CN103821022A - 中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于造纸领域，具体涉及一种中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，包括以下步骤：向水力碎浆机槽体内加入1/3-1/2容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为5.5-8.5，水温为30-50℃；启动水力碎浆机，向水力碎浆机中加入造纸打浆用中性纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.1-0.5kg的造纸打浆用中性纤维素酶，然后将针叶浆与阔叶浆的混合浆料投放到水力碎浆机中，保持造纸打浆用中性纤维素酶与浆料在水力碎浆机里反应时间30-40min；预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。通过造纸打浆用中性纤维素酶对浆料的预处理，降低了长纤维原料的配比，降低了原料消耗，提高了产品质量，实现了节能降耗，绿色环保生产。
Description
技术领域
本发明属于造纸领域，具体涉及一种中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法。
背景技术
制浆造纸工业是一种能源消耗巨大的产业，其能源成本占总生产成本的20%左右，节约能源已经成为造纸行业的必然趋势。在生产过程中，打浆能耗占用很大一部分成本，采用生物酶作用于浆料处理来节约精磨过程中的能耗成为制浆造纸的一个重要课题。国外已有研究中试用，美国和墨西哥在工厂中就试用了PergalaseA40生物酶使纸浆打浆能耗降低14%-20%。
由于制浆造纸工业在原料结构、制浆和漂白的方法、纸过程中的化学品应用和特性不同，使生物酶的应用领域十分广阔。目前，有关纤维素酶、木聚糖酶、脂肪酶、果胶酶、淀粉酶和木素降解酶等在制浆造纸不同阶段的研究和应用技术已经渗透到制浆造纸行业的每一个领域。其中以纤维素酶的研究和应用最为广泛，国内外在木材化学浆、非木材原生纸浆、化机浆、废纸浆及酶促打浆等方面均已实现了工业化应用。
国内酶制剂企业由于缺乏优良的中性纤维素酶菌种和先进的发酵工艺，目前只有丹麦诺维信和美国杰能科等少数国外酶制剂巨头拥有中性纤维素酶的生产菌种及发酵工艺，产品的垄断造成市场价格奇高不下。我公司造纸打浆用中性纤维素酶的研发生产不但可以打破国外酶制剂公司的市场垄断，避免工业酶制剂发展受制与人的局面，而且极大地促进我国制浆造纸行业的发展。
随着社会的发展与进步，人们生活水平的提高，消费者对纸制品的要求也在不断地提高。生活用纸要求强度高、松厚度高、吸水性好；高档铜版纸、白卡纸等高档印刷纸要求有较高的抗张强度、挺度和耐破度。但这些物理指标在大多数纸厂由于现有设备与工艺技术条件的差异相互制约，如松厚度的提高主要是利用热风干燥来进行提高，其技术和工艺都非常成熟，但能源消耗却非常高；为提高纸的抗张强度、挺度等物理指标要加入干强剂、湿强剂、挺度剂等化学品，不能适应当今社会对节能降耗，绿色环保生产的要求。而利用造纸打浆用中性纤维素酶对针叶浆和阔叶浆进行预处理来改善针叶浆和阔叶浆的打浆性能，实验表明，经过造纸打浆用中性纤维素酶预处理后，浆料的抗张强度、挺度等明显增加，撕裂度略有降低。因此，如何应用造纸打浆用中性纤维素酶技术对针叶浆和阔叶浆进行预处理来解决上述的一系列问题，就成为本发明的主要目的。
发明内容
本发明提供了一种中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，其目的在于，降低长纤维原料的配比，降低原料消耗，提高了产品质量，实现节能降耗。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
本发明中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，以下步骤：
（1）向水力碎浆机槽体内加入1/3-1/2容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为5.5-8.5，水温为30-50℃；
（2）启动水力碎浆机，向水力碎浆机中加入造纸打浆用中性纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.1-0.5kg的造纸打浆用中性纤维素酶，然后将针叶浆和阔叶浆的混合浆料投放到水力碎浆机中，保持造纸打浆用中性纤维素酶与浆料在水力碎浆机里反应30-40min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
所述步骤（1）中碎浆用水的pH值为6.5-8.0，水温为40-45℃。
所述造纸打浆用中性纤维素酶选用的是嗜热毛壳菌纤维素酶，活性单位为600u/ml。
所述造纸打浆用中性纤维素酶为液态。
所述水力碎浆机为低浓、中浓或高浓水力碎浆机中的任意一种。
所述步骤（2）中针叶浆与阔叶浆的比例为8-40:60-92。
所述步骤（2）中针叶浆与阔叶浆的比例为12:88。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、通过添加造纸打浆用中性纤维素酶对浆料的预处理，在保证成纸强度等物理指标不变的条件下降低了长纤维原料的配比，降低了原料消耗。
2、通过添加造纸打浆用中性纤维素酶对浆料的预处理，在生活用纸方面改善了纸张强度、松厚度、吸水性等物理指标；在高档印刷纸方面提高了纸张裂断长、抗张强度、耐破度等物理指标，满足了广大消费者的使用需求。
3、通过添加造纸打浆用中性纤维素酶对浆料的预处理，有助于优化磨浆工艺，降低磨浆功率，改善磨浆性能，提高了产品质量，实现了节能降耗，绿色环保生产。
附图说明
图1为未添加造纸打浆用中性纤维素酶的样浆的扫描电镜图；
图2为每吨浆料中添加0.3kg造纸打浆用中性纤维素酶预处理的样浆的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，包括以下步骤：
