استفاده از تیمار زایلاناز و استخراج قلیایی سرد برای استخراج همی‌سلولزها از خمیرکاغذ رنگبری شده باگاس جهت تولید خمیر حل‌شونده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته دکتری علوم و صنایع خمیر و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

4 پروفسور گروه محصولات و سیستم‌های زیستی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آلتو، اسپو، فنلاند

چکیده

در این تحقیق، خمیر کاغذ رنگبری شده باگاس کارخانه صنایع کاغذ پارس برای استخراج همی‌سلولز و تولید خمیر حل‌شونده، در معرض تیمار زایلاناز و استخراج قلیایی سرد به صورت مجزا و تلفیقی قرار گرفت. اثر مثبت آنزیم بر حذف همی‌سلولزها مشاهده و با افزایش دوز آنزیم زایلاناز( 01/0 تا 05/0 گرم بر گرم خمیرکاغذ)، خروج همی‌سلولزها از خمیرکاغذ افزایش یافت اما همچنان مقادیر زیادی از همی‌سلولزها در خمیرکاغذ بعد از تیمار آنزیمی باقی می‌مانند. شاخص پلی‌دیسپرسیتی (PDI) با اعمال تیمار زایلاناز افزایش (21/8-45/8 ) یافته که منجر به دامنه توزیع وزن مولکولی گسترده‌تری می‌شود. میزان سلولز با وزن مولکولی زیاد (2000DP>) با اعمال تیمار زایلاناز افزایش یافته و بیشترین میزان در سطح 05/0 گرم آنزیم مشاهده گردید. تیمار استخراج قلیایی سرد در مقایسه با تیمار زایلاناز، منجر به خروج بسیار قابل ملاحظه همی‌سلولزها از خمیرکاغذ می‌شود. از سوی دیگر تیمار استخراج قلیایی سرد موجب افزایش درجه روشنی و گرانروی خمیرکاغذها (بترتیب به میزان 04/82 و 454 میلی‌لیتر/گرم ) می‌گردد. همچنین با این تیمار، دامنه توزیع وزن مولکولی محدودتری می‌تواند حاصل شود که پتانسیل زیادی برای تولید هدفمند سلولز ایجاد می‌کند. در کل نتایج این تحقیق حاکی از موفقیت تبدیل خمیرکاغذ به خمیر حل‌شونده با یک مرحله تیمار قلیایی سرد می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sixta, H.,Iakolev, M.,Testova, L.,Roselli, A.,Hummel, M.,Borrega, M., van Heiningen, A.,Froschauer, C.and Schottenberger, H., 2013. Novel concepts of dissolving pulp production.Cellulose, 20:1547 – 1561.

[2] Sixta, H., 2006. Pulp purification.in: H. Sixtas, Handbook of Pulp. Wiley-VCH VerlagGmbH& Co. KGaA, Weinheim.933-965.

[3] Paice, M.G. andJurasek, L., 1984. Removing hemicellulose from pulps by specific enzymic hydrolysis. Journal of Wood Chemistry and Technology, 4: 187-198.

[4] Ibarra, D., Kopcke, V.and EK, M., 2009. Exploring enzymatic treatments for the production of dissolving grade pulp from different wood and non-wood paper grade pulps. Holzforschung. 63:721-730.

[5 ]Köpcke, V., Ibarra, D. andEk, M., 2008. Increasing accessibility and reactivity of paper grade pulp by enzymatic treatment for use as dissolving pulp.Nordic Pulp & Paper Research Journal. 23: 363-368.

[6] Gehmayr, V. andSixta, H., 2012. Pulp Properties and Their Influence on Enzymatic Degradability.Biomacromolecules, 13: 645-651.

[7] Gehmayr, V., Schild, G.andSixta, H., 2011. A precise study on the feasibility of enzyme treatments of a kraft pulp for viscose application.Cellulose, 18: 479-491.

[8] Ibarra, D., Köpcke, V., Larsson, P.T., Jääskeläinen, A.-S. and Ek, M., 2010. Combination of alkaline and enzymatic treatments as a process for upgrading sisal paper-grade pulp to dissolving-grade pulp.Bioresource Technology, 101: 7416-7423.

[9] Christov, L.P. and Prior, B.A., 1993.Xylan removal from dissolving pulp using enzymes of Aureobasidiumpullulans.Biotechnology Letters, 15: 1269-1274.

[10] Puls, J., Schmidt, O. andGranzow, C., 1987. Alpha -Glucuronidase in two microbial xylanolytic systems. Enzyme and Microbial Technology, 9: 83-88.

[11] Gehmayr, V. andSixta, H., 2011. Dissolving pulps from enzyme treated kraft pulps for visco application. LenzingerBerichte, 89: 152-160.

[12] Sixta, H., 2006. Pulp properties and applications. Handbook of Pulp. Ed. Sixta, H. Publ. WILEYVCHVerlag GmbH & Co. Weinheim. p. 1009 – 1067.

[13] Dinand, E., Vignon, M., Chanzy, H. and Heux, L., 2002. Mercerization of primary wall cellulose and its implication for the conversion of cellulose I → cellulose II. Cellulose 9: 7–18.

[14] Stipanovic, A.J. and Sarko, A., 1976. Packing Analysis of Carbohydrates and Polysaccharides. 6. Molecular and Crystal Structure of Regenerated Cellulose II. Macromolecules 9: 851–857.

[15] Jackson, L.S., Heitmann, J.A., Jr. and Joyce, T.W., 1998. Production of dissolving pulp from recovered paper using enzyme, Tappi Journal, 81(3): 171-178.

[16] Hakala, T.K., Liitiä, T.andSuurnäkki, A., 2013. Enzyme-aided alkaline extraction of oligosaccharides and polymeric xylan from hardwood kraftpulp.Carbohydrate polymers, 93: 102-108.

[17] Wu, Ch., Zhou, Sh., Li, R., Wang, D.and Zhao, Ch., 2015. Reactivity improvement of bamboo dissolving pulp by xylanasemodification.BioResources, 10(3): 4970-4977.

[18] Janson, J., 1970. Calculation of the polysaccharide composition of wood and pulp.Paperijapuu, 52: 323 – 329.

[19] Borrega, M., Tolonen, L. K., Bardot, F., Testova, L. and Sixta, H., 2013. Potential of hotwater extraction of birch wood to produce high-purity dissolving pulp afteralkalinepulping.Bioresource Technology, 135: 665–671.

[20] Christive, L. P., Szakacs, G., Rele, M. V. and Balakrishnan, H., 1999.Screening of cellulose-free fungal xylanases and evaluation of their performance on sulfite dissolving pulp.Bioresour. Technol, 13(5): 313-316.

[21] Paice, M. G., Bernier, R. J. and Jurasek, L., 1988. Viscosity-enhancing bleaching of hardwood kraft pulp with xylanase from a cloned gene.Biotechnol.Bioeng, 32 (2): 235-239.

[22] Sixta, H., Harms, H., Dapia, S., Parajo, J.C., Puls, J., Saake, B., Fink, H.-P. and Röder, T. ,2004. Evaluation of new organosolv dissolving pulps. Part I: Preparation, analytical characterization and viscose processability. Cellulose, 11 (1): 73-83.