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      一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法

      文檔序號:469918閱讀:371來源:國知局
      一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法
      【專利摘要】本發(fā)明屬于酶制劑領域,具體涉及一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法。一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的方法包括下述的步驟:單酶的生產:菌種制備,發(fā)酵,提??;產品復配。本發(fā)明的有益效果是,采用本發(fā)明的方法生產的節(jié)能造紙復合酶,將其應用于造紙工業(yè)生產中,能減少纖維的損失,保持紙張良好的纖維特性,降低污水中COD和BOD,從而減少污染負荷處理費用,有效的處理膠粘問題,提高紙機運行的效率,提高紙漿得率及紙張強度,軟化纖維細胞壁,增加滲透性,利用纖維潤脹,降低纖維內聚力,使纖維變得柔軟,有利于S1的剝離。
      【專利說明】一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法
      【技術領域】
      [0001]本發(fā)明屬于酶制劑領域,具體涉及一種新型節(jié)能造紙復合酶的制作方法。
      【背景技術】
      [0002]我國是造紙技術最早發(fā)明的國家之一,也是造紙大國,但我國的造紙業(yè)還沿用老式的生產工藝,主要是為堿法、亞硫酸銨法,中性亞鈉法和半化學法等,這幾種傳統(tǒng)制漿技術在制漿蒸煮過程中有大量的黑液排出,污染了我國一些大小江河、湖泊,污染了我們賴依生存的地球環(huán)境,給人民生活帶來了極大的危害,給國民經濟帶來了很大的損失。
      [0003]目前世界各國大都十分重視廢紙的回收和再利用,并采取許多相應的措施,有些發(fā)達國家甚至確立了一系列法律法規(guī),完善廢紙的收集系統(tǒng),以提高廢紙的回收效率,許多國家在廢紙回收利用的規(guī)模、數量、品種及廢紙回用技術等方面都取得了引人注目的成績,并具有相當高的水平,全世界每年大約回收I億噸廢紙作為原材料,以美國、日本等國家及歐盟廢紙回收利用量較高,約50%,目前,我國紙張消費數量每年約3500萬噸,以廢棄1/3計算,每年可回收利用的 潛力還很大。
      [0004]生物技術用于造紙工業(yè)不僅可以提高造紙效率,而且還能夠避免造紙工業(yè)所帶來的環(huán)境污染問題。目前造紙工業(yè)用到的生物酶種類主要有纖維素酶、半纖維素酶、淀粉酶、木聚糖酶、木素降解酶、脂肪酶等,它們在生物制漿、樹脂障礙控制、改善纖維性能、生物漂白、廢水處理、廢紙脫墨等方面發(fā)揮越來越重要的作用。
      [0005]常見的用于造紙的生物酶有以下幾種:
      打漿酶作用于纖維細胞結構的P層和Si層,使其在適當的機械力的作用下易于破除,S2層(纖維素和半纖維素含量高)容易吸水潤漲,分絲帚化,纖維變得柔軟,易于打漿。打漿酶的特點是,降低磨漿能耗,纖維表面部分纖維素及木聚糖被水解后,纖維主體變得更易于吸水潤脹,分絲帚化,得到軟化,節(jié)約磨盤磨漿時所消耗的電能,為企業(yè)降低成本。
      [0006]提高成紙強度和松厚度,分絲帚化后的纖維與纖維之間變?yōu)槎帱c聯(lián)接,成紙的松厚度,抗張指數等指標均有一定程度的提高。
      [0007]體現(xiàn)綜合效益:長時間使用可使紙機整個流送系統(tǒng)變得更清潔,避免紙機因腐漿造成色斑等紙病和斷紙現(xiàn)象,減少成型網和毛毯的清洗次數。
