автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.03, диссертация на тему:Совершенствование отбелки сульфатной целлюлозы с использованием ферментов ксиланаз

На правах рукописи

АКСЁНОВ Андрей Сергеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОТБЕЛКИ СУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФЕРМЕНТОВ КСИЛАНАЗ

05.21.03 - Технология и оборудование химической переработки биомассы дерева; химия древесины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических

□ ОЗ 17"-? ЮЗ

Архангельск - 2007

003177103

Работа выполнена на кафедре биотехнологии Архангельского государственного технического университета

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Новожилов Е.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Канарский A.B.

кандидат технических наук, доцент Суханова Г.П.

Ведущая организация: ОАО «ЦНИИБ»

Защита диссертации состоится 14 декабря 2007 г. в 10 — часов на заседании диссертационного совета Д.212.008.02 в Архангельском государственном техническом университете по адресу: 163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Архангельского государственного технического университета.

Автореферат разослан /¿ноября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. хим. наук, доцент

Т.Э. Скребец

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Основным направлением развития производства беленой сульфатной целлюлозы является снижение или полное исключение применения хлорсодержа-щих реагентов и переход к широкому использованию кислородсодержащих отбеливающих химикатов 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 ЕСБ- и ТСР- схемам отбелки

Наряду с кислородсодержащими отбеливателями все чаще находят применение ферменты В производстве сульфатной целлюлозы используются кси-ланазы Действие ферментов данного класса направлено на гидролиз лигноугле-водных связей и на расщепление ксилана, сорбированного на поверхности целлюлозных волокон при варке Предварительная обработка целлюлозы ксилана-зами снижает расход отбеливающих реагентов и приводит к более высокому отбеливающему эффекту

В настоящее время ксиланазы выпускаются в США (Оепепсог Мегпа1:юпа1), Дании (Ыоуогушез), Финляндии (Оу Ваптагк АВ), Канаде (ЮОЕЫ Вю-Ргоёийэ), Индии (Вюсоп) Ферментные препараты зарубежных производителей используются в настоящее время на целлюлозно-бумажных предприятиях России Производство ксиланаз для нужд ЦБП в нашей стране находится на стадии лабораторных исследований и получения опытных партий В институте ГосНИИГенетики получена высокоочищенная ксиланаза из штамма РетаПшт сапевсеш ¥-912 Представляет интерес проверить возможность использования этого препарата для предварительной обработки сульфатной целлюлозы перед отбелкой

Данная работа выполнена в рамках Российской научно-технической программы "Живые системы" ЖС-КП 4/002 (2006 - 2007 годы)

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлась разработка методов улучшения белимости сульфатной целлюлозы за счет химических и биохимических воздействий на стадии её 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 кси-ланазой

Научная новизна

Показано, что повышение рН при хранении небеленой сульфатной целлюлозы интенсифицирует удаление лигнина и в сочетании с ферментативной обработкой ксиланазой повышает белимость целлюлозы Выявлено, что обработка лиственной сульфатной целлюлозы ксиланазой в процессе отбелки приводит к удалению фрагментов ксилана, снижающих белимость целлюлозы

Установлено, что в результате ферментативного гидролиза ксиланазой небеленой сульфатной целлюлозы растворяются лигноуглеводные комплексы В их состав входят фрагменты ксилана с числом остатков ксилозы до 10

Установлена субстратная специфичность ксиланаз по отношению к лиственной и хвойной сульфатной целлюлозе Подтверждено отрицательное влияние целлюлазной активности на прочностные характеристики волокон Определено соотношение ксиланазной и целлюлазной активности в промышленных препаратах ксиланаз, при котором ферменты не снижают прочность целлюлозы

Практическая ценность

Предложен способ подготовки сульфатной целлюлозы к отбелке, обеспечивающий интенсификацию диффузии черного щелока из волокна, снижение числа Каппа и уменьшение расхода отбеливающих химикатов

Показана эффективность ферментативной обработки сульфатной хвойной целлюлозы отечественной ксиланазой ¥-912 для повышения белимости целлюлозы при сохранении прочностных характеристик волокна

Предложен способ оценки компонентного состава препаратов ксиланаз с помощью эксклюзионной ВЭЖХ и методика оценки активности ксиланаз и их отдельных фракций

Автором выносятся на защиту следующие основные положения диссертационной работы.

• результаты хроматографического анализа препаратов ксиланаз,

• результаты обработки различными ксиланазами и отдельными фракциями препаратов ксиланаз лиственной и хвойной сульфатных целлюлоз,

• результаты хроматографического анализа лигноуглеводных комплексов, растворяющихся при ферментативной обработке целлюлозы,

• режим обработки небеленой хвойной сульфатной целлюлозы отечественным препаратом ксиланазы ¥-9)2

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на международных конференциях «Физикохимия лигнина» I и II (Архангельск, 2005, 2007 г), Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» (Сыктывкар, 2006 г); международной научно-технической конференции, посвященной 75-летию АЛТИ-АГТУ «Современная наука и образование в решении проблем экономики Европейского Севера» (Архангельск, 2004 г), II Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов (Екатеринбург, 2006 г ), а также на ежегодных научно-технических конференциях Архангельского ГТУ (2005-2007 гг )

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ

Структура и объем диссертации. Диссертация включает в себя введение, аналитический обзор, методическую часть, экспериментальную часть, включающую 4 раздела, общие выводы и список использованных источников Содержание работы изложено на 127 страницах, включая 31 рисунок и 32 таблицы, библиография содержит 161 наименование

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В аналитическом обзоре рассмотрены современные методы отбелки сульфатной целлюлозы Отмечены преимущества и недостатки использования различных отбеливающих химикатов Рассмотрено влияние сорбированного ксилана, лигноуглеводных комплексов, гексенуроновых кислот на белимость сульфатной целлюлозы Представлен обзор применения ферментов в целлюлозно-бумажной промышленности, особое внимание уделено гемицеллюлозолити-ческим ферментам Показана эффективность использования ксиланаз перед отбелкой сульфатной целлюлозы Отмечено, что механизм их действия на целлюлозу изучен недостаточно, сделан вывод о необходимости проведения исследований в данном направлении На основе анализа литературных данных сформулированы цель и задачи работы

В методической части представлены характеристики объектов, материалов и методики исследования. В работе использовались образцы небеленой лиственной сульфатной и небеленой хвойной сульфатной целлюлоз, полученных по режимам Архангельского и Котласского ЦБК; препараты ксиланаз: Pulpzyme HC ("Novozymes", Дания), Ecopulp ТХ-200 А ("Oy Banmark AB", Финляндия), Biobrite UHB ("logen", Канада), Neoxylanase ALK HC ("Biocon" Индия), F-912 ("Сиббиофарм", Россия). Обработку целлюлозы ферментами и отбелку проводили в условиях, близких к технологическим режимам указанных предприятий. Анализ целлюлозы выполняли в соответствии со стандартными методиками ГОСТ, SCAN, ISO.

Анализ состава препаратов ксиланаз, выделение отдельных фракций, а также определение состава олигосахаридов в фильтратах проведены методом эксклюзионной ВЭЖХ (хроматографическая система «Стайер», программа «Мультихром»). Молекулярно-массовое распределение лигноуглеводных комплексов было определено с помощью эксклюзионной ВЭЖХ (хроматограф «Ми-лихром - 4»),

Экспериментальная часть состоит из 4 разделов.

1. Влияние условий подготовки лиственной сульфатной целлюлозы к

отбелке на эффективность ферментативной обработки ксиланазой

При подготовке к отбелке в процессе выдерживания целлюлозы в башнях высокой концентрации (БВК) и массных бассейнах происходит диффузия черного щелока из волокна, что приводит к снижению числа Каппа небеленой целлюлозы. Переход в раствор лигнина при хранении целлюлозной массы подтверждается увеличением оптической плотности фильтрата (рис. 1, pH 9).

Число Каппа - это важный показатель качества подготовки небеленой целлюлозы, оно во многом определяет расход химикатов на последующую отбелку. Дополнительное и существенное уменьшение числа Каппа (2...3 ед.) можно достичь за счет тщательной промывки массы с большим расходом

Продолжительность хранения, мин

Рисунок 1 - Оптическая плотность фильтратов при хранении небеленой сульфатной целлюлозы

воды, но это неприемлемо для условий производства.

На ряде целлюлозно-бумажных предприятий России обработка небеленой хвойной и лиственной целлюлозы ксиланазой является завершающей стадией ее подготовки к отбелке. Необходимо максимально полно удалить черный щелок из волокон до стадии ферментативной обработки, которая проводится в среде, близкой к нейтральной, в которой процесс диффузии лигнина замедляется (рис.1, рН 6).

