一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑及其制備方法、及應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑、制備方法及其在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用，該復(fù)合酶制劑由果膠酶、纖維素酶、脂肪酶、木聚糖酶、葡萄糖氧化酶和果聚糖水解酶組成，應(yīng)用于造紙?jiān)项A(yù)處理，可以減少污水處理負(fù)荷，降低磨漿能耗，提高紙基強(qiáng)度，改善成紙品質(zhì)。
【專利說明】
一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑及其制備方法、及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑、制備方法及其在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]造紙工業(yè)是一個與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)的重要產(chǎn)業(yè)，同時，造紙工業(yè)又是一個資源消耗量大、產(chǎn)生污染物多的傳統(tǒng)工業(yè)。隨著人們要求改善環(huán)境、保護(hù)森林、節(jié)約能源及原材料、降低造紙成本的呼聲日益高漲，再加上環(huán)保要求越來越嚴(yán)格、造紙?jiān)蟽r格不斷上漲和能源壓力，造紙企業(yè)的節(jié)能減排、清潔化生產(chǎn)改造已經(jīng)勢在必行。
[0003]造紙工藝主要由制漿、抄紙、涂布和加工等流程組成。其中，制漿階段是利用機(jī)械磨解、化學(xué)處理或化學(xué)處理與機(jī)械磨解相結(jié)合的方法，將植物原料分離為單根纖維形態(tài)，制成紙漿，這一階段是造紙污染的主要來源，同時也消耗了大量能量。
[0004]對于造紙行業(yè)來說，在制漿階段減少酸、堿等化學(xué)品用量是實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的重要途徑。國內(nèi)外的研究表明，使用生物酶對植物纖維原料進(jìn)行預(yù)處理，可以取代和減少化學(xué)品在造紙工業(yè)中的應(yīng)用，從而達(dá)到減少排放、降低成本的目的。生物酶可通過降解原料中高耗酸堿的非纖維物質(zhì)從而直接降低酸堿消耗，通過排除酸堿直接作用于木質(zhì)素的障礙，提高酸堿的使用率，通過大幅降低酸堿等化學(xué)品的使用，減少其對半纖維素、纖維素的破壞，提高紙漿的收得率，降低磨漿能耗。但在酶選擇、精確控制、工藝的適應(yīng)性等方面仍存在較多問題有待進(jìn)一步開發(fā)。專利CN201210581494.8公開了一種打漿酶制劑的制備方法及其應(yīng)用，但其酶種僅有纖維素酶和木聚糖酶，降低化學(xué)用品使用量、減少造紙污染的效果并不明顯，且沒有給出精確可控的使用條件，限制了其在造紙工業(yè)中的大規(guī)模使用。
[0005]綜上所述，傳統(tǒng)造紙工業(yè)污染大、耗能高，使用生物酶對植物纖維原料進(jìn)行預(yù)處理可以減少化學(xué)品用量、降低磨漿能耗，是實(shí)現(xiàn)造紙清潔生產(chǎn)的重要途徑，而目前現(xiàn)有的產(chǎn)品在酶選擇、精確控制、工藝的適應(yīng)性等方面還存在較多問題有待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑、制備方法及其在造紙領(lǐng)域的應(yīng)用，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的植物纖維改性復(fù)合酶制劑，該復(fù)合酶制劑由果膠酶、纖維素酶、脂肪酶、木聚糖酶、葡萄糖氧化酶和果聚糖水解酶組成，每克所述復(fù)合酶制劑中各組分活力分別為:果膠酶:5000?8000U;木聚糖酶:6000?15000U;葡萄糖氧化酶:200?300U ；纖維素酶:2000?5000U ；脂肪酶:8000?12000U。
[0008]本發(fā)明還涉及植物纖維改性復(fù)合酶制劑的制備方法，包括以下步驟:
[0009]步驟一:向復(fù)合酶制劑的原料中加入含水溶劑，含水溶劑pH值為4.5-9.0，溫度為25 0C-75 °C；
[0010]步驟二:隨后向原料溶液中添加復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解，作用時間為0.5-12h，復(fù)合酶制劑的添加量為原料總干重量的I?5 %。[0011 ]步驟三:向酶解后的原料溶液保存?zhèn)溆谩?br>[0012]本發(fā)明還提供了一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑的應(yīng)用，復(fù)合酶制劑用于木質(zhì)纖維和非木纖維的造紙?jiān)线M(jìn)行制漿工藝前的預(yù)處理預(yù)處理，制備紙漿。
