Способ делигнификации древесины Советский патент 1984 года по МПК D21C5/00 C12N1/22 

00 05

о

4

05 Изобретение отаоситоя к способам цепигнификации аревесины и может быт использовано в цеплюпозно--бумажной промышленности при получении целлюло зы для произвоаства бумаги и картона. Известные в настоящее время спосо бы целигнификации превесины основаны на уцалеяии лигнина сильными кислотами или щелочами в процессе варки Tl Однако применение таких способов вызывает необхоцимость использования дорогостоящего антикоррозионного оборудования, работающего в условиях вы сокой агрессивности среды, высокие. температур и больших давлений, а также значительного расхода химикатов. При этом примерно 1/3 часть биомассы древесины в вице технических лиг- нинов представляет собой отходы, которые трудно поддаются разложению, сильно загрязняют окружакщую среду. Наиболее: близким к гфедлагаемому по технической сущности является способ получения целлюлозной пульпы, вкпючакнпий обработку исходного материала, содержащего лигнин и целлюлозу лигнинразрушаюшими грибами 12. Согласно этому способу на исходны материал, в частности на древесину, воздействуют микроорганизмами, предсгавп5пошими собой искусственно полученные мутанты лигнинразрушающих грибов. Эти мутантные организмы сохр ня|дт естественную способность образовывать лигнинразрушакядие ферменты, в то время как целлюлозоразрушаютдая спосо ость у них понижена. Недостатками известного способа яв ляются небольшая глубина и скорость разложения лигнина в древесине под де ствием указанных мутантов, а также сложность получения и поддержания в культуре мутантных организмов и неустойчивость приобретенных ими гене тических признаков. Цель изобретения - повышение степени делигнификации древесины при одновременном сокращении потерь целл лозы. Поставленная цель достигается тем что согласно способу делигнификации древесины тгутвм обработки исходного материала, содержащего лигнин и целл лозу, лигнинразрушающим грибом, в ка честве лигнинразрушающего гриба иопользуют штамм ВКМ F 2487 Ц Peniophora sanguinea (Fr.) Bres 462 Суищость способа заключаетс:я в том, что на исходный материал, цревегушу, возаействуют мицелием гриба Peniophora sanguinea. Этот гриб относится к. лигнинразрушающим грибам, которые кроме целлюлозоразрушаюших ферментов имеют лигнин разрушающие ферменты. Обьгано лигнинразрушающие грибы разрушают лигнин примерно пропорционально разр тиашю целлюлозы. Данный штамм обладает избирательной способностью к разрушению лигнина за счет особенностей своей ферме;: татив {ой системы, Используемый в предлагаемом способе штамм гриба Peniophora sanguinea депонирован во Всесоюзной коллекции микроорганизмов и имеет коллекционный номер ВКМ F 2487 Д. Штамм имеет следующую характеристику. Морфологические признаки, Характер роста культуры. При посеве в чашки Петри на твердую агаровую среду ра- диальная скорость роста 4,2 мм/сут. Растущая зона воздушного мицелия ровная, прозрачная, прижатая. Грибница белая, шелковистая. Обратная сторона . не измененная, Сильный запах минда- ля к концу первой нецели роста на агаровой среде, затем спустя неделю исчезающий из изменяющийся на слабый грибной. Гифы прозрачные, различной толшины: толстые 7,4 - 9,8 мк в диаметре, средние - 4,9 мк и тонкие .2,4 мк. Тонкие гифы, ветвящиеся с редко встречаклдейся простой пере- гороакой. Толстые гифы, встречаются реже с боковой, чаше с двойной Погруженный мицачий подобен воздушному. Физиологические признаки. На агаре с галловой кислотой реакция средняя, диффузионная зона светлокоричневая, слегка выходящая за края колонии и заметная с верхней стороны. Скорость роста мицелия на галловой среде равна 1 - 1,2 мм/сут. Разлагает избирательно лигнкн в древесном сырье до 7О% и более при потере целлюлозы не более 1О%. Пример 1.В колбы объемом . 200 мл насыпают субстрат (вермикулит на 1/3 их объема и смачивают 70 мл неохмеленного пивного сусла, разведенкого водопроводной водой в соотношу. НИИ 1:3. После стерилизации среду инокулируют культурой гриба Peniophora 31 sangiunea , На разросшуюся купьтуту гриба помешают стерильные, с известной массой образцы цревесины разме ром 20х 30 X 5 мм. Проаолжительность воздействия гриба на древесину составляет 42-84 оня при .температуре 26°С Спустя этот срок определяют потерю 46 массы древесины, ее химический состав. Потерю лигаина и целлюлозы вычисляют в % от исходного количества. Потеря массы и Езмеяение химического состава древесины под воздейств ем предлагаемого штамма в ср внш1ии с прототипом представлены в таблице.