（1）向中浓水力碎浆机槽体内加入1/3容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为6.5-7.0，水温为40-45℃，水温低于40℃时用烘缸尾汽对碎浆水进行加热；
（2）启动中浓水力碎浆机，向中浓水力碎浆机中加入造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.2kg的造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，将针叶浆与阔叶浆按12:88的比例投放到中浓水力碎浆机中，保持造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶与浆料在中浓水力碎浆机里反应时间在30min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
经造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶预处理后的浆料在国产1880mm卫生纸机上进行抄造，抄造出的纸页主要物理指标与未经造纸打浆用中性纤维素酶预处理的纸页对比数据见表1：
实施例2
中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，包括以下步骤：
（1）向中浓水力碎浆机槽体内加入1/3容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为6.5-7.0，水温为40-45℃，水温低于40℃时用烘缸尾汽对碎浆水进行加热；
（2）启动中浓水力碎浆机，向中浓水力碎浆机中加入造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.1kg的造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，将针叶浆与阔叶浆按12:88的比例投放到中浓水力碎浆机中，保持造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶与浆料在中浓水力碎浆机里反应时间在35min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
经造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶预处理后的浆料在国产2640mm长网多缸纸机上进行抄造。
实施例3
中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，包括以下步骤：
（1）向低浓水力碎浆机槽体内加入1/3容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为6.5-7.0，水温为40-45℃，水温低于40℃时用烘缸尾汽对碎浆水进行加热；
（2）启动低浓水力碎浆机，向低浓水力碎浆机中加入造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.3kg的造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，将针叶浆与阔叶浆按12:88的比例投放到中浓水力碎浆机中，保持造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶与浆料在低浓水力碎浆机里反应时间在35min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
经造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶预处理后的浆料在国产2640mm长网多缸纸机上进行抄造。
实施例4
中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，包括以下步骤：
（1）向中浓水力碎浆机槽体内加入1/3容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为6.5-7.0，水温为40-45℃，水温低于40℃时用烘缸尾汽对碎浆水进行加热；
（2）启动中浓水力碎浆机，向中浓水力碎浆机中加入造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.5kg的造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，将针叶浆与阔叶浆按12:88的比例投放到中浓水力碎浆机中，保持造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶与浆料在中浓水力碎浆机里反应时间在40min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
经造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶预处理后的浆料在国产2640mm长网多缸纸机上进行抄造。
实施例1-4不同用量嗜热毛壳菌纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆后的浆料抄造出的纸的主要物理性能指标见表2：
实施例5
中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，包括以下步骤：
（1）向中浓水力碎浆机槽体内加入1/2容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为7.0-7.5，水温为40-45℃，碎浆水温低于40℃时用烘缸尾汽对碎浆水进行加热；
