專利名稱：一種利用雙菌產(chǎn)多酶進行廢紙脫墨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙工業(yè)中的廢紙生物脫墨技術(shù)。
背景技術(shù)：
二次纖維是造紙工業(yè)一種重要的纖維來源，使用它可以保護森林資源，減少環(huán)境污染，降低水和能源的消耗。而脫墨是限制更大規(guī)模使用二次纖維的一個最大技術(shù)難點。傳統(tǒng)的脫墨工藝使用大量化學(xué)藥品，是固體和液體廢棄物的主要來源，COD和BOD負(fù)荷大，廢水處理費用高；紙張性能下降、容易返黃。因此應(yīng)該尋找一種高效的、污染負(fù)荷小的脫墨工藝。生物酶脫墨正是解決這些問題的有效方法。它可以減少化學(xué)品的消耗，降低廢水中COD 和BOD含量，改善紙漿的濾水性能和物理強度。目前，用于脫墨研究的酶制劑有纖維素酶、半纖維素酶(木聚糖酶)、木素降解酶 (主要是漆酶)、脂肪酶、酯酶、淀粉酶和果膠酶。酶法脫墨技術(shù)經(jīng)歷了單一酶法、復(fù)合酶法兩個階段。單一酶法由于脫墨效率低，現(xiàn)在已經(jīng)很少研究。由于酶的專一性，決定了酶只能作用于脫墨過程中的某一點，為了最大限度地促進脫墨的進行，應(yīng)該汲取各種酶的優(yōu)點，于是復(fù)合酶成為了酶法脫墨研究的熱點。目前復(fù)合酶法脫墨技術(shù)一般采取添加酶制劑的方法來進行的。用這種方法酶制劑的制備上存在一些問題，比如要進行酶分離純化，酶的分離純化非常繁瑣，工藝技術(shù)比較復(fù)雜，而且在酶的提純過程中會伴隨著酶活的損失，造成較大的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
裂褶菌發(fā)酵培養(yǎng)時不僅可產(chǎn)生大量的裂褶多糖，同時還產(chǎn)生一些重要的酶。有研究表明，裂褶菌在特定的培養(yǎng)條件下可產(chǎn)生纖維素酶、木聚糖酶、脂肪酶、酯酶、錳過氧化物酶等，若發(fā)酵粗酶液中能同時共存這幾種酶，其對廢紙漿的脫墨效果值得研究。本發(fā)明針對已有生物酶法脫墨技術(shù)的缺點，根據(jù)裂褶菌產(chǎn)酶的特點，提供一種利用雙菌產(chǎn)多酶進行廢紙脫墨的全新方法，該方法通過混合培養(yǎng)兩種裂褶菌產(chǎn)多酶，直接利用其含有裂褶菌多糖和多種酶的粗酶液處理廢紙漿，不需對各種酶進行單獨提純，同時減少浮選脫墨表面活性劑的用量，降低廢紙脫墨成本低和脫墨廢水的污染。為了達到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案(1)兩種裂褶菌共同進行液體深層發(fā)酵培養(yǎng)；裂褶菌的型號可以是以下任意兩種Schizophyllum commune ZM37. 8、 Schizophyllum commune ATCC 38548、 Schizophyllum commune Fr. 、 Schizophyllum sp. F17> Schizophyllum commune AS5. 39。發(fā)酵溫度10-30°C，發(fā)酵pH :3_9，發(fā)酵時間4_15天發(fā)酵培養(yǎng)基組成纖維素、麥麩、稻草粉或玉米桿等5_30g/L，橄欖油、花生油、 菜籽油、玉米油等 l_20mL/L，蛋白胨 5g/L，(NH4) 2S04 2g/L，Mandel 營養(yǎng)液 70mL (KH2PO4 4g/L、MgSO4 · 7H20 0. 3g/L、CaCl2 0. 3g/L、FeSO4 · 7H20 50mg/L、MnSO4 · 7H20 1. 56mg/L、ZnSO4L 4mg/L、CoCl2 0. 2mg/L)(2)檢測混合發(fā)酵液中纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶的活力和裂褶菌多糖含量；C3)碎解廢紙；(4)將經(jīng)適當(dāng)稀釋的粗酶液加入到碎解后的廢紙漿中反應(yīng)；酶液用量0. l-10U/g絕干漿，按照纖維素酶活力(羧甲基纖維素酶、濾紙酶或微晶纖維素酶)計算；漿濃1-20%；pH 值3-8 ；溫度:20-50°C ；反應(yīng)時間:20_90min ；(5)反應(yīng)后的廢紙漿進行浮選脫墨；表面活性劑用量為0. 01% -0. 5% ；其中( 、(；3)和( 步驟為常規(guī)處理步驟，為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知，可按一般的作法進行。生物酶能夠有選擇性地作用于油墨與纖維之間的交界面，促使纖維的潤脹，使纖維與油墨之間的連接減弱。在本發(fā)明培養(yǎng)的兩種裂褶菌粗酶液中測得有纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶，其中纖維素酶和木聚糖酶可以改變纖維表面或油墨粒子附近的聯(lián)接鍵，脂肪酶則降解植物油基油墨。本發(fā)明的優(yōu)點在于第一，實現(xiàn)了兩種裂褶菌的混合培養(yǎng)；第二，該兩種裂褶菌混合培養(yǎng)時產(chǎn)生了纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶等，這些酶協(xié)同脫墨，能實現(xiàn)較好的脫墨效果；第三，直接利用含有多酶的粗酶液用于廢紙脫墨，不需對各種酶進行提純處理；第四， 裂褶菌粗酶液中還有大量的裂褶菌多糖，在浮選脫墨中有輔助作用，可以減少表面活性劑的用量，降低脫墨成本和脫墨廢水的污染。