      [0008]打漿酶的效果是,提高了擦手紙的挺度,降低磨漿打漿度4-5° ,SR左右,打漿能耗降低40kw/t衆(zhòng);
      提高原紙抗張強度10-25%,減少了 10-20%長纖維用量,可達到強度要求。
      [0009]脫墨酶直接作用于油墨粒子,分解墨粘結料,使其粘性降低,直徑減小在一定的機械剪切力作用下容易從纖維上剝離下來。
      [0010]本產品作用于纖維表層,產生分絲帚化,使其與油墨粒子的結合減弱,配合適當的機械作用,使附著在纖維表面的油墨粒子與纖維剝離;
      通過專用助劑的捕捉,潤張及乳化作用將脫落的油墨粒子除去。
      [0011]脫墨酶的產品特點是,單位質量廢紙脫墨費用低于傳統(tǒng)化學法脫墨;能較大幅度的降低成紙的塵埃度;生物酶脫墨條件溫和,減少燒堿和泡花堿用量50%以上,纖維損失小,保持良好的纖維特性;
      降低污水COD和BOD約30-50%,降低污染負荷及處理費用;有效處理膠粘物問題,提高紙機運行效率;
      能提高紙漿得率及紙張強度;
      助漂酶,降解制漿蒸煮過程中再吸附和沉積在纖維表面的木聚糖,作用于紙漿纖維中的木聚糖,降解木質素有連接的半纖維素,破壞了 LCC結構;
      作用結果:增大了纖維間的孔隙,使纖維細胞壁結構變得疏松,漂液易進入,利用木質素脫除;助漂劑的產品特點是,減少含氯漂劑用量15-30%,降低廢水中的有機氯,降低污水COD和BOD及其色度,提高紙漿白度3-5%IS0 ;縮短漂白時間,提高紙漿的生產能力;酶處理過程通常在貯漿塔中進行,助漂酶在紙閑蒸煮后最后一個在洗漿機或濃縮機的出漿口處添加。
      [0012]施膠酶是利用生物技術直接處理普通淀粉,使其達到造紙表面施膠的要求,可以替代造紙行業(yè)普遍應用的表面施膠劑——氧化淀粉。
      [0013]可以隨機切斷淀粉分子鏈中間的a-D-l,4糖苷鍵,而不影響a-D_l,6糖苷鍵,使分子量減小,粘度降低,當粘度達到要求以后通過升溫過程(95°C以上),將酶滅活,粘度終止并保持不變。其特點是,取代氧化淀粉,節(jié)約成本,淀粉使用量可提高15-30%,可有效穩(wěn)定指標,降低成本,增加成紙的平滑度和表面強度,減少紙面掉毛掉粉現(xiàn)象,提高成紙的適印性;操作簡單;其使用工藝是,在熬制罐內加入一定量的清水和淀粉攪拌均勻,加入施膠酶,攪拌均勻,通蒸汽 開始熬制;根據淀粉的粘度控制升溫曲線,在95°C以上保溫15-20分鐘,使用溫度一般控制在55-65 °C,連續(xù)式熬制程序和間歇式基本相同。
      [0014]膠粘物控制酶——是由多種酶制劑復配而成,配以專用分散劑,用于控制回收纖維中的膠粘物,使膠粘物顆粒具有親水性表面,對其有一定的分散作用,能穩(wěn)定的分散于漿水體系中。
      [0015]其特點是,斷紙次數和時間顯著降低,改善成紙質量,設備表面的膠粘物沉積減少。
      [0016]酶能軟化纖維細胞壁,增加滲透性,利用纖維潤脹,降低纖維內聚力,纖維變得更為柔軟,破壞初生壁(0.05微米厚),有利于SI (次生壁外層)的剝離。

      【發(fā)明內容】

      [0017]為了解決上述的技術問題,本發(fā)明提供了一種能提高造紙效率,而且具有節(jié)能作用的造紙復合酶的制作方法。本發(fā)明通過對纖維素酶、木聚糖酶等的研發(fā),運用多酶協(xié)同效應,采用最佳的溫度和PH等條件,制作了一種造紙復合酶,不僅造紙效果增強,而且降低了廢水排放C0D,方法適于標準化規(guī)?;a,產品穩(wěn)定。
      [0018]本發(fā)明的節(jié)能造紙復合酶的制作方法是通過下述的技術方案來解決以上的技術問題的:
      一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,該方法包括下述的步驟:
      單酶的生產:
      (I)單酶的生產菌種制備:在無菌實驗室,將斜面菌種接入三角藥瓶,28-35°C下培養(yǎng)20-28h,接入一級種子罐;
      發(fā)酵:首先在發(fā)酵罐中加入發(fā)酵原料,再按照體積比加入10-20倍的水,通過蒸汽對其進行消毒滅菌,滅菌溫度為110-130°C,滅菌時間為25-35分鐘,等溫度降至28_35°C后,將上述的經培育種子培養(yǎng)液接入一級種子罐,通過兩級培養(yǎng)擴培后,接入發(fā)酵罐,進行發(fā)酵,在整個發(fā)酵過程,向發(fā)酵罐中通入無菌空氣,所述的空氣的通入量為14-1200m--/h,所述的發(fā)酵過程的時間為140-160h,發(fā)酵結束后,開始對所需要的產品進行提??;
      提取:對已經發(fā)酵好的發(fā)酵液,先通過板框過濾,將發(fā)酵過程中產生的大量菌體進行分離,清液通過超濾膜對其進行濃縮,濃縮到所需要的產品酶活后,一部分濃縮液加入穩(wěn)定劑后,包裝做成液體產品;一部分濃縮液,通過流化床或者噴霧干燥塔制作為固體產品;
      (2)產品復配
      將以上所生產纖維素酶、木聚糖酶,與果膠酶、淀粉酶相復配,復配成復合酶制劑。[0019]上述的步驟(1)中菌種制備:在無菌實驗室,將斜面菌種接入三角藥瓶,30°C下培養(yǎng)24h,接入一級種子罐。
      [0020]優(yōu)選的,上述的發(fā)酵原料為酵母粉(g):蛋白胨(g):葡萄糖(g):消泡劑(ml):總定容體積(ml) =6:12:1:500。
      [0021]上述的發(fā)酵步驟中,滅菌的溫度為121°C,滅菌時間為30分鐘。
      [0022]上述的發(fā)酵過程的時間為150小時。
      [0023]上述的提取步驟中,穩(wěn)定劑為防腐劑,所述的防腐劑包括鹽和山梨酸鉀;鹽的濃度為8-12%,山梨酸鉀的濃度為1_3%。;優(yōu)選的,鹽的濃度為10%,山梨酸鉀的濃度為2%0。
      [0024]上述的產品復配的方案為:纖維素酶:木聚糖酶:淀粉酶、果膠酶=8:5:1:1。
      [0025]本發(fā)明的有益效果在于,采用本發(fā)明的方法生產的節(jié)能造紙復合酶,將其應用于造紙工業(yè)生產中,能減少纖維的損失,保持紙張良好的纖維特性,降低污水中COD和B0D,從而減少污染負荷處理費用,有效的處理膠粘問題,提高紙機運行的效率,提高紙漿得率及紙張強度,軟化纖維細胞壁,增加滲透性,利用纖維潤脹,降低纖維內聚力,使纖維變得柔軟,有利于SI的剝離。
      【具體實施方式】
      [0026]下面結合【具體實施方式】來對本發(fā)明作更進一步的說明,以便本領域的技術人員更了解本發(fā)明,但并不以此限制本發(fā)明。
      [0027]實施例1
      一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,該方法包括下述的步驟:
      單酶的生產:
      (I)單酶的生產
      菌種制備:在無菌實驗室,將斜面菌種接入三角藥瓶,30°C下培養(yǎng)24h,接入一級種子
      te ;
      發(fā)酵:首先在發(fā)酵罐中加入發(fā)酵原料,再按照體積比加入15倍的水,通過蒸汽對其進行消毒滅菌,滅菌溫度為121°C,滅菌時間為30分鐘,,等溫度降至30°C后,將上述的經培育種子培養(yǎng)液接入一級種子罐,通過兩級培養(yǎng)擴培后,接入發(fā)酵罐,進行發(fā)酵,在整個發(fā)酵過程,向發(fā)酵罐中通入無菌空氣,所述的空氣的通入量為110m--/h,所述的發(fā)酵過程的時間為.150h,發(fā)酵結束后,開始對所需要的產品進行提取;發(fā)酵原料為酵母粉(g):蛋白胨(g):葡萄糖(g):消泡劑(ml):總定容體積(ml) =6:12:1:500。