В данной работе изучено и предложено для уменьшения числа Каппа небеленой целлюлозы проводить ее выдерживание при более высоком значении рН чем обычно. Этот способ можно реализовать при хранении массы в БВК при температуре 70...80 °С, продолжительности 120 минут и концентрации массы 8... 10 %, добавляя ЫаОН с расходом 2... 5 кг/т целлюлозы.

Выдерживание целлюлозы при сильно щелочном значении рН приводит к набуханию целлюлозы, раскрытию микрокапиллярной структуры волокон, растворению остаточного лигнина целлюлозы. Снижение числа Каппа на 0,5 ед. в данном случае имеет место и у тщательно промытой пробы целлюлозы (рис. 2), что указывает на то, что в процессе «выщелачивания» идет дополнительное, по сравнению с обычной диффузионной промывкой массы, извлечение лигнина из волокна.

10,0

рН = 9 рН = 12 рН = 8 рН = 12

Целлюлоза после промывки Целлюлоза после пров производстве мывки в лаборатории

Рисунок 2 - Влияние подщелачивания при хранении небеленой целлюлозы на число Каппа

Дальнейшее снижение числа Каппа может быть получено при обработке небеленой целлюлозы ксиланазой. Механизм действия ксиланаз предполагает деструкцию сорбированного ксилана и разрыв связей между лигнином и углеводами, что приводит к дополнительному удалению остаточного лигнина целлюлозы.

Как видно из рис. 3, выдерживание небеленой целлюлозы в щелочной среде перед стадией ферментативной обработки (Ф) усиливает растворение лигнина и дополняет действие фермента. Уменьшение числа Каппа после начальных стадий отбелки До-Щ) на 0,2...0,3 ед. весьма существенно сказывается на бели-мости целлюлозы. Отбелка по полной схеме проходит при более низком числе Каппа на отдельных стадиях процесса, что обеспечивает повышенную конечную белизну целлюлозы (таблица 1).

после промывки

хранение без ^ОН

Рисунок 3 - Влияние хранения целлюлозы при высоком значении рН на число Каппа целлюлозы после обработки ксиланазой и отбелки по схеме Д0-Щ1

Таблица 1 - Влияние значения рН при хранении небеленой сульфатной лиственной целлюлозы на ее белимоеть

Схема подготовки и отбелки целлюлозы рН при хранении массы перед стадией Ф Число Каппа целлюлозы Белизна целлюлозы, %

Перед стадией До После стадии щ,

Ф-До-Щ 1 - Д1-Щ2-Дг-К 8,8 9,6 3,2 88,3

Щ-Ф-До-Щ 1 - Д1 -Щг-Дг-К 12,0 9,3 2,9 89,0

Повышение рН после обработки ксиланазой также приводит к интенсификации удаления лигнина и снижению числа Каппа перед отбелкой (таблица 2). К пробам целлюлозы, взятым после обработки ксиланазой в условиях производства, не проводя промывки, добавляли №ОН до рН 11,0... 11,5 и продолжали обработку в щелочной среде при концентрации массы 3,5% в течение 40 минут при температуре 55 °С. Завершение подготовки целлюлозы к отбелке в щелочной среде способствует переходу лигнина в раствор, что выражается в

снижении числа Каппа после щелочной обработки на 0,6 0,9 ед Каппа

Таблица 2 - Влияние ферментативной и щелочной обработки на растворение лигнина и на число Каппа небеленой сульфатной лиственной целлюлозы

Реагент Показатели фильтратов Число Каппа целлюлозы

Оптическая плотность фильтрата, Еоп Содержание лигнина в фильтрате по Пирлу-Бенсону, мг/л

237 нм 280 нм

Фермент 4,7 2,8 83 12,7

№ОН 4,9 3,4 95 13,1

Фермент / №ОН 6,0 3,1 ИЗ 12,2

90,0

Это объясняется тем, что деструкция ксилана на поверхности волокон целлюлозы и разрыв связей между ксиланом и фрагментами лигнина при ферментативной обработке в сочетании с последующим набуханием сульфатной целлюлозы в щелочной среде при рН 11 увеличивают доступность лигнина, что вызывает его усиленное удаление из волокон в результате щелочной экстракции (выщелачивания) В данном случае, при высокой концентрации лигнина в окружающей волокна жидкости исключительно важную роль играет эффективная промывка целлюлозы перед ее отбелкой

На Архангельском ЦБК стадия ферментативной обработки постоянно применяется при подготовке сульфатной лиственной целлюлозы к последующей отбелке по ЕСБ-схеме Д0-Щ,1 -ДгЩг-Дг-К Использование предлагаемого

способа выдерживания массы в щелочной среде обеспечивает при такой схеме отбелки повышение белизны при равном расходе отбеливающих химикатов или при равной белизне уменьшение расхода диоксида хлора на 5 10 % (рис 4) В целом, совместное применение щелочной и ферментной обработок небеленой сульфатной лиственной целлюлозы повышает эффективность подготовки ее к отбелке, снижает число Каппа на 2 3 ед, улучшает

35 40 45 50 55

Общяб расход диоксща хлора на отбелку, кг/г —О— производственная схема —■— схема с добавкой РЧаОН

Рисунок 4 - Влияние подщелачивания на белизну лиственной сульфатной целлюлозы

белимость целлюлозы и уменьшает расход химикатов на отбелку на 10 15 %

2. Сравнение эффективности действия ксиланаз на сульфатную целлюлозу

Для оценки влияния ксиланаз на процесс удаления лигнина был предложен следующий метод Образец небеленой сульфатной целлюлозы дополнительно промывали в лаборатории и обрабатывали ксиланазами при оптимальных значениях рН и температуры Затем проводили начальные стадии отбелки Для лиственной сульфатной целлюлозы это стадии До - Щ, для хвойной - Д0-Щ1-Дг Щг После этого в пробах определяли число микро-Каппа, по снижению которого по сравнению с контролем можно судить о делигнифицирующем действии препаратов ксиланаз

Методом эксклюзионной ВЭЖХ на колонке ВюБер-ЗЕС Б 3000, откалиб-рованной по глобулярным белкам (рис 5) были получены хроматохраммы товарных препаратов ксиланаз (рис 6) Препараты неоднородны по своему составу Основная фракция, имеющая максимальную величину пика (для ксиланазы ВюЬгйе ЦНВ это пик 2, для Есори1р ТХ-200 А - пик 3) обладает ксиланазной активностью Минорные фракции, соответствующие пикам 1 и 3 у Вю-ЬтЛе ЦНВ, 1 и 2 у Есори1р ТХ-200 А, могут обладать как ксиланазной, так и целлюлазной активностью 4-й пик соответствует низкомолекулярным стабилизирующим добавкам, вносимым в препарат для сохранения его активности

Хроматографический метод позволяет оценивать чистоту препарата, степень концентрирования, наличие примесей, обладающих побочными активностями Чем больше в препарате фракций, обладающих целлюлазной активностью, тем более вероятен гидролиз целлюлозы при ферментной обработке Препарат ВюВШе ЦНВ, обладая в 2,5 раза более высокой ксиланазной активностью

Продолжительность элюирования, мин

Рисунок 5 - Калибровочная зависимость колонки ВюБер-ЗЕС 5 3000

7 8 9 10 11 12 8 9 10 11 12

Продолжительность, элюирования, мин Продолжительность, элюирования, мин

Рисунок 6 - Хроматограммы ферментных препаратов ксиланаз ВюЬШе ЦНВ (А) и Есори1р ТХ-200 А (Б)

по сравнению препаратом Есори1р ТХ-200 А, является при этом и более чистым

С помощью хроматографического метода были выделены отдельные фракции препаратов ксиланаз Представляло интерес оценить эффективность обработки целлюлозы фракциями отечественного фермента, полученного с помощью штамма Решсйшт сапевсепэ Р-912 (рис 7)

У этого препарата нет ярко выраженного основного пика, содержание фракций, соответствующих пикам 1 и 2, на хроматограмме примерно одинаково Более высокая молекулярная масса фракции № 1 может быть обусловлена наличием наряду с каталитическим доменом еще и субстратсвязывающего домена, как это часто бывает у целлюлаз

В пробах целлюлозы, обработанных этими фракциями, число Каппа после начальных стадий отбелки ниже, чем у контрольных образцов (таблица 3) Установлено, что фракции препарата по-разному действуют на лиственную и хвойную сульфатную целлюлозу Обработка лиственной целлюлозы фракцией № 2, имевшей меньшую молекулярную массу по сравнению с фракцией № 1, привела к более значительному снижению числа Каппа целлюлозы Для хвойной целлюлозы, наоборот, фракция № 1 при отбелке по схеме До - Щ1 - Д1 -Щ2 оказалась эффективнее

