降低纤维素纸浆中的己烯糖醛酸含量的制作方法
【专利说明】降低纤维素纸浆中的己稀糖酵酸含量
[0001] 对序列表的引用
[0002] 本申请包含一个计算机可读形式的序列表。该计算机可读形式通过引用结合在 此。 发明领域
[0003]本发明总体上设及酶法减少来自化学纤维素纸浆的己締糖醒酸和/或改进纤维素 纸浆的亮度。一个第二方面设及用于改进纤维素纸浆的亮度而不降低纤维素纸浆中的己締 糖醒酸含量的酶方法。
[0004] 背景
[0005]木材包括若干不同组分:纤维素;半纤维素，例如木聚糖;木质素和提炼物。在化学 制浆期间（例如在牛皮纸（即硫酸盐)纸浆厂中），木聚糖链形成侧基，运些侧基称为己締糖 醒酸化exA)，它们是不饱和糖。在不同纸浆间，HexA的量不一样，运是因为不同木材种类包 含不同量的木聚糖，在蒸煮工艺期间，木聚糖可W被转化为HexA。而且，蒸煮参数促成不同 量的HexA。
[0006]牛皮纸制浆的工艺包括碱法蒸煮和漂白，并且开始是木材处理，其中木材被剥皮 并且制成碎片。筛选运些碎片，于是消除了微细原料和过大的碎片。然后将运些碎片进料至 消化罐，其中首先用蒸汽并且然后用蒸煮液处理它们，同时升溫至希望的蒸煮溫度。当达到 去木质作用的希望的速率时，中断蒸煮，并且将消化罐中的内容物移至放空罐并且向前移 至筛选机。在筛选纸浆料后，将它洗涂若干次，并且累送至W下去木质作用阶段，即初步漂 白。在化学品回收工厂中回收蒸煮化学品。
[0007]化学制浆工艺的主要目标是去木质作用，W释放纤维而不伤害它们。在蒸煮期间 发生的碱法去木质作用是使得木质素可溶的酪酸键的加碱水解。酪是在碱环境(pH〉10)中 离解的弱酸。通过在木质素中甲氧基上的硫离子的亲核攻击，木质素将被部分地脱甲基。所 得纸浆的漂白典型地包括多个分散步骤或阶段。在可W随着预漂白步骤抑或漂白步骤而发 生的氧去木质作用中，更多木质素被溶解并且洗掉。在不同W下漂白阶段中，情况也是运 样;运些漂白是过氧化氨漂白、臭氧漂白和二氧化氯漂白。最终，在综合性纸浆和造纸厂中， 纸浆被移动至造纸工艺，或者在干燥器之后，它被作为商品纸浆销售，在该干燥器中，它被 干燥、切割和包装，W进一步运输至造纸厂。
[000引在预漂白步骤或漂白步骤中发生的氧去木质作用可W只包括一个阶段，但是通常 是在一个两阶段系统中进行该工艺，在运两个阶段之间进行洗涂或不进行洗涂。在典型的 一阶段氧去木质作用系统中，在它被填充化OH或氧化的白液之前，在来自氧后洗涂器的滤 液中洗涂未漂白纸浆。在用中稠度累将纸浆转移至高剪切中稠度混合器之前，在低压蒸汽 混合器中预加热纸浆。添加氧至该混合器并且氧去木质作用开始。
[0009] 在氧去木质作用后的第一阶段可W是使用二氧化氯来溶解木质素的去木质作用 阶段。典型的W下碱提取化OP)阶段是用一下氧化剂增强的碱提取阶段:氧和过氧化物。
[0010] 碱氧和过氧化物漂白阶段并不影响纸浆中的化XA含量。另一方面，二氧化氯和臭 氧对HexA含量具有大的影响并且将与纸浆中的HexA基团反应。在形成未氯化的和氯化的二 簇酸的二氧化氯阶段中消耗化xA。因此化XA消耗漂白化学品（亲电子漂白剂)并且还增加完 全漂白纸浆的返黄。
[0011]此外，HexA还结合重金属离子并且增加与非工艺要素(NPE)有关的问题，运些非工 艺要素将导致漂白阶段中沉淀的增加。运是为何有兴趣在漂白阶段之前从纸浆去除运些组 分。那样的话，更低化学品批次可W用于每一去木质作用阶段或漂白阶段，并且可W达到更 高亮度稳定性。HexA也影响卡伯值，它是纸浆中木质素含量的量度。HexA消耗作为卡伯值分 析中使用的反应物之一的高儘酸钟。高儘酸盐与木质素结构中的碳-碳双键反应，但由于其 碳-碳双键，HexA还促成消耗。