（2）启动中浓水力碎浆机，向中浓水力碎浆机中加入造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.3kg的造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，将针叶浆与阔叶浆按8:92的比例投放到中浓水力碎浆机中，保持造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶与浆料在中浓水力碎浆机里反应时间在35min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
实施例6
中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，包括以下步骤：
（1）向低浓水力碎浆机槽体内加入1/3容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为7.5-8.0，水温为40-45℃，碎浆水温低于40℃时用烘缸尾汽对碎浆水进行加热；
（2）启动低浓水力碎浆机，向低浓水力碎浆机中加入造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.4kg的造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，将针叶浆与阔叶浆按40:60的比例投放到低浓水力碎浆机中，保持造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶与浆料在低浓水力碎浆机里反应时间在40min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
实施例7
中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，包括以下步骤：
（1）向中浓水力碎浆机槽体内加入1/3容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为6.5-7.0，水温为45-50℃，碎浆水温低于45℃时用烘缸尾汽对碎浆水进行加热；
（2）启动中浓水力碎浆机，向中浓水力碎浆机中加入造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.5kg的造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶，将针叶浆与阔叶浆按20:80的比例投放到中浓水力碎浆机中，保持造纸打浆用嗜热毛壳菌纤维素酶与浆料在中浓水力碎浆机里反应时间在40min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
表1
由表1可以看出，使用造纸打浆用中性纤维素酶对浆料进行预处理后，针叶木长纤维的用量由30%降至12%，磨浆能耗降低了9.19%；卷取率由82.2%提高到84%，单位时间内产量可提高2.15%；纵横向抗张强度平均值提高3.75%；纸页厚度提高5.62%；横向吸水性提高4.35%，由此可以得出结论：经造纸打浆用中性纤维素酶预处理后的浆料抄造出的卫生卷纸原纸纸页抗拉强度增强，蓬松度和吸水性提高。
表2
由表2看出，随着造纸打浆用中性纤维素酶用量的增加，纸的抗张强度、裂断长、耐破度呈逐渐上升趋势；纸张伸长率、撕裂度呈逐渐降低趋势。由于造纸打浆用中性纤维素酶使浆料更好地分丝帚化，进而产生更好的结合力，提高了纸张的抗张强度、裂断长、耐破度等物理指标，但随着纤维的细纤维化，使纸张的撕裂度降低。结论：在不同纸种的生产中，根据成纸的物理指标合理地添加造纸打浆用中性纤维素酶，完全可以实现提高产品质量，降低成本消耗的目的。
由图1可以看出，纤维完整，比较挺硬，无明显断裂，但边缘含有细小组分及碎片；由图2可以看出，与图1相比，经过造纸打浆用中性纤维素酶预处理过的浆样打浆后，细小组分明显减少，纤维表面凹陷、柔软、松弛，纤维本身没有受到过分的切断，但增加了纤维的比表面积，促进了纤维的结合。
Claims (7)
1.一种中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，其特征在于，以下步骤：
（1）向水力碎浆机槽体内加入1/3-1/2容积的碎浆用水，所述碎浆用水的pH值为5.5-8.5，水温为30-50℃；
（2）启动水力碎浆机，向水力碎浆机中加入造纸打浆用中性纤维素酶，其用量为每吨浆料中加入0.1-0.5kg的造纸打浆用中性纤维素酶，然后将针叶浆与阔叶浆的混合浆料投放到水力碎浆机中，保持造纸打浆用中性纤维素酶与浆料在水力碎浆机里反应30-40min；
（3）预处理后的浆料进入叩前池，经浆泵送入磨浆机进入下一工序。
2.根据权利要求1所述的中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，其特征在于，所述步骤（1）中碎浆用水的pH值为6.5-8.0，水温为40-45℃。
3.根据权利要求1所述的中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，其特征在于，所述造纸打浆用中性纤维素酶选用的是嗜热毛壳菌纤维素酶，活性单位为600u/ml。
4.根据权利要求1所述的中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，其特征在于，所述造纸打浆用中性纤维素酶为液态。
5.根据权利要求1所述的中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，其特征在于，所述水力碎浆机为低浓、中浓或高浓水力碎浆机中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，其特征在于，所述步骤（2）中针叶浆与阔叶浆的比例为8-40:60-92。
7.根据权利要求1或6所述的中性纤维素酶预处理针叶浆和阔叶浆的方法，其特征在于，所述步骤（2）中针叶浆与阔叶浆的比例为12:88。
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