[发明专利]酶工艺与热苛性萃取组合用于从纸级纸浆中去除半纤维素

说明书

本发明涉及使用酶处理、热苛性萃取和任选一个或多个漂白步骤的组合将半纤维素从纸级碱性纸浆中去除，由此升级纸浆，例如升级为溶解级纸浆。

对序列表的引用

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发明领域

本发明涉及使用酶处理、热苛性萃取和任选一个或多个漂白步骤的组合将半纤维素(部分地或完全地)从纸级碱性纸浆(如牛皮纸浆或苏打纸浆)中去除，由此升级纸浆，例如升级为溶解级纸浆。

发明背素

纸浆是一种通过从木材、纤维作物或废纸中化学或机械地分离纤维素纤维而制备的木质纤维素的纤维材料。

纸浆厂将木屑或其他植物纤维源转化为厚纤维板(商品纸浆)，其可以作为纸级或溶解级纸浆被运输和交易。纸浆可以使用机械、半化学或全化学的方法(如牛皮纸和亚硫酸盐工艺)制造。成品可以是漂白抑或未漂白的，这取决于客户需求。

用于制成纸浆的木材和其他植物材料包含三种主要组分(除水之外)：纤维素、木质素和半纤维素。制浆的目的在于分解纤维源，即碎屑(chip)、茎或其他植物部分的整体构体为组成型纤维。化学制浆通过将大部分木质素以及在不同程度上将半纤维素降解成小的、水溶性分子来实现此目的，所述小的、水溶性分子可以在控制纤维素降解的程度的同时从纤维素纤维中洗去。不同机械制浆方法，如磨木制浆(GW)和精磨机机械制浆(RMP)，物理绞碎(tear)彼此间的纤维素纤维。许多木质素保持粘附在纤维上。存在许多相关的混合制浆方法，这些方法使用化学和热处理的组合以开始简短的化学制浆工艺，随后立即通过机械处理来分离纤维。这些混合方法包括热机械制浆，也被称为TMP，以及化学热机械制浆，也被称为CTMP。化学处理和热处理降低了机械处理所需的能量的量，并且也降低了纤维所遭受的强度损失的量。

溶解纸浆或溶解级纸浆是具有足够高的纤维素含量以适合生产或再生纤维素和纤维素衍生物的化学漂白纸浆。溶解纸浆具有特殊特性，如高水平的亮度和均匀的分子量分布。制造溶解纸浆用于需要高的化学纤维素纯度和特别低的半纤维素含量的用途，因为化学上类似的半纤维素可能会干扰后续工艺。溶解纸浆是如此命名的，因为它不是制成纸，而是溶解在溶剂中抑或通过衍生化成均质溶液，这使得其完全化学地可接近并且去除任何残留的纤维结构。一旦溶解，它可以纺造成纺织品纤维(如粘胶或莱赛尔(Lyocell))，或者化学反应以生产衍生的纤维素，如三乙酸纤维素、形成纤维或膜的塑料状材料、或纤维素醚如甲基纤维素，用作增稠剂。

本发明的目的是通过使用酶处理、热苛性萃取(HCE)以及任选一个或多个漂白步骤的组合去除半纤维素来升级纸级纸浆(未漂白的或部分漂白的或完全漂白的或漂白的商品纸浆)，例如升级为溶解级纸浆。

HCE先前已仅被用作用于溶解纸浆的基于亚硫酸盐生产的纯化工艺，并且已被认为对从碱法蒸煮工艺(如苏打和牛皮纸)生产的纸浆的纯度没有贡献太多。另一个现有的碱性纯化方法是冷苛性萃取(CCE)，其接近于室温(<40℃)并且在非常高的氢氧化钠浓度(1.2-3.0M，相当于在液相中为5％-12％ww)下操作，然而热纯化工艺(HCE)通常在70℃-130℃下并且在低NaOH浓度(0.1-0.4M，相当于在液相中为0.4％-1.4％w/w，并且典型地为<0.25M，相当于在液相中<1.0％w/w)下运行。

本发明使得能够使用HCE作为基于碱的制浆工艺的纤维生产线(fiberline)中的纯化工艺，用于去除半纤维素，例如，用于通过在前的酶促阶段与半纤维素酶的组合使用来生产溶解纸浆。

WO 9816682 A2披露了用于通过在不同步骤中组合使用苛性萃取和木聚糖酶处理将纸级木浆升级为溶解级纸浆的工艺。然而，WO 9816682 A2中披露的NaOH的浓度范围非常高，为从8％-12％w/w范围内，其在与冷苛性萃取(CCE)中进行的相同NaOH剂量范围内，但使用50℃-100℃的非常规高温。