生物制浆工艺制造技术

一种生物制浆方法，包括如下步骤：　　　　用聚木糖酶对棉纤维原料进行预处理以得到浆料；和　　　　对经过预处理的浆料进行碱－Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］常压低温蒸漂。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及造纸领域，更具体地说，涉及一种造纸工艺中的制浆方法。
技术介绍
国内外以棉纤维原料的制浆工艺一般采用以下两种方法，即一是烧碱法蒸煮、次氯酸盐漂白制浆。二是碱-H2O2高温高压蒸漂一次完成制浆。这两种制浆工艺存在以下不足1.前者污染大、得率低、纤维受损严重；后者对原料要求较高，去除尘埃能力不足，当棉纤维原料含杂较大时，易出现白度和尘埃不易协调等问题。2.由于采用高温高压制浆，降低了纤维强度。3.这两种制浆工艺对设备要求较高。制浆设备必须能够满足压力的需要，且制浆能耗较大。4.制浆过程采用一定压力，存在不安全因素。目前，国内较先进的棉纤维原料制浆一般采用碱-H2O2蒸漂技术。在碱-H2O2蒸漂过程中，由于碱例如NaOH主要是对木素中的酚型α-芳基醚和α-烷基醚键发生碱化断裂反应，从而使木素大分子碎裂为小分子而溶出，但它对非酚型α-芳基醚、酚型和非酚型α-芳基醚联结的反应则受到较大的限制，因此，用碱(如NaOH)去除木素能力有限。另一方面，H2O2是一种较温和的氧化剂，它对木素结构的反应活性较低，故H2O2对木素的氧化脱色能力也相对较弱。所以，棉纤维原料蒸漂制浆时，对原料要求仍然较高，去除尘埃能力也较差。中国专利CN86 102407B公开了一种能够解决污染的棉短绒制浆工艺。该工艺首先对棉短绒进行半浆打浆、筛选，将大部分杂质除去后，再利用碱性H2O2或碱性H2O2加氧气在70-100℃对纸浆进行化学处理，纸浆的纤维强度和收获率均有提高。随着造纸工业的不断发展，生物技术在造纸工业中的应用也越来越重要。出现了利用聚木糖酶有利于脱木素的特性，将聚木糖酶用于木浆漂白的前处理工序的造纸方法，目的是降低漂白化学药液的用量，提高纸浆质量。例如，中国专利申请CN1069539A公开了一种漂白木质纤维原料的制浆方法，该方法包括用木聚糖酶对化学纸浆进行生物处理，然后用氯气和二氧化氯进行氯化作用，以降低化学消耗。但是，该方法存在如下缺点废液环境污染负荷大，浆料的尘埃含量高，生产出来的纸张的质量也较差。另外，已经有人提出了采用常压低温蒸漂工艺生产棉浆的方法。其主要特点是在常压低温蒸漂前，应用庞大的除杂系统对原料进行除杂，达到降低蒸漂能耗，改善纸浆物理性能的目的。但是，由于除杂系统非常繁杂，使得生产成本增加。因此，本专利技术的目的是提供一种生物制浆工艺，其能够低成本地对原料进行除杂，并降低漂白化学药液的用量，提高纸浆质量。
技术实现思路
为了解决现有技术中的这些问题，本申请人经过研究发现，利用聚木糖酶对棉纤维原料进行预处理，然后进行较温和的碱-H2O2蒸漂处理就可得到高质量的棉浆。由此，本专利技术提供了一种生物制浆工艺，包括如下步骤用聚木糖酶对棉纤维原料进行预处理以得到浆料；和对经过预处理的浆料进行碱-H2O2常压低温蒸漂。通过下面的详细描述，本专利技术的其它目的、特征和优点将更为清楚。本专利技术中，除非特别指明，“％”是指“重量％”。本专利技术中，用聚木糖酶对棉纤维原料所进行的预处理(以下简称“预处理”)的温度优选为50-70℃，更优选为50-60℃；预处理的pH值优选为6.5-7.5，更优选为7.0；预处理的浆浓优选为10-25％，更优选为15-20％；预处理的反应时间优选为0.5-2.5小时，更优选为1.5-2.0小时；预处理的聚木糖酶用量优选为500-5000AXU/kg绝干浆。本申请中的AXU表示聚木糖酶的酶活单位，一个聚木糖酶单位定义为在标准条件下(PH9.0，50℃，反应时间30分钟)使染色RRB木聚糖释放一定量染色剂所需的酶量。