[发明专利]黑曲霉液态发酵果胶酶及其对白水和纸浆中胶体物质控制

说明书

技术领域

本发明涉及一种黑曲霉液态发酵果胶酶，尤其涉及应用于造纸白水和纸浆的黑曲霉液态发酵果胶酶。

背景技术

随着造纸白水循环回用技术的不断发展，目前造纸用水量已经有了很大程度的减少。但随着白水封闭循环程度的提高和循环次数的不断增加，白水中有害物质也会逐渐积累。在这些有害物质中，对抄纸和造纸湿部化学影响最大、最难处理的是白水中的称为“阴离子垃圾”的溶解和胶体物质(DCS)。胶体物质的不断富集，进而改变了电导率平衡，并增加阳离子需求。这些阴离子垃圾更易于与阳离子型的造纸助剂发生中和、吸附等作用，从而降低助剂的效果或失效。进而会导致湿纸页强度和抗张强度降低，纸机断头增多，运行性能降低。

传统的白水处理方法主要集中在对悬浮固体物(SS)的处理上，通过机械作用如圆盘过滤机、浮选和沉淀澄清器等，或进行生化处理，采用活性污泥或厌氧好氧生物反应器，但这些方法对废水中DCS的去除并不十分有效，只能作为一种初始处理措施。溶气浮选(Dissolved Air Flotation，DAF)是目前新闻纸厂常用的水净化装置。DAF对于悬浮固体物质的去除是有效的，但对白水中DCS的去除效果并不好。

在现代造纸系统中，常采用化学方法对DCS进行控制。其中，减少造纸体系中阴离子垃圾的影响最有效的方法是用阴离子垃圾捕捉剂(ATC)或定着剂(fixative)对浆料进行预处理。但是，添加ATC时要严格控制用量，用量太少不能有效控制阴离子垃圾问题，用量太大会引起过阳离子化而影响后续纸页成型，影响助留助滤剂的添加效果，添加量应由溶解电荷和胶体表面电荷的滴定来确定。

在未漂TMP浆中含有大约每吨浆2kg的溶解果胶。

有研究表明，漂白机械浆的溶解和胶体物质(DCS)物质主要产生在H₂O₂漂白过程中，果胶酸是漂白机械浆中DCS的阳离子需要量的重要贡献者。果胶是一种主要由半乳糖醛酸组成的多聚糖，脱甲基果胶一般称为聚半乳糖醛酸或果胶酸。在机械制浆的磨浆过程中，由于高温和高强度的机械作用，部分果胶质从纤维中游离出来。

果胶酶是分解果胶质的多种酶的总称，在食品加工、饲料加工、纺织、环境保护、诱导植物抗病等方面都有重大应用价值。微生物因具有生长速度快、生长条件简单、代谢过程特殊和分布广等特点而成为果胶酶的重要来源。近年来，不少学者把果胶酶应用于制浆造纸工业中。

美国专利号5487172披露了果胶酶处理可以降低热磨机械浆(TMP)中40％的阳离子需求。

Reid等人发表在《Enzyme and Microbial Technology》2000年第26卷第2期第115～123页《Pectinase in papermaking：solving retentionproblems in mechanical pulps bleached with hydrogen peroxide》一文中报道了在工厂实验中，经过果胶酶处理的热磨机械浆(TMP)循环水的阳离子需求可降低28％～60％。

李宗全、詹怀宇发表在《中国造纸》2006年第25卷第8期第23～26页《果胶酶处理BCTMP中DCS物质及其对阳离子助剂作用效果的影响》一文中的研究表明：果胶酶能够降解溶解物和胶体物质(DCS)中产生阴离子垃圾的主要物质果胶酸。DCS经果胶酶处理后，阳电荷需要量明显降低，与不用果胶酶处理相比，在相同阳离子助留剂加入量下，细小纤维的留着率明显提高。因此，使用果胶酶处理机械浆或造纸白水，可以减少其中的阴离子垃圾，降低阳离子聚合物的加入量，提高细小纤维的留着率。

但是，由于之前的学者均采用商品果胶酶处理，导致用果胶酶处理DCS物质成本偏高。因此，我国造纸界亟待开发以取代商品果胶酶的成本低的果胶酶，用以处理造纸白水和控制纸浆中的溶解和胶体物质(DCS)物质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黑曲霉液态发酵果胶酶的发酵工艺，通过此工艺发酵的果胶酶具有酶活高和良好热稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一种将上述果胶酶应用于处理造纸白水和控制纸浆中的溶解和胶体物质的工艺，该工艺有效地降解白水中溶解和胶体物质和控制纸浆中的溶解和胶体物质，减少对阳离子的需求。

本发明为达到上述目的，所采用的技术方案：