Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 7
Современные тенденции технологии отбелки сульфатной целлюлозы
Влияние химического состава сульфатной целлюлозы на ее белимость 15
Использование ксиланаз в процессе отбелки сульфатной целлюлозы 22
Получение и использование ксиланаз в промышленности
Использование ксиланаз в отбелке сульфатной целлюлозы 25
Механизм действия ксиланаз 27
Факторы, влияющие на эффективность действия ксиланаз 33
Производство препаратов ксиланаз в России 37
Выводы по аналитическому обзору 38
Постановка задач исследования 39
2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 41
2.1 Характеристика исходных образцов
Характеристика образцов целлюлозы
Характеристика препаратов ксиланаз
2.2 Методики обработки целлюлозы 43
Подготовка сульфатной целлюлозы к отбелке с использованием ферментов ксиланаз
Отбелка целлюлозы 44
Приготовление проб тщательно промытой целлюлозы 46
Методики анализа целлюлозы
Методики анализа содержания органических веществ в фильтрате 47
Определение молекулярных масс лигнина в фильтратах
Выделение лигноуглеводного комплекса
Метод разделения лигноуглеводного комплекса 48
Методики определения молекулярных масс ферментных препаратов и углеводов, перешедших в фильтрат
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 49
3.1 Влияние условий подготовки лиственной сульфатной целлюлозы к
отбелке на эффективность ферментативной обработки ксиланазой
Анализ существующих схем подготовки сульфатной целлюлозы к отбелке
Влияние хранения сульфатной лиственной целлюлозы перед отбелкой
на ее белимость 55
3.1.3 Влияние выдерживания небеленой целлюлозы при щелочном
значении рН на удаление лигнина 67
3.2 Сравнение эффективности действия ксиланаз на сульфатную
целлюлозу 73
Влияние обработки небеленой сульфатной целлюлозы ксиланазами на число Каппа
Сравнение "отбеливающего эффекта" ксиланаз Ecopulp ТХ-200 А и Biobrite UHB 75
Оценка качества ксиланазных препаратов хроматографическим
методом 78
3.2.4 Изучение возможности использования ксиланаз в процессе
многоступенчатой отбелки сульфатной целлюлозы 86
Влияние ксиланаз на гидролиз связей между лигнином и углеводами в сульфатной целлюлозе 90
Разработка режима биохимической обработки сульфатной хвойной целлюлозы ферментным препаратом F-912 95
Влияние расхода препарата ксиланазы F-912 на эффективность стадии ферментной обработки
Влияние рН среды в процессе обработки ферментным
препаратом F-912 на улучшение белимости сульфатной целлюлозы 97
Влияние продолжительности ферментной обработки 98
Сравнение ферментного препарата ксиланазы F-912 с препаратами ксиланаз, используемыми в целлюлозно-бумажной промышленности 99
Промышленные испытания ферментного препарата отечественной ксиланазы F-912 в производстве беленой сульфатной хвойной целлюлозы 100
Технико-экономическая оценка замены ферментного препарата в производстве беленой хвойной сульфатной целлюлозы 101 4 ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 104 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 105 ПРИЛОЖЕНИЯ 120
Введение к работе
На современном этапе развития производства беленой сульфатной целлюлозы наблюдается тенденция снижения или полного исключения использования хлорсодержащих реагентов. Все шире используются кислородсодержащие отбеливающие химикаты. Большое внимание уделяется повышению белимости сульфатной целлюлозы, для чего предлагаются усовершенствованные методы варки, а также эффективные стадии предварительной обработки целлюлозы перед отбелкой, которые позволяют существенно уменьшить затраты на производство товарной целлюлозы по ECF- и TCF- схемах отбелки.
Одним из перспективных направлений в ЦБП является применение в отбелке целлюлозы биологических методов. Наиболее перспективным является использование ферментов ксиланаз при отбелке сульфатной целлюлозы. Их действие направлено на гидролиз лигноуглеводных связей и на расщепление гемицеллюлоз, сорбированных на поверхности целлюлозы при варке и ограничивающих удаление лигнина в процессе отбелки. Предварительная обработка целлюлозы ксиланазами снижает расход реагентов и приводит к более высокому отбеливающему эффекту. Усовершенствование стадии ферментативной обработки представляет интерес с точки зрения повышения качества целлюлозы.
В настоящее время ксиланазы выпускаются в таких странах, как США (Genencor International), Дания (Novozymes), Финляндия (Oy Banmark АВ), Канада (IOGEN Bio-Products). Ферментные препараты зарубежных производителей используются на настоящий момент рядом предприятий России в производстве беленой сульфатной целлюлозы. Производство ксиланаз для целлюлозно-бумажной промышленности в нашей стране находится на стадии лабораторных
исследований и получения опытных партий препаратов. Ведутся исследования по генетической модификации штаммов, продуцирующих ксиланазы.
Целью настоящей диссертационной работы являлась разработка методов улучшения белимости сульфатной целлюлозы за счет химических и биохимических воздействий на стадии подготовки к процессу отбелки и в процессе отбелки.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
установить влияние условий хранения небеленой сульфатной целлюлозы на удаление черного щелока из волокна и предложить варианты интенсификации этого процесса;
провести сравнительную оценку действия различных препаратов ксиланаз и их отдельных фракций на небеленую сульфатную целлюлозу и целлюлозу в процессе отбелки;
исследовать поведение лигноуглеводных комплексов сульфатной целлюлозы при ферментативном гидролизе ксиланазами;
разработать режим и провести промышленные испытания стадии биохимической обработки сульфатной хвойной целлюлозы отечественной ксиланазой.
