纖維的酶改性技術(shù)

纖維的酶改性技術(shù)

酶處理過(guò)的纖維更容易打漿，這就可以在磨漿能耗不變的條件下改變紙張的強(qiáng)度性能，或者是在降低磨漿能耗的情況下，使紙張的強(qiáng)度保持不變。采用酶來(lái)改善纖維質(zhì)量是當(dāng)今制漿造紙行業(yè)的一個(gè)研究新熱點(diǎn)，并且取得了較大發(fā)展。酶的應(yīng)用將有助于優(yōu)化磨漿工藝，提高紙張質(zhì)量和降低紙張生產(chǎn)成本。

1 用于纖維改性的酶產(chǎn)品

巴克曼公司最新開(kāi)發(fā)了一種基于纖維素酶的Maximyze酶技術(shù)（系列酶產(chǎn)品）。這些酶已被證明對(duì)漂白闊葉木漿和漂白針葉木漿具有良好的改性作用。

圖1為纖維采用酶改性和未采用酶改性對(duì)磨漿能耗和對(duì)紙張性能的影響。

由圖1可以看出，酶處理后的纖維磨漿能耗與紙張性能曲線（實(shí)線）較酶處理前的曲線（虛線）要偏左。因此，紙廠可以根據(jù)具體需要選擇應(yīng)用策略：（1）保持磨漿能耗不變時(shí)，提高紙張強(qiáng)度性能（即圖1中的從A到B以及從D到E的情況）；（2）保證紙張強(qiáng)度性能的前提下，降低磨漿能耗（即圖1中的從A到C以及從D到F的情況）。也就是說(shuō)，涉及到酶的具體應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)圖1的曲線的形狀和走勢(shì)來(lái)參考和確定。

圖1 Maximyze酶產(chǎn)品處理?xiàng)l件下磨漿對(duì)紙張性能的影響

表1顯示的是游離度與紙張強(qiáng)度的關(guān)系（結(jié)合圖1）[表1中第1行是空白樣（磨漿但未經(jīng)酶改性）的數(shù)據(jù)；第2行為磨漿能耗保持不變時(shí)，Maximyze酶對(duì)纖維進(jìn)行改性后的數(shù)據(jù)；第3行顯示的是當(dāng)磨漿能耗減少時(shí)，Maximyze酶對(duì)纖維進(jìn)行改性所得到的數(shù)據(jù)]。

表1 Maximyze酶對(duì)漿料游離度、磨漿能耗等指標(biāo)的影響

紙廠為了保證漿料游離度不低于某一水平，必須確定可應(yīng)用的磨漿能耗的最大值。游離度的目標(biāo)值通常是由紙機(jī)網(wǎng)部的濾水性能、紙機(jī)的車(chē)速或者是產(chǎn)品的產(chǎn)量來(lái)決定。通過(guò)表1可以看出，經(jīng)過(guò)Maximyze酶改性的纖維，漿料游離度低于初始階段，這對(duì)漿料在網(wǎng)部的濾水是有促進(jìn)作用的。

圖2總結(jié)了制漿造紙生產(chǎn)過(guò)程中，在磨漿與不磨漿條件下，Maximyze酶的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。通常，在以O(shè)CC廢紙為原料生產(chǎn)掛面紙板的歐洲紙廠里是沒(méi)有磨漿工序的。然而，在高級(jí)紙種和特種紙種的生產(chǎn)中，磨漿則是必須的工序。現(xiàn)在，衛(wèi)生紙生產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)通過(guò)應(yīng)用酶技術(shù)而獲得了很大的收益，特別是在磨漿工序要求高的衛(wèi)生紙紙種中表現(xiàn)得更加明顯。

2 Maximyze酶的應(yīng)用實(shí)例

某紙廠采用漂白原木漿生產(chǎn)各種規(guī)格的衛(wèi)生紙。該廠在生產(chǎn)中采用了酶改性纖維技術(shù)，其目的是減少磨漿能耗，降低長(zhǎng)纖維的百分率和提高紙機(jī)車(chē)速。

圖2 磨漿與不磨漿條件下Maximyze酶的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

該紙廠的生產(chǎn)相關(guān)參數(shù)如下。日產(chǎn)量：90 t。紙機(jī)車(chē)速：1 500 m/min。紙張定量：17 g/m2。漿料纖維組成：50%長(zhǎng)纖維∶50%短纖維，均為漂白漿。磨漿機(jī)溫度：48℃。pH為6.8～7.2。

