机械纸浆的制备方法

专利名称:机械纸浆的制备方法
技术领域：
本发明涉及纸浆的制备方法。更具体地说，本发明涉及使用酶制备机械纸浆的方法。
背景技术：
机械纸浆的制备是主要工业，每年全世界制备4千万吨以上纸浆。机械纸浆用于各式各样的纸。本色纸浆的或略微漂白的纸浆用于制备新闻纸并构成了机械纸浆的最大的专门用途。中度漂白过的机械纸浆用来制造无涂层的产品例如超级压光纸、和有涂层的产品例如轻量涂布纸、纸板和薄纸产品。高度漂白的机械纸浆用于涂布高级纸和无涂布高级纸例如影印纸、工业级产品例如无碳产品和薄纸产品。机械纸浆的特征在于具有由木材制造超过80％的高产率，有利的机械性能例如溶质性(bulk)和光学性能如不透明性，和比牛皮纸浆低的制造成本。
机械纸浆的主要特性在于通过机械作用将木屑片中的纤维分离而不是如在牛皮制造浆中那样通过化学作用。本领域中有几种已知的机械制浆方法，所述方法由Smook，(1992)Handbook for Pulp & PaperTechnologists教导(该文献通过引用的方式加入本文)。少数机械纸浆使用磨石磨木方法制备，该方法由用纸浆磨石研磨去皮的木材来分离纤维构成。
大多数机械纸浆使用精制机方法制备，其中让木屑片或纸浆在具有凸器(棒和坝)和凹陷(凹槽)段的板之间通过。所述板安装在精制机中且让所述板中至少一个旋转。屑片或纸浆从板的中心移动到边缘并且屑片由屑片变成粗纸浆或者粗纸浆在板的作用下进一步精制。这一将屑片转变成粗纸浆的工艺称为初级精制或脱纤维并且在初级精制机中进行，这是本领域技术人员所熟知的精制。将粗纸浆精制成精制纸浆的工艺称为二级精制并且在二级精制机中进行，这是本领域技术人员所熟知的精制。将纸浆进一步精制的其它精制阶段可以在二级精制工艺之后进行。随后进行二级精制和其它精制阶段的的脱纤维工艺称为精制。
在精制机方法的工艺中，将由软木或硬木屑片或它们的混合物构成的配料洗涤以除去污垢和碎屑片。然后在精制之前可以将屑片汽蒸以除去空气和加热屑片。也可以在诸如螺旋压榨机的装置中将屑片压缩来预处理，接着引入化学溶液中，在该化学溶液中，屑片吸收溶液发生松弛，本领域的技术人员称该工艺为浸渍。然后将屑片引入常压或加压初级精制机中并转变成粗纸浆。通常在二级精制机中精制所述粗纸浆，之后可以将它筛选、清洗或既筛选又清洗。将来自该筛选-清洗工艺的不合格品重精制然后添加到主浆料中。可以将纸浆合格品还原漂白和/或氧化漂白。在送到造纸机之前，可以将成品纸浆干燥并包装或储存。
所述工业一直面对的一个问题是高的且日益增加的电成本。将一吨机械纸浆精制通常需要800-3500kWh电。例如，以$0.10/kWh的成本，电成本是$80-$350/吨纸浆。这一高成本使纸浆在一些应用中的竞争力降低并且使操作的收益减少。此外，由于消耗这么多电能，在一些区域中可获得的电的有限量可能使得研磨机难以运转。
与高用电相关的第二个问题是由高能输入所引起的对纸浆纤维的损害。这一损害可能负面地影响最终产品的性能。
使用生物产品诸如真菌、细菌和酶来降低加工牛皮纸浆所需要的化学品的量是已知的。例如，US 5,591,304(Tolan等人)公开了在7.0到9.0的pH值范围中对牛皮纸粗纸浆使用半纤维素酶，以减少对漂白化学品的使用。
在机械制浆中已研究了生物产品的使用。这包括木屑片或精制纸浆的处理。例如，WO 97/40194(Eachus和Kaphammer)教导了用拟蜡菌属真菌(Ceriporiopsis fungi)、CLARIANTCARTAZYMEHS酶(包含木聚糖酶)或CLARIANT CARTAZYMENS酶(包含木聚糖酶)与SIGMA脂肪酶的混合物预处理火炬松木屑片较长时间，这在研磨机中是不实用的。例如，真菌处理是8-14天，酶处理(例如CLARIANT CARTAZYMEHS或CLARIANT CARTAZYMENS酶和SIGMA脂肪酶)是48小时。另外，这么长的真菌处理时间在冷或暖气候中是不适合的，这归因于在这些气候中温度的极端值。当通过在缓冲过的溶液中浸没木屑片来添加酶时，酶处理(CLARIANTCARTAZYMEHS)对精制机能量没有影响，但是当使用IMPRESSAFINER(屑片浸渍装置)添加酶时，酶处理将精制机能量略微减少100kWh/t。在这一方法中获得一些所述工业所需的利益(例如改进的纸浆性能)；然而，精制机能量消费方面没有明显的减少且处理时间的长度是不切实际的。
WO 2004/022842 A1(Peng等人)教导了在屑片的初级精制之前用果胶酶处理屑片。与未处理过的对比物相比获得不超过500kWh/t的能量节省。这一处理可以在螯合剂(二(-1，2-)亚乙基三胺五乙酸)或亚硫酸盐的存在下进行，但是在没有螯合剂的情况下，没有观察到由果胶酶提供的上述额外的能量减少。由于果胶酶的费用，此种处理在研磨装置中不会是实用的。
Viikari等人(Pretreatments of Wood Chips in Pulp Processing，inPaavilainen，L.ed.，Final report-Finnish Forest Cluster ResearchProgramme，WOOD WISDOM，1998-2001，Report 3，PP.115-121；通过引用的方式加入本文)论述了在精制之前用真菌或酶预处理挪威杉软木屑片。真菌处理过的屑片需要少15％的精制能量来制备具有给定打浆度的并具有改进的拉伸强度但是亮度更低的纸浆。通过使用将木质素改性的酶，精制的能量消耗得到降低，并且当使用将纤维素或半纤维素改性的酶时精制的能量降低10-20％。没有提供预处理的方法、条件或所使用的酶的细节。
也研究了在初级精制之后将纸浆加以处理以降低能量需求。US6,267,841(Burton)教导了用酶处理初级精制硬木或软木纸浆以降低二级精制操作的能量需求。EP 0687320 B1和EP 0692043 B1(Viikari等人)公开了在二级精制之前用纤维素酶或纤维素酶/甘露聚糖酶混合物处理一次精制的纸浆以降低精制能量。在初级精制之后处理纸浆的一个缺点在于大部分的精制能量在初级精制中消耗，所以在初级精制之后处理纸浆仅能具有有限的效果。另一个缺点在于大多数研磨机将纸浆直接地从初级精制机转移到二级精制机，并且不提供用来处理两个精制阶段之间的纸浆的设备或储槽。为了实施这一工艺，将需要附加的储槽。
