بررسی تاثیر مقدار مصرف و زمان واکنش آنزیم سلولاز بر پالایش الیاف خمیرکاغذ و ویژگی های کاغذ

سابقه و هدف: فرایند پالایش خمیر­کاغذ به عنوان یکی از ارکان اساسی در صنایع تولید کاغذ، نقش اصلی در توسعه ویژگی های مقاومتی شبکه الیاف کاغذ ایفا می کند. ولی کاغذسازی همسو با بحران جهانی انرژی با چالش مصرف زیاد انرژی، به ویژه در بخش پالایش الیاف مواجه است. به ناچار این صنعت کوشش­های زیادی در راستای کاهش انرژی از جمله افزودن مواد شیمیایی جایگزین به عمل آورده است. همچنین در مرحله پالایش، تنش های فشاری و برشی موجب واکشیدگی، انعطاف پذیری و فیبریلاسیون داخلی و خارجی الیاف می شوند و سطح تماس بالقوه برای پیوندهای الیافی را افزایش می دهند. در نقطه مقابل پالایش بیش از اندازه، می تواند کوتاه شدن الیاف و تولید نرمه را افزایش دهد. این پژوهش باهدف ارزیابی استفاده از آنزیم سلولاز به عنوان یک فراوری دوستدار محیط زیست برای بهینه سازی مصرف انرژی و بهبود خواص خمیرکاغذ و کاغذ، انجام شده است.مواد و روش ها: دو توالی «اول آنزیم سپس پالایش ER» و «اول پالایش سپس آنزیم  RE» در سه مقدار مصرف سلولاز ۲۰۰، ۳۰۰ و ۴۰۰ قسمت در میلیون (نسبت به وزن الیاف) و سه زمان واکنش ۶۰، ۹۰ و ۱۲۰ دقیقه (جمعا ۱۸ ترکیب شرایط) بررسی شدند. خمیر­کاغذ پایه، مخلوطی شامل ۷۰ درصد وزنی خمیرکاغذ کرافت الیاف کوتاه پهن برگان و ۳۰ درصد وزنی خمیرکاغذ کرافت الیاف بلند سوزنی برگان بود. از خمیرکاغذ هریک از ۱۹ ترکیب، (شاهد و ۱۸ ترکیب) براساس دستورالعمل های TAPPI درجه روانی خمیرکاغذ اندازه­گیری و کاغذ دست ساز تهیه و ویژگی­های مقاومتی و نوری آن اندازه­گیری شد. فایل تحلیلی شامل میانگین ۱۹ ترکیب فاکتوریل، برای پاسخ های مکانیکی، درجه روانی و ویژگی های نوری بود. مدل های سطح پاسخ با انتخاب بر پایه اعتبارسنجی حذف تکی، تحلیل مولفه های اصلی، خوشه بندی سلسله مراتبی، مقایسه توصیفی نه جفت هم شرایط، همبستگی رتبه ای و مطلوبیت چندپاسخی همراه با تحلیل حساسیت بود.نتایج: بر پایه میانگین شرایط دوز–زمان، ER در مقایسه با RE شاخص مقاومت به ترکیدن (۲٫۵۰ در برابر ۱٫۷۰ kPa·m²/g)، شاخص مقاومت به کشش (۵۱٫۴۴ در برابر ۴۴٫۱۶ N·m/g) و روشنی (۸۲٫۷۸ در برابر ۸۰٫۰۵ درصد) بیشتری داشت، درحالی که در هر دو توالی شاخص مقاومت به پاره شدن کمتری از شاهد نشان دادند. بیشترین شاخص مقاومت به ترکیدن و شاخص مقاومت به کشش در ER ۳۰۰-۱۲۰ به ترتیب ۲٫۹۰ و ۶۰٫۱۴ بود که ۶۶٫۷ و ۴۳٫۵ درصد بیشتر از شاهد است. نتایج توصیفی نشان داد که ER ۳۰۰-۱۲۰ مناسب ترین توازن تعیین­شده میان خواص مبتنی بر پیوند و پاسخ پالایش را در شرایط این آزمایش فراهم می کند.نتیجه گیری: نتایج ویژگی های مقاومتی، درجه روانی و خصوصیات نوری نشان داد که ترتیب انجام تیمار آنزیمی و پالایش بر عملکرد خمیرکاغذ موثر است. توالی ER در مقایسه با RE میانگین ویژگی های مقاومتی و نوری برتری داشت. در ER ۳۰۰-۱۲۰، مقاومت به ترکیدن و مقاومت به کشش نسبت به شاهد به ترتیب ۷/۶۶ و ۵/۴۳ درصد افزایش یافت. عملکرد RE یکنواخت نبود، چون میانگین شاخص مقاومت به کشش آن اندکی بیشتر از شاهد بود، ولی در مورد سایر ویژگی ها کمتر از شاهد قرار گرفتند و میانگین زردی در این توالی افزایش یافت. شاخص مقاومت به پاره شدن در همه شرایط آنزیمی کمتر از شاهد بود. این محدودیت باید هنگام انتخاب دوز و زمان به همراه مزایای مقاومت به کشش و مقاومت به ترکیدن در نظر گرفته شود؛ علت آن، کم شدن اندازه الیاف و ایجاد نرمه و صدمه به مقاومت ذاتی الیاف است.

کلیدواژه ها:

سلولاز ، پالایش ، خمیر کاغذکرافت ، درجه روانی ، ویژگیهای های مقاومتی ، نوری