[001リ在US6,776,876中披露的热酸阶段(A阶段，在pH3,50°C-90°C的溫度，W及l-3个 小时的保留时间）和WO2008/044988中披露的热二氧化氯漂白（在60°C-90°C的溫度)是今 天使用的用来消除化XA的两种方法。运两种方法都在纸浆中留下残余化xA，增加了漂白路 线中的保留时间，增加了流出液处理的成本，减少了纤维表面上的带电基团的量，并且降低 了纤维强度特性。WO2012/022840建议，在至少一种过苯甲酸存在下进行氧处理阶段，W减 少己締糖醒酸的量。
[0013]本发明的目标是减少或消除来自木质纤维素纸浆的己締糖醒酸化exA)和/或改 进/增加纸浆亮度。另一目标是增加纸浆亮度，例如不降低纸浆中己締糖醒酸含量。
[0014]概述
[0015]在一个第一方面，本发明提供了用于降低化学纤维素纸浆中己締糖醒酸含量和/ 或用于改进纤维素的亮度的方法，该方法包括使纤维素纸浆与包括W下项的水性组合物接 触：1)面素过氧化物酶，2)过氧化氨，和3)选自由氯、漠、舰、W及硫氯酸根离子组成的组的 面素离子/离子，W及任选地与4)一种或多种叔胺接触。一个第二方面设及用于改进纤维素 纸浆的亮度而不显著降低纤维素纸浆中的己締糖醒酸含量的方法。可W进行第二方面而不 使纤维素纸浆与一种或多种叔胺接触。本发明的其他方面和实施例在说明书和实例下是显 而易见的。
[0016]详细说明
[0017]纤维素纸浆
[0018]纤维素纸浆可W用于生产纸张材料，例如纸张、箱纸板、波纹纸板、棉纸、纸巾、包 装材料、波纹容器或盒。
[0019]纤维素纸浆是一种通过从木材、纤维作物或废纸中化学或机械地分离纤维素纤维 而制备的纤维材料。举例来说，纸浆可W按一种新鲜纸浆形式供应，或可W源自一种再循环 的来源。纸浆可W是一种木纸浆、一种非木纸浆或一种由废纸制成的纸浆。一种木纸浆可W 由软木(诸如松树、红木、冷杉、云杉、雪松W及铁杉)或硬木(诸如枫树、档木、枠树、山核桃 木、山毛样、白杨、相思树W及按树)制成。一种非木纸浆可W由例如亚麻、大麻、甘薦渣、竹 子、棉或洋麻制造。一种废纸浆可W通过对废纸(诸如报纸、混合办公废纸、计算机印出、白 色帐簿纸、杂志、牛奶纸箱、纸杯等)进行再制浆来制造。
[0020] 在一个具体实施例中，待处理的纸浆包括硬木纸浆和软木纸浆两者。
[0021] 待处理的木纸浆是化学纸浆(例如牛皮纸浆或亚硫酸盐纸浆）、半化学纸浆(SCP)、 化学热磨机械纸浆(CTMP)、或漂白化学热磨机械纸浆(BCTMP)。
[0022] 化学纸浆通过碱法或酸法蒸煮，由此去除大部分木质素和半纤维素组分来制造。 在牛皮纸制浆或硫酸盐蒸煮中，硫化钢和氨氧化钢用作主要蒸煮化学品。
[0023] 待处理的牛皮纸浆可W是一种未漂白的、部分漂白的或完全漂白的牛皮纸浆，它 可W由软木漂白牛皮纸（SWBK，也称为NBKP(针叶树漂白牛皮纸浆））、硬木漂白牛皮纸 (HWBK，也称为L服P(阔叶树漂白牛皮纸浆））或其混合物组成。任选地，可W进行氧去木质作 用。
[0024] 待用于本发明的工艺中的纸浆是机械或化学纸浆或其组合的悬浮液。举例来说， 待用于本发明的工艺中的纸浆可W包括0%、10%-20%、20%-30%、30%-40%、40%-50 %、50 % -60 %、60 % -70 %、70 % -80 %、80 % -90 % 或90 % -100 % 的化学纸浆。在一个具体 实施例中，一种化学纸浆形成用于制造纸张材料的纸浆的一部分。在本文中，表述"形 成……的一部分"意指在待用于本发明的工艺中的纸浆中，化学纸浆的百分比处于1%-99 %的范围内。在具体实施例中，化学纸浆的百分比处于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% 的范围内。