EP 0430915 A1(Vaheri‘915)教导了使用来自曲霉属或木霉属真菌的水解酶来降低精制能量。可以将所述酶与精制了至少一次的木材、木屑片或纸浆混合之后进行随后的精制。提供了涉及在20℃将脱纤维云杉(一次精制)纸浆进行木聚糖酶处理3小时的实例。获得了大约300kWh/吨的能量节省。然而，所规定的条件对在研磨装置中的使用是不实际的。
WO 91/11552(Vaheri‘552)公开了同时用水解酶和氧化酶处理纤维材料(包括木屑片和纸浆)和在初级或二级精制之前将氧化还原电势调节到200 mV和相应的精制能量减少的方法。然而，Vaheri‘552(WO 91/11552)描述的氧化酶不是商购的且调节氧化还原电势是昂贵的。
因此，尽管有先前的努力，仍没有商业上可行的使用生物产品的手段或降低精制能量的方法。本领域中仍需要降低精制能量、导致改进的纤维性能且商业上可行的新型产品。

发明内容本发明涉及纸浆的制备方法。更具体地说，本发明涉及使用酶制备机械纸浆的方法。
本发明的目的是提供机械制浆的改进了的方法。
根据本发明，提供硬木纸浆的制备方法(A)，该方法包括a.在没有添加氧化酶的情况下，用第11族木聚糖酶处理硬木屑片大约5分钟到大约120分钟，以制备处理过的屑片混合物；和b.将所述处理过的屑片混合物机械精制以制备所述硬木纸浆。
所述硬木屑片可以选自山杨、杨树、桦树、枫树、橡树、桉树和金合欢树硬木品种和它们的组合。
本发明还提供上面定义的方法(A)，其中，在所述处理步骤(步骤a.)中，所述第11族木聚糖酶选自木霉属、马杜拉放线菌属、曲霉属、短柄霉属、芽孢杆菌属、纤维单孢菌属、毛壳菌属、钦氏菌属、梭状芽孢杆菌属、丝状杆菌属、腐质菌属、neocallimasterix、拟诺卡氏菌属、瘤胃球菌属、裂褶菌属、链霉菌属、热单孢属和嗜热真菌属(thermomyces)。另外，如果所述酶是木霉属酶木聚糖酶，则优选所述酶是瑞氏木霉(Trichoderma reesei)木聚糖酶II。
本发明涉及上述方法(A)，其中所述处理步骤(步骤a.)在大约35℃到大约95℃的温度，大约pH3到大约pH11的pH值下进行且其中所述第11族木聚糖酶以大约0.01-大约600木聚糖酶单位/克硬木屑片的量存在或以大约0.1-大约600克木聚糖酶蛋白质/吨硬木屑片的量存在。
本发明还涉及上述方法(A)，其中，在所述处理步骤(步骤a.)中，使用浸泡箱或木材压缩-松弛装置将所述第11族木聚糖酶添加到所述硬木屑片中。如果使用木材压缩-松弛装置，则优选所述装置包括螺旋压榨机和浸渍机。另外，所述木材压缩-松弛装置也可以用来将化学试剂添加到所述硬木屑片中，所述化学试剂选自酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂、酶和它们的结合物。
本发明还涉及上述方法(A)，其中，在所述处理步骤(步骤a.)之前，可以在浸泡装置或木材压缩-松弛装置中用一种或多于一种化学试剂处理所述硬木屑片，所述化学试剂选自酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂、酶和它们的结合物。或者，本发明还涉及上述方法(A)，其中，在所述处理步骤(步骤a.)之后且在所述精制步骤(步骤b.)之前，可以在浸泡装置或木材压缩-松弛装置中用一种或多于一种化学试剂处理所述硬木屑片，所述化学试剂选自酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂、酶和它们的结合物。所述木材压缩-松弛装置可以包括螺旋压榨机和浸渍机。
本发明还提供上述方法(A)，其中，在所述处理步骤(步骤a.)之前，将所述硬木屑片热处理。或者，可以在所述处理步骤(步骤a.)之后且在所述精制步骤(步骤b.)之前将所述硬木屑片热处理。在两种情况的任一种下，热处理可以包括用蒸汽或热水处理所述硬木屑片。
本发明还涉及上述方法(A)，其中，在所述处理步骤(步骤a.)中，将所述第11族木聚糖酶与纤维素酶、半纤维素酶、细胞壁酶、酯酶或它们的结合物一起添加。半纤维素酶可以选自甘露聚糖酶、阿拉伯糖酶、半乳糖酶、果胶酶和它们的结合物；细胞壁酶可以选自苹果菌素、里氏木霉(swollenin)、木葡聚糖内糖基转移酶(Xyloglucanendotransglycosylase)(XET)和它们的结合物；和酯酶可以包括阿魏酸酯酶(ferulic esterases)。
本发明还涉及上述方法(A)，其中所述处理步骤(步骤a.)在没有添加脂肪酶的情况下进行。
本发明提供硬木纸浆的制备方法(B)，该方法包括
a.用一种或多于一种第11族木聚糖酶处理硬木屑片大约5分钟到大约120分钟，以制备处理过的屑片混合物；和b.将所述处理过的屑片混合物机械精制以制备所述硬木纸浆，其中在所述处理步骤(步骤a.)之前或之后将一种或多于一种氧化酶添加到所述硬木屑片中。另外，所述氧化酶可以选自漆酶、木质酶(ligninase)、锰过氧化物酶(manganese peroxidase)和它们的结合物。
本发明涉及将硬木屑片精制成纸浆的方法。更具体地说，本发明涉及在精制木屑片之前用酶处理该屑片然后将所述屑片精制以将所述屑片转化成纸浆的方法。
本发明方法取代常规的精制方法，常规精制方法在不使用酶的情况下进行并且将木屑片转化成纸浆需要更高的精制能量。如本文所述，在一种或多于一种第11族木聚糖酶和任选存在的其它酶的存在下，可以比常规方法使用更少的精制能量将硬木屑片转化成纸浆。与其中没有用第11族酶或与其它酶组合的第11族酶处理木屑片的对比方法相比，使用本发明的方法获得的能量减少是大约10-50％。然而，还应指出，与未处理过的软木对比物的加工相比，在精制之前使用本文所述的方法对软木屑片进行木聚糖酶处理不会降低精制机能量。因此，本发明的方法涉及硬木屑片的加工。
本发明的方法可以在任何研磨机上进行，作为较大型屑片处理、精制和纸浆漂白工艺的一部分。另外，所述工艺可以包括精制机机械制浆(RMP)、热机械制浆(TMP)、化学热机械制浆(CTMP)、漂白热机械制浆(BTMP)、漂白化学热机械制浆(BCTMP)、碱性过氧化氢机械制浆(APMP)或中密度纤维板(MDF)的制备。
这一
发明内容
不一定描述本发明的所有特征。
本发明的这些和其它特征将通过其中参照附图的以下说明变得更加明显，在附图中图1示出了对于由杨树屑片在没有酶的情况下制备的纸浆(对比)或已用BIOBRITEEB酶在20XU/g屑片的剂量下处理30分钟或60分钟的屑片，纸浆的打浆度(CSF；加拿大标准打浆度)与能量消耗(比能)之间的关系，如实施例6所述。