[0013]此外，本發(fā)明還提供了上述植物纖維改性復(fù)合酶制劑用于木質(zhì)纖維和非木纖維的預(yù)處理，制備紙漿。
[0014]本發(fā)明提供的一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑，該復(fù)合酶制劑由果膠酶、木聚糖酶、葡萄糖氧化酶、纖維素酶和脂肪酶組成。植物纖維表面大多都被木質(zhì)素、果膠和半纖維素包裹著，這層物質(zhì)大幅增加堿等化學(xué)品的用量，同時阻礙了纖維之間的結(jié)合。果膠酶、木聚糖酶和葡萄糖氧化酶可作用于這層表面物質(zhì)，降低酸堿的用量，增加紙漿得率，增加纖維之間的交織位點(diǎn)，提高紙基強(qiáng)度。纖維素酶可對纖維表面進(jìn)行選擇性的處理，增加纖維自由度，使其達(dá)到充分的吸水潤漲，以及分絲帚化，使?jié){料在磨漿機(jī)機(jī)械處理時更加柔順，減少細(xì)小纖維的產(chǎn)生和纖維細(xì)胞外部的過度細(xì)纖維化，從而降低打漿能耗，提高紙張勻度、強(qiáng)度和柔軟度，改善紙機(jī)運(yùn)行性。植物原料中通常含有一定量的樹脂，其有很強(qiáng)的粘性，在造紙過程中會以多種方式沉積在設(shè)備的表面和紙基中，影響設(shè)備運(yùn)行和紙張質(zhì)量，形成樹脂障礙。月旨肪酶能夠有效降解引起樹脂障礙的重要組分甘油三酸酯，從而抑制樹脂的沉積。
[0015]本發(fā)明提供的一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑，根據(jù)植物纖維特性，針對性的選擇酶種，精確搭配各個酶種比例，使其協(xié)同作用，具有節(jié)能減排，改善成紙品質(zhì)的效果，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.減少化學(xué)品用量，降低污水量和污水處理負(fù)荷；
[0017]2.降低磨漿能耗；
[0018]3.提尚紙基強(qiáng)度，改善成紙品質(zhì)；
[0019]4.改善紙機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0021]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0022]實(shí)施例1
[0023]向原料中加入含水溶劑，控制原料與含水溶劑的質(zhì)量比為1:10，含水溶劑pH值為
6.5，水溫為60°C;隨后向原料溶液中添加復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解，該復(fù)合酶制劑中的各組分酶活力為果膠5000U，木聚糖酶:15000U，葡萄糖氧化酶:200U，纖維素酶:2000U，脂肪酶:8000U，添加量為原料總干重的1.5%0，作用時間Ih;向酶解后的原料溶液添加2 %w/v的氫氧化鈉，送入磨漿機(jī)中打漿，磨漿功率為140Kw/h，打漿I Oh，制得紙漿，測定打漿度。通過上述處理的漿料按常規(guī)工藝進(jìn)行后續(xù)操作。
[0024]與未加入復(fù)合酶制劑相比，使用相同的能耗，達(dá)到相同的打漿度時，加入復(fù)合酶制劑可減少堿用量36.8%，廢水COD降低22.3%。
[0025]實(shí)施例2
[0026]向原料中加入含水溶劑，控制原料與含水溶劑的質(zhì)量比為1:10，含水溶劑pH值為
7.5，水溫為45°C;隨后向原料溶液中添加復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解，該復(fù)合酶制劑中的各組分酶活力為果膠6000U，木聚糖酶:8000U，葡萄糖氧化酶:300U，纖維素酶:5000U，脂肪酶:8000U，添加量為原料總干重的2%。，作用時間2h ；向酶解后的原料溶液添加2%w/v的氫氧化鈉，送入磨漿機(jī)中打漿，磨漿功率為140Kw/h，打漿1h，制得紙漿，測定打漿度。通過上述處理的漿料按常規(guī)工藝進(jìn)行后續(xù)操作。
[0027]與未加入復(fù)合酶制劑相比，使用相同的能耗，達(dá)到相同的打漿度時，加入復(fù)合酶制劑可減少堿用量40.3%,廢水COD降低24.3 %。
[0028]實(shí)施例3
[0029]向原料中加入含水溶劑，控制原料與含水溶劑的質(zhì)量比為1:10，含水溶劑pH值為7，水溫為50°C;隨后向原料溶液中添加復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解，該復(fù)合酶制劑中的各組分酶活力為果膠7000U，木聚糖酶:10000U，葡萄糖氧化酶:300U，纖維素酶:4000U，脂肪酶:9000U，添加量為原料總干重的2.5%0，作用時間2h;向酶解后的原料溶液添加2 % w/v的氫氧化鈉，送入磨漿機(jī)中打漿，磨漿功率為140Kw/h，打漿I Oh，制得紙漿，測定打漿度。通過上述處理的漿料按常規(guī)工藝進(jìn)行后續(xù)操作。
