СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЛИСТВЕННОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 1998 года по МПК D21C9/10 D21C9/16 

Описание патента на изобретение RU2118675C1

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, конкретно, к усовершенствованию способа отбелки лиственной сульфатной целлюлозы, позволяющего за счет увеличения избирательности процесса делигнификации повысить степень белизны и качество целлюлозы. Эффективность отбелки повышается за счет предварительной обработки небеленой массы ферментами.

Известен способ отбелки сульфатной целлюлозы (Лигнокс) с использованием пероксида водорода как основного белящего реагента [1]. Способ заключается в том, что перед высокотемпературной пероксидной отбелкой целлюлозу предварительно подвергают кислородной делигнификации и обрабатывают хелатирующим агентом для удаления ионов металлов переменной валентности. Недостатком данного способа является низкая степень достигаемой белизны целлюлозы 70 - 75% ISO.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ отбелки целлюлозы пероксидом водорода с использованием предварительной отбелки ферментами, полученными из Trichoderma reesei [2]. По этому способу лиственную целлюлозу обрабатывают ферментом, хелатирующим агентом и отбеливают щелочным раствором пероксида водорода в более мягких условиях по сравнению с вышеописанным способом. Максимальная степень белизны целлюлозы, полученной этим способом 64% ISO. Вклад биологической стадии в увеличение белизны конечного продукта составляет 4%. Недостаток данного способа - небольшая глубина делигнификации.

Техническим результатом данного изобретения является увеличение белизны на стадии биологической обработки и конечной белизны целлюлозного полуфабриката. Данный результат достигается тем, что в способе отбелки лиственной сульфатной целлюлозы путем предварительного воздействия ферментами с последующей обработкой пероксидом водорода в щелочной среде, согласно изобретению, небеленую целлюлозу предварительно подвергают воздействию ферментного препарата ксиланазы Aspergillus heteromorphous с активностью 30 - 150 Е/г целлюлозы при концентрации массы 5 - 10% в течение 1 - 4 ч при температуре 30 - 50oC.

Удаление остаточного лигнина из лигноцеллюлозного полуфабриката ограничивается присутствием гемицеллюлоз в массе. Кроме того, растворенные в процессе варки гемицеллюлозы, так же как и лигнин, могут переосаждаться на поверхности целлюлозы и образовывать связи с волокном. Сущность ферментной обработки гемицеллюлозами заключается в том, что ферменты катализируют деструкцию гемицеллюлоз как на поверхности, так и во внутренней части волокна, облегчая последующую щелочную экстракцию остаточного лигнина. За счет этой ступени делигнификации обеспечивается более высокая конечная белизна сульфатной целлюлозы.

Согласно предлагаемому способу биологической обработке ферментами из Aspergillus heteromorphous подвергали лиственную сульфатную целлюлозу продленной варке в течение 1 - 4 ч при температуре 30oC, далее проводили обработку трилоном Б в кислой среде и отбелку 3% пероксидом водорода в щелочной среде.

Исполнение способа поясняется следующими примерами.

Пример 1. Навеску 1 г (в пересчете на а.с. целлюлозу) сульфатной лиственной целлюлозы (жесткость 5 ед. Каппа, белизна 48% ISO) обрабатывали раствором ферментного препарата из Aspergillus heteromorphous с активностью ксиланазы 100 ед. на 1 г субстрата в течение 2.5 ч при 30oC. Концентрация массы 10%. Затем образец обрабатывали 0.2% (от а.с. целлюлозы) трилоном Б с pH 3.5 при 90oC в течение 60 мин и после промывки дистиллированной водой отбеливали раствором, содержащим 3% (от а.с. целлюлозы) пероксида водорода и 3% NaOH с добавкой 3% Na2SiO3 при 90oC в течение 3 ч. После промывки и кисловки изготавливали отливки по ГОСТ 7690-76 и измеряли белизну. Белизна полученного образца составила 84.5% ISO. Белизна контрольного образца без ферментной обработки - 77.8% ISO. Данные по отбелке приведены в таблице.

Пример 2. Навеску целлюлозы 1 г (а.с. целлюлозы) обрабатывали ферментным препаратом с активностью 30 ед./г в течение 2 ч при 30oC и дальнейшие операции осуществляли как в примере 1. Результаты представлены в таблице.

Примеры 3 - 11. Отличаются от примеров 1 и 2 тем, что изменяли расход ферментного препарата в интервале 50 - 150 ед./г, концентрацию массы 5 - 10%, время 1 - 4 ч при 30 - 50oC, далее обрабатывали трилоном Б и отбеливали 3 - 4% раствором пероксида водорода в присутствии силиката натрия в 4%-ном растворе NaOH при 90oC в течение 2 - 3 ч. Результаты представлены в таблице.

Пример 12. Навеску целлюлозы 1 г обрабатывали (в условиях аналога) в течение 2 ч ферментным раствором с ксиланазной активностью 100 ед./г при концентрации массы 5%, затем после ступени хелатирования проводили пероксидную отбелку при расходе H2O2 3% и MgSO4 0.5% в течение 1 ч при 80oC. Белизна полученного образца составила 75.5%.

Пример 13 (прототип). Лиственную сульфатную целлюлозу (жесткость 19.9 ед. Каппа) подвергали обработке ферментным препаратом из Trichoderma reesei с ксиланазной активностью 50 ед./г в течение 2 ч при концентрации массы 5%, затем после ступени хелатирования проводили пероксидную отбелку при концентрации H2O2 3% и расходе NaOH 1.5%, MgSO4 0.5% в течение 1 ч при 80oC. Белизна полученного образца составила 64.2%.