7 8 9 10 11 12

Продолжительность, элюирования, мин

Рисунок 7 - Хроматограмма ферментного препарата ксиланазы Б-912

Таблица 3 Влияние обработки фракциями ксиланазы Т-912 на белимость хвойной и лиственной сульфатной целлюлозы

Фермент и его фракции Число Каппа лиственной целлюлозы после стадий До-Щ) Число микро-Каппа хвойной целлюлозы после стадий До-Щ.-Д-Щг

Контроль 8,7 6,0

Фермент 7,8 5,3

Фракция № 1 8,5 5,3

Фракция № 2 8,0 5,6

При действии ксиланаз на лиственную целлюлозу важную роль играет разрыв связей между лигнином и углеводами, в результате чего наряду с лигнином с продуктами деструкции ксилана частично удаляются и гексенуроновые кислоты Это приводит к снижению числа Каппа целлюлозы на 1 2 ед непосредственно после ферментативной обработки Чем меньше молекулярная масса, тем легче ксиланаза проникает внутрь волокон, тем в большей степени катализирует гидролиз связей между лигнином и ксиланом

У хвойной сульфатной целлюлозы общее содержание ксилана и его концентрация на внешней поверхности волокон значительно ниже, чем у листвен-

ной целлюлозы. При ксиланазной обработке небеленой хвойной целлюлозы имеется некоторое снижение числа Каппа, но эффект повышения белимости в основном проявляется в процессе отбелки. Частичный гидролиз ксилана ускоряет проникновение отбеливающих химикатов в волокно, а затем из фермента-тивно обработанной целлюлозы на делигнифицирующих стадиях отбелки извлекается больше остаточного лигнина с большей молекулярной массой, чем из необработанной целлюлозы. Высокая эффективность фракции № 1 при действии на хвойную целлюлозу, вероятно, обусловлена большей активностью каталитического центра фермента за счет наличия субстратсвязывающего модуля.

В процессе многоступенчатой отбелки при удалении основной массы лигнина раскрывается структура волокна и доступность ксилана, находящегося внутри клеточной стенки, увеличивается. Поэтому нами была проверена возможность использования ксиланаз на завершающих стадиях отбелки. Для этого лиственную целлюлозу, отобранную в ходе производственной отбелки после стадии Дь обрабатывали ксиланазой, а в контрольных пробах проводили щелочение с расходом №ОН 5 и 10 кг/т целлюлозы. Затем проводили стадию Дг в условиях, аналогичных производственным.

Обработка целлюлозы ферментами Есори1р ТХ-20 А и Ри1ргуше НС вместо стадии Щ2 приводит к удалению фракций, отрицательно влияющих на бели-мость целлюлозы. В результате белизна (рис. 8) и стабильность белизны целлюлозы увеличиваются.

90,0

г? 89,6

3

I 89>2

|

§ 88,8

я

5 88,4

6

М

88,0

\аОН 5 кг/т ^ОН 10кг/т Ксиланаза

Рисунок 8 - Влияние ферментативной обработки после стадии Д] на белимость сульфатной лиственной целлюлозы

На этом этапе отбелки щелочение даже при расходе ЫаОН 10 кг/т целлюлозы оказывается менее эффективным по сравнению с ксиланазной обработкой, тем более, что расход ксиланаз при этом возможно уменьшить до 0,1...0,2 кг/т

целлюлозы

Проведенные исследования показали, что при получении ферментных препаратов для целлюлозно-бумажной промышленности перспективным является создание монокомпонентных высокоочищенных ксиланаз, предназначенных для обработки конкретных видов целлюлоз

3. Влияние ксиланаз на гидролиз связей между лигнином и углеводами в сульфатной целлюлозе

Ксиланазы катализируют гидролиз ¡3-1,4 гликозидных связей в макромолекуле ксилана, в тех местах цепи, где отсутствуют боковые заместители При этом образуются ксилоолигосахариды, которые легко переходят в раствор Методом ВЭЖХ на колонке Rezex RSO - Ohgosachandes Ag 4 % с рефрактометрическим детектором были обнаружены ксилотриоза, ксилотетраоза и олигосахари-ды с большей длиной цепи, перешедшие в фильтрат после ксиланазной обработки небеленой сульфатной целлюлозы (рис 9)

Продолжительность элюировзния, мин

Рисунок 9 - Хроматографический анализ продуктов деструкции ксилана технической целлюлозы

Согласно одной из теорий, объясняющих механизм действия ксиланаз на целлюлозное волокно, ферменты катализируют гидролиз лигноуглеводных связей, благодаря чему часть остаточного лигнина диффундирует из волокна в раствор В развитие этого подхода, нами были выделены лигноулеводные комплексы (ЛУ комплексы) сульфатной целлюлозы и определены их молекулярно-массовые характеристики методом ВЭЖХ на хроматографе «Милихром - 4»

Было установлено, что в процессе ферментативной обработки лиственной сульфатной целлюлозы извлекаются ЛУ комплексы с молекулярной массой, на 25 % большей, чем молекулярная масса фрагментов лигнина, удаленных из целлюлозы промывкой водой (рис 10, а)

В процессе обработки ксиланазой происходит раскрытие микрокапиллярной структуры волокна за счет частичного гидролиза поверхностно локализо-

ванного кснлана Это приводит к растворению ЛУ комплексов с высокой молекулярной массой не только из небеленой целлюлозы, но и из целлюлозы на начальных стадиях отбелки Так, после стадии До в фильтрате ферментативно обработанной целлюлозы обнаружены ЛУ комплексы с большей молекуляр ной массой, чем ЛУ комплексы в пробах без предварительной обработки (рис 10, б)

2

900 V, 111Н1

V, тк!

Рисунок 10 - Нормированные хроматограммы ЛУ комплексов, выделенных после обработки лиственной сульфатной целлюлозы* а) после ферментативной обработки, б) после стадии До

1 - фильтрат фермешативно обработанной целлюлозы,

2 - фильтрат целлюлозы без ферментативной обработки (контроль)

* - молекулярные массы рассчитаны по калибровочной кривой для сульфатного лигнина

Углеводная часть ЛУ комплекса

Рисунок 11 - Схема разделения ЛУ комплекса, выделенного из фильтрата после ферментативной обработки целлюлозы

ЛУ комплекс, выделенный из фильтрата после ферментной обработки, был разделен по схеме (рис 11) Лигнин в мягких условиях удаляли диоксидом хлора Методом ВЭЖХ определено, что оставшаяся углеводная часть ЛУ комплекса представлена олигоса-харидами с несколькими мономерными остатками (рис 12) В продуктах деструкции ЛУ комплекса наряду с остатками углеводов присутствуют и остатки уроновых кислот

В лиственной целлюлозе после ферментативной обработки сохраняются ЛУ комплексы, которые недоступны для ксила-назы, но могут быть выделены экстракцией 5%-ным раствором ЫаОН В выделенных таким образом ЛУ комплексах ксиланаза способна деструктироватъ связи между лигнином и углеводами После декатионирова-ния смолой КУ-2 в Н* форме полученный

Продолжительность элюирования мин

Рисунок 12 - Хроматографический анализ продуктов деструкции ЛУ комплекса

раствор обрабатывали ксиланазой При этом молекулярная масса ЛУ комплекса уменьшилась с 22 кДа до 16 кДа

Таким образом, экспериментально показано, что наряду с деструкцией ксилана, при ксиланазной обработке целлюлозы может происходить гидролиз связей между лигнином и ксиланом в ЛУ комплексах Повышение белимости сульфатной целлюлозы при ферментативной обработке происходит как за счет раскрытия микрокапиллярной структуры волокна, так и вследствие перехода в растворимое состояние фрагментов лигнина при разрушении ЛУ комплексов

4. Разработка режима биохимической обработки сульфатной хвойной целлюлозы ферментным препаратом Р-912

В работе исследована возможность использования в производстве беленой сульфатной целлюлозы из древесины хвойных пород ксиланазы Р-912, полученной в России С помощью генетической модификации штамма мицелиального гриба РешсШшт сапезсепв Р-912 в препарате практически полностью удалена целлюлазная активность В сравнении с ксиланазами, уже используемыми в целлюлозно-бумажной промышленности (Есори1р ТХ-200 А и ВюЬгПе ЦНВ), в отечественной ксиланазе доля целлюлазной активности в несколько раз ниже (таблица 4)

Таблица 4 - Характеристика ксиланаз

Препарат ксиланазы Ксиланазная активность, ед/мл Целлюлазная активность, ед/мл Общий белок, г/л Ксиланазная активность/ целлюлазная активность

