專利名稱：植物纖維生物酶降解劑以及降解制漿方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物纖維生物酶降解劑，以及利用這種降解劑進行降解制漿的方法。
背景技術(shù)：
目前采用生物法制漿的原料是植物纖維，在生產(chǎn)過程中最重要的環(huán)節(jié)就是對植物纖維進行降解。這些原料植物纖維通常包含木材纖維、草類纖維、韌皮纖維、棉麻纖維等。由于其中植物纖維壁的復(fù)雜性，降解其中的不同組份就需要各種不同的酶，包括簡單酶類和復(fù)合酶類簡單酶類包括纖維素酶、蛋白酶、尿酶，它們是降解植物纖維的主要成份；復(fù)合酶是由酶蛋白與輔助因子(輔酶或酶基)組成的。
簡單酶和復(fù)合酶的結(jié)合具有催化活性，在反應(yīng)中起到催化氧化還原的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種植物纖維生物酶降解劑，以及利用這種降解劑進行植物纖維降解的方法。
一種植物纖維生物酶降解劑，包括以下配方(1)軟腐菌85g(2)褐腐菌75g(3)好氧細(xì)菌70g (4)厭氧細(xì)菌65g(5)白腐菌85g(6)黃孢原毛平革菌35g(7)雜色枟芝63g (8)木聚糖酶67g(9)木糖苷酶38g (10)阿拉伯糖苷酶56g
(11)葡糖苷酸酶72g(12)半乳糖苷酶73g(13)木素過氧化物酶78g(14)錳過氧化物酶20g(15)漆酶18g (16)纖維二糖醌氧化還原酶76g(17)葡萄糖甘露糖酯酶20g (18)Na+200ug(19)K+300ug (20)Mg2+50ug(21)NH4+1000ug (22)SiO42-200ug(23)磷酸酯600mg (24)半胱氨酸 500mg(25)谷胱甘肽 800mg (26)維生素B1300mg(27)維生素B2200mg (28)維生素B6300mg(29)加水至1000L利用上述植物纖維生物酶降解劑的降解制漿方法，包括以下步驟(1)將植物纖維類原料進行分絲、破碎、削片；(2)用旋風(fēng)除塵器清除塵土和雜物，再用水膜除塵器清除泥污；(3)將經(jīng)過步驟(2)處理后的原料送入超聲波滅菌器內(nèi)，滅菌消毒；(4)將步驟(3)處理后的原料送入生物制漿降解池中，注入水潤脹，再加入植物纖維生物酶降解劑，均勻噴灑于降解池中，進行生物降解反應(yīng)；(5)步驟(4)中所述生物降解反應(yīng)完成后，將生成的植物纖維粗漿送入錐形磨研磨；(6)進行機械法制漿和漂白。
經(jīng)所述步驟(1)處理后的稻麥草長度為1cm～3cm。
步驟(4)中所述的降解反應(yīng)時間為24小時，環(huán)境溫度為0℃～55℃。
步驟(4)中所述的降解反應(yīng)后的液體中含有大量生物酶，經(jīng)沉淀后可循環(huán)再利用。
生物酶降解植物纖維的過程可概括為四個階段，即超聲波滅菌階段、物理變化階段、微生物反應(yīng)階段以及機械處理階段超聲波滅菌階段利用超聲波將植物纖維原料表面均勻地消毒滅菌。超聲波處理后，纖維間結(jié)合物(木素、果膠和半纖維素等)的結(jié)構(gòu)變得松散，從而有利于酶在纖維間層的擴散，提高酶化降解效率。
物理變化階段將纖維原料浸泡于水中，纖維組織潤脹，將其中的空氣排除，糖、果膠質(zhì)、色素等溶出。這個階段的反應(yīng)是由于水的浸入使得微生物開始生長，使得組織軟化以及非纖維部分去掉的過程。
微生物反應(yīng)階段因濃縮生物酶的注入，以植物纖維原料抽提物作為營養(yǎng)源，使微生物生長繁殖。微生物在分解果膠質(zhì)，溶解軟化組織的胞間層，游離出纖維束，使紙漿最終變?yōu)橛坞x纖維。
機械處理階段利用錐形磨設(shè)備，使纖維充分研磨，用水洗方法來去除殘余的木素和皮部組織。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是此項發(fā)明解決了目前生物酶降解植物纖維時間長(約15～20天)、不徹底的難題，克服了菌種和酶系單一的缺點，采用了簡單酶和復(fù)合酶相結(jié)合的配方，具有很強的催化活性，使植物纖維降解更為完全徹底，使其纖維可用于造紙工業(yè)的制漿，其結(jié)構(gòu)具有很強的抗拉力。做到了多菌種、多酶系、時間短(降解周期在24小時之內(nèi))、降解植物纖維完全。


圖1是植物纖維生物酶降解制漿流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明所述的植物纖維降解劑對植物纖維中的不同成分在實際降解過程中起到的作用描述如下1.在降解維生素時，多種酶協(xié)同作用，氧化和磷酸化酶促進了纖維素的降解。降解纖維素成為葡萄糖的酶類有以下幾種(1)內(nèi)切葡聚糖酶隨機作用于葡萄糖鏈并切斷葡萄糖苷鏈；(2)外切葡聚糖酶常稱纖維二糖降解酶，它從纖維素非還原性末端基分離纖維二糖或葡萄糖；(3)葡糖苷酶降解纖維二糖和其它水溶性纖維糊精成為葡萄糖。
2.真菌是植物纖維降解的關(guān)鍵角色，真菌引起軟腐，主要是降解多糖，其中木霉菌株分泌大量的各種纖維素降解酶，里氏木霉至少產(chǎn)生三種外切葡聚糖酶和兩種內(nèi)切葡聚糖酶。同時真菌引起纖維素快速褐腐降解，纖維物料早期腐朽階段是褐腐菌快速解聚纖維素的結(jié)果。
