بررسی و ارزیابی تاثیر آنزیم لاکاز بر میزان لیگنین‌زدایی و ویژگی‌های فیزیکی خمیرکاغذ کارتن کهنه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی فن‌آوری تولید سلولز و کاغذ، دانشگاه شهید بهشتی، پردیس زیراب

2 استادیار، گروه مهندسی فن‌آوری تولید سلولز و کاغذ، دانشگاه شهید بهشتی، پردیس زیراب

3 استادیار، بخش تحقیقات علوم چوب و فرآورده‌های آن، موسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور

4 استادیار، گروه مهندسی فن‌آوری تولید سلولز و کاغذ، دانشگاه شهید بهشتی، پردیس زیرآب

چکیده

در این تحقیق از آنزیم لاکاز برای تیمار خمیرکاغذ باز‌‌یافتی کارتن‌ کهنه کنگره‌ای (OCC)تهیه شده از یک واحد تولیدی کاغذ آزمایشی لاینر در داخل کشور استفاده شد. خمیرکاغذ از جعبه تغذیه کارخانه تهیه و در درصد خشکی 2، اسیدیته 5، مدت زمان 2 ساعت و دمای 60 درجه سلسیوس در سه سطح (005/0، 01/0 و 015/0 درصد بر مبنای وزن خشک خمیرکاغذ) با آنزیم لاکاز تیمار شد. طبقه‌بندی خمیرکاغذ شاهد نشان داد که 3/31% آن شامل نرمه‌ها بوده و میانگین طول الیاف 82/0 میلیمتر به دست آمد. نتایج نشان داد که تیمار با آنزیم لاکاز منجر به کاهش عدد کاپای خمیرکاغذ تا حدود 20% و همچنین کاهش درجه SR تا حدود 14 واحد و در نتیجه آسانگری در قابلیت آبگیری خمیرکاغذ شد. طیف‌سنجی عصاره استخراجی نمونه تیمار شده نیز گویای افزایش نسبی جذب در طول موج 280 نانومتر و تأیید لیگنین‌زدایی خمیرکاغذ توسط آنزیم می‌باشد. بررسی میکروسکوپی دیواره الیاف نمونه تیمار شده مؤید جدا شدن موضعی دیواره بین‌سلولی، پرز‌دار شدن و عاری بودن سطح الیاف از نرمه‌ها می‌باشد. بیشینه میزان ماندگاری آب در دیواره الیاف (WRV) با استفاده از 015/0  درصد آنزیم به دست آمد. چگالی ظاهری کاغذهای ساخته شده از الیاف تیمار شده نسبت به شاهد کاهش نشان داد که انتظار کاهش مقاومت‌های کاغذ را به دنبال خواهد داشت.
 

کلیدواژه‌ها


1-Banci L., Ciofi-Baffoni S., Tien M., Lignin and Mn peroxidase-catalyzed oxidation of phenolic lignin oligomers , Biochemistry, 38, 3205, (1999).

2-Bhat, G., Heitmann, T., Toyce, T., 1991. Nevel techniques for enhancing the strength of second dry fiber, Tappi J. 74 (9), 151-157.

3-Bollag, J., and Leonowicz, A., 1984. Applied and Environmental Microbiology 48, 849.

4-Bourbonnais R., Paice M.G., 1996. Enzymatic delignification of kraft pulp using laccase and a mediator , Tappi J. 79,199-205.

5-Brancato, A. A., 2008. Effect of progressive recycling on cellulose fiber surface properties, Doctor of philosophy thesis, Georgia institute of technology, School of chemical and bimolecular engineering, 131p.

6-Camarero S., Ibarra D., A´ ngel T. Mart´ınez, Javier Romero, Ana Guti´errez, Jos´e C. del R´., 2007. Paper pulp delignification using laccase and natural mediators. Enzyme and Microbial Technology, 40, 1264–1271.

7-Chandra, R. P., and Ragauskas, A. J., 2002. Evaluating Laccase Facilitated Coupling of Phenolic Acids to High-Kappa Kraft Pulps, Enzyme and Microbial Technology, 30, 855-861.

8-Call H.P. and MuckeI., 1997. Journal of Biotechnology, 1637-53.

