降低纖維素紙漿中的己烯糖醛酸含量的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】降低纖維素紙漿中的己稀糖酵酸含量
[0001] 對(duì)序列表的引用
[0002] 本申請(qǐng)包含一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀形式的序列表。該計(jì)算機(jī)可讀形式通過(guò)引用結(jié)合在 此。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明總體上設(shè)及酶法減少來(lái)自化學(xué)纖維素紙漿的己締糖醒酸和/或改進(jìn)纖維素 紙漿的亮度。一個(gè)第二方面設(shè)及用于改進(jìn)纖維素紙漿的亮度而不降低纖維素紙漿中的己締 糖醒酸含量的酶方法。
[0004] 背景
[0005]木材包括若干不同組分:纖維素;半纖維素，例如木聚糖;木質(zhì)素和提煉物。在化學(xué) 制漿期間（例如在牛皮紙（即硫酸鹽)紙漿廠中），木聚糖鏈形成側(cè)基，運(yùn)些側(cè)基稱(chēng)為己締糖 醒酸化exA)，它們是不飽和糖。在不同紙漿間，HexA的量不一樣，運(yùn)是因?yàn)椴煌静姆N類(lèi)包 含不同量的木聚糖，在蒸煮工藝期間，木聚糖可W被轉(zhuǎn)化為HexA。而且，蒸煮參數(shù)促成不同 量的HexA。
[0006]牛皮紙制漿的工藝包括堿法蒸煮和漂白，并且開(kāi)始是木材處理，其中木材被剝皮 并且制成碎片。篩選運(yùn)些碎片，于是消除了微細(xì)原料和過(guò)大的碎片。然后將運(yùn)些碎片進(jìn)料至 消化罐，其中首先用蒸汽并且然后用蒸煮液處理它們，同時(shí)升溫至希望的蒸煮溫度。當(dāng)達(dá)到 去木質(zhì)作用的希望的速率時(shí)，中斷蒸煮，并且將消化罐中的內(nèi)容物移至放空罐并且向前移 至篩選機(jī)。在篩選紙漿料后，將它洗涂若干次，并且累送至W下去木質(zhì)作用階段，即初步漂 白。在化學(xué)品回收工廠中回收蒸煮化學(xué)品。
[0007]化學(xué)制漿工藝的主要目標(biāo)是去木質(zhì)作用，W釋放纖維而不傷害它們。在蒸煮期間 發(fā)生的堿法去木質(zhì)作用是使得木質(zhì)素可溶的酪酸鍵的加堿水解。酪是在堿環(huán)境(pH〉10)中 離解的弱酸。通過(guò)在木質(zhì)素中甲氧基上的硫離子的親核攻擊，木質(zhì)素將被部分地脫甲基。所 得紙漿的漂白典型地包括多個(gè)分散步驟或階段。在可W隨著預(yù)漂白步驟抑或漂白步驟而發(fā) 生的氧去木質(zhì)作用中，更多木質(zhì)素被溶解并且洗掉。在不同W下漂白階段中，情況也是運(yùn) 樣;運(yùn)些漂白是過(guò)氧化氨漂白、臭氧漂白和二氧化氯漂白。最終，在綜合性紙漿和造紙廠中， 紙漿被移動(dòng)至造紙工藝，或者在干燥器之后，它被作為商品紙漿銷(xiāo)售，在該干燥器中，它被 干燥、切割和包裝，W進(jìn)一步運(yùn)輸至造紙廠。
[000引在預(yù)漂白步驟或漂白步驟中發(fā)生的氧去木質(zhì)作用可W只包括一個(gè)階段，但是通常 是在一個(gè)兩階段系統(tǒng)中進(jìn)行該工藝，在運(yùn)兩個(gè)階段之間進(jìn)行洗涂或不進(jìn)行洗涂。在典型的 一階段氧去木質(zhì)作用系統(tǒng)中，在它被填充化OH或氧化的白液之前，在來(lái)自氧后洗涂器的濾 液中洗涂未漂白紙漿。在用中稠度累將紙漿轉(zhuǎn)移至高剪切中稠度混合器之前，在低壓蒸汽 混合器中預(yù)加熱紙漿。添加氧至該混合器并且氧去木質(zhì)作用開(kāi)始。
