【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于造纸，特别涉及一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法及其模型构建。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、杨木是一种速生、产量高的树种，它具有适应性较强、生长周期短、生长速度快等特点，是造纸的主要原料之一。杨木木质纤维的主要组分是纤维素、半纤维素和木质素，纤维素本身具有特殊的晶区结构，木质素与纤维素和半纤维素通过化学键结合在一起，形成木质素-碳水化合物复合体(lcc)，这些致密的网络状结构对木质纤维素生物质原料转化为生物质基材料和生物质基化学品具有很强的顽抗性。对木质纤维生物质原料进行预处理可以脱除部分半纤维素和少量木质素，降低顽抗性，提高试剂的可及度，从而提高反应效率。木质纤维生物质原料的预处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法等。
3、生物法是利用高效的微生物或生物酶专一地降解生物质原料，提高后续工段反应效率的预处理技术。生物法主要是酶解法，生物酶逐渐应用于制浆造纸等工业领域，不仅减轻了环境污染，还极大降低了企业的生产成本，取得了良好的经济效益。目前运用于制浆造纸过程的酶主要有纤维素酶、半纤维素酶、木素降解酶、淀粉酶、脂肪酶及果胶酶等。生物酶可广泛应用于制浆造纸各个工序，如制浆前进行生物酶预处理可减少蒸煮化学品的用量，提高纸浆的白度、强度性；生物漂白可减少漂剂用量、缓解环境污染、降低生产能耗。其中生物酶预处理是一个较易实现的方法。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，采用超声波来辅助酶处理杨木，可以有效提高生物酶的处理效率。超声波在制浆前直接作用于杨木片，机械效应、空化效应可对杨木产生破碎、浸渍的效果，使纤维更多的暴露在处理液中，破坏酶和底物之间的物理障碍，提高反应速度，但；同时超声波能够提高酶的活性，增加反应效率。目前超声辅助酶处理通常应用于浆料和木粉等材料的处理，而杨木片具有较大尺寸和不规则形状的特点，因此处理过程中需要多次摇匀确保超声波的均匀传播到杨木片的各个部分，并且功率不宜太高、时间不宜太长，否则可能会破坏酶的结构，导致酶的活性下降。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面，提供了一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，包括：
4、将杨木片置于木聚糖酶溶液中，在超声条件下，酶处理30-90min，终止反应，固液分离，收集上清液和剩余杨木片，即得。
5、在一些实施例中，木聚糖酶溶液为将木聚糖酶溶解在柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中。
6、在一些实施例中，所述终止反应的具体步骤为将超声辅助木聚糖酶处理后的杨木放入95℃～100℃的水浴锅中灭活5～8分钟终止酶反应。
7、在一些实施例中，杨木尺寸为长度20-25mm，宽度15-20mm，厚度3-5mm。
8、在一些实施例中，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液ph值为5.5～6。
9、在一些实施例中，杨木与木聚糖酶溶液的质量比为1:5～6。
10、在一些实施例中，超声波清洗器的功率为300～350w，温度设置为55℃～60℃。
11、在一些实施例中，木聚糖酶的用量为10-40u/g，木聚糖酶处理时间为30-90min。
12、另一方面，目前对于杨木原料制浆前的超声辅助酶处理工艺的优化，仍普遍采用单因素、正交试验或响应面分析等实验方法，试验过程复杂，耗时长，特别是当溶出物组成较多时，为了获得某一特定组分(例如：葡萄糖)的最优工艺，往往需要花费大量的时间进行多次实验，因此，急需找到更为快速、简便的方法进行杨木原料制浆前的超声辅助酶处理工艺的优化。
13、因此，本专利技术的第二个方面，提供了一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理模型构建方法，利用最小二乘法最小化理论值与测量值误差的平方和，找出最合适的系统参数从而建立最佳的拟合函数，通过得到的模型，可以对酶处理条件进行优化，还可以求得未知的酶处理结果或针对想达到的酶处理结果选择合适的处理条件，包括：
14、将杨木片置于木聚糖酶溶液中，在超声条件下，酶处理30-90min，终止反应，固液分离，收集上清液和剩余杨木片；
15、对上清液的糖组分及含量进行测定，采用最小二乘法分析酶处理条件与糖组分溶出量的关系，得到超声辅助酶处理-组分溶出量模型；
16、将目标值代入超声辅助酶处理-组分溶出量模型，确定超声辅助酶处理的优选条件；
17、按照优选条件对杨木片进行处理，即得。
18、本专利技术研究发现：杨木原料制浆前的超声辅助酶处理工艺中，酶处理时间酶用量超声时间和葡萄糖溶出量yk之间存在着显著的相关关系，可建立的非线性方程准确度高，可用于对杨木原料制浆前的超声辅助酶处理工艺的快速优化，从而提高工艺优化的效率。
19、本专利技术的第三个方面，提供了一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理模型构建方法，被配置为执行以下步骤：
20、将杨木片置于木聚糖酶溶液中，在超声条件下，酶处理30-90min，终止反应，固液分离，收集上清液和剩余杨木片；
21、对上清液的糖组分及含量进行测定，采用最小二乘法分析酶处理条件与糖组分溶出量的关系，得到超声辅助酶处理-组分溶出量模型；
22、基于超声辅助酶处理-组分溶出量模型确定超声辅助酶处理的优选条件；
23、按照优选条件对杨木片进行处理。
24、本专利技术的有益效果
25、(1)本专利技术的处理方法中超声波可以提高制浆过程中木聚糖酶的处理效率，在实施例与对比例的结果中可以发现超声波的使用增加了处理液中的糖类物质和木素的含量，木聚糖酶与超声处理可以对于糖类物质与木素的溶出起到协同增效的作用。
26、(2)本专利技术研究发现：杨木原料制浆前的超声辅助酶处理工艺中，酶处理时间酶用量超声时间和葡萄糖溶出量yk之间存在着显著的相关关系，可建立的非线性方程准确度高，可用于对杨木原料制浆前的超声辅助酶处理工艺的快速优化，从而大幅提高工艺优化的效率。
27、(3)本专利技术制备方法简单、实用性强，易于推广。
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1.一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，木聚糖酶溶液为将木聚糖酶溶解在柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中。
3.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，所述终止反应的具体步骤为将超声辅助木聚糖酶处理后的杨木放入95℃～100℃的水浴锅中灭活5～8分钟终止酶反应。
4.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，杨木尺寸为长度20-25mm，宽度15-20mm，厚度3-5mm。
5.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液pH值为5.5～6。
6.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，杨木与木聚糖酶溶液的质量比为1:5～6。
7.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，超声波清洗器的功率为300～350w，温度设置为50℃～55℃。
8.如权利要求1所述的杨木原料制浆
9.一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理模型构建方法，其特征在于，包括：
10.一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理模型构建方法，其特征在于，被配置为执行以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，木聚糖酶溶液为将木聚糖酶溶解在柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液中。
3.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，所述终止反应的具体步骤为将超声辅助木聚糖酶处理后的杨木放入95℃～100℃的水浴锅中灭活5～8分钟终止酶反应。
4.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，杨木尺寸为长度20-25mm，宽度15-20mm，厚度3-5mm。
5.如权利要求1所述的杨木原料制浆前的超声辅助酶处理方法，其特征在于，柠檬酸-柠檬...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉兴香，田中建，曲嘉新，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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