高得率浆酶促消潜的研究

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高得率浆因其得率高、污染少、能耗低、设备投资小等诸多优点越来越受到造纸行业的青睐。但是高得率在高浓磨浆过程中,由于热和高温脉冲的作用,使纤维扭结弯曲,导致纤维出现潜态,从而影响纸张的物理性能,因此,高得率浆生产过程中必须进行消潜处理,消潜处理对纸浆性能的影响较大,因此需要探寻高效的消潜工艺,以改善高得率浆的性能。常规消除潜态的工艺条件为:浆浓2%,pH值为7.0,温度是80℃,反应时间30min,该工艺需要较大能耗,而且潜态消除效果也不理想。针对此问题,本文研究探讨了生物酶处理对高得率浆(主要APMP浆)生物酶潜态消除的影响。研究结果显示,在APMP浆常规消潜过程中加入纤维素酶和碱性木聚糖酶有助于纤维潜态的消除,纤维的扭结指数和弯曲指数都有不同程度降低。但酸性木聚糖酶的加入对纤维潜态的消除无效果。因此,本研究选择在偏碱性条件下探讨木聚糖酶对APMP浆潜态消除的影响。探讨了纤维素酶和碱性木聚糖酶对APMP浆潜态消除的影响,并优化了酶处理条件。结果显示,纤维素酶酶促消潜的较佳条件为:酶用量3.0IU/g浆,浆浓2%,pH值7.0,温度70℃,反应时间20min。与常规消潜条件下的纤维相比,此酶促消潜条件下纤维的扭结指数和弯曲指数分别降低了25.21%和23.53%。碱性木聚糖酶酶促消潜的较佳条件为:酶用量是10.0IU/g浆,浆浓2%,pH值为8.0,温度是60℃,反应时间30min。此酶促消潜条件下纤维的扭结指数和弯曲指数分别降低了11.86%和9.72%。纤维素酶的酶促消潜效果好于碱性木聚糖酶。探讨了酶处理对消潜效果和纸浆物理性能的综合影响,考虑成本等因素,纤维素酶处理较适宜条件为:酶用量2.0IU/g浆,温度60℃,浆浓2%,消潜时间20min,pH值7。此处理条件下纸浆纤维的消潜效果和纸浆物理性能均较好。与常规消潜条件下的纤维相比,在消潜条件下纸浆的耐破指数提高了17.12%,裂断长提高了29.09%,撕裂指数提高了4.75%。实验结果表明,在APMP浆消潜过程中加入纤维素酶,虽然有利于纸浆纤维潜态的消除,酶用量过高或纸浆纤维潜态消除过大会影响纸张的物理性能,因此,纤维素酶酶促消潜要保持一定的适度范围。对于碱性木聚糖酶酶促消潜过程,酶用量是影响纸浆撕裂指数和耐破指数的主要因素。温度是影响纸张光学性能指标(白度、不透明度和光散射系数)、裂断长和打浆度的变化的主要因素。浆浓、pH值和消潜时间对纸浆的光学性能和物理性能影响较小。综合考虑打浆能耗、纸浆的光学性能、物理性能以及消潜效果,木聚糖酶处理条件选择为:酶用量5.0IU/g浆,浆浓2%,pH值8.0,温度60℃,反应时间30min。与纤维素酶处理结果相同,酶用量过高会影响纸张的物理性能。探讨了酶处理对纤维润胀程度的影响,结果显示,纤维素酶处理较适宜的条件为:酶用量3.0IU/g浆,浆浓2%,pH值7.0,温度60℃,反应时间20min。木聚糖酶处理较适宜的条件为:酶用量是10.0IU/g浆,浆浓2%,pH值8.0,温度是60℃,反应时间30min。酶促消潜效果与纸浆的润胀程度存在一定的关联性,可以间接用纸浆的润胀程度表征消潜效果的好坏。APMP浆在消潜过程中加入纤维素酶和碱性木聚糖酶,使纤维的扭结指数和弯曲指数都不同程度降低,在一定程度上降低了纸浆的潜态性,提高了纸浆的物理性能和改善了纸张的光学性能,缩短了消潜时间,进一步说明酶处理能促进高得率浆潜态的消除。
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