《湖北造纸》揭密生物打浆酶实际应用效果

　　陈盛平 胡关键 郑胜川 石莉平

　　（东莞市绿微康生物科技有限公司，广东东莞, 823808）

　　摘要：用绿微康打浆酶对浆料进行处理，通过打浆操作，在同样的打浆条件下，能够得到更优质的成浆浆料，随着打浆度的提高，成浆滤水性得到改善。要获得同样质量的浆料，则打浆时间缩短，打浆电耗降低。同时成纸物理强度也会在原有的基础上有所提升。打浆酶的添加，能有效改善企业打浆电耗高，纸机运行不稳定，成纸物理强度低等现实问题，为企业带来不可估量的经济效益。

　　关键词：打浆酶；游离度；物理强度；打浆电耗

　　 “七分打浆，三分造纸”，说明了打浆的重要性。经过良好打浆处理的纸浆能满足不同纸机和纸种的生产要求，成纸组织紧密均匀，强度提高。传统的打浆方式是通过纯机械作用处理纸浆纤维，这样会牺牲部分纤维的强度，反之，为了追求强度又使纸机运行受到限制。绿微康公司科研人员经过大量研究发现，在打浆过程中添加打浆酶，有利于纤维细胞S1(次生壁外层)的剥离,加速细胞壁破坏和纤维的分丝帚化，使浆料处理效果得到较大提升，打浆能耗显著下降。目前，绿微康打浆酶已经取代了国外进口产品，并在国内多家大型企业得到应用，节能效果显著。

　　1打浆酶的作用机理

　　   以纤维素酶、半纤维素酶为主要成分的打浆酶，能够降解细胞壁中的纤维素和半纤维素，促使细胞壁结构松弛，增加渗透性，降低纤维内聚力，有利于纤维细胞次生壁外层S1层的剥离。打浆时，施加的机械作用力，使纤维细胞壁分层破裂并部分脱落，促进纤维的分丝帚化。同时，通过酶的分解作用，纤维表面和末端会暴露出更多的游离羟基和游离羧基，从而增加纤维与纤维之间的结合力，达到增强成纸强度，提高成纸品质的作用。通过相同的浆料游离度，可以获得更好的成纸强度；或者获得相同的成纸强度，而具有更好的滤水性能和留着性能，可以进一步提高纸机运行速度。

　　2实验                               

　　2.1实验流程

　　实验流程如下图1所示。

　　                          

　　                          图1实验工艺流程

　　2.2原料

　　银星牌针叶木商品浆。

　　绿微康打浆酶，使用前将酶液稀释1000倍，全部为即配即用。

　　2.3实验方法

　　 ⑴ 浆料与酶液在聚乙烯袋中充分混合并密封，放入到恒温水浴锅中。处理条件如见表1。 

　　表1 浆料处理条件

　　

酶添加量/ g•t-1       浓度/%       温度/℃        pH       反应时间/ min

50                5            50           7.0            90

　　⑵ 处理好的浆料用PFI磨浆机分别在转数为2500r、 5000r 、7500r、10000r下进行打浆，用加拿大标准游离度仪检测打浆后浆料游离度。

　　   ⑶ 按照国标进行抄片，并对手抄片进行物理强度性能检测。

　　3结果与讨论

　　3.1打浆酶处理对打浆后浆料游离度的影响

　　表2为打浆酶处理浆料与空白浆磨浆后游离度的比较情况。

　　表2 打浆酶处理与未经打浆酶处理纸浆样的游离度比较

　　

打浆转数/r	加拿大标准游离度/CSF
	打浆酶处理样              空白样
2500                           665                        685 　　5000                           525                        570 　　7500                           405                        445 　　10000                           270                        315

　　从表2游离度值的变化趋势可以得出，随着磨浆转数的增加，酶处理浆样和空白浆样的游离度均呈下降趋势。在同样的磨浆转数下，经酶处理的浆料所获得的游离度明显比未经酶处理的浆料低，这说明酶的加入给打浆游离度的下降带来了积极影响。其原因可能是经酶处理的浆料更容易分丝帚化，纤维间的结合更紧密，导致了浆料游离度的下降。

　　3.2 打浆酶处理对成纸强度的影响

　　  表3为打浆酶处理浆样与未处理浆样成纸强度的检测结果比较情况。

　　表3 打浆酶处理浆样与未经打浆酶处理浆样成纸强度的检测结果比较

　　

磨浆转数 　　/r	抗张强度              耐破强度             撕裂强度 　　/kN·m                 /kPa                /mN
	酶处理样 空白样      酶处理样 空白样      酶处理样 空白样
2500       3.52     3.01          370     280          721      690 　　5000       3.79     3.32          389     297           732      703 　　7500       4.12     3.62          416     309          745      715 　　10000       4.67     4.01          442     321          766       729

　　从表3可以看出，随着磨浆转数的提高，所有浆样手抄片在抗张强度、耐破强度上都呈上升趋势。在同一磨浆转数下，经过酶处理的浆料抄出的手抄片，在抗张强度和耐破强度两项指标上，都比没有经过酶处理的有所提高，原因可能是经过打浆酶处理的浆料，磨浆时在磨浆机械力的作用下，纤维细胞壁更容易破裂，纤维更容易分丝帚化，导致纤维之间结合力增强，进而提高物理强度指标。对于撕裂强度，随着磨浆转数的提高，强度有所下降，而在同一磨浆转数下，经过酶处理的浆料的手抄片强度稍大于未经打浆酶处理的浆料的手抄片，这可能是因为酶的破坏作用，降低了纤维本身强度，导致撕裂强度下降，而酶对于纤维的分丝帚化作用，又导致纤维结合力增强，以致于在同一磨浆转数下，其强度略大于空白样。

　　3.3       扫描电镜观察

　　图2和图3分别为在2500r和7500r条件下，经打浆酶处理与未经打浆酶处理的浆料打浆前后的扫描电镜观察照片。

　　 

　　   (a)未经打浆酶处理                        （b）经过打浆酶处理

　　图2  2500r条件下经打浆酶处理与未经打浆酶处理浆料打浆后的纤维形态

　　  

　　（a）未经打浆酶处理                    （b）经过打浆酶处理

　　图3  在7500r条件下经过打浆酶处理与未经打浆酶处理的浆料打浆前后纤维形态对比

　　图2为在2500r磨浆转数条件下，经打浆酶处理与未经打浆酶处理浆料打浆后的纤维形态对比。图2（a）是未经打浆酶处理的浆料打浆后的纤维形态图，虽然经过一定程度的磨浆，但仍可以看见纤维表面比较光滑，纹孔清晰，说明打浆对于纤维的分丝情况不明显。图2（b）是经过打浆酶处理的浆料打浆后的纤维形态图，可以明显看出，纤维表面有暴露出的纤维丝，说明经过打浆酶处理后的纤维打浆后较未经打浆酶处理的浆料打浆后更容易分丝帚化。

　　图3为在磨浆转数为7500r条件下，经打浆酶处理与未经打浆酶处理浆料打浆后的纤维形态对比。图3（a）未经打浆酶处理的浆料打浆后的纤维形态图，可以看出，由于较长时间的磨打浆，纤维已经有扭曲、压溃现象，纤维表面出现了较多的分丝情况。图3（b）是经过打浆酶处理的浆料打浆后的纤维形态图，对比图3（a），在纤维整体保留较良好的情况下表面露出了更多的纤维丝及更多的细小纤维。图2和图3表明，经过打浆酶处理，纸浆纤维更容易受机械力作用而分丝帚化，获得良好的纤维形态。  

　　4实验结论

　　4.1 打浆酶能够有效促进纤维细胞壁的分离与破裂，从而有利于纤维的分丝帚化，提高纤维的打浆处理效果。

　　4.2 在打浆过程中添加适量的打浆酶，可有效降低成浆游离度，增加纤维结合几率，提高纤维之间结合力，从而提高成纸物理强度。

　　4.3 打浆酶的添加，磨浆时间缩短，从而降低磨浆电耗。

　　5 生产应用案例

　　绿微康打浆酶在纸厂已获得成功应用，其中在文化纸和特种纸（黏状打浆）的打浆应用上均取得良好效果。

　　高档文化纸生产浆料全部为原木浆，针叶木浆比例不等。浆料强度决定了磨浆难度，高档文化纸生产中磨浆能耗一直居高不下，此外，还面临了耐折度不足、爆边等问题。绿微康打浆酶使上述问题得到很好解决，在山东太阳纸业取得成功应用，取代了国际著名生物技术公司诺维信产品，这表明国内自主知识产权的打浆酶产品达到了国际先进水平。太阳纸业使用打浆酶吨浆磨浆电耗降低30kWh，生产运行情况良好，成纸强度指标有一定提高。

　　特种纸生产的高打浆度需求决定了企业的高磨浆电耗，绿微康打浆酶注重促进木浆磨浆，降低磨浆电耗，同时保证成纸指标和纸机稳定，已在山东某著名纸业公司特种纸生产车间成功应用。实践证明，使用绿微康打浆酶，在保证湿重指标稳定情况下，打浆度略微降低，生产脱水和干燥性能良好，成纸指标稳中有升，同时大大缩短磨浆时间，吨浆磨浆电耗降低60元以上。

　　参考文献

　　[1] 杨淑蕙.植物纤维化学 [M]. (第三版) .北京：中国轻工业出版社，2001.

　　[2] 卢谦和.造纸原理与工程 [M]. (第二版). 北京：中国轻工业出版社，2010.

　　[3] 吴楠，吴蕾.纸浆造纸厂化验室检验方法[M].北京：中国轻工业出版社.

　　[4] 罗贵民.酶工程[M].北京：化学工业出版社，2002.

　　[5] 东莞绿微康打浆酶实验室内部资料[S].

　　[6]太阳纸业“节能减排”取得新突破.

　　/http://www.paper.com.cn/news/daynews/2011/120913084332933410.htm [OL]/2012-09-13.

　　[7]中天公司试用绿微康打浆酶/http://www.sunpapergroup.com/news_view.asp?id=2074[OL]/2012-06-13