圖3顯示的是某紙廠應(yīng)用Maximyze酶的第1次小型中試情況。

圖3 某紙廠應(yīng)用Maximyze酶的第1次小型中試情況

由圖3可見(jiàn)，Maximyze酶以500 g/t（紙）的用量加入到磨漿機(jī)中。當(dāng)生產(chǎn)完第3卷衛(wèi)生紙后，Maximyze酶提高紙張強(qiáng)度的效果就已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)。紙張縱向抗張力和橫向抗張力均得到增加。3臺(tái)長(zhǎng)纖維磨漿機(jī)可以關(guān)閉1臺(tái)。當(dāng)生產(chǎn)到第13卷紙和第18卷紙之間時(shí)，短纖維磨漿機(jī)也可以進(jìn)行關(guān)閉。由于紙張仍然具有很好的強(qiáng)度性能，因此Maximyze酶的用量便逐漸減少了。在生產(chǎn)第16卷紙至第18卷紙時(shí)，Maximyze酶的用量減少為250 g/t（紙），在生產(chǎn)第19卷紙至第24卷紙時(shí)，Maximyze酶的用量?jī)H為125 g/t（紙）。同時(shí)，壓榨部壓力從0.7 MPa下降到0.55 MPa。生產(chǎn)第19卷紙之后，短纖維磨漿機(jī)需要重新開(kāi)啟。在生產(chǎn)完第25卷紙后中試結(jié)束。整個(gè)中試過(guò)程中，紙機(jī)的車(chē)速一直保持不變。因?yàn)樯a(chǎn)系統(tǒng)中仍存有一定量的Maximyze酶，因此其仍會(huì)起到一定的作用，但會(huì)慢慢減弱。當(dāng)生產(chǎn)第28卷和第29卷紙時(shí)，可以明顯觀察到，紙張抗張強(qiáng)度下降了，此時(shí)則需要通過(guò)增加磨漿功率的方法來(lái)提高紙張強(qiáng)度了。

該廠最終將Maximyze酶技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐，其具體所使用的Maximyze 2545酶已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用了近2年的時(shí)間。

該廠的Maximyze酶技術(shù)投資收益（按照每天生產(chǎn)90 t衛(wèi)生紙計(jì)算）如下。（1）磨漿能耗減少：44 kW·h/t×0.07歐元/（kW·h）×90 t=277歐元。（2）長(zhǎng)纖維減少量（%）：未使用Maximyze酶技術(shù)之前漿料配比為50%長(zhǎng)纖維∶50%短纖維；使用Maximyze酶技術(shù)之后漿料的配比變?yōu)?0%長(zhǎng)纖維∶60%短纖維。上述2種不同纖維組成的漿料中，后者比前者每噸便宜34歐元。按照每天生產(chǎn)90 t產(chǎn)品計(jì)算，則每天可以節(jié)省306歐元。（3）紙張干強(qiáng)劑：每天節(jié)省216歐元。（4）Maximyze酶成本：每天為315歐元。（5）凈利潤(rùn)：每天至少484歐元。

3 Maximyze酶的應(yīng)用注意事項(xiàng)

在準(zhǔn)備將酶應(yīng)用于制漿造紙生產(chǎn)中時(shí)，對(duì)具體所涉及的制漿造紙相關(guān)工藝的認(rèn)知和了解是很關(guān)鍵的。任何酶都有自身的特性，其在一定的酸堿度和溫度范圍內(nèi)才具有應(yīng)用功效，因此在選擇最適用的酶之前必須做大量的準(zhǔn)備工作。酶與纖維之間需要有足夠的接觸時(shí)間以便進(jìn)行充分的化學(xué)反應(yīng)。在氧化條件下，酶能夠反應(yīng)變性，這也是在應(yīng)用時(shí)需要注意的。

對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目而言，設(shè)定明確的目標(biāo)是最基本的要求。做項(xiàng)目前要明確最終目標(biāo)以及知道關(guān)乎項(xiàng)目成敗的方法和措施是什么。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，相關(guān)資料、數(shù)據(jù)的收集是關(guān)鍵，例如，你可以設(shè)想為了降低生產(chǎn)成本而考慮使用不太昂貴的纖維原料。

（王亮）

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