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麦草浆的生物漂白与酶法改性下

2022-05-20 0人读过

麦草浆的生物漂白与酶法改性(下)

1.3 工业试验

木聚糖酶用于硫酸盐木浆的漂白已进入工业化应用阶段,草浆的生物漂白尚未见有工业化的报道。最近我们在山东泰山造纸厂进行了麦草浆木聚糖酶预漂的工业化试验。

1.3.1 木聚糖酶

采用中国科学院微生物研究所提供的菌种,在泰安市风台酶制剂厂制备粗酶液,木聚糖酶酶活在实验室可达到1000IU/ml,但本次实验粗酶液酶活为100~200IU/ml,最适pH值在弱碱性范围。

1.3.2 工艺流程

酶预漂通常是在纸浆洗涤后进行,不需添加工艺设备,也不需要对现有流程进行改造,操作比较方便,本次实验的流程如下:

1.3.3 反应条件

木聚糖酶在立式浆池前的螺旋输送器中加入,控制反应条件为:酶用量20IU/g,浆浓5%,温度50℃,时间60min以上,不需调节pH值。

1.3.4 试验结果

试验结果见下表:漂 序白度%ISO裂断长km撕裂指数mN·m2/g耐破指数kPa·m2/g

CEH

XCEH

73.5

75.56.25

6.203.35

3.453.30

3.30

注:X——木聚糖酶预漂

试验结果证实了木聚糖酶可改善麦草浆的可漂性,提高纸浆白度或减少漂白用氯量。但本次大生产试验的时间较短,整个试验尚未达到小试的水平,改进的潜力还较大。我们将进一步总结经验,继续开展研究工作。

2 酶法改性

草浆滤水性差、脆性大、强度低,抄纸时粘网粘辊易断头,等等。因此,全麦草浆只能用来生产低档纸,生产中高档纸必须配用部分木浆或全部采用木浆。草浆存在的上述问题除与杂细胞含量高有关外,与浆中半纤维素含量较高也有直接关系。半纤维素是一类聚合度较低、分子带有支链、易水化润胀的聚糖。因此通过半纤维素酶的改性作用可望在一定程度上克服草浆的某些缺陷。此外,草浆具有难打浆(即细胞壁难以细纤维化)的特点,而纤维素酶具有酶法打浆的作用,并可改善纸浆的滤水性,这在用其处理二次纤维时已被表现出来。

我们是最早对草浆酶法改性开展研究工作的,并获得了一项国家发明专利。

2.1 试验用酶

所用的几种酶为:An—76、A—10、C—30、L—22、S—28、G6—2和A—30等。上述几种酶既有真菌酶,也有细菌酶。除G6—2为无纤维素酶活的木聚糖酶外,其它几种粗酶中既含木聚糖酶也含纤维素酶。有关小试情况参见《中国造纸》1997年第6期[9]等已发表的文章,这里不再赘述。

2.2 工业试验

在几家造纸厂进行了工业化试验。实验方案有两种:一是在贝尔曼漂白机中进行,当纸浆漂至规定白度后加脱氯剂(为节省时间中间不洗涤),然后加酶,至规定时间后洗涤;二是将酶作为一种添加剂在调浆时加入,这一方案试验方便,不影响正常生产,因此试验中用的较多。试验用酶一种是An—76真菌酶,除木聚糖酶外还含少量纤维素酶。另一种是G6—2细菌酶,属无纤维酶活的木聚糖酶。

2.3 试验结果

在不同厂家,不同生产线和不同的纸种进行了试验,试验取得了如下结果:

2.3.1 增强

裂断长平均增加300~500m,耐破度、耐折度和脆性也有所改善。酶增强的机理可能是木聚糖酶破坏了纤维表面吸附的部分木聚糖和纤维素酶对纤维的酶法打浆作用,从而增加了纤维间的结合力。

2.3.2 改善浆料的滤水性

主要表现在出压榨湿纸页水分降低(一般降低3%左右)和网部水线前移。因此,可减少干燥部蒸汽消耗,并可望提高车速。

2.3.3 提高了填料留着率

据测定,加酶后填料留着率提高5%~10%,白水浓度降低。机理尚不清楚。

此外,若酶处理后的浆料进行洗涤,则纸页白度提高2%~3%ISO。

生产试验已显示出草浆酶法改性的工业化潜力。

3 结语

诺贝尔奖获得者、著名化学家罗伯特·科尔曾经说过:20世纪是物理学和化学的世纪,而21世纪则是生物学的世纪。作为传统产业的造纸工业,如何利用生物技术和其他高新技术对其进行改造,这是一项意义深远的也是永无止境的课题。

就草浆的生物漂白与酶法改性而言,通过工业化试验已证明它不是什么可望而不可即的玄奥的东西,其工业化前景已经显露出来,尽管尚存在一些需要我们进一步解决的问题。

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