[0009] 在氧去木質(zhì)作用后的第一階段可W是使用二氧化氯來(lái)溶解木質(zhì)素的去木質(zhì)作用 階段。典型的W下堿提取化OP)階段是用一下氧化劑增強(qiáng)的堿提取階段:氧和過(guò)氧化物。
[0010] 堿氧和過(guò)氧化物漂白階段并不影響紙漿中的化XA含量。另一方面，二氧化氯和臭 氧對(duì)HexA含量具有大的影響并且將與紙漿中的HexA基團(tuán)反應(yīng)。在形成未氯化的和氯化的二 簇酸的二氧化氯階段中消耗化xA。因此化XA消耗漂白化學(xué)品（親電子漂白劑)并且還增加完 全漂白紙漿的返黃。
[0011]此外，HexA還結(jié)合重金屬離子并且增加與非工藝要素(NPE)有關(guān)的問(wèn)題，運(yùn)些非工 藝要素將導(dǎo)致漂白階段中沉淀的增加。運(yùn)是為何有興趣在漂白階段之前從紙漿去除運(yùn)些組 分。那樣的話，更低化學(xué)品批次可W用于每一去木質(zhì)作用階段或漂白階段，并且可W達(dá)到更 高亮度穩(wěn)定性。HexA也影響卡伯值，它是紙漿中木質(zhì)素含量的量度。HexA消耗作為卡伯值分 析中使用的反應(yīng)物之一的高儘酸鐘。高儘酸鹽與木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中的碳-碳雙鍵反應(yīng)，但由于其 碳-碳雙鍵，HexA還促成消耗。
[001リ在US6,776,876中披露的熱酸階段(A階段，在pH3,50°C-90°C的溫度，W及l(fā)-3個(gè) 小時(shí)的保留時(shí)間）和WO2008/044988中披露的熱二氧化氯漂白（在60°C-90°C的溫度)是今 天使用的用來(lái)消除化XA的兩種方法。運(yùn)兩種方法都在紙漿中留下殘余化xA，增加了漂白路 線中的保留時(shí)間，增加了流出液處理的成本，減少了纖維表面上的帶電基團(tuán)的量，并且降低 了纖維強(qiáng)度特性。WO2012/022840建議，在至少一種過(guò)苯甲酸存在下進(jìn)行氧處理階段，W減 少己締糖醒酸的量。
[0013]本發(fā)明的目標(biāo)是減少或消除來(lái)自木質(zhì)纖維素紙漿的己締糖醒酸化exA)和/或改 進(jìn)/增加紙漿亮度。另一目標(biāo)是增加紙漿亮度，例如不降低紙漿中己締糖醒酸含量。
[0014]概述
[0015]在一個(gè)第一方面，本發(fā)明提供了用于降低化學(xué)纖維素紙漿中己締糖醒酸含量和/ 或用于改進(jìn)纖維素的亮度的方法，該方法包括使纖維素紙漿與包括W下項(xiàng)的水性組合物接 觸：1)面素過(guò)氧化物酶，2)過(guò)氧化氨，和3)選自由氯、漠、艦、W及硫氯酸根離子組成的組的 面素離子/離子，W及任選地與4)一種或多種叔胺接觸。一個(gè)第二方面設(shè)及用于改進(jìn)纖維素 紙漿的亮度而不顯著降低纖維素紙漿中的己締糖醒酸含量的方法。可W進(jìn)行第二方面而不 使纖維素紙漿與一種或多種叔胺接觸。本發(fā)明的其他方面和實(shí)施例在說(shuō)明書(shū)和實(shí)例下是顯 而易見(jiàn)的。
[0016]詳細(xì)說(shuō)明
[0017]纖維素紙漿
[0018]纖維素紙漿可W用于生產(chǎn)紙張材料，例如紙張、箱紙板、波紋紙板、棉紙、紙巾、包 裝材料、波紋容器或盒。