Ксиланаза Р-912 700 0,7 5,5 1000 1

ВюЬтеЦНВ 6000 14,9 8,0 402 1

Есори1р ТХ-200 А 4100 31,0 4,5 132 1

Определены условия проведения стадии ферментативной обработай целлюлозы с использованием ксиланазы Б-912. продолжительность - 40 60 минут, температура - 40 50 °С, рН - 6,0 . 7,0, концентрация массы - 3,5 %, расход -1 кг/т целлюлозы

Были проведены серии отбелки сульфатной хвойной целлюлозы со стадией ферментативной обработки препаратом Есори1р ТХ-200 А и отечественным препаратом Б-912 Оба фермента действуют на целлюлозу аналогичным образом, что проявляется в снижении числа Каппа после начальных стадий отбелки, а также в повышении степени белизны на конечных стадиях отбелки по сравнению с контрольной пробой (таблица 5) При практически равной белизне следует отметить сохранение высокого значения разрывной длины беленой целлюлозы, полученной с использованием ксиланазы Б-912

Таблица 5 Влияние ксиланазной обработки хвойной сульфатной целлюлозы на ее белимость и разрывную длину

Фермент Расход, кг/т целлюлозы Белизна, % Разрывная длина, м

Контроль (без фермента) - 84,2 9600

Есори1р ТХ-200 А 0,3 85,9 8700

Ксиланаза Р-912 1,5 85,8 9500

Проведены опытно-промышленные испытания стадии обработки небеленой сульфатной хвойной целлюлозы ксиланазой Р-912 перед отбелкой на ОАО «Котласский ЦБК» В период испытаний выработано 1200 т беленой целлюлозы Использование отечественной ксиланазы обеспечило повышение белимости целлюлозы, что позволило сократить расход отбеливающих химикатов на 14 % по активному хлору при сохранении высоких прочностных показателей беленой целлюлозы

ВЫВОДЫ

1 Для повышения белимости сульфатной целлюлозы предложено выдерживание небеленой массы при значении рН 11 12 перед обработкой ксиланазой и щелочная обработка целлюлозы после указанной обработки Применение предложенных методов приводит к снижению числа Каппа целлюлозы перед отбелкой на 2 3 ед и позволяет уменьшить расход отбеливающих химикатов на 10 15 %

2 Использование обработки ксиланазой в процессе многоступенчатой отбелки вместо стадии Щ2 повышает белизну сульфатной целлюлозы на 0,6 0,8 %

3 Из сульфатной лиственной целлюлозы различными методами выделены лигноуглеводные комплексы Показано, что ксиланазы разрушают ЛУ комплексы с образованием олигосахаридов различной длины цепи, что свидетельствует о наличии в составе этих комплексов фрагментов ксила-на Экспериментально установлено, что расщепление связей между лигнином и углеводами способствует растворению остаточного лигнина сульфатной лиственной целлюлозы

4 Проведен скрининг ксиланаз по технологическим параметрам для обработки лиственной и хвойной сульфатной целлюлозы перед отбелкой Установлено, что для сохранения высоких прочностных показателей беленой целлюлозы отношение ксиланазной активности к целлюлазной активности в препаратах ксиланаз должно быть не менее 1000 1

5 Методом эксклюзионной ВЭЖХ выделены отдельные фракции препаратов ксиланаз Оценено их влияние на белимость сульфатной целлюлозы Экспериментально показано, что для небеленой лиственной сульфатной целлюлозы эффективнее применение ксиланаз с меньшей молекулярной массой

6 Проведены опытно-промышленные испытания отечественной ксиланазы Б-912, которые показали высокую эффективность этого фермента для улучшения белимости сульфатной целлюлозы и снижения расхода химикатов в процессе отбелки

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1 Аксенов, А С Интенсификация удаления остаточного лигнина сульфатной целлюлозы с применением ксиланаз [Текст] /АС Аксенов, Д Г Чухчин, Е В Новожилов // Современная наука и образование в решении проблем экономики европейского севера Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 75-летию АЛТИ-АГТУ - Архангельск Изд-во АГ-ТУ, 2004 -С 186-188-КВИ 5-261-00166-8

2 Аксенов, А С Влияние предварительной подготовки сульфатной целлюлозы на эффективность стадии ферментной обработки ксиланазами [Текст] / А С Аксенов, Е В Новожилов // Наука - Северному региону Сб научных трудов Архангельск Изд-во АГТУ, 2005 -Вып62 -С 6-8

3 Аксенов, А С Молекулярно-массовые и спектральные характеристики лигнина, растворенного из сульфатной лиственной целлюлозы при ферментной

обработке ксиланазой [Текст] / A.C. Аксенов, Е.В. Новожилов, JI.B. Майер, Д.Г. Чухчин, И.В. Лобова // Физикохимия лигнина. Материалы международной конференции. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. - С. 129 - 133. - ISBN 5-26100212-6.

4. Аксенов, A.C. Поведение лигнина сульфатной целлюлозы в процессе ферментной обработки ксиланазами [Текст] / A.C. Аксенов, Е.В. Новожилов, И.В. Лобова, Д.Г. Чухчин // Физикохимия лигнина. Материалы международной конференции. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. - С. 89 - 93. - ISBN 5-26100212-6.

5. Аксенов, A.C. Делигнифицирующее действие различных препаратов ксиланаз на начальных стадиях отбелки сульфатной целлюлозы [Текст] / A.C. Аксенов, A.B. Кондаков, H.A. Свиязов, Н.В. Ягушкин // Материалы II Всероссийской научно-техн. конференции студентов и аспирантов. - Екатеринбург: УГЛТУ. - 2006. - С. 250 - 252. - ISBN 5-94984-118-2.

6. Аксенов, A.C. Характеристика ксиланаз различными методами [Текст] / A.C. Аксенов, Е.В. Новожилов, Д.Г. Чухчин // Химия и технология растительных веществ: Тезисы докладов IV Всероссийской научной конференции «Химия и технология растительных веществ» - Сыктывкар. - 2006. - С. 309. - ISBN 589606-270-2.

7. Аксенов. A.C. Промышленное использование ксилназ при отбелке сульфатной целлюлозы [Текст] / A.C. Аксенов, Е.В. Новожилов, O.A. Демашев, A.A. Опарина // «Целлюлоза. Бумага. Картон», пилотный научный выпуск - 2006. - С. 15-17.

8. Аксенов, A.C. Влияние фракций ферментных препаратов ксиланаз на белимость сульфатных целлюлоз [Текст] / A.C. Аксенов, Д.Г. Чухчин, Е.В.Новожилов, C.B. Беневоленский, A.M. Чулкин // Лесной журнал. - 2007. - №2. - С. 90-96. (Изв.высш.учеб.заведений). - ISSN 0536-1036.

9. Аксенов, A.C. Деструкция лигноуглеводного комплекса сульфатной целлюлозы при ферментативной обработке ксиланазой / A.C. Аксенов, Е.В. Новожилов, Д.Г. Чухчин // Физикохимия лигнина. Материалы международной конференции. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2007. - С. 89 - 93. - ISBN 5-26100335-Х.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах с заверенными гербовой печатью подписями просим направлять по адресу:

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17, АГТУ, диссертационный совет Д.212.008.02

Подписано в печать 08.11.2007. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 232.

Отпечатано в типографии ГОУ ВПО «Архангельский государственный технический университет»

163002, г. Архангельск, наб. Северной Двины, 17

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Современные тенденции технологии отбелки сульфатной целлюлозы

1.2 Влияние химического состава сульфатной целлюлозы на ее белимость

1.3 Использование ксиланаз в процессе отбелки сульфатной целлюлозы

1.3.1 Получение и использование ксиланаз в промышленности

1.3.2 Использование ксиланаз в отбелке сульфатной целлюлозы

1.3.3 Механизм действия ксиланаз

1.3.4 Факторы, влияющие на эффективность действия ксиланаз

1.3.5 Производство препаратов ксиланаз в России

1.4 Выводы по аналитическому обзору

1.5 Постановка задач исследования

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика исходных образцов

2.1.1 Характеристика образцов целлюлозы

2.1.2 Характеристика препаратов ксиланаз

2.2 Методики обработки целлюлозы

2.2.1 Подготовка сульфатной целлюлозы к отбелке с использованием ферментов ксиланаз

2.2.2 Отбелка целлюлозы

2.2.3 Приготовление проб тщательно промытой целлюлозы

2.3 Методики анализа целлюлозы

2.4 Методики анализа содержания органических веществ в фильтрате

2.5 Определение молекулярных масс лигнина в фильтратах

2.6 Выделение лигноуглеводного комплекса

2.7 Метод разделения лигноуглеводного комплекса

2.8 Методики определения молекулярных масс ферментных препаратов и углеводов, перешедших в фильтрат

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Влияние условий подготовки лиственной сульфатной целлюлозы к отбелке на эффективность ферментативной обработки ксиланазой

