一種漆酶預(yù)處理提高氧堿制漿效果的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開漆酶預(yù)處理提高氧堿制漿效果的方法，屬于制漿造紙【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法由漆酶生物預(yù)處理和氧堿制漿組成；其中漆酶生物預(yù)處理條件為pH值3.2-9.0，處理溫度15℃-70℃，處理時間15min-300min，漆酶用量為每克絕干原料5IU-150IU；預(yù)處理后的蔗渣原料經(jīng)脫水或洗滌脫水后送入蒸煮器，采用氧堿蒸煮方法制備紙漿，其最高白度可達到70%ISO，與水預(yù)處理后的蔗渣原料氧堿漿比較，漆酶預(yù)處理后蔗渣的氧堿漿可有效提高制漿得率1個至5個百分點，紙頁的抗張強度提高5%-20%，撕裂強度提高20%-40%。
【專利說明】一種漆酶預(yù)處理提高氧堿制漿效果的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種漆酶預(yù)處理提高氧堿制漿效果的方法，屬于制漿造紙領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個制漿造紙大國，早在1998年我國紙和紙板的消費量已達世界第一，但目前我國制漿造紙工業(yè)面臨原料短缺、能源緊張的狀況，充分利用非木材纖維原料可以有效的緩解造紙原料短缺的狀況，傳統(tǒng)的非木材原料制漿方法，如燒堿法、硫酸鹽法等所得化學(xué)漿得率低，黑液硅含量高堿回收困難，給環(huán)境帶來了嚴重的污染，因此，高效清潔的環(huán)保制漿方法有待于進一步的研發(fā)。
[0003]蔗渣是甘蔗制糖后的副產(chǎn)品，屬于農(nóng)業(yè)固體廢棄物，是一種較好造紙用非木材纖維原料，我國鼓勵農(nóng)林固體廢棄物的再利用，特別是在廣西、云南等產(chǎn)糖大省，具有蔗渣集中、運輸距離近等優(yōu)勢，可大力發(fā)展蔗渣紙漿造紙，但是蔗渣漿通常存在白度低、強度差等問題，需與木漿配抄制備各種新聞紙、生活用紙、文化用紙等。
[0004]生物制漿漂白技術(shù)是環(huán)境友好型的制漿表白技術(shù)，但是存在著生物預(yù)處理原料過程中選擇性差的問題、處理時間長的特點，很難滿足現(xiàn)代造紙行業(yè)高效的生產(chǎn)要求，因此，實際生產(chǎn)中，往往使用生物酶預(yù)處理原料與化學(xué)法相結(jié)合的生物化學(xué)法制漿漂白技術(shù)，其中，木聚糖酶、漆酶等在制漿漂白的預(yù)處理中都有一定的應(yīng)用。
[0005]氧堿制漿具有制漿和漂白的雙重作用，所得紙漿白度高，可以大大降低后續(xù)漂白的藥品用量，是一種環(huán)保型的制漿技術(shù)，特別適用于結(jié)構(gòu)疏松的蔗草類原料，但是未漂紙漿白度一般只有60%IS0，甚至更低只有50% ISO,很難突破65%IS0。
[0006]本發(fā)明在蔗渣原料漆酶預(yù)處理后進行一步氧堿制漿，其最高白度即可達到70%IS0以上，同時紙漿的得率、強度較未處理蔗渣的氧堿漿進一步提高，在無需配抄木漿的情況下，可滿足中檔文化用紙、生活用紙和新聞紙生產(chǎn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種漆酶預(yù)處理提高氧堿制漿效果的方法，主要包括如下步驟:
(1)將蔗渣原料與水混合均勻，液比(液比為蔗渣與水的質(zhì)量比)為1:4-1:12，用濃度為0.01moL/L?3moL/L稀堿或稀酸調(diào)節(jié)pH值，使pH值為3.2-9.0，然后加入漆酶和介體，在15°C_70°C下反應(yīng)15min-300min，其中漆酶的用量為每克絕干原料加入5 IU -150IU漆酶，介體的用量為每IOOg絕干原料中加入0g?2g的介體，在反應(yīng)過程中通入0.0MPa-0.2MPa的空氣或氧氣，邊攪拌邊反應(yīng)，得到預(yù)處理的蔗渣原料混合液；
