تاثیر زایلاناز بر گرانروی و ویژگی‌های مقاومتی خمیرکاغذ باگاس در توالی رنگ‌بریECF

نویسندگان

1 دانش‌آموخته مهندسی صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران

2 استادیار گروه جنگلداری و صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران

3 گروه مهندسی صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، ایران

4 استادیار گروه جنگلداری و صنایع سلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیاء بهبهان، بهبهان، ایران

doi
10.22034/ijwp.2024.2038168.1679
چکیده

بیان مساله و اهداف: تیمارهای آماده‎سازی خمیرکاغذ از منابع لیگنوسلولزی مختلف به روش­های متنوعی صورت می‎گیرد که در راستای انحلال و خارج­سازی مواد رنگی به‌ویژه لیگنین است. استفاده از این روش­های تیمار به صورت ترکیبی و یا انفرادی موجب آسیب به استحکام الیاف سلولزی مصرفی کاغذسازی می‎شود. تیمار رنگ­بری خمیرکاغذ که معمولاً بعد از خمیرسازی استفاده می‎شود، همواره با آسیب به ساختار خمیرکاغذ همراه است که در این راستا سعی می­شود از روش­های گزینش پذیر در رنگ­بری استفاده شود. تعیین گرانروی الیاف خمیرکاغذ معیاری برای ارزیابی عملکرد استحکام آن در محصولات کاغذسازی محسوب می­شود که از طریق اندازه­گیری غیرمستقیم درجه بسپارش زنجیره سلولز در الیاف، مقدار آسیب شیمیایی به الیاف را نشان می­دهد. در راستای استفاده از روش­های آماده‎سازی خمیرکاغذ با افت کم گرانروی، در این پژوهش تأثیر آنزیم زایلاناز بر حفظ گرانروی خمیرکاغذ سودا رنگ­بری نشده باگاس تهیه‌شده از صنایع کاغذ پارس در رنگ­بری ECF بررسی شد.مواد و روشها: خمیرکاغذ رنگ­بری نشده باگاس با درصد خشکی 5 با استفاده از آنزیم زایلاناز، در سه سطح (2 و 5 و 10 U/g) و در مدت زمان 60 دقیقه، تحت اسیدیته 5/5 تیمار شد. رنگ­بری با مواد شیمیایی با توالیXE1DE2  در 10 درصد خشکی خمیرکاغذ و دمای 70 و 60 درجه سانتی‎گراد به ترتیب برای مراحل D و E، انجام شد. مقدار کلر فعال در تیمار دی‌اکسید کلر بر پایه عدد کاپای اولیه خمیرکاغذها 3 درصد در نظر گرفته شد. ویژگی­های خمیرکاغذ و کاغذ حاصل شامل بازده و گرانروی خمیرکاغذ، گراماژ، ضخامت، جرم حجمی، درجه روشنی، مقاومت به تاخوردگی و کشش اندازه­گیری شد.نتایج: نتایج نشان داد با افزایش مصرف آنزیم و استفاده از مراحل بیشتر رنگ­بری شیمیایی راندمان خمیرکاغذ کاهش یافت البته در سطح U 2 زایلاناز، افت بازده نسبت به سطوح دیگر آنزیم کمتر بوده است. تیمار زایلاناز تا سطح U2، به حفظ گرانروی خمیرکاغذ کمک کرد اما مصرف سطوح 5 و 10 U موجب افت گرانروی خمیرکاغذهای نهایی ضمن تیمارهای شیمیایی تکمیلی رنگ­بری شد. همچنین، تیمار زایلاناز تا سطح U2 موجب افزایش درجه روشنی خمیرکاغذها طی فرآیندهای رنگ­بری با مواد شیمیایی شد؛ اما مصرف بیشتر تأثیری بر درجه روشنی کاغذ نهایی نداشت. بلکه موجب حفظ بیشتر مقاومت‌های کاغذ نهایی پس از رنگ­بری شد که در ارزیابی مقاومت به تاخوردگی و مقاومت کششی خود را نشان داد. در ضمن استفاده از تیمار زایلاناز از طریق تسهیل لیگنین­زدایی با حذف همی­سلولز زایلان موجب کاهش مصرف دی‌اکسید کلر برای دست­یابی به درجه روشنی بیش از 70 درصد شد که در رابطه با این عامل، مصرف بیشتر آنزیم به صورت نسبتاً خطی موجب کاهش مصرف دی‌اکسید کلر در مرحله رنگ­بری شد.نتیجه­ گیری: تیمار ملایم آنزیمی زایلاناز با توجه به اثرات حذف همی سلولز زایلان می­تواند به نفوذ و واکنش­پذیری گزیش پذیر مواد شیمیایی با ترکیبات لیگنینی کمک کند که با توجه به کاهش مصرف مواد شیمیایی رنگ­بر، از نظر زیست محیطی قابل توجه می‌باشد. با این وجود، مصرف بیشتر زایلاناز نه‌تنها به‌طور پیوسته موجب افزایش درجه روشنی نمی‌شود، بلکه موجب آسیب به مقاومت‌های مکانیکی کاغذ می­شود. درمجموع استفاده از زایلاناز در سطح مصرف U2 برای رنگبری خمیرکاغذ قهوه‌ای سودای باگاس توصیه می­شود.مواد و روش‌ها: خمیرکاغذ رنگ‌بری نشده باگاس با درصد خشکی 5 با استفاده از آنزیم زایلاناز، در سه سطح ( 2و 5 و 10 U/g) و در مدت زمان 60 دقیقه، تحت اسیدیته 5/5 تیمار شد. رنگ‌بری با مواد شیمیایی با توالیXE1DE2 در 10 درصد خشکی خمیرکاغذ و دمای 70 و 60 درجه سانتی‎گراد به‌ترتیب برای مراحل D و E، انجام شد. مقدار کلر فعال در تیمار دی اکسید کلر بر پایه عدد کاپای اولیه خمیرکاغذها 3 درصد در نظر گرفته شد. ویژگی‌های خمیرکاغذ و کاغذ حاصل شامل بازده و گرانروی خمیرکاغذ، گراماژ، ضخامت، جرم حجمی، درجه روشنی، مقاومت به تاخوردگی و کشش اندازه‌گیری شد.نتایج: نتایج نشان داد با افزایش مصرف آنزیم و استفاده از مراحل بیشتر رنگ‌بری شیمیایی راندمان خمیرکاغذ کاهش یافت البته در سطحU 2 زایلاناز، افت بازده نسبت به سطوح دیگر آنزیم کمتر بوده است.