[发明专利]一种降低机械浆精磨段磨浆能耗的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种降低机械浆精磨段磨浆能耗的生产方法，特别涉及一种通过酶处理降低精磨段磨浆能耗的方法。

(二)背景技术

制浆造纸是资金、能源和技术密集型行业。应用的浆料主要包括化学浆和机械浆，目前资源与环境问题迫使机械浆的生产得到迅速增长。与化学法制浆相比，机械法制浆建设费用低、成浆得率高、污染少，且机械浆具有较高的不透明度、光散射系数、松厚度和良好的适印性等优点，这些优点使机械浆成为低定量涂布纸、超级压光纸、新闻纸等纸种抄造必不可少的浆种。但目前机械制浆技术磨浆工段的能量消耗很大，如TMP(热磨机械浆)的磨浆能耗为1800～2300kW·h/t浆，RMP(木片盘磨机械浆)的磨浆能耗为1600～2200kW·h/t浆，且成浆的物理强度低，白度稳定性差，这些缺点限制了机械浆生产的进一步发展。现有的磨浆理论认为，第一段磨浆为纤维彼此离解、分离成单根纤维的粗磨过程，此段磨浆能耗相对较少，而此段较高的磨浆温度使木素塑化涂覆于纤维表面影响后续处理，改性此部分木素可改善第二段精磨的磨浆性能；第二段磨浆为单根纤维的分丝帚化、提高结合强度的精磨过程，此段磨浆能耗相对较高。

(三)发明内容

本发明为降低机械浆的磨浆能耗，提供了一种新的降低精磨段磨浆能耗的方法。本技术通过酶液对原料的降解与修饰作用，软化了纤维原料，破坏纤维细胞壁木素和半纤维素的粘结，使纤维易于机械分离，从而降低磨浆能耗，成浆的物理性能也得到了相应的改善。

本发明是通过以下措施来实现的：

本发明涉及一种降低机械浆精磨段磨浆能耗的方法，采用以下步骤：

将粗磨后的浆料中加入水解酶，调pH值为5.0～8，温度25～60℃，浆浓6～15％，反应时间30～90min，然后输送到磨浆机进行精磨浆；所述的水解酶为木聚糖酶、漆酶和白腐菌粗酶液的一种或两种。

上述本发明的方法中，采用木聚糖酶处理的条件为木聚糖酶用量5～50IU/g浆，温度30～60℃，时间30～90min，浆浓8～15％，pH值为6～8。

木聚糖是由β-D-1，4木糖苷键连接起来并带有多种取代基的多聚五碳糖。而木聚糖酶则是降解该物质的最主要酶之一。木聚糖酶可将木聚糖降解成低聚糖和木糖，是一种复合酶系。木聚糖酶主要包括三类：内切β-1，4-木聚糖酶，优先在不同位点上作用于木聚糖和长链木寡糖，从β-1，4-木聚糖主链的内部切割木糖苷链，从而使木聚糖降解为木寡糖，其水解产物主要为木二糖与木二糖以上的寡聚木糖，也有少量的木糖和阿拉伯糖；外切β-1，4-木聚糖酶，作用于木聚糖和木寡糖的非还原端，产物为木糖；β-木糖苷酶，该酶通过切割木寡糖末端而释放木糖残基。狭义的木聚糖酶仅限于内切β-1，4-木聚糖酶。在木聚糖降解过程中，各种木聚糖酶起着互相重叠但又各不相同的作用。

上述本发明的方法中，采用漆酶处理的条件为漆酶用量5～40IU/g浆，温度25～60℃，时间30～90min，浆浓5～15％，pH值为5.0～7.5。

漆酶是单电子氧化还原酶，具有广泛的底物专一性，可氧化的底物包括酚类及其衍生物、芳胺及其衍生物、芳香羧酸及其衍生物等，在小分子的介体物质存在下，漆酶可氧化的底物范围还将进一步扩大，即氧化非酶底物。漆酶催化底物机制表现在底物自由基的形成和漆酶分子中四个铜离子的相互协同作用。首先底物结合于酶活性中心一型铜原子位点，通过Cys-His途径将电子传递给三核位点，该位点又把电子传递给氧分子，使其还原成水。底物的一电子氧化与氧的四电子还原相偶联。

上述本发明的方法中，采用白腐菌粗酶液处理的条件为酶液用量2～10ml/kg浆，温度25～50℃，时间30～90min，浆浓6～15％，pH值为5.0～7.0。

上述本发明的方法，白腐菌粗酶液含有木素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶的木素氧化酶。白腐菌能有效降解木素，木素降解是通过其分泌的胞外酶的作用实现的。经简单分离的白腐菌粗酶液含有大量的的木素氧化酶，因而白腐菌粗酶液可实现对木素的降解修饰，改善纤维性能。

上述本发明的方法中，采用采用木聚糖酶和漆酶处理的条件为木聚糖酶用量5～50IU/g浆，漆酶用量5～40IU/g浆，温度30～60℃，时间30～90min，浆浓8～15％，pH值为6～7.5。

下面以杨木为例，分别采用木聚糖酶、漆酶、白腐菌粗酶液，以及木聚糖酶和漆酶的混合酶处理生产机械浆，对本发明的生产方法与常规工艺进行性能对比。