[0019]纖維素紙漿是一種通過(guò)從木材、纖維作物或廢紙中化學(xué)或機(jī)械地分離纖維素纖維 而制備的纖維材料。舉例來(lái)說(shuō)，紙漿可W按一種新鮮紙漿形式供應(yīng)，或可W源自一種再循環(huán) 的來(lái)源。紙漿可W是一種木紙漿、一種非木紙漿或一種由廢紙制成的紙漿。一種木紙漿可W 由軟木(諸如松樹(shù)、紅木、冷杉、云杉、雪松W及鐵杉)或硬木(諸如楓樹(shù)、檔木、枠樹(shù)、山核桃 木、山毛樣、白楊、相思樹(shù)W及按樹(shù))制成。一種非木紙漿可W由例如亞麻、大麻、甘薦渣、竹 子、棉或洋麻制造。一種廢紙漿可W通過(guò)對(duì)廢紙(諸如報(bào)紙、混合辦公廢紙、計(jì)算機(jī)印出、白 色帳簿紙、雜志、牛奶紙箱、紙杯等)進(jìn)行再制漿來(lái)制造。
[0020] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，待處理的紙漿包括硬木紙漿和軟木紙漿兩者。
[0021] 待處理的木紙漿是化學(xué)紙漿(例如牛皮紙漿或亞硫酸鹽紙漿）、半化學(xué)紙漿(SCP)、 化學(xué)熱磨機(jī)械紙漿(CTMP)、或漂白化學(xué)熱磨機(jī)械紙漿(BCTMP)。
[0022] 化學(xué)紙漿通過(guò)堿法或酸法蒸煮，由此去除大部分木質(zhì)素和半纖維素組分來(lái)制造。 在牛皮紙制漿或硫酸鹽蒸煮中，硫化鋼和氨氧化鋼用作主要蒸煮化學(xué)品。
[0023] 待處理的牛皮紙漿可W是一種未漂白的、部分漂白的或完全漂白的牛皮紙漿，它 可W由軟木漂白牛皮紙（SWBK，也稱(chēng)為NBKP(針葉樹(shù)漂白牛皮紙漿））、硬木漂白牛皮紙 (HWBK，也稱(chēng)為L(zhǎng)服P(闊葉樹(shù)漂白牛皮紙漿））或其混合物組成。任選地，可W進(jìn)行氧去木質(zhì)作 用。
[0024] 待用于本發(fā)明的工藝中的紙漿是機(jī)械或化學(xué)紙漿或其組合的懸浮液。舉例來(lái)說(shuō)， 待用于本發(fā)明的工藝中的紙漿可W包括0%、10%-20%、20%-30%、30%-40%、40%-50 %、50 % -60 %、60 % -70 %、70 % -80 %、80 % -90 % 或90 % -100 % 的化學(xué)紙漿。在一個(gè)具體 實(shí)施例中，一種化學(xué)紙漿形成用于制造紙張材料的紙漿的一部分。在本文中，表述"形 成……的一部分"意指在待用于本發(fā)明的工藝中的紙漿中，化學(xué)紙漿的百分比處于1%-99 %的范圍內(nèi)。在具體實(shí)施例中，化學(xué)紙漿的百分比處于2 % -98 %、3 % -97 %、4-% 96 %、 5%-95%、6%-94%、7%-93%、8%-92%、9%-91%、10%-90%、15%-85%、20%-80%、 25%-75%、30%-70%、40%-60% 或 45%-55% 的范圍內(nèi)。
[0025] 在本發(fā)明的用途和工藝的一個(gè)具體實(shí)施例中，化學(xué)紙漿是一種牛皮紙漿、一種亞 硫酸鹽紙漿、一種半化學(xué)紙漿（SCP)、一種熱磨機(jī)械紙漿（TMP)、一種化學(xué)熱磨機(jī)械紙漿 (CTMP)、一種漂白化學(xué)熱磨機(jī)械紙漿(BCTMP)。在具體實(shí)施例中，牛皮紙漿是未漂白的、部分 漂白的或完全漂白的牛皮紙漿，例如軟木漂白牛皮紙（SWBK，也稱(chēng)為NBKP(針葉樹(shù)漂白牛皮 紙漿)）、硬木漂白牛皮紙(HWBK，也稱(chēng)為L(zhǎng)BKP(闊葉樹(shù)漂白牛皮紙漿)）或其混合物。
[0026] 面素過(guò)氧化物酶
