專利名稱：一種利用雙菌產多酶進行廢紙脫墨的方法
技術領域：
本發明涉及造紙工業中的廢紙生物脫墨技術。
背景技術：
二次纖維是造紙工業一種重要的纖維來源，使用它可以保護森林資源，減少環境污染，降低水和能源的消耗。而脫墨是限制更大規模使用二次纖維的一個最大技術難點。傳統的脫墨工藝使用大量化學藥品，是固體和液體廢棄物的主要來源，COD和BOD負荷大，廢水處理費用高；紙張性能下降、容易返黃。因此應該尋找一種高效的、污染負荷小的脫墨工藝。生物酶脫墨正是解決這些問題的有效方法。它可以減少化學品的消耗，降低廢水中COD 和BOD含量，改善紙漿的濾水性能和物理強度。目前，用于脫墨研究的酶制劑有纖維素酶、半纖維素酶(木聚糖酶)、木素降解酶 (主要是漆酶)、脂肪酶、酯酶、淀粉酶和果膠酶。酶法脫墨技術經歷了單一酶法、復合酶法兩個階段。單一酶法由于脫墨效率低，現在已經很少研究。由于酶的專一性，決定了酶只能作用于脫墨過程中的某一點，為了最大限度地促進脫墨的進行，應該汲取各種酶的優點，于是復合酶成為了酶法脫墨研究的熱點。目前復合酶法脫墨技術一般采取添加酶制劑的方法來進行的。用這種方法酶制劑的制備上存在一些問題，比如要進行酶分離純化，酶的分離純化非常繁瑣，工藝技術比較復雜，而且在酶的提純過程中會伴隨著酶活的損失，造成較大的浪費。
發明內容
裂褶菌發酵培養時不僅可產生大量的裂褶多糖，同時還產生一些重要的酶。有研究表明，裂褶菌在特定的培養條件下可產生纖維素酶、木聚糖酶、脂肪酶、酯酶、錳過氧化物酶等，若發酵粗酶液中能同時共存這幾種酶，其對廢紙漿的脫墨效果值得研究。本發明針對已有生物酶法脫墨技術的缺點，根據裂褶菌產酶的特點，提供一種利用雙菌產多酶進行廢紙脫墨的全新方法，該方法通過混合培養兩種裂褶菌產多酶，直接利用其含有裂褶菌多糖和多種酶的粗酶液處理廢紙漿，不需對各種酶進行單獨提純，同時減少浮選脫墨表面活性劑的用量，降低廢紙脫墨成本低和脫墨廢水的污染。為了達到上述目的，本發明采取了如下技術方案(1)兩種裂褶菌共同進行液體深層發酵培養；裂褶菌的型號可以是以下任意兩種Schizophyllum commune ZM37. 8、 Schizophyllum commune ATCC 38548、 Schizophyllum commune Fr. 、 Schizophyllum sp. F17> Schizophyllum commune AS5. 39。發酵溫度10-30°C，發酵pH :3_9，發酵時間4_15天發酵培養基組成纖維素、麥麩、稻草粉或玉米桿等5_30g/L，橄欖油、花生油、 菜籽油、玉米油等 l_20mL/L，蛋白胨 5g/L，(NH4) 2S04 2g/L，Mandel 營養液 70mL (KH2PO4 4g/L、MgSO4 · 7H20 0. 3g/L、CaCl2 0. 3g/L、FeSO4 · 7H20 50mg/L、MnSO4 · 7H20 1. 56mg/L、ZnSO4L 4mg/L、CoCl2 0. 2mg/L)(2)檢測混合發酵液中纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶的活力和裂褶菌多糖含量；C3)碎解廢紙；(4)將經適當稀釋的粗酶液加入到碎解后的廢紙漿中反應；酶液用量0. l-10U/g絕干漿，按照纖維素酶活力(羧甲基纖維素酶、濾紙酶或微晶纖維素酶)計算；漿濃1-20%；pH 值3-8 ；溫度:20-50°C ；反應時間:20_90min ；(5)反應后的廢紙漿進行浮選脫墨；表面活性劑用量為0. 01% -0. 5% ；其中( 、(；3)和( 步驟為常規處理步驟，為本領域普通技術人員所熟知，可按一般的作法進行。生物酶能夠有選擇性地作用于油墨與纖維之間的交界面，促使纖維的潤脹，使纖維與油墨之間的連接減弱。在本發明培養的兩種裂褶菌粗酶液中測得有纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶，其中纖維素酶和木聚糖酶可以改變纖維表面或油墨粒子附近的聯接鍵，脂肪酶則降解植物油基油墨。本發明的優點在于第一，實現了兩種裂褶菌的混合培養；第二，該兩種裂褶菌混合培養時產生了纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶等，這些酶協同脫墨，能實現較好的脫墨效果；第三，直接利用含有多酶的粗酶液用于廢紙脫墨，不需對各種酶進行提純處理；第四， 裂褶菌粗酶液中還有大量的裂褶菌多糖，在浮選脫墨中有輔助作用，可以減少表面活性劑的用量，降低脫墨成本和脫墨廢水的污染。