Из представленных результатов следует, что с использованием предварительной ферментной обработки получается целлюлоза с более высокой белизной, чем в контрольном опыте. Для биологической отбелки впервые применен ферментный препарат A. heteromorphous с ксиланазной активностью 300 - 500 Е/г. При варьировании количества фермента наивысшие результаты по белизне целлюлозы были достигнуты при расходе фермента 100 Е/г целлюлозы. Изменение длительности ферментативной стадии приводило к увеличению белизны образца после щелочной промывки до 53 - 58% ISO. Достаточным временем для подобного увеличения белизны является 2 - 2.5 ч. Температурный интервал работы фермента 30 - 50oC. При варьировании концентрации массы на стадии ферментативной обработки оптимальной оказалась 7.5%. В результате биологической отбелки в оптимальных условиях белизна целлюлозы увеличилась с 48 до 58%. После пероксидной отбелки (опыт 1) была получена целлюлоза с белизной 84.5% ISO.

Таким образом, применение изобретения позволяет увеличить белизну целлюлозы в конечном итоге на 5% ISO по сравнению с контрольными опытами в результате введения в схему отбелки ступени ферментативной обработки и тем самым увеличить конечную белизну целлюлозного полуфабриката до 82 - 84.5%, исключив использование хлорсодержащих реагентов.

Похожие патенты RU2118675C1

название год авторы номер документа
Способ делигнификации целлюлозных материалов 2021
  • Демьянцева Елена Юрьевна
  • Липин Вадим Аполлонович
  • Смит Регина Анатольевна
  • Федоскин Иван Алексеевич
RU2776126C1
СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 1997
  • Медведева Е.Н.
  • Рыбальченко Н.А.
  • Вершаль В.В.
  • Бабкин В.А.
  • Сергеев А.Д.
RU2123080C1
СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 1993
  • Заказов А.Н.
  • Гоготов А.Ф.
  • Сергеев А.Д.
  • Маковская Т.И.
  • Ефремова Г.Г.
  • Бабкин В.А.
RU2040617C1
СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЛИСТВЕННОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 1992
  • Демин Валерий Анатольевич
  • Медведева Марина Петровна
  • Филатов Борис Николаевич
  • Павлова Ирина Николаевна
RU2019613C1
СПОСОБ ОТБЕЛКИ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 1993
  • Демин В.А.
  • Герман Е.В.
  • Филатов Б.Н.
  • Павлова И.Н.
RU2061134C1
СПОСОБ ОТБЕЛКИ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 1997
  • Демин В.А.
  • Донцов А.Г.
  • Герман Е.В.
RU2112822C1
СПОСОБ ОТБЕЛКИ ХВОЙНОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 1992
  • Демин Валерий Анатольевич
  • Медведева Марина Петровна
  • Филатов Борис Николаевич
  • Павлова Ирина Николаевна
RU2019612C1
СПОСОБ ДЕЛИГНИФИКАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 2006
  • Хакимова Фирдавес Харисовна
  • Ковтун Татьяна Николаевна
  • Носкова Ольга Алексеевна
  • Нагимов Дамир Равильевич
RU2315831C1
СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЛИСТВЕННОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 2007
  • Хакимова Фирдавес Харисовна
  • Ковтун Татьяна Николаевна
  • Носкова Ольга Алексеевна
RU2347864C1
СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 1999
  • Федорова Э.И.
  • Смолева Л.Л.
  • Шубаков А.А.
  • Ячменева С.А.
  • Миленин Д.О.
RU2142529C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 118 675 C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ ОТБЕЛКИ ЛИСТВЕННОЙ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Способ относится к целлюлозно-бумажной промышленности. Небеленую целлюлозу предварительно подвергают воздействию ферметного препарата ксиланазы Aspergillus heteromorphous с активностью 30 - 150 Е/г целлюлозы при концентрации массы 5 - 10% в течение 1 - 4 ч при температуре 30 - 50oС. Затем целлюлозу подвергают обработке пероксидом водорода в щелочной среде. Способ позволяет увеличить белизну на стадии биологической обработки и конечную белизну целлюлозного полуфабриката. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 118 675 C1

Способ отбелки лиственной сульфатной целлюлозы путем предварительного воздействия ферментами с последующей обработкой пероксидом водорода в щелочной среде, отличающийся тем, что небеленую целлюлозу предварительно подвергают воздействию ферментного препарата ксиланазы Aspergillus heteromorphous с активностью 30 - 150 Е/г целлюлозы при концентрации массы 5 - 10% в течение 1 - 4 ч при температуре 30 - 50oC.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2118675C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Basta J., Holtinger L., Lundren P., Fasten H.Reducing Levels of AOX
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Lowering of Kappa no.Prior to ClO Bleaching
Proceedings of the International Pulp Bleaching Conference
Stockholm, Sweden,Iune 1991, vol.3, p.23 - 33
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Buchert J., Viikari L.Role of pulp metal profile on enzyme-aided TCF-bleaching
International Pulp Bleaching Conference, Vancouver, Canada, 1994, p.59-62.

RU 2 118 675 C1

Авторы

Александрова Г.П.

Медведева С.А.

Медведева Е.Н.

Бабкин В.А.

Рыбальченко Н.А.

Ступина Э.С.

Сергеев А.Д.

Петренев В.А.

Синицын А.П.

Попова Н.Н.

Окунев О.Н.

Соловьева И.В.

Даты

1998-09-10Публикация

1996-10-21Подача