[0027] 適合并入本發(fā)明的方法的面素過(guò)氧化物酶包括氯過(guò)氧化物酶、漠過(guò)氧化物酶和顯 示氯過(guò)氧化物酶或漠過(guò)氧化物酶活性的化合物。面素過(guò)氧化物酶形成了一類(lèi)酶，運(yùn)類(lèi)酶在 過(guò)氧化氨或過(guò)氧化氨生成系統(tǒng)的存在下能夠?qū)⒚婊?cr、Br\n和硫氯酸鹽(scro氧化 為對(duì)應(yīng)的次面酸或次面酸鹽;或在硫氯酸鹽的情況下氧化為對(duì)應(yīng)的次硫氯酸或次硫氯酸 ±h rm. O
[0028] 根據(jù)其對(duì)面素離子的特異性將面素過(guò)氧化物酶加W分類(lèi)。氯過(guò)氧化物酶 (E.C. 1.11.1.10)催化從氯根離子形成次氯酸鹽，從漠根離子形成次漠酸鹽并從艦根離子 形成次艦酸鹽;并且漠過(guò)氧化物酶催化從漠根離子形成次漠酸鹽并且從艦根離子形成次艦 酸鹽。然而，具有艦化物的次艦酸鹽歧化W形成元素艦并且因此艦是被觀察到的產(chǎn)物。次面 酸鹽化合物可W隨后與其他形成面代化合物的化合物反應(yīng)。
[0029] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的面素過(guò)氧化物酶是氯過(guò)氧化物酶。
[0030] 面素過(guò)氧化物酶已經(jīng)從W下各種生物中分離:哺乳動(dòng)物、海洋動(dòng)物、植物、藻類(lèi)、苔 薛、真菌和細(xì)菌。人們通常認(rèn)為盡管可能設(shè)及其他酶，但是本質(zhì)上來(lái)說(shuō)面素過(guò)氧化物酶是負(fù) 責(zé)形成面代化合物的酶。
[0031 ] 已經(jīng)從許多不同真菌，特別是從暗色絲抱菌（dematiaceoushyphomycete)真菌組 中分離出了面素過(guò)氧化物酶，比如卡爾黑霉屬（Caldariomyces)(例如煤卡爾黑霉 (C.fumago))、鏈格抱屬、彎抱屬（例如痛枝彎抱（C.ve;r;ruculosa)和不等彎抱 (C.inaequalis))、內(nèi)廝蠕抱屬、細(xì)基格抱屬W及葡萄抱屬。
[0032]還已經(jīng)從細(xì)菌，如假單胞菌屬（例如，化咯假單胞菌(P.pyrrocinia))和鏈霉菌屬 (例如，金色鏈霉菌(S.aureo化Ciens))中分離出了面素過(guò)氧化物酶。
[0033]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該面素過(guò)氧化物酶是饑面素過(guò)氧化物酶，即含饑酸鹽的面 素過(guò)氧化物酶。
[0034]在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施例中，面素過(guò)氧化物酶可源自彎抱霉屬物種，具體地是痛枝 彎抱(Qirvulariaverruculosa)或不等彎抱，例如，如WO95/27046中描述的不等彎抱CBS 102.42,例如由WO95/27046圖2的DNA序列編碼的饑面素過(guò)氧化物酶，運(yùn)些都通過(guò)引用合 并；或如在冊(cè)97/04102中描述的痛枝彎抱（(：.￥6'^。111〇3日作85 147.63或痛枝彎抱 (C-Verruculosa)CBS444.70。
[0035]在一個(gè)實(shí)施例中，該面素過(guò)氧化物酶的氨基酸序列與來(lái)自痛枝彎抱(Curvularia verruculosa)(參見(jiàn)例如WO97/04102中SEQIDN0:2;也示出為本申請(qǐng)/序列表中的SEQID NO: 1)或彎抱