نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• امید درویش زاده ¹
• احمد جهان لتیباری ²
• امیر لشگری ³
• شادمان پورموسی ⁴
• آژنگ تاجدینی ³

¹ دانشگاه آزاد اسلامی کرج

² گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرج

³ گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه آزاد کرج

⁴ گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه آزاد اسلامی کرج

چکیده

سابقه و هدف: فرآیند پالایش خمیر کاغذ به عنوان یکی از ارکان اساسی در صنایع تولید کاغذ، نقش اصلی در توسعه ویژگی‌های مقاومتی شبکه الیاف کاغذ ایفا می‌کند. ولی کاغذسازی همسو با بحران جهانی انرژی با چالش‌ مصرف زیاد انرژی، به‌ویژه در بخش پالایش الیاف مواجه است. لاجرم این صنعت کوشش های زیادی در راستای کاهش انرژی از آنجمله افزودن مواد شیمیایی جایگزین بعمل آورده است. همچنین در مرحله پالایش، تنش‌های فشاری و برشی موجب واکشیدگی، انعطاف‌پذیری و فیبریلاسیون داخلی و خارجی الیاف می‌شوند و سطح تماس بالقوه برای پیوندهای ‌الیافی را افزایش می‌دهند. در نقطه مقابل پالایش بیش از اندازه، می‌تواند کوتاه‌ شدن الیاف و تولید نرمه را افزایش دهد. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی استفاده از آنزیم سلولاز به عنوان یک فراوری دوستدار محیط ‌زیست برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و بهبود خواص خمیرکاغذ و کاغذ، انجام شده است.
مواد و روش ها: دو توالی «اول آنزیم سپس پالایش ER» و «اول پالایش سپس آنزیم RE» در سه مقدار مصرف سلولاز ۲۰۰، ۳۰۰ و ۴۰۰ قسمت در میلیون (وزن الیاف ) و سه زمان واکنش ۶۰، ۹۰ و ۱۲۰ دقیقه جمعا 18 ترکیب شرایط بررسی شدند. خمیر کاغذ پایه، مخلوطی شامل ۷۰ درصد وزنی خمیر کاغذ کرافت الیاف کوتاه پهن‌برگان و ۳۰ درصد وزنی خمیرکاغذ کرافت الیاف بلند سوزنی‌برگان بود. از خمیر کاغذ هر یک از ۱۹ ترکیب، (شاهد و 18 ترکیب) بر اساس دستورالعمل های Tappi درجه روانی خمیر کاغذ اندازه گیری شد و کاغذ دست‌ساز تهیه و اندازه گیریهای مقاومتی و نوری انجام شد. فایل تحلیلی شامل میانگین ۱۹ ترکیب فاکتوریل، برای پاسخ‌های مکانیکی، درجه روانی، ویژگی‌های نوری بود. مدل‌های سطح پاسخ با انتخاب بر پایه اعتبارسنجی حذف‌تکی، تحلیل مؤلفه‌های اصلی، خوشه‌بندی سلسله‌مراتبی، مقایسه توصیفی نه جفت هم‌شرایط، همبستگی رتبه‌ای و مطلوبیت چندپاسخی همراه با تحلیل حساسیت استفاده شد.
نتایج: بر پایه میانگین شرایط دوز–زمان، ER در مقایسه با RE شاخص مقاومت به ترکیدن (۲٫۵۰ در برابر ۱٫۷۰ kPa·m²/g)، شاخص مقاومت به کشش (۵۱٫۴۴ در برابر ۴۴٫۱۶ N·m/g) و روشنی (۸۲٫۷۸ در برابر ۸۰٫۰۵ درصد) بیشتری داشت، در حالی که در هر دو توالی شاخص مقاومت به پاره شدن کمتری از شاهد نشان دادند. بیشترین شاخص مقاومت به ترکیدن و شاخص مقاومت به کشش در ER300-120 به‌ ترتیب ۲٫۹۰ و ۶۰٫۱۴ بود که ۶۶٫۷ و ۴۳٫۵ درصد بیشتر از شاهد است. نتایج توصیفی نشان داد ER300-120 مناسب‌ترین توازن مشاهده‌شده میان خواص مبتنی بر پیوند و پاسخ پالایش را در شرایط این آزمایش فراهم می‌کند.
نتیجه گیری: نتایج ویژگی‌های مقاومتی، درجه روانی و خصوصیات نوری نشان داد که ترتیب انجام تیمار آنزیمی و پالایش بر عملکرد خمیرکاغذ مؤثر است. توالی ER در مقایسه با RE میانگین ویژگیهای مقاومتی و نوری برتری داشت. در ER300-120، مقاومت به ترکیدن و مقاومت به کشش نسبت به شاهد به‌ترتیب 7/66 و 5/43 درصد افزایش یافت. عملکرد RE یکنواخت نبود؛ میانگین شاخص مقاومت به کشش آن اندکی بیشتر از شاهد بود، ولی در مورد سایر ویژگیها کمتر از شاهد قرار گرفتند و میانگین زردی در این توالی افزایش یافت. شاخص مقاومت به پاره شدن در همه شرایط آنزیمی کمتر از شاهد بود. این محدودیت باید هنگام انتخاب دوز و زمان در همراه مزایای مقاومت به کشش و مقاومت به ترکیدن در نظر گرفته شود؛ علت آن به کم شدن اندازه الیاف و ایجاد نرمه و صدمه به مقاومت ذاتی الیاف است.
واژه‌ های کلیدی: سلولاز، پالایش ، خمیر کاغذکرافت، درجه روانی، ویژگیهای‌های مقاومتی، نوری

کلیدواژه‌ها

• سلولاز
• پالایش
• خمیر کاغذکرافت
• درجه روانی
• ویژگیهای‌های مقاومتی
• نوری

موضوعات

• خمیر کاغذ و کاغذ