图2示出了对于由云杉屑片在没有酶的情况下制备的纸浆(对比)或已用PULPZYME酶在20XU/g屑片的剂量下处理30分钟或70分钟的屑片，纸浆的打浆度(CSF；加拿大标准打浆度)与能量消耗(比能)之间的关系，如实施例7所述。
图3示出了对于由杨树屑片在没有酶的情况下制备的纸浆(对比)或已用BIOBRITEHTX酶在0.72XU/g屑片的剂量下处理60分钟的屑片，纸浆的打浆度(CSF；加拿大标准打浆度)与能量消耗(比能)之间的关系，如实施例8所述。
图4示出了对于由杨树屑片在没有酶的情况下制备的纸浆(对比)或已用BIOBRITEHTX酶在1.44XU/g屑片的剂量下处理60分钟的屑片，纸浆的打浆度(CSF；加拿大标准打浆度)与能量消耗(比能)之间的关系，如实施例8所述。
图5示出了对于由山杨屑片在没有酶的情况下制备的纸浆(对比)或已用BIOBRITEHTX酶在0.19XU/g屑片和0.77XU/g屑片的剂量下处理60分钟的屑片，纸浆的打浆度(CSF；加拿大标准打浆度)和能量消耗(比能)之间的关系，如实施例8所述。
具体实施方式以下描述是优选的实施方案的描述。
本发明涉及纸浆的制备方法。进一步地，本发明涉及使用酶制备机械纸浆的方法并提供了将硬木屑片精制成纸浆的方法。更具体地说，本发明涉及将硬木屑片精制并将它们转化成纸浆之前用酶处理硬木屑片的方法。
以下描述仅是用来举例说明的实施方案，并对实施本发明所必要的特征的组合没限制。
根据本发明，提供在精制之前处理硬木屑片的方法，其中与使用对比处理所加工的屑片相比，使用本发明方法所加工的屑片实现了10-50％的精制能量减少。本发明的方法包括在精制过程中将硬木屑片转化成纸浆之前用酶处理该屑片。优选地，屑片的酶处理涉及使用一种或多于一种木聚糖酶，例如第11族木聚糖酶。酶处理混合物也可以任选地包含其它酶。可以在用第11族木聚糖酶处理硬木屑片之前、同时或之后，将其它酶，例如纤维素酶、半纤维素酶、细胞壁酶、酯酶或这些酶的结合物添加到反应混合物中。这包括添加纯化或半纯化的酶制剂或粗提物。可以在用第11族木聚糖酶处理硬木屑片之前或之后添加氧化酶、优选在没有木聚糖酶的情况下添加。
在用第11族木聚糖酶处理硬木屑片之前，可以用一种或多于一种化学试剂处理所述屑片，所述化学试剂例如酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂、酶和它们的结合物。此外，在用第11族木聚糖酶处理硬木屑片之后且在机械精制该硬木屑片之前，可以用一种或多于一种化学试剂处理所述屑片，所述化学试剂例如酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂、酶和它们的结合物。
因此，本发明提供硬木纸浆的制备方法，该方法包括a.在没有添加氧化酶的情况下，用一种或多于一种第11族木聚糖酶处理硬木屑片大约5分钟到大约120分钟，以制备处理过的屑片混合物；和b.将所述处理过的屑片混合物机械精制以制备所述硬木纸浆。
硬木是指这样一种木材品种，其特征在于纤维短于2.5厘米，存在导管分子和木质素浓度不超过25wt％，例如Smook(1992)教导的。硬木可以通过美国农业部(2004)公布的方案来分类。在表1中提供了硬木的实例，它们没有限制的意图。
表1硬木
硬木屑片(屑片)可以由以下物质制备已去皮并切片以用于纸浆生产的整个纸浆木材，或是锯木厂的或本领域中已知的其它木材转化过程的副产品的残余木材，例如但不限于US 5,103,883(Viikari等人，该文献通过引用的方式加入本文)。
在酶处理之前，可以任选地对硬木屑片进行热、化学或机械处理。适合的热处理可以包括汽蒸所述屑片，例如但不限于US 2,008,898(Asplund；该文献通过引用的方式加入本文)中描述的方法。适合的化学处理可以包括采用一种或多于一种酶、酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂和它们的组合，使用以下文献中描述的方法进行浸渍，所述文献例如但不限于WO 97/40194(Eachus)、WO 95/09267(Aho)、US 4,145,246(Goheen等人)、US 5,055,159(Blanchette等人)或Messner等人(Fungal Treatment of Wood Chips forChemical Pulping，in Environmentally Friendly Technologies for the Pulpand Paper Industry，Young，R.A.和Akhtar，M.，eds.，John Wiley & Sons1998，pp.385-419)，所有这些文献通过引用的方式加入本文。适合的机械处理可以包括在螺旋压榨机或辊压机中压制硬木屑片。预处理如刚才所述硬木屑片的方法对本领域技术人员将是已知的。
可以在酶预处理之后但是在脱纤维步骤(亦称为精制)之前任选地对硬木屑片进行热、化学或机械处理。适合的热处理可以包括汽蒸屑片或用热水加热屑片。适合的化学处理可以包括用一种或多于一种酶、酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂和它们的结合物进行浸渍。适合的机械处理可以包括在螺旋压榨机或辊压机中压制硬木屑片。
术语“酶处理”或“酶预处理”是指用酶溶液接触屑片。酶处理可以包括-用包含酶的溶液喷淋屑片，-在包含酶的溶液中浸泡屑片，-在机械压缩装置，例如但不限于在螺旋压榨机中将屑片压缩，将该压缩过的屑片排放到包含酶的溶液中，并在屑片已吸收酶溶液之后，将屑片从酶溶液中取出并将屑片放入储存容器一段时间，或-在机械压缩装置，例如但不限于在螺旋压榨机中将屑片压缩，并将该压缩过的屑片排放到包含酶的溶液，并该在酶溶液中浸泡屑片一段时间。
另外，可以将这些处理组合。优选的处理方法是将屑片压缩并排放到含酶的溶液中并在该酶溶液中浸泡屑片。随着屑片松弛，它们减压并吸收溶液和包含在该溶液中的酶。压缩-松弛循环被本领域技术人员称作浸渍。在屑片已经吸收溶液和包含在该溶液中的酶之后，可以将其从溶液中取出并放入储存容器中一段时间以使酶与屑片反应。木屑片的压缩方法的非限制性实例在WO97/40194(Eachus等人；该文献通过引用的方式加入本文)中进行了公开。
