تأثیر تیمار خمیرکاغذ کارتن کنگره‌ای کهنه با آنزیم لاکاز بر مقاومت‌های آن

Abstract

سابقه و هدف: کاغذهای تهیه شده از الیاف بازیافتی به علت تعدد چرخه بازیافت، دارای مقاومت‌های کمتری نسبت به کاغذهای تهیه شده از الیاف بکر می‌باشند. به منظور رفع این مشکل، تاکنون راه‌کارهای مختلفی ارائه شده که استفاده از آنزیم-های تخصصی از جمله آنهاست. در حالی که استفاده از آنزیم‌ها در صنایع خمیر و کاغذسازی هنوز در مرحله تحقیق و توسعه است، اما برخی از این واحدهای پیشتاز توانسته‌اند این فناوری را به کار گیرند. راهکارهای مختلفی برای تقویت اتصال الیاف بازیافتی و در نتیجه بهبود مقاومت‌های کاغذ ساخته شده از آنها وجود دارد. یکی از این روش‌ها استفاده از آنزیم‌های اکسیدکننده مثل سلولاز و لاکاز است که موجب تسریع در لیگنین‌زدایی می‌شوند. بر اساس تحقیقات انجام شده، سیستم لاکاز- واسطه‌گر بیشترین تاثیر را بر روی افزایش مقاومت‌های کاغذ داشته است. از جمله واسطه‌گرهای متداول لاکاز، ABTS و HBT هستند که دارای جرم مولکولی پایینی بوده و به عنوان بهترین اکسیدکننده قسمت‌های غیرفنلی لیگنین مورد استفاده قرار می-گیرند. در این تحقیق اثر تیمار خمیرکاغذ کارتن کهنه با آنزیم لاکاز به منظور افزایش مقاومت‌های کاغذهای بازیافتی مورد بررسی قرار گرفت.<br /> مواد و روش‌ها: خمیرکاغذ کارتن کنگره‌ای کهنه (OCC) از جعبه تغذیه یک واحد تولید کاغذهای بازیافتی در شمال کشور (شرکت افرنگ نور) تهیه شد و سپس کلاسه‌بندی الیاف آن توسط دستگاه باور مگ‌نت انجام شد. برای تیمار آنزیمی خمیرکاغذ OCC از آنزیم لاکاز و واسطه‌گر HBT استفاده شد. شرایط تیمار آنزیمی شامل رساندن درصد خشکی به 2 و pH به 5 بود که در مدت زمان 2 ساعت و دمای 60 درجه سانتی‌گراد با سه سطح آنزیم (005/0، 01/0 و 015/0 درصد بر مبنای وزن خشک خمیرکاغذ) اعمال شد. برای ساخت کاغذ دست‌ساز و اندازه‌گیری ویژگی‌های آن از استاندارد TAPPI استفاده شد و نیز تجزیه و تحلیل آماری نتایج به کمک طرح آماری کاملاً تصادفی انجام شد.<br /> یافته‌ها: نتایج کلاسه‌بندی الیاف خمیرکاغذ کارتن کنگره‌ای کهنه نشان داد که حدود 31 درصد وزن خمیرکاغذ OCC را نرمه‌ها تشکیل می‌دهند. همچنین تجزیه و تحلیل آماری نتایج به دست آمده نشان داد که تیمار خمیرکاغذ OCC با آنزیم لاکاز بر مقاومت‌های کاغذ دست‌ساز در سطح احتمال 99 درصد معنی‌دار است. با مصرف 005/0 درصد آنزیم لاکاز، شاخص مقاومت به کشش و ترکیدن کاغذ نسبت به نمونه شاهد به طور معنی‌داری افزایش یافت. آزمون دانکن نشان داد که بین میانگین این دو شاخص با مصرف 005/0 و 015/0 درصد آنزیم (بر مبنای وزن خشک خمیرکاغذ) اختلاف معنی‌داری وجود ندارد و در یک گروه آماری قرار می‌گیرند. روند تغییرات شاخص مقاومت به پاره شدن برعکس دو شاخص دیگر بوده و مقاومت کنکورای لایه میانی (CMT) در کلیه سطوح مورد استفاده آنزیم کاهش پیدا کرد. <br /> نتیجه‌گیری: با توجه به اهمیت و نقش دو مقاومت اصلی کشش و ترکیدن در کاغذهای تست لاینر که به طور قابل توجهی در صنایع بسته‌بندی کاربرد دارد، مصرف 005/0 درصد آنزیم لاکاز (نسبت به وزن خشک خمیرکاغذ) به همراه واسطه‌گر HBT برای بهبود این مقاومت‌‌ها توصیه می‌شود. باتوجه به افت شاخص مقاومت کنکورای لایه میانی (CMT)، به کارگیری لاکاز برای تیمار خمیرکاغذ مورد استفاده در ساخت کاغذ کنگره‌ای مناسب نمی‌باشد.