СПОСОБ ДНЛИГНИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ путем обработки исхоанотЧ) материала, содержащего лигнин и целлюлозу, лигнинразрушающим грибом, отличающийся тем, что, с целью повышения степени целигнификации древесины при одновременном сокращении потерь целлюлозы, в качестве лигнин разрушающего гриба используют штамм ВКМ F 2487 D Peniophora sanguinea (Fr.) Bros.

Polyporus adustus мутант6

Sporotrichum pulverulentum, мутант Cel 44.

ч.

Peniophora cremea.

штамм Р-В1

n/ V-x Х

целлюлозы и лигнина, % от их первоначальной массы.

По данным таблицы видно, что пред- лагаемый штамм способен избирательно разрушить лигнин в древесине и очень незначительно затронуть целлюлозу. В оптимальных условиях потеря лигнииа может составить более 7О% при потере целлюлозы менее 1О%. Лигнин почти

полностью исчезает в процессе метаболизма гриба, трансформируясь в СО и .

0,21

27

8

0,20

20

0,04

15 SO

Полученная из осиновой древесины целлюлоза - светлая с желтоватым от тенком, легко делится на волокна, 1гм&ет степень делигнификации Ю единиц Каппа. Прочностные показатели следук щие: разрывная длина 7593,м, сопротивление излому 29ОО двойных перегибов,сопротивление продавлению 35О кПа.

Целлюлоза, полученная по предлагав мому способу, по сравнению с сульфат ной целлюлозой, полученной в проц«:се варки, имеет более высокую степень целигнификации и/.незначительно отличается по показателям механ1гческой прочности.

Пример 2. Культивирование гриба на аревесние в лесу, на склацах, в теплинах и подвалах. Инокулюм вносят в отверстия на торцовбй или боковой поверхностях неокоренных бревен хвойных и лиственных пород и таким образом обеспечивается контакт мицелия и древесины. Бревна располагают в виде штабеля.

Пример 3. Культивирование

гриба на древесных отходах, шепе и опилкахв 1 В кон тейнеры засыпают увпаж ненные опилки или шепу, затем стерилизуют их увлажненным текучим паром без давления и после остывания вносят инокулюм. Во избежание подсыхания и заражения .посторонними организмами контейнер покрывают полиэтиленовой пленкой. При большом объеме контейнеров необходимая аэрация обеспечивается

путем периодического перемешивания или поцачи стерильного воздуха,

Процерс делигнификации древесины, описанный в примерах 2 и 3, происходит при температуре 15 - и зависит от инфекционной нагрузки (количества внесенного инокупюма), а также от температуры окружающего воздуха и не

зависит от освещенности. Продолжитель- ность процесса может меняться от одной недели до 2,5 мес5шев.

Прецлагаемьй способ делигннфикации црев€эсины пои сравнении с базовым объектом (Соломбальский ЦБК, Красноярский ЦБК) не требует нагревания или охлаждения, процесс происходит в мягких условиях при реакции среды около нейт эальной. Не требуется больших количеств химикатов, высоких давлений или вакуума и, следовательно, дорогастоя- щего оборудования. Прюцесс является экологизированным, не вызывает загрязнения окружающей среды отходами лигнина, так как он почти весь исчезает, разлагаясь грибом до СО2

и Н20.

При ср&вяеякк с предприятием, работающим по сульфитному способу с производительнч тью целлюлозы 110 тыс.т в год, экономический эффект при попучеатт целлюлозы по предлагаемому способу составит около 16 млн. руб. Расчет приведен .без учета сниже НИН затрат на очистные сооружения и охрану окружающей среды. Учитывая, что получение целлюлозы по предлагае « мому способу является процессом полностью экологизированным, приведенный экономический эффект может быть зна-„ чительно выше.