پديد آورندگان :
آريائي منفرد، محمدهادي دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - دانشكده مهندسي چوب و كاغذ , رسالتي، حسين دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري - دانشكده منابع طبيعي , دشتباني خضري، رضا دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان , تاتاري، علي اصغر دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان , قلي نژاد، محمد دانشگاه گلستان
كليدواژه :
آنزيم استراز , خمير كاغذ شيميايي مكانيكي , قير , طيف سنجي جرمي , كروماتوگرافي گازي , CMP
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: يكي از مشكلات متداول در فرآيند كاغذسازي، وجود تركيبات و فرآورده‌هاي جانبي ناخواسته از قبيل قير، مواد چسبناك و آلودگي‌هاي خارجي در كاغذ مي‌باشد، كه هر يك از اين مواد ممكن است از منابع مختلفي به‌وجود آيند. وجود مواد آبگريز مانند موم‌ها، چربي‌ها، اسيدهاي چرب، اسيدهاي رزيني، هيدرو كربن ها و ... در چوب به‌عنوان ماده اوليه براي خميرسازي عامل چنين مشكلاتي مي‌باشد. قير واژه‌اي است كه در ضمن فرآيند كاغذسازي به‌وجود مي‌آيد و مي‌تواند مشكلات قابل توجهي را به همراه داشته باشد. عمده‌ترين تاثيرات مخرب قيرها شامل مسدود شدن نمد آبگيري و چسبيدن به توري يا سيلندرهاي خشك كن است كه در نهايت موجب توقف‌هاي مكرر در ماشين كاغذ و يا لكه‌هاي چسبناك در محصول نهايي شود. امروزه نيز برخي از مواد براي رفع اين مشكلات در مقياس صنعتي مورد استفاده قرار گرفته است.
مواد و روش‌ها: در اين پژوهش، ابتدا خمير CMP رنگبري نشده و رنگبري شده توسط سه حلال تولوئن، اتانول و دي كلرو متان استخراج شده و تركيبات استخراجي موجود در آن به لحاظ كمي و كيفياندازه گيري شد. در مرحله بعد اين خمير توسط 2/0 واحد آنزيم استراز به ازاء هر گرم خمير در محيط آبي (H2O) و 8 درصد خشكي و دماي 50 درجه سانتي‌گراد به مدت 45 دقيقه همراه با عمل هم‌زدن مكانيكي تيمار شد. تيمار آنزيمي براي هر يك از خميرهاي رنگبريشده و رنگبري‌نشده به‌صورت جداگانه انجام شد و سپس تاثيرات ايجاد شده در خميرها با استفاده از كروماتوگرافي گازي/ طيف سنجي جرمي (GC/MS)، مورد بررسي قرار گرفتند.
يافته‌ها: به‌طور كلي نتايج اين تحقيق نشان داد كه در تيمار استفاده شده با حلال اتانول، فرآيند رنگبري سبب افزايش مقدار آلكان‌ها، مشتقات 1و2 بنزن دي‌كربوكسيليك اسيد، الكل‌ها، تركيبات سيليس‌دار و به مقدار جزئي آلدهيدها شده و همچنين كاهش استر اسيدهاي چرب، مشتقات فنولي و كتون‌ها را در پي داشته است. روند فوق در حضور آنزيم نيز وجود دارد، با اين استثنا كه كتون‌ها مشاهده نشده‌اند و تركيبات سيليسيم‌دار و اسيدهاي چرب افزايش داشته‌اند. افزايش تركيبات سيليس‌دار به‌خاطر سه تركيب حاصل از آنزيم است. در تيمار استفاده‌شده با حلال دي‌كلرومتان، رنگبري موجب افزايش آلكان‌ها، كتون‌ها و تركيبات سيليس‌دار و كاهش اسيدهاي چرب، استر اسيدهاي چرب، مشتقات 1و2 بنزن دي‌كربوكسيليك اسيد، آلكن‌ها، آلدهيدها و مشتقات فنولي شده است. روند فوق براي حضور آنزيم نيز وجود دارد به استثناي آلدهيدها، الكل‌ها، مشتقات فنولي، كتون‌ها و آميدها كه در هيچ كدام از دو خمير مشاهده نشده-اند كه نشان از تخريب آنها دارد. در تيمار استفاده‌شده با حلال تولوئن، اثر رنگبري به صورت افزايش هالوآلكان‌ها، استر اسيدهاي چرب، مشتقات 1و2 بنزن دي‌كربوكسيليك اسيد و آلدهيدها و كاهش مقدار آلكان‌ها و مشتقات فنولي مشاهده شده است. در اثر استفاده از آنزيم در اين حلال و در خمير رنگبري‌نشده، مقادير بيشتري از مشتقات 1و2 بنزن دي‌كربوكسيليك اسيد، آلدهيد و الكل وجود دارد.
