[發明專利]一種表面施膠專用酶及其制備方法

有效

• 申請號: 201410020463.4
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103773747A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 李洪兵;朱永明;胡永明;朱思銘;黃鑫
• 申請（專利權）人: 湖南鴻鷹生物科技有限公司
• 主分類號: C12N9/26
• 分類號: C12N9/26;C12N9/20;C12N9/50;C12N9/18;C12N9/88;D21H21/16
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技術領域

本發明涉及造紙表面施膠酶制劑的制備，特別涉及一種表面施膠專用酶及其制備方法。

技術背景

我國是一個森林資源貧乏的國家，人均森林蓄積量僅為9m³，不到世界人均蓄積量的1/5，這使得我國優質的造紙纖維原材料供應緊張，造紙行業不得不將原材料轉向草漿或二次纖維（廢紙）。而草漿纖維較短，纖維之間結合度低，強度差，雜細胞多，使得造出的紙張質量受較大影響，在印刷過程中掉毛、掉粉現象比較嚴重，難以達到印刷業對紙張的平滑度、表面強度、吸墨性能及印刷適應性等越來越高的要求。紙張的表面強度還影響著造紙機的車速，即成品紙的生產效率。而表面施膠能有效改善紙張的性能，如表面強度、平滑度、抗水性及印刷性能等，采用表面施膠后濕部系統可以不再添加施膠劑和硫酸鋁等，白水的清潔度和循環回用率大幅提升，大大降低了廢水的處理壓力。因此，越來越多的造紙廠通過這一工藝來提高紙張的質量，提升紙張的表面強度，改善成紙的印刷性能。

目前，越來越多的造紙廠家開始采用表面施膠工藝。引發此趨勢的原因，其一是成紙質量要求的不斷提高，包裝紙(特別是瓦楞紙)都趨向于低定量、高強度、重施膠度，同時由于廢紙的回收利用率越來越高，漿料將越來越差，而表面施膠可以改善、彌補這一缺陷，實現提升成紙強度；其二是表面施膠的成本大大低于漿內施膠，施膠成本低，施膠可控性好于漿內施膠；其三是采用表面施膠后濕部系統可以不添加施膠劑和硫酸鋁等，白水的清潔度和循環回用率大幅提升，可以大大降低廢水處理的壓力甚至做到零排放；其四是表面施膠可以改善成紙的印刷性能。

在造紙上，以淀粉為主用作表面施膠的形式主要有三種：變性淀粉單獨施膠、變性淀粉配合表面施膠劑施膠、用原淀粉自制施膠變性淀粉配合表面施膠劑施膠。目前應用比較多的是后二者，最多的是用原淀粉自制施膠淀粉施膠，其優勢主要有三點：a、成本低廉，每噸自制施膠淀粉要比外購成品淀粉低l000元左右，b、制備工藝比較簡單，質量好控制，c、可以根據紙機的實際情況和成紙要求對淀粉糊液指標進行優化。其中酶轉化淀粉用于表面施膠的優點是膠液粘度低，流動性好，透明度較高，其不但可以吸附在紙面上，還可以向紙內滲透，提高纖維結合力，改善成紙的表面強度、外觀和印刷性能。酶轉化淀粉與各種類型的表面施膠劑的配伍性也很好。酶轉化淀粉的制備簡單，轉化均勻，后期施膠波動小，省時、省費用，無污染。其缺點是，對水的要求高，酶的保存比較復雜。氧化淀粉用于表面施膠，可顯著提高成紙的強度，提高成紙平滑度、印刷鮮艷度，減少印刷掉毛掉粉現象，提高適印性能。過硫酸銨氧化淀粉與各種類型的表面施膠劑的配伍性好，其制備過程也很簡單，適合中小廠特別是小廠使用。缺點是其糊液粘度波動大，易造成上膠量波動大，成膜性、交聯性也易波動，易導致紙的指標波動太大，其耐水性也比較差。

不論采取哪種表面施膠形式，在工藝條件及參數一定的情況下，其施膠效果與原淀粉種類及質量特性有著重要的密切相關的聯系。由于木薯原淀粉中支鏈淀粉的比率比較高，高達83％以上，原淀粉最好使用木薯淀粉，但價格較高時，是玉米淀粉或小麥淀粉單價的2-3倍，也可以使用玉米淀粉或小麥淀粉，但玉米淀粉或小麥淀粉的蛋白質含量過高時，會嚴重影響原淀粉的轉化或氧化，造成淀粉糊液粘度增大，降低淀粉糊固化濃度，降低了紙張表面施膠劑的留著量，降低了紙張表面強度和印刷性能，并且在糊化過程產生大量泡沫，一方面不利于淀粉糊和施膠液的制備，另一方面在施膠過程中容易產生氣泡，造成紙張表面施膠不均勻，致使紙張各項質量指標下降。

由此可見，生物酶轉化淀粉雖然在造紙表面施膠中具有其它淀粉無可替代的強大優勢和廣泛的應用前景，但由于原淀粉的質量特性和質量不穩定性，限制了玉米淀粉和小麥淀粉等蛋白質含量較高的原淀粉在造紙表面施膠中的應用，原淀粉中的其它成分如脂肪、果膠等也會給表面施膠效果帶來負面影響，上述原料特性對生物酶的要求顯得更加嚴格，現有的以中溫α-淀粉酶為單一組份的生物酶制劑在造紙表面施膠中的應用受到限制。

因此，制備一種保質期長、廣泛適合各種原料淀粉的造紙表面施膠專用酶迫在眉睫。

發明內容

本發明所解決的技術問題是克服現有技術造紙表面施膠中生物酶為單一中溫α-淀粉酶的缺陷，以中溫α-淀粉酶為主要酶制劑，并科學復配中性蛋白酶、脂肪酶、果膠酶，同時還添加了具有抗熱穩定性和耐凍性的保護劑和充分發揮酶催化能力的激活劑，并且在制備過程采用高壓脈沖電場技術對成品液體酶制劑進行非熱性殺菌，然后進行無菌灌裝即得保質期長、廣泛適合各種原料淀粉的造紙表面施膠專用酶。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：