3.1.1 Анализ существующих схем подготовки сульфатной целлюлозы к отбелке

3.1.2 Влияние хранения сульфатной лиственной целлюлозы перед отбелкой на ее белимость

3.1.3 Влияние выдерживания небеленой целлюлозы при щелочном значении рН на удаление лигнина

3.2 Сравнение эффективности действия ксиланаз на сульфатную целлюлозу

3.2.1 Влияние обработки небеленой сульфатной целлюлозы ксиланазами на число Каппа

3.2.2 Сравнение "отбеливающего эффекта" ксиланаз Ecopulp ТХ-200 А и Biobrite UHB

3.2.3 Оценка качества ксиланазных препаратов хроматографическим методом

3.2.4 Изучение возможности использования ксиланаз в процессе многоступенчатой отбелки сульфатной целлюлозы

3.3 Влияние ксиланаз на гидролиз связей между лигнином и углеводами в сульфатной целлюлозе

3.4 Разработка режима биохимической обработки сульфатной хвойной целлюлозы ферментным препаратом F

3.4.1 Влияние расхода препарата ксиланазы F-912 на эффективность стадии ферментной обработки

3.4.2 Влияние рН среды в процессе обработки ферментным препаратом F-912 на улучшение белимости сульфатной целлюлозы

3.4.3 Влияние продолжительности ферментной обработки

3.4.4 Сравнение ферментного препарата ксиланазы F-912 с препаратами ксиланаз, используемыми в целлюлозно-бумажной промышленности

3.4.5 Промышленные испытания ферментного препарата отечественной ксиланазы F-912 в производстве беленой сульфатной хвойной целлюлозы

3.4.6 Технико-экономическая оценка замены ферментного препарата в производстве беленой хвойной сульфатной целлюлозы

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 (Оу 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 5 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.

Выводы по разделу 3.4:

1. Экспериментально показано, что наряду с деструкцией ксилана, при ксиланазной обработке целлюлозы может происходить гидролиз связей между лигнином и ксиланом в ЛУ комплексах. Повышение белимости сульфатной целлюлозы при ферментной обработке происходит как за счет раскрытия микрокапиллярной структуры волокна, так и вследствие перехода в растворимое состояние фрагментов лигнина при разрушении ЛУ комплексов.

2. Использование отечественной ксиланазы обеспечило повышение белимости хвойной сульфатной целлюлозы, что позволило сократить расход отбеливающих химикатов на 14 % по активному хлору при сохранении высоких прочностных показателей беленой целлюлозы.

1. Для повышения белимости сульфатной целлюлозы предложено выдерживание небеленой массы при значении рН 11. .12 перед обработкой ксиланазой и щелочная обработка целлюлозы после указанной обработки. Применение предложенных методов приводит к снижению числа Каппа целлюлозы перед отбелкой на 2.3 ед. и позволяет уменьшить расход отбеливающих химикатов на 10. 15 %.

2. Использование обработки ксиланазой в процессе многоступенчатой отбелки вместо стадии Щ2 повышает белизну сульфатной целлюлозы на 0,6.0,8 %.

3. Из сульфатной лиственной целлюлозы различными методами выделены лигноуглеводные комплексы. Показано, что ксиланазы разрушают ЛУ комплексы с образованием олигосахаридов различной длины цепи, что свидетельствует о наличии в составе этих комплексов фрагментов ксилана. Экспериментально установлено, что расщепление связей между лигнином и углеводами способствует растворению остаточного лигнина сульфатной лиственной целлюлозы.

4. Проведен скрининг ксиланаз по технологическим параметрам для обработки лиственной и хвойной сульфатной целлюлозы перед отбелкой. Установлено, что для сохранения высоких прочностных показателей беленой целлюлозы отношение ксиланазной активности к целлюлазной активности в препаратах ксиланаз должно быть не менее 1000 : 1.

5. Методом ВЭЖХ выделены отдельные фракции препаратов ксиланаз. Оценено их влияние на белимость сульфатной целлюлозы. Экспериментально показано, что для небеленой лиственной сульфатной целлюлозы эффективнее применение ксиланаз с меньшей молекулярной массой.

6. Проведены опытно-промышленные испытания отечественной ксиланазы F-912, которые показали высокую эффективность этого фермента для улучшения белимости сульфатной целлюлозы и снижения расхода химикатов в процессе отбелки.

1. Сергеев, А.Д. Разработка компактной технологии ECF отбелки целлюлозы из древесины лиственных пород Текст. / А.Д. Сергеев, О.П. Атьман, И.В. Сергеева, Л.И. Чирцева, Н.М. Волкова // Целлюлоза. Бумага. Картон 2006. - № 3. - С. 50-51.-ISSN 0869- 4923.

2. Барановский, А. Реализация задач повышения эффективности и качества производства целлюлозы Текст. / А. Барановский, О. Эстберт // Седьмая Международная научно-техническая конференция PAP-FOR 2002. Пленарные доклады. СПб. 2002. - С. 79-97.

3. Хвостиков, С.В. Технологические и экологические аспекты модернизации производства беленых целлюлозных полуфабрикатов на предприятиях лесопромышленной корпорации ЗАО «ИЛИМ ПАЛП ЭНТЕРПРАЙЗ» Текст. /

4. С.В. Хвостиков, A.M. Кряжев // Седьмая Международная научно-техническая конференция PAP-FOR 2002. Пленарные доклады. СПб. 2002. - С. 148-154.

5. Каррэ, Г. Совеменный процесс отбелки с эффективной озоновой ступенью Текст. / Г. Каррэ, М. Веннерстрем, М. Секереш // Целлюлоза. Бумага. Картон -2006. № 1. - С. 50-53. - ISSN 0869- 4923.

6. Мозырева Е.А. Получение целлюлозы, свободной от хлора Текст. / Е.А. Мозырева, С.А. Киреева, Б.Н. Дрикер // Достижения и проблемы варки и отбелки целлюлозы: Тезисы докл. Научно-практический семинар. СПб. 2003. - С. 58-61.

7. Saunamaki, R. Treatability of wastewaters from totally chlorine-free bleaching Text. / R. Saunamaki // Tappi J. 1995. - Vol. 78. No 8. - P. 185-195. - ISBN 089852-519-5.

8. Meadows, D. G. Monsteras going 100 % TCF as it increases production and minimizes emissions Text. / D.G. Meadows // Tappi J. 1995. - Vol. 78. No 12. - P. 49-52.-ISBN089852-519-5.

9. Cates, D.H. Comparsion of effluents from TCF and ECF bleaching of kraft pulps Text. / D.H. Gates, C. Eggert, J.L. Yang, K.E.L. Eriksson // Tappi J. 1995. - Vol. 78. No 12. - P. 93-98. - ISBN 089852-519-5.

10. Технология целлюлозно-бумажного производства. В 3 т. Т. 1. Сырье и производство полуфабрикатов. Ч II. Производство полуфабрикатов. Текст. / Г.Л. Аким, Л.Б. Белодубровский, А.В. Буров [и др.]. СПб.: Политехника, 2003. - 633 с. -ISBN 5-7325-0708-6.

11. McDonough, T.J. Recent advances in bleached chemical pulp manufacturing technology Text. / T.J. McDonough // Tappi J. 1995. - Vol. 78. No 3. - P. 55-62. -ISBN 089852-519-5.

12. Аким, Г.Л. Бесхлорная отбелка целлюлозы Текст. / Г.Л. Аким // Целлюлоза. Бумага. Картон 2001. - № 5-6. - С. 24-28. - ISSN 0869- 4923.

13. Гермер, Э.И. Варка и отбелка сегодня и завтра Текст. / Э.И. Гермер // Достижения и проблемы варки и отбелки целлюлозы: Тезисы докл. Научно-практический семинар. СПб. 2003. - С. 3-12.

14. Печурина Т.Б. Использование диспергаторов с целью снижения смоляных затруднений при производстве беленой лиственной сульфатной целлюлозы: автореферат дисс. . канд. техн. наук. Текст. / Т.Б. Печурина Архангельск. -2006.-20 с.

15. Федорова, Э.И. Пероксид водорода в отбелке целлюлозы и очистке стоков Текст. / Э.И. Федорова, И.В. Липин // Целлюлоза. Бумага. Картон 2006. - № 3. -С. 52-54. - ISSN 0869- 4923.

16. Гляд В.М. Воздействие кислородсодержащих отбеливающих реагентов на лигноуглеводный комплекс Текст. / В.М. Гляд, Э.И. Федорова // Физикохимия лигнина. Материалы международной конференции. Архангельск, АГТУ. 2005. -С. 93-96. - ISBN 5-261-00212-6.