(2)反應(yīng)結(jié)束后用200-400目的濾網(wǎng)過濾步驟(I)中得到的預(yù)處理后的蔗渣原料混合液并收集蔗渣原料，將蔗渣原料進行脫水，逆流洗滌0-3次，最后一段為清水；
(3)將步驟(2)所得蔗渣原料風(fēng)干以后或者直接送入蒸煮設(shè)備進行氧堿制漿，在79 V -130 V下保溫30min -150min,氧堿制漿條件為:NaOH用量16%_24%，氧壓0.3Mpa-0.8Mpa,漿濃 8%_15%，MgSO4 用量 0.1%-1.5%, Na2SiO3 用量 0.0%-1.5% ；
所述步驟(3)中的氧堿制漿過程，先將蒸煮設(shè)備的溫度升高到79°C _130°C，然后再把蔗渣原料送入蒸煮設(shè)備進行氧堿制漿，或者先把蔗渣原料送入蒸煮設(shè)備進行氧堿制漿然后再把蒸煮設(shè)備的溫度升高到79°C -130°C ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0008]本發(fā)明所述漆酶預(yù)處理原料過程中，介體為2，2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)、酚類物質(zhì)、丁香酸甲酯、1-羥基苯并三唑、吩噻嗪、吩噻嗪-10-丙酸中的一種。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明用漆酶直接對原料進行預(yù)處理，縮短了生物預(yù)處理時間，且預(yù)處理前不用對原料進行滅菌處理降低了生產(chǎn)成本；
(2)本發(fā)明所述漆酶是一種木素降解酶，具有底物專一性，處理過程易于控制，在預(yù)處理過程中不會對原料的其他有效組分如纖維素和半纖維素進行分解，因此保證了預(yù)處理后原料的品質(zhì)；
(3)本發(fā)明所述氧堿制漿是一種環(huán)保制漿方法，可減少制漿廢液對環(huán)境的污染；
(4)本發(fā)明所述方法制得的蔗渣化學(xué)漿得率高，無需漂白就能達到較高白度，且具有良好的成紙性能。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明保護范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0011]實施例1
本實施例所述漆酶預(yù)處理提高氧堿法制漿效果的方法，具體包括如下步驟:
(1)按液比為1:4的比例將蔗渣原料與水混合均勻，用濃度為0.01 moL/L的稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值至3.2，然后加入漆酶在溫度為15°C的條件下邊攪拌邊反應(yīng)200min，其中，漆酶的用量為每克絕干原料5IU，攪拌速度為200r/min，反應(yīng)結(jié)束后用200目的濾網(wǎng)過濾后得到預(yù)處理蔗渣原料；
(2)將預(yù)處理后的蔗渣原料進行脫水，逆流洗滌3次，最后一段為清水；
(3)將脫水后的蔗渣原料放入蒸煮設(shè)備，然后將溫度升高到110°C保溫90min進行氧堿制漿，其中升溫時間為60min，氧堿制漿條件為=NaOH的用量16%，漿濃8%，MgS04用量0.1%，Na2SiO3 用量 1.0%，氧壓為 0.5MPa ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0012]本實施例制備得到的氧堿漿料質(zhì)量為:細漿得率62.5%，卡伯16.6，白度
64.8%IS0,氧堿漿打漿至45° SR，紙頁的抗張指數(shù)64.0 N.m/g,撕裂指數(shù)6.05 mN.m2/g。
[0013]實施例2 本實施例所述漆酶預(yù)處理提高氧堿法制漿效果的方法，具體包括如下步驟:
(O按液比為1:7的比例將蔗渣原料與水混合均勻，用濃度為0.1 moL/L稀硫酸調(diào)節(jié)pH值至5.0，然后加入漆酶和丁香酸甲酯，在溫度為50°C的條件下邊攪拌邊反應(yīng)240min，漆酶的加入量為每克絕原料35IU，丁香酸甲酯的量為每IOOg絕原料中加入2.0g，氧壓為0.2 Mpa,攪拌速度為100 r/min,反應(yīng)期間每5min攪拌一次,每次攪拌0.1min,反應(yīng)結(jié)束后用220目的濾網(wǎng)過濾后得到預(yù)處理蔗渣原料；
(2)將步驟(I)所得的預(yù)處理后的蔗渣原料進行脫水，逆流洗滌2次，最后一段為清水；
(3)將脫水后的蔗渣原料放入蒸煮設(shè)備，將溫度升高到100°C，然后保溫IlOmin進行氧堿制漿，其中升溫時間為90min，氧堿制漿條件為:NaOH的用量23%，漿濃12%，MgSO4用量
0.3%，氧壓為 0.6MPa ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0014]本實施例制備得到的氧堿漿料質(zhì)量為:細漿得率61.9%，卡伯值14.3，白度67.2%IS0,氧堿漿打漿至45° SR，紙頁的抗張指數(shù)65.7 N.m/g,撕裂指數(shù)6.15 mN.m2/g。
[0015]實施例3
本實施例所述漆酶預(yù)處理提高氧堿法制漿效果的方法，具體包括如下步驟:
(1)按液比為1:12的比例將蔗渣原料與水混合均勻，用濃度為0.5moL/L的稀硫酸調(diào)節(jié)pH值至6.8，然后加入漆酶和苯酚，在溫度為40°C的條件下邊攪拌邊反應(yīng)180min，漆酶的加入量為每克絕原料150IU，苯酚的量為每IOOg絕原料中加入1.1g,空氣的壓力為0.2Mpa，攪拌速度為100r/min,反應(yīng)期間每30min攪拌一次,每次攪拌2min,反應(yīng)結(jié)束后,用240目的濾網(wǎng)過濾后得到預(yù)處理蔗渣原料；
(2)將步驟(I)所得的預(yù)處理后的蔗渣原料進行脫水，用清水洗滌一次；
(3)將脫水后的蔗渣原料放入蒸煮設(shè)備，將溫度升高到79°C，保溫150min進行氧堿制漿，其中升溫時間為lOOmin，氧堿制漿條件為:Na0H的用量18%，漿濃13%，MgS04用量0.5%，氧壓為0.8MPa ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0016]本實施例制備得到的氧堿漿料質(zhì)量為:細漿得率65.8%，卡伯值16.9，白度70.9%IS0,氧堿漿打漿至45° SR，紙頁的抗張指數(shù)64.7 N.m/g,撕裂指數(shù)6.08 mN.m2/g。
[0017]實施例4
本實施例所述漆酶預(yù)處理提高氧堿法制漿效果的方法，具體包括如下步驟:
Cl)按液比為1:8的比例將蔗渣原料與水混合均勻，用濃度為0.03 moL/L稀硫酸調(diào)節(jié)PH值至7.0，然后加入漆酶和吩噻嗪-10-丙酸，在溫度為25°C的條件下邊攪拌邊反應(yīng)300min,漆酶的加入量為每克絕原料96IU，吩噻嗪-10-丙酸的量為每100 g絕原料中加入
1.5g，然后用260目的濾網(wǎng)過濾后得到預(yù)處理蔗渣原料；
(2)將步驟(I)所得的將預(yù)處理后的蔗渣原料進行脫水；
(3)將蒸煮設(shè)備的溫度升高到89°C，然后將脫水后的蔗渣原料放入蒸煮設(shè)備保溫150min進行氧堿制漿，氧堿制漿條件為=NaOH的用量24%，漿濃10%，MgSO4用量0.1%，Na2SiO3 用量 1.5%，氧壓為 0.7MPa ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0018]本實施例制備得到的氧堿漿料質(zhì)量為:細漿得率64.5%，卡伯值15.7，白度
65.2%IS0,氧堿漿打漿至45° SR，紙頁的抗張指數(shù)66.7 N.m/g,撕裂指數(shù)6.55 mN.m2/g。