具體實施例方式以下結(jié)合具體的實驗數(shù)據(jù)來說明本發(fā)明脫墨效果實例雙菌多酶法處理廢舊新聞紙兩種裂褶菌 Gchizophyllum commune ZM37. 8 和 Schizophyllum commune ATCC 38548)進行液體深層發(fā)酵，培養(yǎng)基組分為纖維素20g/L、橄欖油2mL/L，蛋白胨5g/L、 (NH4)2SO4 2g/L、Mandel 營養(yǎng)液 70mL (KH2PO4 4g/L、MgSO4 · 7H20 0. 3g/L、CaCl2 0. 3g/L, FeSO4 · 7H20 50mg/L、MnSO4 · 7H20 1. 56mg/L、ZnSO4 1. 4mg/L、CoCl2 0. 2mg/L)，溫度 27°C， PH 5. 5 ；培養(yǎng)7天測定酶活分別為纖維素酶(羧甲基纖維素酶活)4. 20U/mL、木聚糖酶活為 245. 39U/mL、脂肪酶活為1. 27U/mL，裂褶菌多糖含量為0. 7g/L。將粗酶液加到經(jīng)疏解處理的廢舊報紙漿中反應(yīng)，粗酶液加入量按纖維素酶活計算0. 5U/g絕干漿，漿濃調(diào)節(jié)為10%， 處理溫度為50°C，pH值為5. 5，處理時間為40min，處理過程中隔IOmin對紙漿進行揉搓，以保證反應(yīng)的均勻性。紙漿經(jīng)酶處理后，漿濃調(diào)節(jié)為1%，加入十二烷基苯磺酸鈉0.05%，進行浮選脫墨，溫度為25°C，浮選至無泡沫溢出為止，抄片，測定紙張白度、殘余油墨量及紙張各項性能指標(biāo)。結(jié)果顯示，與空白對照樣(不加酶液只加表面活性劑進行浮選)相比，粗酶液脫墨樣白度提高3% ISO，有效殘余油墨量下降51.3%，并且沒有降低紙張抗張指數(shù)和耐破指數(shù)，而撕裂指數(shù)甚至略有提高。
權(quán)利要求
1.一種利用雙菌產(chǎn)多酶進行廢紙脫墨的方法，其特征在于包括以下步驟(1)兩種裂褶菌共同進行液體深層發(fā)酵培養(yǎng)；(2)在混合培養(yǎng)條件下，兩種裂褶菌共同產(chǎn)纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶等；(3)直接使用兩種裂褶菌發(fā)酵的粗酶液對廢紙漿進行脫墨處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，裂褶菌的型號是以下任意兩種混合培養(yǎng) Schizophyllum commune ZM37. 8、Schizophyllum commune ATCC 38548、Schizophyllum commune Fr.、Schizophyllum sp. F17、Schizophyllum commune AS 5.39。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，兩種裂褶菌混合培養(yǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)多酶的碳源是纖維素、麥麩、稻草粉或玉米桿等和橄欖油、花生油、菜籽油、玉米油等的混合物，用量分別為5-30g/L 和 l-20mL/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，脫墨反應(yīng)中粗酶液用量為0.l-10U/g絕干漿，按纖維素酶(羧甲基纖維素酶、濾紙酶或微晶纖維素酶)活力計算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，浮選法脫墨中所使用的表面活性劑用量為 0. 01% -0. 5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用雙菌多酶進行廢紙脫墨的方法，涉及造紙工業(yè)中的廢紙生物脫墨技術(shù)。該方法包括以下步驟(1)兩種裂褶菌混合進行液體深層發(fā)酵培養(yǎng)；(2)檢測混合發(fā)酵液中纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶的活力和裂褶菌多糖的含量；(3)碎解廢紙；(4)將經(jīng)適當(dāng)稀釋的粗酶液加入到碎解后的廢紙漿中反應(yīng)；(5)反應(yīng)后的廢紙漿進行浮選脫墨。經(jīng)本發(fā)明脫墨后的廢紙漿，漿料濾水性能明顯改善，紙張強度略有增加，白度提高，殘余油墨量下降明顯；并且與目前使用復(fù)合酶制劑的方法相比，可減少浮選表面活性劑的用量，降低脫墨成本和脫墨廢水污染。由此可見，本發(fā)明為造紙工業(yè)實現(xiàn)高效清潔脫墨提供新的工藝方法。
文檔編號D21C5/02GK102268828SQ20111019645
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者張燕興, 許桂紅 申請人:廣東省造紙研究所