17. Пат. 2266993 RU D 21 С 9 /10, 9/14, 9/16. Способ отбелки целлюлозы / Э.И. Федорова, А.В. Кузиванова: заявитель и патентообладатели Э.И. Федорова, А.В. Кузиванова № 2004117247; заяв. 27.12.2005 // Изобретения. Полезные модели. -2006.-№ 9 (II).-С. 364.

18. Федорова, Э.И. Перспективы в отбелке лиственной сульфатной целлюлозы Текст. / Э.И. Федорова, А.В. Кузиванова // Целлюлоза. Бумага. Картон. Пилотный научный выпуск 2006. - С. 54-55.

19. Демин, В.А. Отбелка сульфатной целлюлозы без молекулярного хлора Текст. / В.А. Демин, Э.И. Федорова, Л.А. Никулина, Е.В. Герман, Н.Ф. Пестова, Т.П. Щербакова // Коми НЦ УрО РАН. Сыктывкар: Коми НЦ УрО РАН - 1995. - 11 с.

20. Демин, В.А. Реакционная способность лигнина и проблемы его окислительной деструкции перокси-реагентами Текст. / Успехи химии. 1999. - № 68 (11). - С. 1029-1050.

21. Федорова, Э.И. Влияние отбеливающих реагентов на структурные изменения целлюлозных волокон Текст. / Э.И. Федорова, В.М. Гляд // Целлюлоза. Бумага. Картон 2005. - № 5. - С. 42^4.

22. Королева, Т.А. Повышение эффективности использования пероксида водорода и диоксида хлора при отбелке лиственной сульфатной целлюлозы: автореферат дисс. канд. техн. наук. Текст. / Т.А. Королева. Архангельск. - 2002. - 20 с.

23. Вехмаа, Я. Технологические концепции линии по производству волокнистой массы Текст. / Я. Вехмаа, О. Соловьев // Седьмая Международная научно-техническая конференция PAP-FOR 2002. Пленарные доклады 2002. - С. 50-68

24. Карре, Г. Современные технологические линии для лиственной целлюлозы Текст. / Г. Карре, JI. Линдстрем, М. Секереш // Целлюлоза. Бумага. Картон 2004. -№ 4. -С. 42^7.

25. Лапин, В.В. Биотехнологии в целлюлозно-бумажной промышленности Текст. / В.В. Лапин // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2003. - № 11-12. - С. 20 - 23.

26. Медведева, С. А. Экологическое преобразование производства целлюлозы на основе биотехнологий Текст. / С. А. Медведева, Г. П. Александрова, В. А. Бабкин // Химия в интересах устойчивого развития 1996. - № 5-6. - С. 313-320.

27. Harazono К., Kondo R., Sakai К. Proceedings of 9th Intern. Symp. on Wood and Pulping Chem Text. / K. Harazono, R. Kondo, K. Sakai // Montreal: Oral pres. 1997. -P. G4-1-G4-4.

28. Paise M. G., Proceedings of 9th Intern. Symp. on Wood and Pulping Chem Text. / M. G. Paise, R. Bourbonnais, J. Reid, F. S. Archibald // Montreal, Oral pres., 1997. - P. PL 1-1-PL 1-4.

29. Vikarii L., Kantelinen A., Sundquist J., Linko M. Text. // FEMS Microbial. Rev -1994.-N 13.-P. 335-350.

30. Senior D.J. Enzyme Use Can Lower Bleaching Costs, Aid ECF Conversions Text. / D.J. Senior // Pulp and Paper. 1999. - № 7. - P. 59-65.

31. Непенин, Н.Н. Технология целлюлозы Текст. / Н.Н. Непенин, Ю.Н. Непенин // Т. 3-й. Очистка, сушка и отбелка целлюлозы. Прочие способы получения целлюлозы: Учебное пособие для вузов. 1994. - 592 с.

32. Фрейденберг, К. К вопросу о химии и биогенезе лигнина. Химия и биохимия лигнина, целлюлозы и гемицеллюлоз Текст. / К. Фрейденберг // Лесная промышленность, М. 1969. - С. 3 - 14.

33. Лабутин, Д.В. Выделение и характеристика остаточных лигнинов сульфатной целлюлозы: автореферат дисс. . канд. техн. наук. Текст. / Д.В. Лабутин Санкт-Петербург. - 2005. - 20 с.

34. Боголицын, К.Г. Физикохимия процессов лигнификация и делигнификация Текст. / К.Г. Боголицын // Физикохимия лигнина. Материалы международной конференции. Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. - С. 11 - 14. - ISBN 5-261-002126.

35. Salmen, L. Interaction between hemicelluloses, lignin and cellulose; structure -property relations Text. / L. Salmen, A-M. Olson // 9th International symposium on wood and pulping chemistry 1997. - P. E6-1 - E6-4.

36. Tamminen, T. Analysis of residual lignin in ozone-treated pine and birch pulps: 9th International symposium on wood and pulping chemistry Text. / T. Tamminen, B. Hortling, A. Fuhrmann // 1997. - P. 1 - 4.

37. Hortling, B. Influence of the pulping pocess on the residual lignin in kraft and peroxyacid pulps Text. / B. Hortling, M. Ranua, J. Sundquist // 4th International symposium on wood and pulp chemistry 1987. - P. 203-210

38. Holmbom, B. Degradation products formed during light and heat-induced yellowing of spruce groundwood Text. / B. Holmbom, R. Ekman, C. Eckerman // Tappi Fifth International Symposium on Wood and Pulping Chemistry Proceedings 1989. - P. 445.

39. Liita, T. Solid-state NMR studies of residual lignin and its association with carbohydrates Text. / T. Liita, S.L. Maunu, B. Hortling // Journal of pulp and paper science 2000. - 9 (26) - P. 323 - 330.

40. Трейманис, А. П. Роль субмикроскопических капилляров целлюлозы в процессе переосаждения ксилана Текст. / А. П. Трейманис, B.C. Громов, А.А. Кампусе//Химия древесины.- 1975.- N4-C. 22-29.

41. Громов, В. С. Локализация осажденного ксилана в целлюлозном волокне Текст. / В. С. Громов, А. П. Трейманис // Бум. пром-сть. 1973.- N 5.- С. 7-8.

42. Yllner, S. Studies of the adsorption of xylan on cellulose fibers during the sulphate cook. Part II Text. / S. Yllner, B. Enstrom // Svensk. Papperstdn. 1957. - Vol. 60. N 15. -P.549 - 554.

43. Трейманис, А.П. Возможности повышения выхода целлюлозы за счет сохранения гемицеллюлоз Текст. / А.П. Трейманис // Химия древесины. 1968. -С. 93-102.

44. Lindstrom, L-A. Oxygen delignification and bleaching of different types of hardwood Text. / L-A. Lindstrom, S. Norden // VI Latin American congress on pulp and paper, Torremolinos, June 23-25 1992.

45. Lammi, L. Tailoring pulp quality in the pulping process Text. / L. Lammi, M. Svedman // ABTCP 2nd delignification seminar held in Riberano Preto, Brazil in 2-3.9 -1999.

46. Johansson, M.H. Alkaline destruction of birch xylan in the light of recent investigations of its structure Text. / M.H. Johansson, 0. Samuelsson // Svensk Papperstidning- 1977-vol. 80:16-P. 519-524.

47. Jiang, Z.-H. Hexenuronic acid groups pulping and bleaching chemistry Text. / Z.-H. Jiang, B.V. Lierop, R. Berry // Tappi Journal 2000. - Vol. 83: № 1. - P. 167-175.

48. Johansson, M.H. Epimerization and degradation of 2-0-(4-0-methyl-a-D-glucopyranosyluronic acid)-D-xylitol in alkaline medium Text. / M.H. Johansson, O. Samuelson // Carbohydrate research 1977. - 54. - P. 295-299.

49. Devenyns, J. Uronic acids and metals control Text. / J. Devenyns, E. Chauveheid // Preprints Intl. Symp. Wood Pulping Chem, Montreal, M5 1997. - P. 1-4.

50. Мандре, Ю.Г. Проблемы «отравления» технологических схем при промывке небеленой целлюлозы Текст. / Ю.Г. Мандре, Э.Л. Аким // Целлюлоза.Бумага.Картон. 2006.- №7.- С.68-75. - ISSN 0869- 4923.

51. Shackford, L. Bleach washer performance Text. / L. Shackford // Proc. Of the 1992 Bleach Plant Operation Short Course, Atlanta 1992. - P. 147 - 161.

52. Trevola, P. A mathematical model of fractional pulp washing and applications in bleach plant. Text. / P. Trevola, K. Henricson // Proc of 1993 Tappi Pulping Conference, Atlanta- 1993.-P. 151-154.

53. Steffes, F. Washing considerations in modern pulp bleaching Text. / F. Steffes, H. Cornell, U. Germgard // Proc of 1995 TAPPI Conference, Chicago 1995. - P. 553 -559.