具體實施例方式以下結合具體的實驗數據來說明本發明脫墨效果實例雙菌多酶法處理廢舊新聞紙兩種裂褶菌 Gchizophyllum commune ZM37. 8 和 Schizophyllum commune ATCC 38548)進行液體深層發酵，培養基組分為纖維素20g/L、橄欖油2mL/L，蛋白胨5g/L、 (NH4)2SO4 2g/L、Mandel 營養液 70mL (KH2PO4 4g/L、MgSO4 · 7H20 0. 3g/L、CaCl2 0. 3g/L, FeSO4 · 7H20 50mg/L、MnSO4 · 7H20 1. 56mg/L、ZnSO4 1. 4mg/L、CoCl2 0. 2mg/L)，溫度 27°C， PH 5. 5 ；培養7天測定酶活分別為纖維素酶(羧甲基纖維素酶活)4. 20U/mL、木聚糖酶活為 245. 39U/mL、脂肪酶活為1. 27U/mL，裂褶菌多糖含量為0. 7g/L。將粗酶液加到經疏解處理的廢舊報紙漿中反應，粗酶液加入量按纖維素酶活計算0. 5U/g絕干漿，漿濃調節為10%， 處理溫度為50°C，pH值為5. 5，處理時間為40min，處理過程中隔IOmin對紙漿進行揉搓，以保證反應的均勻性。紙漿經酶處理后，漿濃調節為1%，加入十二烷基苯磺酸鈉0.05%，進行浮選脫墨，溫度為25°C，浮選至無泡沫溢出為止，抄片，測定紙張白度、殘余油墨量及紙張各項性能指標。結果顯示，與空白對照樣(不加酶液只加表面活性劑進行浮選)相比，粗酶液脫墨樣白度提高3% ISO，有效殘余油墨量下降51.3%，并且沒有降低紙張抗張指數和耐破指數，而撕裂指數甚至略有提高。
權利要求
1.一種利用雙菌產多酶進行廢紙脫墨的方法，其特征在于包括以下步驟(1)兩種裂褶菌共同進行液體深層發酵培養；(2)在混合培養條件下，兩種裂褶菌共同產纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶等；(3)直接使用兩種裂褶菌發酵的粗酶液對廢紙漿進行脫墨處理。
2.根據權利要求1所述的方法，裂褶菌的型號是以下任意兩種混合培養 Schizophyllum commune ZM37. 8、Schizophyllum commune ATCC 38548、Schizophyllum commune Fr.、Schizophyllum sp. F17、Schizophyllum commune AS 5.39。
3.根據權利要求1所述的方法，兩種裂褶菌混合培養誘導產多酶的碳源是纖維素、麥麩、稻草粉或玉米桿等和橄欖油、花生油、菜籽油、玉米油等的混合物，用量分別為5-30g/L 和 l-20mL/L。
4.根據權利要求1所述的方法，脫墨反應中粗酶液用量為0.l-10U/g絕干漿，按纖維素酶(羧甲基纖維素酶、濾紙酶或微晶纖維素酶)活力計算。
5.根據權利要求1所述的方法，浮選法脫墨中所使用的表面活性劑用量為 0. 01% -0. 5%。
全文摘要
本發明公開了一種利用雙菌多酶進行廢紙脫墨的方法，涉及造紙工業中的廢紙生物脫墨技術。該方法包括以下步驟(1)兩種裂褶菌混合進行液體深層發酵培養；(2)檢測混合發酵液中纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶的活力和裂褶菌多糖的含量；(3)碎解廢紙；(4)將經適當稀釋的粗酶液加入到碎解后的廢紙漿中反應；(5)反應后的廢紙漿進行浮選脫墨。經本發明脫墨后的廢紙漿，漿料濾水性能明顯改善，紙張強度略有增加，白度提高，殘余油墨量下降明顯；并且與目前使用復合酶制劑的方法相比，可減少浮選表面活性劑的用量，降低脫墨成本和脫墨廢水污染。由此可見，本發明為造紙工業實現高效清潔脫墨提供新的工藝方法。
文檔編號D21C5/02GK102268828SQ20111019645
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者張燕興, 許桂紅 申請人:廣東省造紙研究所