      [0028]提取:對已經發(fā)酵好的發(fā)酵液,先通過板框過濾,將發(fā)酵過程中產生的大量菌體進行分離,清液通過超濾膜對其進行濃縮,濃縮到所需要的產品酶活后,一部分濃縮液加入穩(wěn)定劑后,包裝做成液體產品;一部分濃縮液,通過流化床或者噴霧干燥塔制作為固體產品;穩(wěn)定劑為防腐劑,所述的防腐劑包括鹽和山梨酸鉀;鹽的濃度為10%,山梨酸鉀的濃度為
      .1.5%0。
      [0029](2)產品復配
      將以上所生產纖維素酶、木聚糖酶,與果膠酶、淀粉酶相復配,復配成復合酶制劑。
      [0030]產品復配的方案為:纖維素酶:木聚糖酶:淀粉酶、果膠酶=8:5:1:1。
      [0031]經實驗,本申請中的酶類降低污水中COD和BOD分別達56.8%和61.3%。
      [0032]實施例2 單酶的生產: (1)單酶的生產
      菌種制備:在無菌實驗室,將斜面菌種接入三角藥瓶,28°C下培養(yǎng)20h,接入一級種子
      te ;
      發(fā)酵:首先在發(fā)酵罐中加入發(fā)酵原料,再按照體積比加入10倍的水,通過蒸汽對其進行消毒滅菌,滅菌溫度為121°c,滅菌時間為25分鐘,等溫度降至28°C后,將上述的經培育種子培養(yǎng)液接入一級種子罐,通過兩級培養(yǎng)擴培后,接入發(fā)酵罐,進行發(fā)酵,在整個發(fā)酵過程,向發(fā)酵罐中通入無菌空氣,所述的空氣的通入量為110m--/h,所述的發(fā)酵過程的時間為150h,發(fā)酵結束后,開始對所需要的產品進行提?。话l(fā)酵原料為酵母粉(g):蛋白胨(g):葡萄糖(g):消泡劑(ml):總定容體積(ml) =6:12:1:500。
      [0033]提取:對已經發(fā)酵好的發(fā)酵液,先通過板框過濾,將發(fā)酵過程中產生的大量菌體進行分離,清液通過超濾膜對其進行濃縮,濃縮到所需要的產品酶活后,一部分濃縮液加入穩(wěn)定劑后,包裝做成液體產品;一部分濃縮液,通過流化床或者噴霧干燥塔制作為固體產品;穩(wěn)定劑為防腐劑,所述的防腐劑包括鹽和山梨酸鉀;鹽的濃度為8%,山梨酸鉀的濃度為
      .1%0 O
      [0034](2)產品復配
      將以上所生產纖維素酶、木聚糖酶,與果膠酶、淀粉酶相復配,復配成復合酶制劑。
      [0035]產品復配的方案為:纖維素酶:木聚糖酶:淀粉酶、果膠酶=8:5:1:1。
      [0036]實施例3 單酶的生產:
      (1)單酶的生產
      菌種制備:在無菌實驗室,將斜面菌種接入三角藥瓶,35°C下培養(yǎng)28h,接入一級種子
      te ;
      發(fā)酵:首先在發(fā)酵罐中加入發(fā)酵原料,再按照體積比加入20倍的水,通過蒸汽對其進行消毒滅菌,滅菌溫度為121°C,滅菌時間為35分鐘,,等溫度降至35°C后,將上述的經培育種子培養(yǎng)液接入一級種子罐,通過兩級培養(yǎng)擴培后,接入發(fā)酵罐,進行發(fā)酵,在整個發(fā)酵過程,向發(fā)酵罐中通入無菌空氣,所述的空氣的通入量為1200m--/h,所述的發(fā)酵過程的時間為150h,發(fā)酵結束后,開始對所需要的產品進行提??;發(fā)酵原料為酵母粉(g):蛋白胨(g):葡萄糖(g):消泡劑(ml):總定容體積(ml) =6:12:1:500。
      [0037]提取:對已經發(fā)酵好的發(fā)酵液,先通過板框過濾,將發(fā)酵過程中產生的大量菌體進行分離,清液通過超濾膜對其進行濃縮,濃縮到所需要的產品酶活后,一部分濃縮液加入穩(wěn)定劑后,包裝做成液體產品;一部分濃縮液,通過流化床或者噴霧干燥塔制作為固體產品;穩(wěn)定劑為防腐劑,所述的防腐劑包括鹽和山梨酸鉀;鹽的濃度為12%,山梨酸鉀的濃度為
      3%ο ο