54. Bryant, P. Uktrafiltration of alkaline filtrates to maximase partial closure of ECF bleach plants Text. / P. Brayant, G. Syndstrom // Proc. Of 1998 International Pulp Bleaching Conference 1998. - P. 229 - 237.

55. Smith, A.J. Enhanced lignin removal in brownstock washing Text. / A.J. Smith, R.R. Gustafson, W.T. McKean // Tappi Journal 1993. - Vol. 76 - № 6. - P. 81-86. - ISBN 089852-519-5.

56. Vilponen, A. Delignification by hot alkali extraction Text. / A. Vilponen, J. Gullichsen, C-A. Lindholm // Tappi Journal 1993. - Vol. 76, № 2. - P. 134-138. -ISBN 089852-519-5.

57. Li, J. The effect of alkaline leaching on pulp bleachability and physical properties Text. / J. Li, M. MacLeod // Tappi Journal 1993. - Vol. 76, № 12. - P. 159-166. -ISBN 089852-519-5.

58. Vilpponen, A. Delignification of kraft pulp by deep wash Text. / A. Vilpponen // M. Sc. thesis dept. of forest products technology, Helsinki University of Technology, Espoo, Finland 1987.

59. Goring, D. The role of ultrastructure in the removal of lignin during pulp washing Text. / D. Goring // Proceedings of XXI EuCePa international conference 1984. - vol. 2-P. 63.

60. Alen, R., Patja, P., Sjostrom, E. Text. // Tappi Journal 1979. - Vol. 62, №11.-P. 108.-ISBN 089852-519-5.

61. Устинов, Б.Б. Свойства ксиланаз Chrysosporium lucknowense: автореферат дисс. . канд. техн. наук. Текст. / Б.Б. Устинов Москва. - 2006, - 24 с.

62. Henrissat, В. / В. Henrissat, A. Bairoch Text. // Biochem J. 1996. - 316 - P. 695696.

63. Torronen, A., Harkki, A., Rouvinen, J. Text. // EMB. J. N 13. - 1994. P. 24932501.

64. Irwin, D., Jung, E., Wilson, D. Text. // Appl. Envioron. Microbiol. N 3. - 1994. -P. 763-770.

65. Bailey, P. Diversity of microbial endo-b-l,4-endoxylanases Text. / P. Bailey // Applications of enzymes to lignocellulosics. Mansfield, S.D. and Saddler, J.N. Eds. -2003.-P. 361-379.

66. Black, G.W. A modular xylanase containing a novel noncatalytic xylan-specific binding domain Text. / G.W. Black, G.P. Hazlewood, S.L. Millwardsadler, J.I. Laurie, H.J. Gilbert // Biochem. J. 1995. -N. 307 - P. 191 - 195.

67. Sakka, K., Kojima, Y., Kondo et all. Text. // Biosci. Biotech. Biochem. 1993. - N 57.-P. 273-277.

68. Gilkes, N.R. Text. / N.R. Gilkes, B. Henrissat, D.G. Kilburn, R.C. Miller-Jr, R.A.J. Warren // Microbial. Rev. 1991 - 55 - P. 303 - 315.

69. Виестур, У.Е. Биотехнология. Биологические агенты, технология, аппаратура Текст. / У.Е. Виестур Рига.: Зинатие, 1987. - 263 с.

70. Виестур, У.Е. Способы культивирования микроорганизмов и аппараты Текст. / У.Е. Виестур -М.: ОНТИТЭИ микробиопром, 1973. 123 с.

71. Christov, L.P. Impact of xylanase and fungal pretreatment on alkali solubility and brightness of dissolving pulp Text. / L.P. Christov, M. Akhtar, B.A. Prior // Holzforschung 1996. - N. 50 - P. 579-582.

72. Dickson, A.R. Response of xylanase-treated kraft pulp to Escher-Wyss and PFI refining Text. / A.R. Dickson, K. K.Y. Wong, S.D. Mansfield // Tappi Journal Peer Reviewed Paper. 2000. - P. 1-12. - ISBN 089852-519-5.

73. Buchert, J. Xylanases and mannanases in the treatment of pulp. Text. / J. Buchert, Kantelinen, A., Ratto // In Biotechology in Pulp and Paper Industry; Kuwahara, M.; Shimada, M., Eds.; Uni Publishers: Tokyo. 1992. - P. 139-144.

74. Saake, B. Investigations on the reaction mechanism of xylanases and mannanases on sprucewood chemical pulps. Text. / B. Saake, T. Clark, J. Puis, // Holzforschung 1995. -N49-P. 60-68.

75. Clarke, J. H. A comparsion of enzyme-aided bleaching of softwood paper pulp using combinations of xylanase, mannanase and a-galactosidase Text. / J. H. Clarke, K. Davidson, J.E. Rixon, // APPL Microbiol Biotechnol 2000. - N 53 - P. 661-667

76. Joyce T. W. Applications of Biotechnology in the Manufacture of Paper Text. / T. W. Joyce // International Technical Conference PapFor 92 St. Petersburg. - 1992. - P. 269-277.

77. Tolan, J.S. Survey of xylanase enzyme in bleaching in Canada Text. / J.S. Tolan, D. Olson, R.E. Dines // Pulp and Paper Canada. 1995. - Vol. 96 N 12 - P. 107-110.

78. Yee, E. Three years experiencencing running enzymes continuously to enhance the bleaching at Weyerhauser Prince Albert Text. / E. Yee, J.S. Tolan // Pulp and Paper Canada. 1997. - Vol. 98 N 10 - P. 42-49

79. Gronberg, V. Using enzymes in TCF pulp bleaching Text. / V. Gronberg, K. Winberg, T. Jakobsson // World Pulp & Paper Technology The International review for pulp & paper industry - 1997. - P. 144-147. - ISSN 0953-2420.

80. Александрова, Г.П. Технология экологически безопасной отбелки сульфатной целлюлозы Текст. / Г.П. Александрова, С.А. Медведева // II Всероссийская конференция Химия и технология растительных веществ 2002. - С. 149-150.

81. Paice, M.G. Mechanism of hemicellulose directed prebleaching of kraft pulps Text. / Paice M.G., Gurnagul N., Page D.H., Jurasek L. // Enzyme Microb. Technol. -1992.-Vol. 14.-P. 272-276.

82. Tolan, J.S. On-line tracer system to improve enzyme performance Text. / J.S. Tolan, M. Spence // Pulp and Paper Canada. 1997. - Vol. 97 N 2. - P. 36-40

83. Лобова, И.В. Отбелка сульфатной целлюлозы с использованием стадии ферментной обработки ксиланазами: : автореферат дисс. . канд. техн. наук. Текст. / И.В. Лобова Архангельск. - 2005. - 22 с.

84. Wong, K.K.Y. Text. / K.K.Y. Wong, L.U.L. Tan, J.N. Saddler [Text] // Microbial. Rev.- 1988.-52-P. 305-317.

85. Jeffries, T.W. Biochemistry and genetics of microbial xylanases Text. / T.W. Jeffries // Current opinion in biotechnology 1996. - Vol. 7 - P. 333 - 341. - ISSN 0958-1669.

86. Linden, J.C. Role of acetyl esterase in biomass conversion Text. / J.C. Linden, S.R. Decker, M. Samara // Am. Chem. Soc. Symp. Ser. 1994. - N. 566 - P. 452 - 467.

87. Wood, T.M. Alpha-(4-0-methyl)-D-glucuronosidase activity produced by the rumen anaerobic fungus Piromonas communis A study of selected properties Text. / T.M. Wood, C.A. Wilson // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 1995. - N. 43 - P. 893 - 900.

88. Manin, C. Purification and characterization of an alpha-L-arabinofuranosidase from Streptomyces lividans 66 and DNA sequence of the gene (Abfa) Text. / C. Manin, F. Schareek, R. Morosoli, D. Kluepfel // Biochem. J. 1994. - N. 302 - P. 443 - 449.

89. Kantelinen, A. Proposed mechanism of the enzymatic bleaching of kraft pulp with xylanases Text. / A. Kantelinen, B. Hortling, J. Sundquist, M. Linko, L. Viikari // Holzforschung 1993. - 47 - P. 318-324

90. Hortling, B. Text. / B. Hortling, M. Korhonen, J. Buchert, J. Sundquist, L. Viikari // Holzforschung 1994. - 48 - P. 441.

91. Patel, R.N. Text. / R.N. Patel, A.C. Grabski, T.W. Jeffries // Appl Microbiol Biotechnol 1993. - 39 - P. 405.

92. Wong, K.K.Y. Text. / K.K.Y. Wong, P. Clarke, S.L. Nelson // ACS Symp ser -618.-P. 352.

93. Suurnakki, A. Text. / A. Suurnakki, A. Heijnesson, J. Buchert, L. Viikari, U. Westermark // J. Pulp and paper sci. 1996. - 22. - J43.