نتيجه‌گيري: با‌توجه به نتايج به‌دست آمده از تاثيرتيمار آنزيمي بر خمير CMP به كمك ستگاه GC/MS، مي‌توان اذعان داشت كه آنزيم استراز عملكرد قابل توجهي در تغيير تركيبات شيميايي استخراج شده با حلال‌هاي مورد استفاده داشته است.
عمده تركيبات فرار قير در غياب آنزيم و با حلال اتانول و تولوئن، مشتقات 1و2 بنزن دي‌كربوكسيليك اسيد هستند. در حضور آنزيم و در حلال اتانول نيز اين تركيبات عمده بودند. در حضور آنزيم و در حلال تولوئن، آلدهيدها بيشترين درصد نسبي را دارا هستند. آلكان‌ها، در خمير رنگبريشده و در حلال دي‌كلرومتان شاخص بودند. نتايج نشان داد در تيمار استفاده شده با حلال اتانول، فرآيند رنگبري سبب افزايش مقدار آلكان‌ها، مشتقات 1و2 بنزن دي‌كربوكسيليك اسيد، الكل‌ها، تركيبات سيليس‌دار و به مقدار جزئي آلدهيدها شده و همچنين كاهش استر اسيدهاي چرب، مشتقات فنولي و كتون‌ها را در پي داشته است.
چكيده لاتين :
Background and objectives: One of the common problems in the papermaking process is compounds
and unwanted by-products such as pitch, sticky and foreign pollution in paper that each of these materials may come from various sources. The wood as raw material for pulping is an agent of these problems; because wood have contained hydrophobic materials such as wax, lipids, fatty acids, resin acids, hydrocarbons and etc. Pitch is the term that produces in the papermaking process and leads to
considerably problems. The main destructive impacts of pitch, including blocking and hang lace to felt
dewatering or drying cylinders occur that creates holes in the paper. Nowadays, some of the material to
removal these problems on an industrial scale are used.
Material and methods: In this study, after obtaining extractive compounds from bleached and
unbleached CMP pulp, pulps were treated by 0.2 units, equivalent of 0.001 g of esterase enzyme in the
water condition (H2O) and consistency of 8% at 50 0C for 45 min with mechanical mixing. Enzyme
treatment for the unbleached and bleached pulp was done as separation stage; therefore, the effect of
enzyme treatments in pulps using gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) was studied.
Results: Generally, results of this study showed that treatment use with ethanol solvent, bleaching
process leads to increasing the amount alkanes, 1 and 2 benzene di-carboxylic acid derivatives, alcohols,
silica compounds and minor amounts of aldehydes and as well as lower the esters fatty acids, phenolic
and ketones derivatives. There is also a trend in the presence of the enzyme except that ketones were not in pulp and fatty acids increased. Increase of silica compounds is due to three combinations of enzymes. In treatment with use of di-chloromethane solvent, bleaching process leads to increase of alkanes, ketones and silica compounds and reducing the fatty acids, esters of fatty acids, 1 and 2 benzene di-carboxylic acid derivatives, alkenes, aldehydes and phenolic derivatives. There is also a trend for the enzymes with the exception of aldehydes, alcohols, phenolic derivatives, ketones and amides not observed in any of the two pulp that of their destruction. In treatment with use of toluene solvent, the impact of bleaching as increasing of halo-alkanes, esters of fatty acids, 1 and 2 benzene di-carboxylic acid derivatives and aldehydes and reducing of alkanes and phenolic derivatives not observed. The use of enzymes in this solvent and in the unbleached pulp, high amounts of 1 and 2 benzene di-carboxylic acid derivatives, aldehydes and alcohols were presence in pulp.
Conclusion: According to the results obtained from GC/MS, it can be said that esterase enzyme has good
performance relatively compared to solvents. As previously mentioned the deposition of extractives in pulp and paper equipment leads to reduce the run-ability of the papermaking machine, causing a tear in the paper and eventually disability of operations and is involved in major economic losses. Triglycerides wood, especially in the factories that used softwoods as raw material, play an important role in the formation of pitch deposits. Therefore, the use of enzyme systems could have a key role in controlling of pitch.