[0025] 在本发明的用途和工艺的一个具体实施例中，化学纸浆是一种牛皮纸浆、一种亚 硫酸盐纸浆、一种半化学纸浆（SCP)、一种热磨机械纸浆（TMP)、一种化学热磨机械纸浆 (CTMP)、一种漂白化学热磨机械纸浆(BCTMP)。在具体实施例中，牛皮纸浆是未漂白的、部分 漂白的或完全漂白的牛皮纸浆，例如软木漂白牛皮纸（SWBK，也称为NBKP(针叶树漂白牛皮 纸浆)）、硬木漂白牛皮纸(HWBK，也称为LBKP(阔叶树漂白牛皮纸浆)）或其混合物。
[0026] 面素过氧化物酶
[0027] 适合并入本发明的方法的面素过氧化物酶包括氯过氧化物酶、漠过氧化物酶和显 示氯过氧化物酶或漠过氧化物酶活性的化合物。面素过氧化物酶形成了一类酶，运类酶在 过氧化氨或过氧化氨生成系统的存在下能够将面化物(cr、Br\n和硫氯酸盐(scro氧化 为对应的次面酸或次面酸盐;或在硫氯酸盐的情况下氧化为对应的次硫氯酸或次硫氯酸 ±h rm. O
[0028] 根据其对面素离子的特异性将面素过氧化物酶加W分类。氯过氧化物酶 (E.C. 1.11.1.10)催化从氯根离子形成次氯酸盐，从漠根离子形成次漠酸盐并从舰根离子 形成次舰酸盐;并且漠过氧化物酶催化从漠根离子形成次漠酸盐并且从舰根离子形成次舰 酸盐。然而，具有舰化物的次舰酸盐歧化W形成元素舰并且因此舰是被观察到的产物。次面 酸盐化合物可W随后与其他形成面代化合物的化合物反应。
[0029] 在一个优选实施例中，本发明的面素过氧化物酶是氯过氧化物酶。
[0030] 面素过氧化物酶已经从W下各种生物中分离:哺乳动物、海洋动物、植物、藻类、苔 薛、真菌和细菌。人们通常认为尽管可能设及其他酶，但是本质上来说面素过氧化物酶是负 责形成面代化合物的酶。
[0031 ] 已经从许多不同真菌，特别是从暗色丝抱菌（dematiaceoushyphomycete)真菌组 中分离出了面素过氧化物酶，比如卡尔黑霉属（Caldariomyces)(例如煤卡尔黑霉 (C.fumago))、链格抱属、弯抱属（例如痛枝弯抱（C.ve;r;ruculosa)和不等弯抱 (C.inaequalis))、内厮蠕抱属、细基格抱属W及葡萄抱属。
[0032]还已经从细菌，如假单胞菌属（例如，化咯假单胞菌(P.pyrrocinia))和链霉菌属 (例如，金色链霉菌(S.aureo化Ciens))中分离出了面素过氧化物酶。
[0033]在一个优选实施例中，该面素过氧化物酶是饥面素过氧化物酶，即含饥酸盐的面 素过氧化物酶。
[0034]在一个更优选的实施例中，面素过氧化物酶可源自弯抱霉属物种，具体地是痛枝 弯抱(Qirvulariaverruculosa)或不等弯抱，例如，如WO95/27046中描述的不等弯抱CBS 102.42,例如由WO95/27046图2的DNA序列编码的饥面素过氧化物酶，运些都通过引用合 并；或如在冊97/04102中描述的痛枝弯抱（(：.￥6'^。111〇3日作85 147.63或痛枝弯抱 (C-Verruculosa)CBS444.70。
[0035]在一个实施例中，该面素过氧化物酶的氨基酸序列与来自痛枝弯抱(Curvularia verruculosa)(参见例如WO97/04102中SEQIDN0:2;也示出为本申请/序列表中的SEQID NO: 1)或弯抱