[0030]與未加入復(fù)合酶制劑相比，使用相同的能耗，達(dá)到相同的打漿度時，加入復(fù)合酶制劑可減少堿用量45.2%,廢水COD降低27.4%。
[0031 ] 實(shí)施例4
[0032]向原料中加入含水溶劑，控制原料與含水溶劑的質(zhì)量比為1:10，含水溶劑pH值為
6.5，水溫為60°C;隨后向原料溶液中添加復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解，該復(fù)合酶制劑中的各組分酶活力為果膠6000U，木聚糖酶:9000U，葡萄糖氧化酶:200U，纖維素酶:4000U，脂肪酶:9000U，添加量為原料總干重的1%。，作用時間Ih;向酶解后的原料溶液添加2%w/v的氫氧化鈉，送入磨漿機(jī)中打漿，至打漿度30土2° SR，制得紙漿。通過上述處理的漿料按常規(guī)工藝進(jìn)行后續(xù)操作。
[0033]與未加入復(fù)合酶制劑相比，達(dá)到相同的打漿度時，加入復(fù)合酶制劑可降低磨漿電耗25kWh/噸漿，制得紙張抗張指數(shù)增加11.41 %。
[0034]實(shí)施例5
[0035]向原料中加入含水溶劑，控制原料與含水溶劑的質(zhì)量比為1:10，含水溶劑pH值為7，水溫為50°C;隨后向原料溶液中添加復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解，該復(fù)合酶制劑中的各組分酶活力為果膠5000U，木聚糖酶:15000U，葡萄糖氧化酶:300U，纖維素酶:4000U，脂肪酶:8000U，添加量為原料總干重的3%。，作用時間2h ；向酶解后的原料溶液添加2 % w/v的氫氧化鈉，送入磨漿機(jī)中打漿，至打漿度30土2° SR，制得紙漿。通過上述處理的漿料按常規(guī)工藝進(jìn)行后續(xù)操作。
[0036]與未加入復(fù)合酶制劑相比，達(dá)到相同的打漿度時，加入復(fù)合酶制劑可降低磨漿電耗42kWh/噸漿，制得紙張抗張指數(shù)增加21.3 %。
[0037]實(shí)施例6
[0038]向原料中加入含水溶劑，控制原料與含水溶劑的質(zhì)量比為1:10，含水溶劑pH值為8，水溫為40°C;隨后向原料溶液中添加復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解，該復(fù)合酶制劑中的各組分酶活力為果膠7000U，木聚糖酶:11000U，葡萄糖氧化酶:200U，纖維素酶:3000U，脂肪酶:9000U，添加量為原料總干重的2%。，作用時間2h ；向酶解后的原料溶液添加2 % w/v的氫氧化鈉，送入磨漿機(jī)中打漿，至打漿度30土2° SR，制得紙漿。通過上述處理的漿料按常規(guī)工藝進(jìn)行后續(xù)操作。
[0039]與未加入復(fù)合酶制劑相比，達(dá)到相同的打漿度時，加入復(fù)合酶制劑可降低磨漿電耗22kWh/噸漿，制得紙張抗張指數(shù)增加13.5%。
[0040]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種植物纖維改性復(fù)合酶制劑，其特征在于:該復(fù)合酶制劑由果膠酶、纖維素酶、月旨肪酶、木聚糖酶、葡萄糖氧化酶和果聚糖水解酶組成，每克所述復(fù)合酶制劑中各組分活力分別為:果膠酶:5000?8000U ；木聚糖酶:6000?15000U ；葡萄糖氧化酶:200?300U ；纖維素酶:2000 ?5000U;脂肪酶:8000 ?12000U。2.—種權(quán)利要求1所述植物纖維改性復(fù)合酶制劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:向復(fù)合酶制劑的原料中加入含水溶劑，含水溶劑PH值為4.5-9.0，溫度為25°C-75。。； 步驟二:隨后向原料溶液中添加復(fù)合酶制劑進(jìn)行酶解，作用時間為0.5-12h，復(fù)合酶制劑的添加量為原料總干重量的I?5 %o 步驟三:向酶解后的原料溶液保存?zhèn)溆谩?.—種權(quán)利要求1所述植物纖維改性復(fù)合酶制劑的應(yīng)用，其特征在于:復(fù)合酶制劑用于木質(zhì)纖維和非木纖維的造紙?jiān)线M(jìn)行制漿工藝前的預(yù)處理預(yù)處理，制備紙漿。
【文檔編號】C12N9/18GK106011120SQ201610442987
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月18日
【發(fā)明人】劉浩, 趙俊屹
【申請人】頤思特（武漢）生物科技有限公司