94. Munk, N. Bleech boosting with xylanases: recent research results Text. / N. Munk, A.M. Nissen, H. Lund // Proc. 47th Appita Ann Gen Conf- 1992. Vol. 1 - P. 257.

95. Кайминь, И.Ф. Исследование структуры лигноуглеводных комплексов Текст./ И.Ф. Кайминь, М.Я. Иолович, З.Н. Крейцберг, Б.М. Арончик // Химия древесины -1975.-№4.-С. 118-119.

96. De Jong, Е. Xylanase prebleaching of model pulps Text. / E. De Jong, K.K.Y. Wong, L.R. Windsor, J.N. Saddler // Biotechnology in pulp and paper industry 1996. -P. 127

97. Yang, J.L. / J.L. Yang, K.-E.L. Eriksson // Holzforschung 1996. - 46 - P. 481.

98. Farrel, R.L. Enzyme treatments of pulp / R.L. Farrel, L. Viikari, D.J. Senior // Pulp Bleaching. Tappi press. 1996. - P. 363.

99. Rydlund, A. Rapid analyzing of unsaturated acidic xylooligosaccharides from kraft pulps using capillary zone electrophoresis Text. / A. Rydlund, O. Dahlman // Journal of high resolution chromatography 1997. - 20 - P. 72-76.

100. Davis, M. Characterization of UV absorbing products released from kraft pulps by xylanases Text. / M. Davis, B. Rosin, L.L. Landucci, T.W. Jeffries // TAPPI Proceedings Biological Sciences Symposium 1997. - P. 435-442

101. Elegir, G. Differential and synergistic action of Streptomyces endoxylanases in prebleaching of kraft pulps Text. / G. Elegir, M. Sykes, and T.W. Jeffries // Enzyme and Microbial technology 1995. - Vol. 17 - P. 954-959.

102. Patel R.N. Chromophore release from kraft pulp by purified streptomyces roseiscleroticus xylanases Text. / R.N. Patel, A.C. Grabski, T.W. Jeffries // Applied Microbiology and Biotechnology. 1993. - Vol. 39. - P. 405 - 412.

103. Новожилов, E.B. Изучение сорбции гемицеллюлоз моносульфитного щелока технической целлюлозой Текст.: Дис.канд. техн. наук. / Новожилов Евгений Всеволодович Ленинград, 1979.- 24 с.

104. Большая Российская энциклопедия Текст. В 5 т. Химическая энциклопедия -М.: 1998-1999.

105. Coutinho, P.M. Text. / P.M. Coutinho, В. Henrissat, H.J. Gilbert, G.J. Davies, S. Svensson // Recent advances in carbohydrate bioengineering 1999. - P. 3 - 12.

106. Williamson, M.P. Text. / M.P. Williamson, P.J. Simpson, D.N. Bolam, G.P. Hazlewood, H.J. Gilbert, B. Henrissat, G.J. Davies, S. Svensson // Recent advances in carbohydrate bioengineering 1999. - P. 212 - 220.

107. Рабинович, М.Л. Прогресс в изучении целлюлолитических ферментов и механизм биодеградации высокоупорядоченных форм целлюлозы Текст. / М. Л. Рабинович, М.С. Мельник // Успехи биологической химии. 2000. - т. 40. - С. 205 -266.

108. Nakamura, S. Purification and some properties of an alkaline xylanase from alkalophilic Bacillus sp. Strain 41M-1 Text. / S. Nakamura, K. Wakabayashi, R. Nakai, R. Aono, K. Horikoshi // Application Environmental Microbilogy 1993. - 59. - p. 2311-2316.

109. Hoddenbagh, M. Ongoing xylanase use in North American bleached kraft mills Text. / M. Hoddenbagh, T. Van der Burgt, J.S. Tolan, L.C. Thibault // Abstracts 9th International Conference on Biotechnology in the Pulp and Paper Industry - 2004. - P. 18-20

110. Bragger, J.M. Very stable enzyme from extremely thermophilic archaebacteria and eubacteria Text. / J.M. Bragger, R.M. Daniel, T. Coolbear, H.W. Morgan // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1989. - 31. - P. 556-561.

111. Wing, S. Synthesis of thermostable mutants of Trichoderma reesie xylanase Text. / S. Wing, M. Yaguchi, K. Ishikawa, F. Huang, M. Wood, D.M. Zahab // 7th international conference on biotechnology in the pulp and paper industry 1998. - P. 10-15.

112. Vicuna, R. Assessment of various commercial enzymes in the bleaching of radiata pine kraft pulps Text. / R. Vicuna, E. Oyarzun, M. Ossess // Journal of Biotechnology. -1995.-N 40.-P. 163-168.

113. Jeffries, T.W. Comparative study of xylanase kinetics using dinitrosalicylic, arsenomolybdate, and ion chromatographic assays Text. / T.W. Jeffries, V.W.Yang, M.W. Davis // Applied biochemistry and biotechnology. 1998. - vol. 70-72. - P. 257265.

114. Paice, M. Viscosity enhancing bleaching of hardwood kraft pulp with xylanase from a cloned gene Text. / M. Paice, M. Bernier, L. Jurasek // Biotechnol. Bioeng. 1988. -N32-P. 235-239.

115. Buchert, J. Application of xylanases in the pulp and paper industry Text. / J. Buchert, M.Tenkanen, A. Kantelinen, L. Viikari // Bioresource Technology. 1994. -Vol. 50. - P. 65 - 72.

116. Daneault C. The use of xylanase in kraft pulp bleaching: a review Text. / C. Daneault, C. Leduc, J.V. Valade // Tappi Jornal. 1994. - Vol. 77. № 6. - 125 p.

117. Mansfield, S.D. Applications of enzymes to lignocellulosics Text. / S.D. Mansfield, J.N. Saddler Eds: American Chemical Society, Washington DC. 2003. - 855 p. -ISBN0-8412-3831-6.

118. Шубаков, A.A. Биоотбеливание лиственной сульфатной целлюлозы ферментными препаратами целловиридин ГЗх и пектофоетидин ГЗх Текст. / А.А. Шубаков, Е. А. Елькина, Э.И. Федорова // Биотехнология. 2000. - № 1. - С. 52-57.

119. Александрова, Т.П. Применение ферментов в отбелке жесткой хвойной сульфатной целлюлозы Текст. / Г.П. Александрова, С.А. Медведева, А.П. Синицын // Химия растительного сырья. 2000. - № 2. - С. 23-27.

120. Аввакумова, А.В. Ферменты при отбелке сульфатной целлюлозы: новые аспекты Текст. / А.В. Аввакумова, Ф.В. Шпаков, О.Л. Зарудская, Л.К. Звездина, А.Л. Лющин, А.П. Синицын // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2004. - № 3 - С. 56-57

121. Серебряный, В.А. Ксиланаза Penicillium canescens: выделение гена, изучение его регуляции и создание штамма-продуцента: : автореферат дисс. . канд. техн. наук. Текст. / В.А. Серебряный Москва. - 2006. - 26 с

122. Долгалева А.А. Методы контроля сульфит-целлюлозного производства. М.: Лесная пром - сть. - 1971. - 344 с.

123. ГОСТ 16932-93. Полуфабрикаты волокнистые целлюлозно-бумажного производства. Методы определения влажности.

124. ГОСТ 10070-74 (ИСО 302-81). Целлюлоза и полуцеллюлоза. Метод определения числа Каппа.

125. ГОСТ 30437-96 (ИСО 3688-77). Целлюлоза. Метод определения белизны.

126. ГОСТ 14363.4-89. Целлюлоза. Метод подготовки проб к физико-механическим испытаниям.

127. ГОСТ 13525-79. Полуфабрикаты волокнистые, бумага и картон. Методы определения прочности на разрыв и удлинения при растяжении.

128. Хабаров Ю.Г. Методы определения лигнинов Тескт. / Ю.Г. Хабаров // Лесной журнал. 2004. - № 3. - С. 86 - 102.- (Изв.высш.учеб.заведений).

129. Соколов, О.М Высокоэффективная жидкостная хроматография лигнинов Текст. / О.М. Соколов, Л.В. Майер, Д.Г. Чухчин // ИВУЗ "Лесной журнал" -1998.- №2. -С.- 132-136.

130. Новожилов, Е.В. Изучение состава и свойств гемицеллюлоз технической целлюлозы и отработанных щелоков Текст. / Е.В. Новожилов, В.А. Пивоварова, Б.Д. Богомолов. Архангельск: РИО АЛТИ, 1986. - 24 с.