      [0038](2)產品復配
      將以上所生產纖維素酶、木聚糖酶,與果膠酶、淀粉酶相復配,復配成復合酶制劑。
      [0039]產品復配的方 案為:纖維素酶:木聚糖酶:淀粉酶、果膠酶=8:5:1:1。
      【權利要求】
      1.一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的方法包括下述的步驟: 單酶的生產: (1)單酶的生產 菌種制備:在無菌實驗室,將斜面菌種接入三角藥瓶,28-35°C下培養(yǎng)20-28h,接入一級種子罐; 發(fā)酵:首先在發(fā)酵罐中加入發(fā)酵原料,再按照體積比加入10-20倍的水,通過蒸汽對其進行消毒滅菌,滅菌溫度為110-130°C,滅菌時間為25-35分鐘,等溫度降至28_35°C后,將上述的經培育種子培 養(yǎng)液接入一級種子罐,通過兩級培養(yǎng)擴培后,接入發(fā)酵罐,進行發(fā)酵,在整個發(fā)酵過程,向發(fā)酵罐中通入無菌空氣,所述的空氣的通入量為14-1200m--/h,所述的發(fā)酵過程的時間為160-180h,發(fā)酵結束后,開始對所需要的產品進行提??; 提取:對已經發(fā)酵好的發(fā)酵液,先通過板框過濾,將發(fā)酵過程中產生的大量菌體進行分離,清液通過超濾膜對其進行濃縮,濃縮到所需要的產品酶活后,一部分濃縮液加入穩(wěn)定劑后,包裝做成液體產品;一部分濃縮液,通過流化床或者噴霧干燥塔制作為固體產品; (2)產品復配 將以上所生產纖維素酶、木聚糖酶,與果膠酶、淀粉酶相復配,復配成復合酶制劑。
      2.如權利要求1所述的一種一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的步驟(I)中菌種制備:在無菌實驗室,將斜面菌種接入三角藥瓶,30°C下培養(yǎng)24h,接入一級種子罐。
      3.如權利要求1所述的一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的發(fā)酵原料為酵母粉(g):蛋白胨(g):葡萄糖(g):消泡劑(ml):總定容體積(ml) =6:12:1:500。
      4.如權利要求1所述的一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的發(fā)酵步驟中,滅菌的溫度為121°C,滅菌時間為30分鐘。
      5.如權利要求1所述的一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的發(fā)酵過程的時間為150小時。
      6.如權利要求1所述的一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的提取步驟中,穩(wěn)定劑為防腐劑,所述的防腐劑包括鹽和山梨酸鉀;鹽的濃度為8-12%,山梨酸鉀的濃度為1-3%。。
      7.如權利要求6所述的一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的提取步驟中,所述的鹽的濃度為10%,山梨酸鉀的濃度為2%0。
      8.如權利要求1所述的一種節(jié)能造紙復合酶的制作方法,其特征在于,所述的產品復配的方案為:纖維素酶:木聚糖酶:淀粉酶、果膠酶=8:5:1:1。
      【文檔編號】C12N9/88GK103937768SQ201410052199
      【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月14日 優(yōu)先權日:2014年2月14日
      【發(fā)明者】宋迪, 潘明 申請人:濟南諾能生物工程有限公司
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