可以在大约35℃到大约95℃的温度或它们之间的任何温度，和在大约3到大约11的pH值或它们之间的任何pH值下，让浸渍的硬木屑片与酶溶液中的酶反应大约5到大约120分钟或它们之间的任何时间间隔。例如，可以在大约35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃或它们之间的任何数量的温度下，和在大约3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5或11或它们之间的任何数量的pH值下，处理浸渍的屑片大约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115或120分钟或它们之间的任何数量的时间间隔。然而，应该理解的是可以使用落在刚才限定的全部参数内的其它处理条件，因为本领域技术人员可以根据需要容易地调节反应条件。另外，如上所述，在涉及第11族木聚糖酶的处理之前、期间或之后可以将其它的酶，例如纤维素酶、半纤维素酶、细胞壁酶、酯酶或这些酶的组合添加到处理混合物中。
优选地，在酶处理中所使用的木聚糖酶是第11族木聚糖酶。第11族木聚糖酶(EC 3.2.1.8)包括自然型或改性型第11族木聚糖酶，例如但不限于WO 03/0461 69(Sung等人，该文献通过引用的方式加入本文)中公开的那些。第11族木聚糖酶是指包含对其它的第11族木聚糖酶来说常见的氨基酸的木聚糖酶，其包括可以用作催化残基的两个谷氨酸(E)残基。基于Tr2氨基酸编号(瑞氏木霉木聚糖酶II酶)，发现谷氨酸残基在86和177位(参见WO 03/0461 69的图1；Sung；该文献通过引用的方式加入本文)。在WO 03/046169的图1中可以看出，第11族木聚糖酶共有广泛的氨基酸序列相似性。第11族木聚糖酶的实例包括，但不限于，从以下酶获得的自然型或改性型酶木霉属、马杜拉放线菌属、曲霉属、短柄霉属、芽孢杆菌属、纤维单孢菌属、毛壳菌属、钦氏菌属、梭状芽孢杆菌属、丝状杆菌属、腐质菌属、Neocallimasterix、拟诺卡氏菌属、瘤胃球菌属、裂褶菌属、链霉菌属、热单孢属和嗜热真菌属。根据本发明可以使用的第11族木聚糖酶的其它实例包括，但不限于黑曲霉(Aspergillus niger) Xyn A白曲霉(Aspergillus awamori var.kawachii) Xyn B川地曲霉 Xyn CAspergillus tubigensis Xyn A环状芽孢杆菌 Xyn A短小芽孢杆菌 Xyn A枯草芽孢杆菌 Xyn A粪肥杆菌(Cellulomonas fimi) Xyn D钦氏菌(Chainia spp.) Xyn丙酮丁醇梭状芽孢杆菌 Xyn B梭状芽孢杆菌(Clostridium stecorarium) Xyn A丝状杆菌(Fibrobacter succinognees) Xyn IINeocallimasterix patriciarum Xyn A拟诺卡氏菌(nocardiopsis dassonvillei) Xyn II
生黄瘤胃球菌(Ruminococcus fiavefaciens) Xyn ASchizophyllum cimmune Xyn变青链霉菌 Xyn B变青链霉菌 Xyn C链霉菌36a号菌种(Streptomyces sp.No.36a) Xyn热紫链霉菌(Streptomyces thermoviolaceus) Xyn II褐色热单孢(Thermomonospora fusca) Xyn A嗜热真菌(Thermomyces Lanuginosus) Xyn哈茨木霉(Trichoderma harzianum) Xyn瑞氏木霉 Xyn I瑞氏木霉 Xyn II绿色木霉(Trichoderma viride) Xyn对若干第11族木聚糖酶的结构研究说明来自细菌和真菌的第11族木聚糖酶共有相同的通用分子结构(US专利5,405,769；Campbell等人；Arase等人，1993，FEBS Lett.；该两篇文献都通过引用的方式加入本文)。此外，迄今为止所鉴定的大多数第11族木聚糖酶显示三类二级结构，包括β-片状、翻转和单一α螺旋。
如本文所述，可以用一种或多于一种第11族酶或包含一种或多于一种第11族木聚糖酶、甘露聚糖酶、阿拉伯糖酶、半乳糖酶、果胶酶和细胞壁酶的各种组合的酶混合物处理硬木屑片。优选地，这排除添加与第11族木聚糖酶组合的脂肪酶。然而，应该理解的是，可以将少量脂肪酶添加到屑片中，或可以存在低水平的脂肪酶活性，而不会显著地影响木聚糖酶处理的结果。
在本发明所采用的条件下呈活性的任何第11族木聚糖酶可以用于所述方法。另外，第11族木聚糖酶可以是选自以下的改性的木聚糖酶TrX-DS1；TrX-162H-DS1；TrX-162H-DS2；TrX-162H-DS4；TrX-162H-DS8；TrX-75A；TrX-HML-105H；TrX-HML-75A-105H；TrX-HML-75C-105R；TrX-HML-75G-105R；TrX-HML-75G-105R-125A-129E；TrX-HML-75G-105H-125A-129E；TrX-HML-75A-105H-125A-129E；TrX-HML-75A-105R-125A-129E；TrX-157D-161R-162H-165H；TrX-HML-AHAE；TrX-HML-AHAE-R；TrX-HML-AHAE-RR；TrX-HML-AHAE-RRR；TrX-HML-AHA-RR-DRHH；rX-HML-AHAE-RR-DRHH；TrX-HML-AHAE-RRR-DRHH；TrX-116G；TrX-118C；TrX-HML-AHCAE-R；TrX-H-11D-ML-AHGAE-RR；TrX-HML-AHGAE-R；TrX-H-11D-ML-AHGCAE-RR；TrX-H-11D-ML-AHCAE-RR；TrX-HML；HTX13；HTX18；ITX1；ITX2；ITX2′；ITX3；ITX3′；ITX4；ITX4′；ITX5；ITX5′；Xlnl-131N；HTX44；HTX44-131N(参见W003/046169；US 60/556,061；PCT/CA2005/000448，所有这些文献通过引用的方式加入本文)。第11族木聚糖酶也可以是BIOBRITEUHB木聚糖酶、BIOBRITEEB木聚糖酶、BIOBRITEHTX木聚糖酶或天然型瑞氏木霉木聚糖酶II。