9-Da Silva T.A., Mecchiutti P., Zanattini M. A., Ramos L.P., 2007. Chemical haracterization of pulp component in unbleached soft wood kraft fiber recycled with the assistance of Laccase /HBT system. Bioresource Journal. 2(4), 616-629.

10-Gianfreda, L., Xu, F., and Bollag, J. M., 1999. Bioremediation Journal, 3. 1.

11-Hamesi, A., 1995. Application enzyme biotechnology in pulp and paper industry, Journal of agricultural science, Islamic Azad University. (1): 11-17. (In Persian)

12-Howard, R. C., and Bichard, w., 1992. The effects of recycling on pulp properties. J. Pulp Paper Sci., 18(4), J. 151-159.

13-Horn, R. A., 1993. What are the effects of recycling on fiber and paper properties? Prog. Paper Recycling, 4(2): 76.

14-ISIRI test method, 1388.3788-3, Pulps-Preparation of laboratory sheets for physical testing- Part3: Conventional and Rapid-Köthen sheet formers using a closed water system, Institute of Standards and Industrial Research of Iran.

15-Jahan Latibari, A., Hossienzadeh, A., Fakhrian, A., 2000. PROPERTIES OF EUCALYPTUS CAMALDULENSIS WOOD GROWN IN SOUTHERN REGION OF IRAN, Iranian journal of wood and paper science research, Research Institute of Forests and Rangelands, (10): 91-147. (In Persian)

16-Mckee, R. C., 1997. Effect of repulping on sheet properties and fiber characrteristics. Paper Trade. J, 155(1): 34.

17-Mirshokraei, S. A., 1381, Guide to waste paper. Aiezh press, 140 pages.  (In Persian)

18-Mocchiutti P., Zanuttini, M., Kruus, K., and Suurnäkki, A. 2008. Improvement of the fiber – bonding capacity of unbleached recycled pulp by the Laccase /mediator treatment, Tappi J. .

19-Nazhad, N. and Paszner, L., 1994. Fundamentals of strength loss in recycled paper. Tappi J, 77(9), 171-179.

20-Pag, D. H.  , and Tydeman, P. A., 1962. A new theory of the shrinkage, structure and properties of paper, Trans. ED. F. Bolam. Oxford Symposium, 1961, Tech. Seet. British paper and board makers assouation, London, pp.379-421.

21-SCAN standard, 1972. C 19:6, “SR degree of pulp and paper”.

22-Sarkar,J.M.,  Cosper, D.R., and Hartig, E.J. 1995. Applying enzymes and polymers to enhance the freeness of recycled fiber, Tappi J, 78(2), 89-95.

23-Saparrat, M.C.N., Mocchiutti, P., Liggieri, C.S., Aulicino, M.B., Caffini, N.O., Balatti, P.A., and Martinez, M.J. 2008. Ligninolytic enzyme ability and potential biotechnology applications of the white-rot fungus Grammothele subargentea LPSC no. 436 strain, Elsevier Ltd., Process Biochemistry 43, 368–375.

24-Schlosser D, Grey R., and Fritsche W., 1997. Applied Microbial Biotechnology, 47, 412.

25-Sealey J. and  Ragauskas, A. J., 1998. Residual lignin studies of laccase-delignified kraft pulps. Enzyme and Microbial Technology 23:422–426, 1998,Institute of Paper Science and Technology, Atlanta, GA.

26-Tappi test methods, 1999. T 236 om-99, “Kappa number of pulp”, TAPPI PRESS.

27-Tappi useful test methods, 1991. UM 256, “Water retention value (WRV)”, TAPPI PRESS.

28-Tappi useful test methods, 1983. UM 250, “Acid-soluble lignin content”, TAPPI PRESS.

29-Tesotove Lidia, 2006. Hemicellulose extraction from Birch wood prior to kraft cooking (extraction optimization and pulp properties investigation) Uleå University of Technology, Master´s Thesis. 1-69.

30- Van wyk, W. and Gerischer, G., 1982. The influence of recycling on the strength

properties of machine made paper. Paperi Puu 64(9): 26 526.

31-Witayakran S. and Ragauskas A.J., 2008. Modification of high-lignin softwood kraft pulp with laccase and amino acids. Enzyme and Microbial Technology 44, 176–181