适用于本专利技术的聚木糖酶是一种由基因工程修饰过的、由芽孢杆菌经过深层发酵制成的酶制剂。它具有内切1，4-β-D木聚糖酶活性(E.C.3.2.1.8)，从而完全不具有纤维素酶活性。适用于本专利技术的聚木糖酶只要符合上述酶活要求，可以使用任何的聚木糖酶。本专利技术中使用的聚木糖酶可以商购，例如，诺维信公司的pulpzyme HC。本专利技术中预处理用的浆料采用下述方法配制根据生产需要的配比要求，将棉纤维原料加水、湿润剂、螯合剂、聚木糖酶，混合并浸透均匀后，按上述条件进行生物酶预处理。预处理时间结束后，聚木糖酶也就基本消耗完了。本领域的普通技术人员能够理解，在上述配制过程中可以根据需要加入制浆工业中常用的各种添加剂。作为适用于本专利技术的湿润剂，可以列举TC-1，其用量为0.05-0.1％。作为适用于本专利技术的螯合剂，可以列举EDTA，其用量为0.1-0.2％。适用于本专利技术的棉纤维原料要求含杂≤12％，木素≤4.0％，聚木糖1.0％-3.0％。经过公知的初步除杂处理而符合上述要求的棉纤维原料均可以用于本专利技术，其实例可以列举棉短绒或三级棉等。本专利技术的预处理步骤可以在制浆工业通常使用的设备中进行，例如蒸球、蒸漂锅、或可通蒸汽的塔式漂白系统。经过上述预处理的浆料不需其他处理，即可直接在预处理步骤使用的设备中再进行碱-H2O2常压低温蒸漂。尽管不希望受到任何理论的束缚，但是申请人认为，经过上述预处理的浆料之所以能够进行常压低温蒸漂的原因如下。棉纤维原料中的木素与部分聚木糖酶存在着化学键的联结，即存在着木素—聚木糖复合体(LCC)，以这种形式存在的木素难以漂白，而聚木糖酶使这些复合体中的聚木糖因触酶作用而水解(或部分水解)，使之水解成为小分子的D-木素和L-阿拉伯糖，在引起聚木糖链破坏的同时造成木素-碳水化合物连接断裂，打开了木素-木糖的化学键，使木素充分暴露出来，增加了药液与木素的接触，有利于漂白过程尘埃的有效去除。正是由于上述预处理步骤的存在，使碱-H2O2蒸漂在低温、常压下进行即可达到通常高温高压才能达到的除杂效果。适用于本专利技术方法的碱-H2O2常压低温蒸漂步骤的碱，没有特别限制，但一般是氢氧化钠。本专利技术方法的碱-H2O2常压低温蒸漂步骤的工艺条件完全能够由本领域普通技术人员确定，并可以按照现有技术中描述的方法进行。例如，将经过预处理的浆料在70-100℃、常压下蒸漂0.5-3.5小时，碱用量为1.0-6.0％，H2O2用量为1.0-6.0％。根据本专利技术的一个优选实施方案，碱-H2O2常压低温蒸漂的操作条件如下蒸漂温度优选为80-100℃；蒸漂浆浓优选为10-25％；碱和H2O2的用量可根据原料含杂情况在优选1.0-5.0％范围内调节；蒸漂时间优选为1-3小时。本专利技术与现有技术相比具有如下突出优点1.降低了废液环境污染负荷，即制浆废液的CODcr、BOD5及色度值等指标大大降低。2.在达到相同白度要求的情况下，去除尘埃能力增强。3.纸浆质量明显提高，即纸浆聚合度、物理强度明显提高。4.制浆工艺对设备要求简单，省去了庞大的除杂系统，节约了设备、厂房等固定资产投资。具体实施例方式下面列举实施例对本专利技术进行更具体的举例说明，但是本专利技术的保护范围并不受到这些实施例的任何限制。实施例中涉及的各项性能的测试方法如下纸浆白度依据GB8940.2-88测定。纸浆尘埃度依据GB10740-89测定。纸浆聚合度依据GB1548-89测定。废液CODcr(即化学耗氧量)采用重铬酸钾法测定。废液BOD5(即生物耗氧量)采用稀释接种法测定。废液色度值根据《水和废水监测分析方法》中的目视比色法测定。实施例1棉短绒生物制浆工艺原料棉短绒，含杂2.0-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹秀痕，刘永红，翟红，刘向辉，周彦魁，赵彩凤，周清，
申请(专利权)人：中国印钞造币总公司，
类型：发明
国别省市：