在酶处理屑片(包括喷淋、浸泡、压缩和排放，压缩和排出后让屑片与酶溶液中的酶反应、或它们的组合)的过程中，所使用的木聚糖酶剂量可以为大约0.01-大约600木聚糖酶单位/克屑片(XU/g)或它们之间的任何数量。例如，不应看作是限制性的，在屑片处理过程中，木聚糖酶剂量可以为大约0.1-大约150XU/g硬木屑片，或它们之间的任何数量，或可以为大约5-大约200XU/g硬木屑片或它们之间的任何数量。例如，木聚糖酶剂量可以为0.01、0.1、5、25、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575或600XU/g硬木屑片，或它们之间的任何数量。本领域技术人员将能根据需要容易地改变酶与屑片比例的量，并且刚才提供的具体量不应该看作是限制性的。木聚糖酶活性的测定方法在实施例2中给出。
在酶处理屑片过程中所使用的木聚糖酶剂量也可以按照木聚糖酶蛋白质的克数/吨硬木屑片表示。例如，不应看作是限制性的，木聚糖酶剂量可以为大约0.1到600克木聚糖酶蛋白质/吨屑片，或它们之间的任何数量；或可以为大约2.0到15克木聚糖酶蛋白质/吨屑片，或它们之间的任何数量；或大约2.5到12克木聚糖酶蛋白质/吨屑片，或它们之间的任何数量；或大约3.5到9克木聚糖酶蛋白质/吨屑片，或它们之间的任何数量。例如，木聚糖酶剂量可以为0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、10、12、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575或600克总蛋白质/吨屑片，或它们之间的任何数量。例如，在实施例4中，在第11族木聚糖酶浓度(10-100克木聚糖酶蛋白质/吨屑片)范围内培养硬木屑片并且也可以选择酶的其它用量。
稠度定义为木纤维在木纤维与水的淤浆中的质量百分率。在稠度测量中，木纤维可以包含屑片或纸浆。稠度如下测量取已知质量的淤浆，并在烘箱中在105℃将它干燥直到该样品达到恒定质量，此时已从纸浆中除去了所有水。然后测定剩余的木纤维的烘干质量。木纤维的烘干质量除以淤浆的质量的商计算为稠度并按百分率表示。
将在处理阶段中使用的屑片稠度可以是总处理混合物的大约0.1％(w/w)到大约50％(w/w)，或它们之间的任何数量。在处理阶段中屑片稠度的非限制性实例是大约5％(w/w)到大约40％(w/w)，或它们之间的任何数量。在处理阶段中所使用的屑片稠度的另一个非限制性实例是大约15％(w/w)到大约35％(w/w)，或它们之间的任何数量。然而，应该理解的是，在处理混合物中所存在的屑片稠度可以根据需要而变化。
可以在酶处理过程中应用于屑片的其它酶包括纤维素酶、半纤维素酶、细胞壁酶和酯酶。如果在采用第11族木聚糖酶处理的处理之前或之后添加氧化-还原酶，则可以添加它们。半纤维素酶可以包括甘露聚糖酶、阿拉伯糖酶、半乳糖酶、果胶酶或它们的结合物。细胞壁酶包括苹果菌素、里氏木霉、木葡聚糖内糖基转移酶(XET)或它们的结合物，以及酯酶可以包括阿魏酸酯酶。
用于浸渍的酸可以包括盐酸、硫酸、碳酸氢钠、甲酸、乙酸、草酸和羟基乙酸，基于烘干的屑片以0.01％(w/w)到10％(w/w)的添加比率使用。羟基乙酸也被本领域技术人员称作乙醇酸。在优选实施方案中，在浸渍过程中可以使用硫酸。
用于浸渍的碱可以包括氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠和硅酸钠，基于烘干的屑片以0.01％(w/w)到10％(w/w)的添加比率使用。在优选实施方案中，在浸渍过程中可以使用氢氧化钠和硅酸钠。
在浸渍过程中也可以使用氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂和表面活性剂。氧化剂的非限制性实例包括过氧化氢、二氧化氯、氧、过甲酸、过乙酸和臭氧，基于烘干的屑片以0.01％(w/w)到10％(w/w)的添加比率使用。如果使用氧化剂，则优选的氧化剂是过氧化氢。还原剂的非限制性实例包括亚硫酸钠、甲脒亚磺酸、连二亚硫酸钠(也称为保险粉(sodium dithionte))和硼氢化钠，基于烘干的屑片以0.01％(w/w)到10％(w/w)的添加比率使用。优选的还原剂是亚硫酸钠和连二亚硫酸钠。螯合剂的非限制性实例包括乙二胺四乙酸和其钠和钾盐(EDTA)、二(-1，2-)亚乙基三胺五乙酸和其钠和钾盐(DTPA)、次氨基三乙酸和其钠和钾盐(NTA)、羟基乙酸和其钠和钾盐以及草酸和其钠和钾盐，基于烘干的屑片以0.01％(w/w)到10％(w/w)的添加比率使用。优选的螯合剂包括EDTA和DTPA。稳定剂的非限制性实例包括硅酸钠、硫酸镁、氯化镁、硝酸镁和氢氧化镁，基于烘干的屑片以0.01％(w/w)到10％(w/w)的添加比率使用。优选的稳定剂是硅酸钠、硫酸镁和它们的结合物。表面活性剂的非限制性实例包括非离子型表面活性剂例如壬基苯酚乙氧基化物，阴离子型表面活性剂例如月桂基硫酸钠，阳离子型表面活性剂例如季铵类和两性表面活性剂例如甜菜碱。
在酶处理结束时，将木屑片作为原料供应给机械精制装置，这是本领域技术人员熟知的。可以在初级精制机中将木屑片脱纤维并将其转化成粗纸浆，和在二级精制机中通过二级精制操作精制所得粗纸浆。
脱纤维或初级精制通常涉及将屑片引入机械精制装置，这是本领域的技术人员已知的。在机械精制装置中，让木屑片在具有凸起(棒和坝)和凹陷(凹槽)段的板之间通过，并且其中所述板中至少一个是旋转的。屑片从板的中心移动到边缘并在板的作用下从屑片转化成纸浆。
二级精制，是指将粗纸浆引入机械精制装置，这是本领域技术人员已知的，其中粗纸浆在具有凸起(棒和坝)和凹陷(凹槽)段的板之间通过。所述板安装在精制机中且让所述板中至少一个旋转。所述粗纸浆从该板的中心移动到边缘并且在板的作用下被精制。
机械精制过程，是指如下将屑片转化成精制纸浆在初级精制机中将屑片脱纤维成粗纸浆和在二级精制机中将所述粗纸浆精制。在二级提炼过程之后可以进行另外的精制过程，这是本领域技术人员熟知的。
本文所述的方法可以在研磨机上作为任何正规屑片处理、精制和纸浆漂白工艺的一部分进行。例如，所述工艺可以包括精制机机械制浆(RMP)、热机械制浆(TMP)、化学热机械制浆(CTMP)、漂白热机械制浆(BTMP)、漂白化学热机械制浆(BCTMP)、或中密度纤维板的制备(MDF)。
可以在以下实施例中说明本发明。然而，应该理解的是这些实施例仅是用于说明性目的而不应用来以任何方式限制本发明范围。
