Способ делигнификации древесины

 

СПОСОБ ДНЛИГНИФИКАЦИИ ДРЕВЕСИНЫ путем обработки исхоанотЧ) материала, содержащего лигнин и целлюлозу , лигнинразрушающим грибом, отличающийся тем, что, с целью повышения степени целигнификации древесины при одновременном сокращении потерь целлюлозы, в качестве лигнин разрушающего гриба используют штамм ВКМ F 2487 D Peniophora sanguinea (Fr.) Bros.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) 3(51) ) 21 С 5/00; С 12 и 1/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

° (. 1. -: 1 )1 1 4Ъ Й Р ь <,T,jji»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;,",„,,".

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1 ) 3470537/29-12 (22 ) 12.07.82 (46) 15.04,84. Бюл. ¹ 14 (72) В.А. Соловьев, О.Н. Малышева, И. Л.Малева и В. И.Саплина (71) Ленинграпская орпена Ленина лесотехническая академия им. C.Ì. Киро(53) 676.1.022 (088.8) (56) 1. Никитин В.М., Оболенская А.В., Щеголев В.П. Химия древесины и целлюлозы. M., "Лесная промышленность, 1978, с. 216.

2. Патвнт США № 3962033, кл. С 12 В 1/00, 1976 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ДЕЛИГНИФИКА1ХИИ

ДРЕВЕСИНЫ путем обработки исходного материала, сопержашего лигнин и целлюлозу, лигнинразрушаюшим грибом, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени пелигнификации древесины при одновременном сокрашении потерь целлюлозы, в качестве лигнинраз рушаюшего гриба используют штамм

ВКМ F 2487 В Peniophore sanguinea

{Fr.) Bres.

108 В048

Изобретение относится к способам делигнификании древесины и может быть использовано в пеллюлоэно -бумажной промьппленности при получении целлюлозы для производства бумаги и картона.

Известные в настояшее время способы делигнификации превесины основаны на удалении лигнина сильными кислотами или шелочами в пропессе варки (1).

Однако применение таких способов вызывает необходимость использования порогостояшего антикоррозионного оборудования, работаюшего в условиях высокой агрессивности среды, высоких. температур и больших давлений, а так- 15 же. значительного расхода химикатов.

При этом примерно 1/3 часть биомассы древесины в випе технических лигниноа представтиет собой отходы, которые трудно поддаются разиожению, сильно загрязняют окружаюшую срепу.

Наиболее. близким к гредлагаемому по технической сушности является способ получения целлюлозной пульпы, вклкиаюший обработку исходного мате- 25 риала, содержашего лигнин и целлюлозу, лигнинразрушаюшими грибами Г23.

Согласно этому способу на исходный материал, в частности на древесину, воздействуют микроорганизмами, преп- 30 ставляюшими собой искусственно полученные мутан ты лигнинразрушаюших грибов. Эти мутантные организмы сохра няк5т естественную способность образовывать лигнинразрушаюшие ферменты, в то время как целлюлозоразрушаюшая способность у них понижена.

Недостатками известного способа явлщотся небольшая глубина и скорость разложения лигнина в древесине под дей.- щ ствием указанных мутантов, а также сложность получения и поддержания в культуре мутантных организмов и неустойчивость приобретенных ими генетических признаков. 45

Бель изобретения - повышение степени делигнификации древесины при ощиовременном сокращении потерь целлюлозы.

Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу делигнификации древесины путем обработки исходного материала, содержашего лигнин и целлюлозу, лигнинразрушаюшим грибом, в качестве лигнинразрушаюшего гриба ис-; пользуют штамм ВКМ Г 2487 ll

Peniophora sanguinea (Fr. ) Bres.

Сушность способа заключается в том, что на исходный материал, древес"ину, воздействуют мицелием гриба Peniophora

sanguinea. Этот гриб относится к лигнинразрушаюшим грибам, которые кроме целлюлозоразрушаюших фермен тов имеют лигнинразрушаюшие ферменты.

Обычно лигнинразрушаюшие грибы разрушают лигнин примерно пропорционально разрушению целлюлозы. Данный штамм обладает избирательной способностью к разрушению лигнина за счет особенностей своей фермен татин.;ой системы.

Используемый в предлагаемом способе штамм гриба Peniophora sanguinea депонирован во Всесоюзной коллекции микроорганизмов и имеет коллекционный номер BKN F 2487 D.

Штамм имеет следуюшую характерис тику.

Морфологические признаки. Характер роста культуры. Пр1 посеве в чашки

Петри на твердую агаровую среду радиальная скорость роста 4,2 мм/сут.

Растушая зона воздушного мицелия ровная, прозрачная, прижатая. Грибница белая, шелковистая. Обратная còîpoíà . не измененная. Сильный запах минпаля к концу первой недели роста на агаровой среде, затем спустя неделю исчезаюший из изменяюшийся на слабый грибной. Гифы прозрачные, различной толшины: толстые 7,4 — 9,8 мк в диаметре, средние - 4,9 мк и тонкие—

2,4 мк. Тонкие гифы, ветвяшиеся с репко встречаюшейся простой пере— городкой. Толстые гифы встречаются реже с боковой, чаше с двойной пряжкой

Погруженный мицелий подобен воздушному.

