一次二氧化氯漂白步骤以产生部分漂白的纸浆；ｂ）在温和抽提步骤中在ｐＨ为大约３到８下用木聚糖酶处理所述部分漂白的纸浆以产生酶处理的纸浆；及ｃ）将所述酶处理的纸浆暴 露于第二次二氧化氯漂白步骤，在所述第一次二氧化氯漂白和所述第二次二氧化氯漂白步骤之间没有碱抽提步骤。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里S托兰，科丽娜波波维奇，
申请(专利权)人：埃欧金生物制品公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]