实施例实施例1木聚糖酶溶液的蛋白质浓度的测定通过Bio-Rad/Coomasie方法测定木聚糖酶混合物的蛋白质浓度，其中用考马斯亮蓝染料处理溶液中的蛋白质以形成着色的络合物。与作为蛋白质溶液处理的标准纤维素酶相比，测量在595nm下的光吸收并测定酶的量。木聚糖酶混合物中的蛋白质包含至少70％木聚糖酶蛋白质。
实施例2测量木聚糖酶活性的标准试验内木聚糖酶试验特别针对在内-1，4-β-D-木聚糖酶活性。当用木聚糖酶培养偶氮木聚糖(燕麦)时，当将乙醇添加到该反应混合物中时，底物发生解聚产生保留在溶液中的低分子量的着色的碎片。通过离心分离除去高分子量材料并测量浮于上层的溶液的颜色。通过参考标准曲线来测定试验溶液中的木聚糖酶活性。该方法基于由MegazymeInternational Ireland Limited(2003)公布的方法且产品名称是S-AXYO燕麦偶氮木聚糖。将底物纯化(以除去淀粉和β-葡聚糖)。用Remazolbrilliant Blue R将多糖染色到大约1个染料分子/30个糖残基的程度。
将粉末状底物溶于水和乙酸钠缓冲液中并将pH值调节到4.5以提供浓度的2％w/v的最终溶液。对于这些试验来说，除非另有说明，将木聚糖酶在pH值为4.5的0.5M乙酸盐缓冲液中稀释。在40℃加热2毫升所述木聚糖酶溶液5分钟并将0.25mL预加热过的偶氮-木聚糖添加到所述酶溶液中。在40℃培养所得混合物10分钟。结束该反应，并如下将高分子量底物沉淀添加1.0mL乙醇(95％v/v)并在涡旋混合器上剧烈搅拌10秒。使反应管平衡到室温10分钟，然后在2000rpm下离心分离6-10分钟。将浮于上层的溶液转移到分光光度计比色杯中并在590nm下测量空白溶液和反应溶液的吸光度。如下测定活性测量酶样品在590nm下达到0.5个吸光度单位的吸光度的稀释度水平。通过在添加酶之前将乙醇添加底物中制备空白样，并从样品的吸光度中减去空白样的吸光度。然后通过公式(1)计算样品的木聚糖酶活性A＝1.07 D (1)其中A＝酶活性，XU/mLD＝达到0.5吸光度的酶样品的稀释度实施例3木聚糖酶处理释放的木聚糖和木糖的量的测定在实验室研究中，用木聚糖酶处理屑片所释放的木糖的量如下测定。首先，在聚乙烯袋中在5.0％的固体稠度、63℃的温度和～5.7到6.3的pH值下用酶处理屑片悬浮液60分钟。纸浆悬浮液的pH值如下调节若该悬浮液过于酸性则添加0.1N苛性碱，或者若所述溶液过于碱性则添加0.1N硫酸。在向屑片添加木聚糖酶之前，在恒温水浴中将屑片样品预热到所需温度以模仿在研磨机中的操作，其中将酶添加到热屑片中。用与木聚糖酶处理的屑片完全一样的方法处理屑片对比样品，不同在于使用水代替木聚糖酶制剂，这相当于0XU/g纸浆的剂量。在处理之后，使用具有细滤纸的漏斗将每个屑片悬浮液过滤，细滤纸保留所有固体颗粒，并在小瓶中收集滤液。在处理屑片之后释放的木聚糖和木糖的量如下测定将在溶液中的所有木聚糖低聚物转化成木糖单体且不破坏木糖单体。这如下完成将1mL 4％w/v硫酸添加到lmL滤液的等分试样中，然后将该酸化过的等分试样放在121℃的高压釜中60分钟以使所有木聚糖低聚物水解成木糖单体。通过在使用Carbopac PA1柱和电化学检测器的Dionex高效液相色谱仪上使用木糖标准样品，来测定每个已水解等分试样中的木糖的量。释放的木糖的量计算为酶处理过的屑片与未处理过的对比切屑片的已水解等分试样中测量的木糖的量之间的差值，并用mg木糖/克初始屑片(烘干基准)来表示。
实施例4用木聚糖酶处理杨树屑片用表2所示的来自真菌和细菌的木聚糖酶分别地处理杨树屑片的若干样品。酶族还基于Henrissat(1991，Biochem.J.；和Davies和Henrissat，1995；它们通过引用的方式加入本文)进行注释。使用实施例1的方法测定蛋白质浓度，使用实施例2的方法测定木聚糖酶活性。
表2所测试的酶和每种酶的木聚糖酶活性
*对于Thermotoga maritima来说，试验在pH值为pH6和90℃下进行。
用0、0.01、0.04、0.08和0.1mg蛋白质/g杨树屑片处理屑片。还以0.02mg蛋白质/g屑片的剂量将木聚糖酶T6(来自嗜热脂肪芽孢杆菌T6)、Thermotoga maritima木聚糖酶、天然型瑞氏木霉XynII和BIOBRITEEB用于屑片。对于所有屑片与酶的混合物来说，温度维持在63℃，pH值维持在pH5.7和6.3之间，屑片维持在5％的稠度，并且反应持续60分钟。在反应期释放的木糖的量使用实施例3的方法测量。表3中给出的在0.1mg蛋白质/g屑片下的结果是根据木糖释放量对剂量的半对数图的最佳拟合线测定。
表3通过用0.1mg木聚糖酶/g屑片处理杨树屑片所释放的木糖
对于表3中的酶来说，在0.1mg蛋白质/g屑片下的木糖释放量比是0.01mg蛋白质/g屑片下的木糖释放量的2到3倍。这些结果说明可以在相应的木糖释放量下用木聚糖酶处理杨树屑片。然而，不是所有的木聚糖酶在释放木糖方面是等效的，因为用第11族木聚糖酶处理杨树屑片比用第10族木聚糖酶处理杨树屑片产生更大的木糖释放量。不希望受到理论的束缚，这些说明第11族木聚糖酶比第10族木聚糖酶更能渗透纤维和使木聚糖水解。
实施例5加拿大标准打浆度的测量加拿大标准打浆度(CSF)测量纸浆的排水能力，纸浆排水能力是从纸浆物质除去水的容易性。CSF使用国际标准组织的标准试验#ISO 5267-2测量，且其单位是毫升(mL)。CSF是说明机械制浆的程度的参数。通过将木屑片精制到CSF的规定水平来进行机械制浆。
实施例6在浸泡箱中的木聚糖酶处理之后杨树屑片的精制在10％的稠度和60℃的温度下， 以20XU/g屑片的剂量将BIOBRITEEB木聚糖酶(可以从Iogen Corp.获得)应用于硬木屑片，在这种情况下屑片来自杨树。将处理过的屑片培养30分钟或60分钟。用与木聚糖酶处理过的屑片完全一样的方法处理对比屑片，不同在于使用水代替木聚糖酶。在处理结束时，在大气压下使用12英寸实验室精制机将屑片脱纤维。将在脱纤维中制备的粗纸浆在大气压下在12英寸实验室精制机中进一步精制，精制纸浆的加拿大标准打浆度(CSF)测量为精制的比能的函数。
由屑片的各种酶处理制备具体的CSF所要求的比能与所述CSF之间的关系在图1中示出。在精制之前用木聚糖酶处理杨树屑片使得达到给定CSF的精制能量显著减小。例如，相对于未处理过的对比样品，在精制之前用BIOBRITEEB处理杨树屑片30分钟的反应时间使得能量需求减少了至少350kWh/吨。用BIOBRITEEB处理屑片60分钟的反应时间实现了甚至更大的至少500kWh/吨的能量减少。