Физиологические признаки, На агаре с галловой кислотой реакция средняя, диффузионная зона светлокоричневая, слегка выходяшая за края колонии и заметная с верхней стороны. Скорость роста мицелия на галловой среде равна

1 — 1,2 мм/сут.

Разлагает избирательно лигнин в древесном сырье по 70% и более при потере целлюлозы не более 10%.

Пример 1. В колбы объемом 200 мл насыпают субстрат (вермикулит на 1/3 их объема и смачивают 70 мл неохмеленного пивного сусла, оазвепенного водопроводной водой в соотношении 1: 3. После -терилизации срепу инокулируют культурой гриба Peniophora

3 1086046 4

sangiunea, На разросшуюся культуту массы древесины, ее химический состав, гриба помешают стерильные, с извесь- Потерю лигнина и целлюлозы вычисляют ной массой образцы цревесины разме- в % от исхоцного количества. ром 20Х ЗОХ5 мм. Продолжительность Потеря массы и изменение химичез возцействия гриба на цревесину состав- g кого состава древесины поц возцействи ляет 42-84 цня при .температуре 26 С. ем предлагаемого штамма в сравнении о

Спустя этот срок определяют потерю с прототипом представлены в таблице.

Прототип

8 27

l olyporus adustus Береза 60 мутант 6

0,21

9 20

Sporotrichum pulve- Береза 60

ru 1 en turn. мутант

Cel 44.

0,20

Peniophora cremea, ш тамм Р-В1

Береза 30

0,04

Сосна

То же

0,14

Ель

Trametes sp.

0,08

Береза 56

Ель 40

Peniophora cremea. ш тамм P-Â1

0,22

П рецлагаемый

Peniophora sanpuinea, Осина ш тамм

° В

ВКМ F 2487 r:

33,7 0,30

8,1 0,22

42,2 0,43

46 78,1

13 30,0

47 55,2

Ель

Ф С

Индекс разрушения 3 -- ; гце С и QL потери соответственно целлюлозы и лигиина, % от их первоначальной массы.

По цанным таблицы видно, что пред лагаемый штамм способен избирательно разрушить лигнин в цревесине и очень незначи тельно затронуть целлюлозу.

В оптимальных условиях потеря лигн ыа может составить более 70% при потере целлюлозы менее 10%. Лигнин дочти полностью исчезает в процессе метабо лизма гриба, трансформируясь в СО и НуО.

14 28

16 25

13 48

4 7

3 314 05 001

16 58,2 3,2 0,05

7 500 0,8 002

16 72,2 7,8 О, 10

Полученная из осиновой дрввесины

50 целлюлоза - светлая с желтоватым ow тенком, легко делится на волокна, имеет степень целигнификации 10 единиц

Каппа. Прочностные показатели слецуп» шие: разрывная цлина 7593,м, сопро55 тнвление излому 2900 двойных перегибов,сопротивление продавлению 350 кПа.

Иеллюлоза, полученная по прецлагае . мому способу, по сравнению с сульфат 08Е04 В

Составитель A. Моносов

PeaaKmp С. Лисина ТехредЛ.Коцюбняк Корректор А. Тяско

За„каз 2198/27 Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., ц. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгороц, ул. Проектная, 4 ной пеллюлозой, полученной в процессе варки, имеет более высокую степень целигнификапии и i,íåýíâ÷èòåëbío от личается по показателям механической прочности.

Пример 2. Культивирование гриба на древесине в лесу, на складах, в теплицах и подвалах. Инокулюм вносят в отверстия на торцовой или боковой поверхностях неокоренных бревен хвойных и лиственных пороц и таким образом обеспечивается контакт мицелия и древесины. Бревна располагают в виде штабеля.

Пример 3. Культивирование гриба на древесных отходах, тепе и опилках.1 В контейнеры засыпают увлэжненные опилки или щепу, затем стерилизуют их увлажненным текучим паром без давления.и после остывания вносят ино кулюм, Во избежание поцсыхания и заражения посторонними организмами контейнер покрывают полиэтиленовой пленкой. При большом объеме контейнеров необходимая аэрация обеспечивается путем периодического перемешивания или поцачи стерильного воздуха.

Процесс целигнификации древесины, описанный в примерах 2 и 3, происхоцит при температуре 15 — 20ОС и зависит от инфекционной нагрузки (количества внесенного инокулюма), а также от тем- пературы окружающего воздуха и не зависит от освещенности. Процолжитель- ность процесса может меняться от одной недели до 2,5 месяцев.

Предлагаемый способ целигнификапии древесины при сравнении с базовым объ ектом (Соломбальский UEK, Красноярский 11БК) не требует нагревания или охлаждения, процесс происходит в мяг10 ких условиях при реакции среды около нейтральной. Не требуется больших коли честв химикатов, высоких давлений или вакуума и, следовательно, цорого"..тояшего оборуцования. Процесс является

15 экологизированным, не вызывает загрязнения окружающей среды отходами лигнина, так как он почти весь исчезает, разлагаясь грибом цо СО и Н О.

20 При сравнении с предприятием, работающим по сульфитному способу с произвоцительн стью целлюлозы

110 тыс.т в год, экономический эффект при получении целлюлозы по предлагаемому способу составит около 16 млн. руб. Расчет приведен без учета сниже ния затрат на очистные сооружения и охрану окружающей среды. Учитывая, что получение целлюлозы по предлагае

30 мому способу является процессом полностью экологиэированным, приведенный экономический эффект может быть значительно выше.