3.植物纖維料中的木糖與甘露糖形成半纖維素的鏈，由于半纖維的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此需要不同的酶降解，主要有二種內(nèi)切木糖酶和甘露糖酶，水溶性低聚糖進一步被糖苷酶降解，再后酶剝離側(cè)鏈。特別是阿拉伯糖苷酶、葡糖苷酸酶和半乳糖苷酶，它們是完全降解半纖維素的酶。
4.白腐菌對木素的降解起主要作用。白腐菌降解木素的過程中也同時作用于纖維素和半纖維素。白腐菌產(chǎn)生一系列胞外氧化酶，主要是木素過氧化物酶、錳過氧化物酶、漆酶以及H2O2產(chǎn)生系統(tǒng)。
生物酶降解植物纖維制漿后手抄片的物理性能如下定量/(g·cm-2) 60.3密度/(g·cm-2) 0.480裂斷長/km 12.6耐破因子 11.6撕裂因子 380白度/％ISO58參考附圖1，是植物纖維生物酶降解制漿流程圖。生物酶降解劑以菌苗的方式混合成液體，用高硼硅玻璃制品存放。
首先將要降解的植物纖維原料101(其中包含木材纖維、草類纖維、韌皮纖維、棉麻纖維)用機械分絲、破碎、削片102，成為1～3cm；除塵103和用超聲波滅菌器104滅菌后，放入降解池105中，加入水106將其潤脹，再按100∶1的比例放入植物纖維生物酶降解劑107，在常溫(0～45℃)常壓下經(jīng)過24小時，使植物纖維充分降解，特別是木素降解完全；被降解后的植物纖維(粗漿)108進行機械法制漿漂白109；降解反應(yīng)后的液體110中含有大量生物酶，經(jīng)沉淀后可循環(huán)再利用。
實際生產(chǎn)中，在日降解韌皮纖維原料300噸的情況下，使用生物酶進行降解韌皮纖維原料后的化學(xué)成分變化如下表所示。
從表中可見，降解后的粗漿與原料相比較，其中的灰份、苯醇抽提物、木素、聚戊糖和果膠質(zhì)的含量都有明顯減少。

以上所述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而本發(fā)明并不限于上述實施例，對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都屬于本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種植物纖維生物酶降解劑，其特征在于包括以下配方(1)軟腐菌85g(2)褐腐菌75g(3)好氧細(xì)菌70g (4)厭氧細(xì)菌65g(5)白腐菌85g(6)黃孢原毛平革菌35g(7)雜色枟芝63g (8)木聚糖酶67g(9)木糖苷酶38g (10)阿拉伯糖苷酶56g(11)葡糖苷酸酶72g (12)半乳糖苷酶73g(13)木素過氧化物酶78g (14)錳過氧化物酶20g(15)漆酶18g (16)纖維二糖醌氧化還原酶76g(17)葡萄糖甘露糖酯酶20g (18)Na+200ug(19)K+300ug(20)Mg2+50ug(21)NH4+1000ug (22)SiO42-200ug(23)磷酸酯600mg (24)半胱氨酸500mg(25)谷胱甘肽800mg (26)維生素B1300mg(27)維生素B2200mg (28)維生素B6300mg(29)加水至1000L
2.一種利用權(quán)利要求1所述的植物纖維生物酶降解劑的降解制漿方法，其特征在于包括以下步驟(1)將植物纖維類原料進行分絲、破碎、削片；(2)用旋風(fēng)除塵器清除塵土和雜物，再用水膜除塵器清除泥污；(3)將經(jīng)過步驟(2)處理后的原料送入超聲波滅菌器內(nèi)，滅菌消毒；(4)將步驟(3)處理后的原料送入生物制漿降解池中，注入水潤脹，再加入植物纖維生物酶降解劑，均勻噴灑于降解池中，進行生物降解反應(yīng)；(5)步驟(4)中所述生物降解反應(yīng)完成后，將生成的植物纖維粗漿送入錐形磨研磨；(6)進行機械法制漿和漂白。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解制漿方法，其特征在于步驟(1)處理后的稻麥草長度為1cm～3cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解制漿方法，其特征在于步驟(4)中所述的降解反應(yīng)時間為24小時，環(huán)境溫度為0℃～55℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述降解制漿方法，其特征在于步驟(5)中所述的降解反應(yīng)后的液體中含有大量生物酶，經(jīng)沉淀后可循環(huán)再利用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物纖維生物酶降解劑及降解制漿方法，其配方包括軟腐菌、褐腐菌、好氧細(xì)菌、厭氧細(xì)菌、白腐菌、黃孢原毛平革菌、雜色枟芝、木聚糖酶、木糖苷酶、阿拉伯糖苷酶、葡糖苷酸酶、半乳糖苷酶、木質(zhì)素過氧化物酶、錳過氧化物酶、漆酶、纖維二糖醌氧化還原酶、葡萄糖甘露糖酯酶、Na
文檔編號C12N1/14GK1932001SQ20061011327
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者鄭克強, 黃汝成, 孫振清 申請人:鄭克強, 黃汝成, 孫振清