这些结果证实木聚糖酶处理硬木屑片90分钟或更少的培育期使得随后的屑片精制需要减少的能量。
实施例7在浸泡箱中的木聚糖酶处理之后云杉屑片的精制通过对比给出这一实施例。在大气压下汽蒸云杉屑片5分钟。在10％的稠度和60℃的温度下，以20XU/g屑片的剂量将PULPZYMEHC木聚糖酶(NovoNordisk，1000XU/g产品)应用于屑片。将所得溶液培养30分钟或60分钟。用与木聚糖酶处理过的屑片完全一样的方法处理对比屑片，不同在于使用水代替木聚糖酶。在酶处理之后，在110℃下汽蒸屑片3分钟。汽蒸之后，在压力下使用12英寸精制机将屑片脱纤维然后在大气压下在12英寸实验室精制机中进行精制。精制纸浆的加拿大标准打浆度(CSF)测量为精制的比能的函数。所获得的曲线中图2中示出。在精制之前用木聚糖酶处理云杉屑片导致达到给定CSF的精制能量显著增加。在PULPZYMEHC处理屑片30分钟的情况下，相对于未处理过的对比样品，能量增加是350kWh/吨。在PULPZYMEHC处理屑片60分钟的情况下，相对于未处理过的对比样品，能量增加是300kWh/吨。这些结果说明，相对于未处理过的对比样品，用木聚糖酶处理软木屑片不会减小精制能量。
实施例8在浸渍装置中的木聚糖酶处理之后杨树屑片的精制在0.72XU/g屑片的剂量和60℃的温度下，将BIOBRITEHTX木聚糖酶(可以从Iogen Corp.获得)应用于硬木杨树屑片。将木聚糖酶应用于经过如下处理的屑片已在压缩比为4∶1的螺旋压榨机中压制并从螺旋压榨机排放到包含木聚糖酶的酶溶液。屑片吸收酶溶液然后将其输送到反应容器中，在该反应容器中，它们反应60分钟。用与木聚糖酶处理过的屑片完全一样的方法处理对比纸浆，不同在于使用水代替木聚糖酶。在处理结束时，在加压的12英寸精制机中将屑片脱纤维。在大气压下在12英寸实验室精制机中精制所得粗纸浆，精制纸浆的加拿大标准打浆度(CSF)测量为精制的比能的函数。
在1.44XU/g屑片的剂量和60℃的温度下，将BIOBRITEHTX木聚糖酶(可以从Iogen Corp.获得)应用于硬木杨树屑片。将木聚糖酶应用于经过如下处理的屑片已在压缩比为4∶1的螺旋压榨机中压制并从螺旋压榨机排放到包含木聚糖酶的酶溶液。屑片吸收酶溶液然后将其输送到反应容器中，在该反应容器中，它们反应60分钟。用与木聚糖酶处理过的纸浆完全一样的方法处理对比纸浆，不同在于使用水代替木聚糖酶。在处理结束时，在加压的12英寸精制机中将屑片脱纤维。在大气压下在12英寸实验室精制机中精制所得粗纸浆，精制纸浆的加拿大标准打浆度(CSF)测量为精制的比能的函数。
由在0.72XU/g屑片下酶处理杨树屑片产生具体的CSF所要求的比能与所述CSF之间的关系在图3中示出。在精制之前用木聚糖酶处理杨树屑片使得达到给定CSF的精制能量显著减小。例如，在200mL的CSF下，相对于未处理过的对比样品，在精制之前用0.72XUBIOBRITEHTX/g屑片处理杨树屑片60分钟的反应时间产生至少130kwh/吨的比能减少。如图4所示，在CSF 200mL下，用1.44XUBIOBRITEHTX处理屑片60分钟的时间实现甚至更大的至少210kWh/吨的比能减少。
木聚糖酶剂量的效果也在图5中示出了，其中在独立的实验中用BIOBRITEHTX处理硬木山杨屑片。在63℃的温度下，以0.19和0.77XU/g屑片的剂量将BIOBRITEHTX木聚糖酶(可以从Iogen Corp.获得)应用于硬木山杨屑片。将木聚糖酶应用于经过如下处理的屑片已在压缩比为2∶1的螺旋压榨机中压制并从螺旋压榨机排放到包含该木聚糖酶的酶溶液。屑片吸收酶溶液然后将其输送到反应容器中，在反应容器中，它们反应60分钟。用与木聚糖酶处理过的屑片完全一样的方法处理对比纸浆，不同在于使用水代替木聚糖酶。在处理结束时，在加压的12英寸精制机中将屑片脱纤维。在大气压下在12英寸实验室精制机中精制所得粗纸浆，精制纸浆的加拿大标准打浆度(CSF)测量为精制的比能的函数。在这些实验中，在350mL的CSF下，相对于未处理过的对比样品，在精制之前用0.19XU BIOBRITEHTX/g屑片处理杨树屑片60分钟的反应时间产生至少260kWh/吨的比能减少。在350mL的CSF下，相对于未处理过的对比样品，在精制之前用0.77XUBIOBRITEHTX/g屑片增加对杨树屑片的木聚糖酶处理60分钟的反应时间产生至少370kWh/吨的比能减少并证实了增加木聚糖酶剂量对精制能量的减少具有有利影响。
这些结果证实用0.19XU/g屑片或更高，酶处理硬木屑片60分钟的反应时间实现随后精制屑片的能量需求减少，并且增加应用于屑片的木聚糖酶的剂量实现能量减少方面的增加。
所有的引用文献通过引用的方式加入本文。
已根据一个或多个实施方案描述了本发明。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离权利要求
书所限定的本发明范围的情况下可以作出许多变化和修改。
参考文献Arase，A.，Yomo，T.，Urabe，I.，Hata，Y.，Katsube，Y.和Okada，H.(1993)FEBS Lett.316123-127.
Davies，G.和Henrissat，B.，“Structures and mechanisms ofglycosyl hydrolases”，(1995)Structure 3，pp.853-859.
Henrissat，B.，“A classification of glycosyl hydrolases based onamino acid sequence similarities”，(1991) Biochem.J.289，pp.309-316.
Megazyme International Ireland Limited，“Assay of endo-1，4-β-Xylanase using azo-xylan(birchwood)”，(2003)，http://www.megazyme.com.
Smook，G. A.(1992)Handbook for Pulp & Paper Technologists，Angus Wilde Publications，Vancouver，Canada.
United States Department of Agriculture，(2004)，plants.usda.gov.