[0019]實施例5
本實施例所述漆酶預(yù)處理提高氧堿法制漿效果的方法，具體包括如下步驟:
(1)按液比為1:10的比例將蔗渣原料與水混合均勻，用濃度為3.0 moL/L的NaOH調(diào)節(jié)pH值9，然后加入漆酶和吩噻嗪，在溫度為35°C的條件下邊攪拌邊反應(yīng)90min，漆酶的加入量為每克絕原料110 IU，吩噻嗪的量為每100 g絕原料中加入lg，反應(yīng)過程中每15 min攪拌一次，每次攪拌1.0 min，攪拌速度為95 r/min，然后用260目的濾網(wǎng)過濾后得到預(yù)處理蔗渣原料；
(2)將預(yù)處理后的蔗渣原料進行脫水；
(3)將脫水后的蔗渣原料放入蒸煮設(shè)備，將溫度升高到115°C，保溫90min進行氧堿制漿，其中升溫時間為60min，氧堿制漿條件為=NaOH的用量24%，漿濃8%，MgS04用量1.5%，氧壓為 0.4 MPa ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0020]本實施例制備得到的氧堿漿料質(zhì)量為:細漿得率64.7%，卡伯值15.8，白度67.2%IS0,氧堿漿打漿至45° SR，紙頁的抗張指數(shù)67.3 N.m/g,撕裂指數(shù)6.58mN.m2/g。
[0021]實施例6
本實施例所述漆酶預(yù)處理提高氧堿法制漿效果的方法，具體包括如下步驟:
(1)按液比為1:9的比例將蔗渣原料與水混合均勻，用2.0moL/L濃度稀硝酸調(diào)節(jié)pH值至5，然后加入漆酶和I 一羥基苯并三唑，在溫度為45°C的條件下邊攪拌邊反應(yīng)240min，漆酶的加入量為每克絕原料90 IU，I 一羥基苯并三唑的量為每100 g絕原料中加入lg，在攪拌速度為160 r/min條件下，然后用300目的濾網(wǎng)過濾后得到預(yù)處理蔗渣原料；
(2)將預(yù)處理后的蔗渣原料進行脫水，逆流洗滌3次，最后一段為清水；
(3)將脫水后的蔗渣原料放入蒸煮設(shè)備，將溫度升高到110°C，保溫90min進行氧堿制漿，其中升溫時間為90min，氧堿制漿條件為:NaOH的用量23%，漿濃15%，MgSO4用量1.5%，Na2SiO3 用量 1.0%，氧壓為 0.6MPa ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0022]本實施例制備得到的氧堿漿料質(zhì)量為:細漿得率66.8%，卡伯值10.6，白度
70.5%IS0,氧堿漿打漿至45° SR，紙頁的抗張指數(shù)72.2 N.m/g,撕裂指數(shù)6.85 mN.m2/g。
[0023]實施例7
本實施例所述漆酶預(yù)處理提高氧堿法制漿效果的方法，具體包括如下步驟: (1)按液比為1:7的比例將蔗渣原料與水混合均勻，用濃度為2.0 moL/L稀硫酸調(diào)節(jié)pH值至5.5，然后加入漆酶和2，2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)，在溫度為50°C的條件下反應(yīng)160min，漆酶的加入量為每克絕原料125 IU, 2, 2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)的量為每100 g絕原料中加入0.5g，然后用350目的濾網(wǎng)過濾后得到預(yù)處理蔗渣原料；
(2)將預(yù)處理后的蔗渣原料進行脫水，逆流洗滌2次，最后一段為清水；
(3)將脫水后的蔗渣原料放入蒸煮設(shè)備，將溫度升高到130°C，保溫30min進行氧堿制漿，其中升溫時間為75min，氧堿制漿條件為:NaOH的用量22%，漿濃12%，MgSO4用量0.5%，氧壓為0.5MPa ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0024]本實施例制備得到的氧堿漿料質(zhì)量為:細漿得率66.5%，卡伯值9.6，白度
71.3%IS0，氧堿漿打漿至45° SR，紙頁的抗張指數(shù)71.8 N.m/g，撕裂指數(shù)6.59mN.m2/g。
[0025]實施例8
本實施例所述漆酶預(yù)處理提高氧堿法制漿效果的方法，具體包括如下步驟:
Cl)按液比為1:10的比例將蔗渣原料與水混合均勻，用濃度為2.0moL/L的Na2CO3調(diào)節(jié)pH值至7.2，然后加入漆酶和1-羥基苯并三唑，在溫度為55°C的條件下通入空氣反應(yīng)120min，漆酶的加入量為每克絕原料100 IU, 1_羥基苯并三唑的量為每IOOg絕原料中加入2g，空氣的壓力為0.2Mpa，反應(yīng)完成后用400目的濾網(wǎng)過濾后得到預(yù)處理蔗渣原料；
(2)將預(yù)處理后的蔗渣原料進行脫水；
(3)將脫水后的蔗渣原料放入蒸煮設(shè)備，將溫度升高到120°C，保溫IOOmin進行氧堿制漿，其中升溫時間為105min，氧堿制漿條件為=NaOH的用量22.5%，漿濃11%，MgSO4用量
0.8%，氧壓為 0.55MPa ；
(4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
[0026]本實施例制備得到的氧堿漿料質(zhì)量為:細漿得率65.3%，卡伯值10.7，白度69.9%IS0,氧堿漿打漿至45° SR，紙頁的抗張指數(shù)72.4 N.m/g,撕裂指數(shù)6.79mN.m2/g。
【權(quán)利要求】
1.一種漆酶預(yù)處理提高氧堿制漿效果的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將蔗渣原料與水混合均勻，液比為1:4-1:12，用濃度為0.0 lm0L/L?3m0L/L稀堿或稀酸調(diào)節(jié)pH值，使pH值為3.2-9.0，然后加入漆酶和介體，在15°C-70°C下反應(yīng)15min-300min，其中漆酶的用量為每克絕干原料加入5 IU -150IU漆酶，介體的用量為每IOOg絕干原料中加入0g?2g的介體，在反應(yīng)過程中通入0.0MPa-0.2MPa的空氣或氧氣，邊攪拌邊反應(yīng)，得到預(yù)處理的蔗渣原料混合液； (2)反應(yīng)結(jié)束后用200-400目的濾網(wǎng)過濾步驟(I)中得到的預(yù)處理后的蔗渣原料混合液并收集蔗渣原料，將蔗渣原料進行脫水，逆流洗滌0-3次，最后一段為清水； (3)將步驟(2)所得蔗渣原料風(fēng)干以后或者直接送入蒸煮設(shè)備進行氧堿制漿，在79 V -130 V下保溫30 min -150min,氧堿制漿條件為:NaOH用量16%_24%，氧壓0.3Mpa-0.8Mpa,漿濃 8%_15%，MgSO4 用量 0.1%_1.5%, Na2SiO3 用量 0.0%_1.5% ； (4)對步驟(3)得到的氧堿漿料實施噴放處理，依傳統(tǒng)工藝路線進行洗、選、篩，提取的黑液進入堿回收系統(tǒng)，漿渣回收重新混入待蒸煮蔗渣原料進行蒸煮，所得氧堿良漿可進行后續(xù)漂白或直接打漿抄紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述漆酶預(yù)處理提高氧堿制漿效果的方法，其特征在于:漆酶預(yù)處理原料過程中，介體為2，2-聯(lián)氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)、酚類物質(zhì)、丁香酸甲酯、1-羥基苯并三唑、吩噻嗪、吩噻嗪-10-丙酸中的一種。
【文檔編號】D21C11/04GK103556517SQ201310526804
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】孫兵, 李紅, 劉玉新 申請人:昆明理工大學(xué)