In der Zellstoff- und Papierindustrie ist die wichtigste Anwendung von Enzymen die Vorbleichung von Kraftzellstoff. Xylanase-Enzyme haben sich als am effektivsten für diesen Zweck erwiesen. Enzyme wurden auch verwendet, um die Fibrillation des Zellstoffs und die Wasserretention zu erhöhen und die Schlämmzeit bei frischen Zellstoffen zu reduzieren. Bei recycelten Fasern wurden Enzyme zur Entfärbung und zur Wiederherstellung der Bindung sowie zur Erhöhung der Freizügigkeit eingesetzt. Spezialisierte Anwendungen umfassen die Reduzierung von Gefäßpickern in tropischen Hartholzzellstoffen und die selektive Entfernung von Xylan aus auflösenden Zellstoffen. Enzyme wurden auch auf die Entfernung von Rinde, Schalen, Pitch und Schleim sowie auf die Röste von Flachsfasern untersucht.

Bleichen

Die Entfernung von Lignin aus chemischen Zellstoffen wird als Bleichen bezeichnet und ist aus ästhetischen Gründen sowie zur Verbesserung der Papierqualität notwendig. Die heutige Bleichung von Kraftzellstoff verwendet große Mengen an Chlor und Chlorchemikalien. Nebenprodukte aus der Verwendung dieser Chemikalien sind chlorierte organische Substanzen, von denen einige toxisch, mutagen, persistent und bioakkumulierend sind und zahlreiche schädliche Störungen in biologischen Systemen verursachen. Enzyme bieten eine sehr einfache und kosteneffektive Möglichkeit, den Einsatz von Chlor, Chlorverbindungen und anderen Bleichchemikalien zu reduzieren. Enzyme bieten auch einen einfachen Ansatz, der es ermöglicht, eine höhere Helligkeitsgrenze zu erreichen. Bisher wurden zwei enzymatische Ansätze untersucht. Der eine verwendet Hemicellulase-Enzyme, der andere verwendet ligninolytische Enzyme.

Hemicellulase-Enzyme werden kommerziell in der Zellstoffbleichung eingesetzt. Das Hauptenzym, das zur Verbesserung der Delignifizierung von Kraftzellstoff benötigt wird, ist Berichten zufolge Endo-β-Xylanase, aber die Anreicherung von Xylanase mit anderen hemicellulolytischen Enzymen hat gezeigt, dass sie die Wirkung der enzymatischen Behandlung verbessert. Ligninolytische Enzyme greifen im Gegensatz zu Xylanasen direkt das Lignin an und sind daher effektiver. Mehrere Berichte in der Literatur deuten darauf hin, dass diese Enzyme sich als nützlich bei der Bleichung von Kraftzellstoffen erweisen könnten. Weißfäulepilze sind die Hauptproduzenten von ligninolytischen Enzymen. Die wichtigsten Lignin-abbauenden Enzyme sind Lignin-Peroxidase, Mangan-Peroxidase und Laccasen.

Faser-Modifikation

Die enzymatische Modifikation von Fasern zielt auf eine verringerte Energieverbrauch bei der Herstellung von thermomechanischen Zellstoffen und eine erhöhte Schlämmfähigkeit von chemischen Zellstoffen oder die Verbesserung der Faser-Eigenschaften ab. In hoch-ertragenden mechanischen Zellstoffen bleibt der Großteil des Lignins und der Hemicellulose im Zellstoff. Laut Bestimmungen der mittleren Porenbreite und Immunolabelings des unbehandelten Holzes ist offensichtlich, dass enzymatische Modifikationen der Zusammensetzung mechanischer Zellstoffe nur an der äußeren Oberfläche der Faser erreicht werden können. Dies wurde verifiziert, als Xylanasen auf thermomechanischen Zellstoff angewendet wurden. Selbst bei Verwendung relativ höherer Enzymdosierungen wurde nur etwa 1% des Zellstoffs gelöst. In Kombination mit einer alkalischen Vorbehandlung wurde die enzymatische Behandlung erheblich verbessert, und die Menge an Energie, die für die Raffination des thermomechanischen Zellstoffs erforderlich ist, wurde verringert.

Entfärbung

Die enzymatische Entfärbung stellt einen neuen Ansatz dar, um Sekundärfasern in Qualitätsprodukte umzuwandeln. Es hat sich im Labor- und Industriebereich als effektive und wirtschaftliche Methode zur Entfärbung von Altpapier erwiesen. Die Verbesserung der Drainage ist bekannt als ein sekundärer Vorteil der enzymatischen Entfärbung. Die enzymatisch entfärbten Zellstoffe besitzen überlegene physikalische Eigenschaften, höhere Helligkeit und weniger verbleibende Tinte im Vergleich zu chemisch entfärbten recycelten Zellstoffen. Noch wichtiger ist, dass die Größenverteilung und die Form der Tinte effektiv kontrolliert werden können, indem der enzymatische Prozess genutzt wird, um die Effizienz des größenbasierten Flotationsprozesses zu maximieren. Dies kann erreicht werden, indem die Enzymzusammensetzung, die Ladung und die Verweilzeit sowie andere Additive und der pH-Wert im System selektiv variiert werden, um die normalerweise großen, flachen und starren Tintenpartikel in viel weniger und nicht-plättchenförmige Formen zu lösen. Der enzymatische Entfärbungsprozess verbessert auch die Freizügigkeit im Vergleich zu chemisch entfärbten Zellstoffen.

Entfernung von Pitch

Pitch besteht aus Fettsäuren, Harzsäuren, Sterolen, Glycerinestern von Fettsäuren, anderen Fetten und Wachsen und wird normalerweise empirisch als die Holzkomponente definiert, die in Methylen löslich ist. Es macht weniger als 10% des Gesamtgewichts des Holzes aus, verursacht jedoch erhebliche Probleme. Die Pitch-Reduktion mit Enzymen ist eine sehr effiziente biotechnologische Methode. Verschiedene Lipasen wurden zur Entfernung von Pitch eingesetzt. Die enzymatische Pitch-Kontrolle hilft, pitchbezogene Probleme auf ein zufriedenstellendes Niveau zu reduzieren. Sie reduziert Defekte auf dem Papierbahn sowie die Häufigkeit der Reinigung von Pitchablagerungen in der Papiermaschine. Gleichzeitig bietet sie auch andere Vorteile, wie umweltfreundliche und ungiftige Technologie, verbesserte Zellstoff- und Papierqualität, Reduzierung des Verbrauchs von Bleichchemikalien, Reduzierung der Abwassermenge und Platz- sowie Kosteneinsparungen im Holzlager eines Werks durch die Verwendung von ungetrockneten Stämmen.

Referenz

Verwandte Dienstleistungen

Industrielle Enzymproduktion

Verwandte Produkte

Haushalts- und Alltagsprodukte
Chemische Verarbeitung

Um weitere Einzelheiten zu den Dienstleistungen zu besprechen, bitte kontaktieren Sie uns.

1. Bajpai P. Application of enzymes in the pulp and paper industry [J]. Biotechnology progress, 1999, 15(2): 147-157.