权利要求
1.一种硬木纸浆的制备方法，其包括a.在没有添加氧化酶的情况下，用一种或多于一种第11族木聚糖酶处理硬木屑片大约5分钟到大约120分钟，以制备处理过的屑片混合物；和b.将所述处理过的屑片混合物机械精制以制备所述硬木纸浆。
2.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)中，所述硬木屑片选自山杨、杨树、桦树、枫树、橡树、桉树和金合欢树硬木品种和它们的组合。
3.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)中，所述一种或多于一种第11族木聚糖酶选自木霉属、马杜拉放线菌属、曲霉属、短柄霉属、芽孢杆菌属、纤维单孢菌属、毛壳菌属、钦氏菌属、梭状芽孢杆菌属、丝状杆菌属、腐质菌属、neocallimasterix、拟诺卡氏菌属、瘤胃球菌属、裂褶菌属、链霉菌属、热单孢属和嗜热真菌属。
4.权利要求
3的方法，其中所述木霉属酶是瑞氏木霉木聚糖酶II。
5.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)中，使用浸泡箱或木材压缩-松弛装置将所述一种或多于一种第11族木聚糖酶添加到所述硬木屑片中。
6.权利要求
5的方法，其中所述木材压缩-松弛装置包括螺旋压榨机和浸渍机。
7.权利要求
5的方法，其中所述木材压缩-松弛装置也用来将化学试剂添加到所述硬木屑片中，所述化学试剂选自酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂、酶和它们的结合物。
8.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)之前，在浸泡装置或木材压缩-松弛装置中用一种或多于一种化学试剂处理所述硬木屑片，所述化学试剂选自酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂、酶和它们的结合物。
9.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)之后且在所述精制步骤(步骤b.)之前，在浸泡装置或木材压缩-松弛装置中用一种或多于一种化学试剂处理所述硬木屑片，所述化学试剂选自酸、碱、氧化剂、还原剂、螯合剂、稳定剂、表面活性剂、酶和它们的结合物。
10.权利要求
8的方法，其中所述木材压缩-松弛装置包括螺旋压榨机和浸渍机。
11.权利要求
9的方法，其中所述木材压缩-松弛装置包括螺旋压榨机和浸渍机。
12.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)之前将所述硬木屑片热处理。
13.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)之后且在所述精制步骤(步骤b.)之前，将所述硬木屑片热处理。
14.权利要求
7的方法，其中-所述酸选自盐酸、硫酸、碳酸氢钠、甲酸、乙酸、草酸、羟基乙酸和它们的结合物；-所述碱选自氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠和它们的结合物；-所述氧化剂选自过氧化氢、二氧化氯、氧、过甲酸、过乙酸、臭氧和它们的结合物；-所述还原剂选自亚硫酸钠、甲脒亚磺酸、连二亚硫酸钠、硼氢化钠和它们的结合物；-所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、二(-1，2-)亚乙基三胺五乙酸、次氨基三乙酸、羟基乙酸、草酸和它们的结合物；-所述稳定剂选自硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、氢氧化镁、硅酸钠和它们的结合物；-所述表面活性剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性表面活性剂和它们的结合物；和-所述酶选自纤维素酶、半纤维素酶、细胞壁酶、酯酶和它们的结合物。
15.权利要求
8的方法，其中-所述酸选自盐酸、硫酸、碳酸氢钠、甲酸、乙酸、草酸、羟基乙酸和它们的结合物；-所述碱选自氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠和它们的结合物；-所述氧化剂选自过氧化氢、二氧化氯、氧、过甲酸、过乙酸、臭氧和它们的结合物；-所述还原剂选自亚硫酸钠、甲脒亚磺酸、连二亚硫酸钠、硼氢化钠和它们的结合物；-所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、二(-1，2-)亚乙基三胺五乙酸、次氨基三乙酸、羟基乙酸、草酸和它们的结合物；-所述稳定剂选自硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、氢氧化镁、硅酸钠和它们的结合物；-所述表面活性剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性表面活性剂和它们的结合物；和-所述酶选自纤维素酶、半纤维素酶、细胞壁酶、酯酶和它们的结合物。
16.权利要求
9的方法，其中-所述酸选自盐酸、硫酸、碳酸氢钠、甲酸、乙酸、草酸、羟基乙酸和它们的结合物；-所述碱选自氢氧化钠、氢氧化镁、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠和它们的结合物；-所述氧化剂选自过氧化氢、二氧化氯、氧、过甲酸、过乙酸、臭氧和它们的结合物；-所述还原剂选自亚硫酸钠、甲脒亚磺酸、连二亚硫酸钠、硼氢化钠和它们的结合物；-所述螯合剂选自乙二胺四乙酸、二(-1，2-)亚乙基三胺五乙酸、次氨基三乙酸、羟基乙酸、草酸和它们的结合物；-所述稳定剂选自硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、氢氧化镁、硅酸钠和它们的结合物；-所述表面活性剂选自非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性表面活性剂和它们的结合物；和-所述酶选自纤维素酶、半纤维素酶、细胞壁酶、酯酶和它们的结合物。
17.权利要求
1的方法，其中，在所述处理步骤(步骤a.)中，将所述第11族木聚糖酶与纤维素酶、半纤维素酶、细胞壁酶、酯酶或它们的结合物一起添加。
18.权利要求
14的方法，其中-所述半纤维素酶选自甘露聚糖酶、阿拉伯糖酶、半乳糖酶、果胶酶和它们的结合物；-所述细胞壁酶选自苹果菌素、里氏木霉、木葡聚糖内糖基转移酶和它们的结合物；和-所述酯酶包括阿魏酸酯酶。
19.权利要求
15的方法，其中-所述半纤维素酶选自甘露聚糖酶、阿拉伯糖酶、半乳糖酶、果胶酶和它们的结合物；-所述细胞壁酶选自苹果菌素、里氏木霉、木葡聚糖内糖基转移酶和它们的结合物；和-所述酯酶包括脂肪酶、阿魏酸酯酶或它们的结合物。
20.权利要求
16的方法，其中-所述半纤维素酶选自甘露聚糖酶、阿拉伯糖酶、半乳糖酶、果胶酶和它们的结合物；-所述细胞壁酶选自苹果菌素、里氏木霉、木葡聚糖内糖基转移酶和它们的结合物；和-所述酯酶包括脂肪酶、阿魏酸酯酶或它们的结合物。
21.权利要求
17的方法，其中-所述半纤维素酶选自甘露聚糖酶、阿拉伯糖酶、半乳糖酶、果胶酶和它们的结合物；-所述细胞壁酶选自苹果菌素、里氏木霉、木葡聚糖内糖基转移酶和它们的结合物；和-所述酯酶包括阿魏酸酯酶。
22.权利要求
12的方法，其中所述热处理包括用蒸汽或热水处理所述硬木屑片。
23.权利要求
13的方法，其中所述热处理包括用蒸汽或热水处理所述硬木屑片。
24.权利要求
1的方法，其中在大约35℃到大约85℃的温度下进行所述处理步骤(步骤a.)。
25.权利要求
1的方法，其中在大约3到大约11的pH值下进行所述处理步骤(步骤a.)。
26.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)中，所述第11族木聚糖酶以大约0.01-大约600木聚糖酶单位/克硬木屑片的量存在。
27.权利要求
1的方法，其中在没有添加脂肪酶的情况下进行所述处理步骤(步骤a.)。
28.权利要求
1的方法，其中在所述处理步骤(步骤a.)中，所述第11族木聚糖酶以大约0.1-大约600克木聚糖酶蛋白质/吨硬木屑片的量存在。
29.一种硬木纸浆的制备方法，其包括a.用一种或多于一种第11族木聚糖酶处理硬木屑片大约5分钟到大约120分钟，以制备处理过的屑片混合物；和b.将所述处理过的屑片混合物机械精制以制备所述硬木纸浆，其中在所述处理步骤(步骤a.)之前或之后将一种或多于一种氧化酶添加到所述硬木屑片中。
30.权利要求
29的方法，其中所述氧化酶选自漆酶、木质酶、锰过氧化物酶和它们的结合物。
专利摘要
提供了一种硬木纸浆的制备方法。该方法包括在没有添加氧化酶的情况下用一种或多于一种第11族木聚糖酶处理硬木屑片大约5分钟到大约120分钟，以制备处理过的屑片混合物。然后将所述处理过的屑片混合物机械精制以制备所述硬木纸浆。
文档编号D21C1/04GK1997791SQ20058002240
公开日2007年7月11日 申请日期2005年5月3日
发明者米歇尔·珀蒂-科尼, J.·马克·A.·霍丹巴格, 杰弗里·S.·托兰 申请人:纸、纸板和纤维素工业技术中心导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan