تاثیر آنزیم استراز بر کاهش مواد استخراجی عامل ایجاد قیر در خمیر کاغذ شیمیایی- مکانیکی (CMP) رنگبری شده و رنگبری نشده

Abstract

سابقه و هدف: یکی از مشکلات متداول در فرآیند کاغذسازی، وجود ترکیبات و فرآورده‌های جانبی ناخواسته از قبیل قیر، مواد چسبناک و آلودگی‌های خارجی در کاغذ می‌باشد، که هر یک از این مواد ممکن است از منابع مختلفی به‌وجود آیند. وجود مواد آبگریز مانند موم‌ها، چربی‌ها، اسیدهای چرب، اسیدهای رزینی، هیدرو کربن ها و ... در چوب به‌عنوان ماده‌ اولیه برای خمیرسازی عامل چنین مشکلاتی می‌باشد. قیر واژه‌ای است که در ضمن فرآیند کاغذسازی به‌وجود می‌آید و می‌تواند مشکلات قابل توجهی را به همراه داشته باشد. عمده‌ترین تاثیرات مخرب قیرها شامل مسدود شدن نمد آبگیری و چسبیدن به توری یا سیلندرهای خشک کن است که در نهایت موجب توقف‌های مکرر در ماشین کاغذ و یا لکه‌های چسبناک در محصول نهایی ‌شود. امروزه نیز برخی از مواد برای رفع این مشکلات در مقیاس صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است.<br /> مواد و روش‌ها: در این پژوهش، ابتدا خمیر CMP رنگبری نشده و رنگبری شده توسط سه حلال تولوئن، اتانول و دی کلرو متان استخراج شده و ترکیبات استخراجی موجود در آن به لحاظ کمی و کیفیاندازه گیری شد. در مرحله بعد این خمیر توسط 2/0 واحد آنزیم استراز به ازاء هر گرم خمیر در محیط آبی (H2O) و 8 درصد خشکی و دمای 50 درجه سانتی‌گراد به مدت 45 دقیقه همراه با عمل هم‌زدن مکانیکی تیمار شد. تیمار آنزیمی برای هر یک از خمیرهای رنگبری‌شده و رنگبری‌نشده به‌صورت جداگانه انجام شد و سپس تاثیرات ایجاد شده در خمیرها با استفاده از کروماتوگرافی گازی/ طیف سنجی جرمی (GC/MS)، مورد بررسی قرار گرفتند.<br /> یافته‌ها: به‌طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که در تیمار استفاده شده با حلال اتانول، فرآیند رنگ‌بری سبب افزایش مقدار آلکان‌ها، مشتقات 1و2 بنزن دی‌کربوکسیلیک اسید، الکل‌ها، ترکیبات سیلیس‌دار و به مقدار جزئی آلدهیدها شده و همچنین کاهش استر اسیدهای چرب، مشتقات فنولی و کتون‌ها را در پی داشته است. روند فوق در حضور آنزیم نیز وجود دارد، با این استثنا که کتون‌ها مشاهده نشده‌اند و ترکیبات سیلیسیم‌دار و اسیدهای چرب افزایش داشته‌اند. افزایش ترکیبات سیلیس‌دار به‌خاطر سه ترکیب حاصل از آنزیم است. در تیمار استفاده‌شده با حلال دی‌کلرومتان، رنگبری موجب افزایش آلکان‌ها، کتون‌ها و ترکیبات سیلیس‌دار و کاهش اسیدهای چرب، استر اسیدهای چرب، مشتقات 1و2 بنزن دی‌کربوکسیلیک اسید، آلکن‌ها، آلدهیدها و مشتقات فنولی شده است. روند فوق برای حضور آنزیم نیز وجود دارد به استثنای آلدهیدها، الکل‌ها، مشتقات فنولی، کتون‌ها و آمیدها که در هیچ کدام از دو خمیر مشاهده نشده-اند که نشان از تخریب آنها دارد. در تیمار استفاده‌شده با حلال تولوئن، اثر رنگبری به صورت افزایش هالوآلکان‌ها، استر اسیدهای چرب، مشتقات 1و2 بنزن دی‌کربوکسیلیک اسید و آلدهیدها و کاهش مقدار آلکان‌ها و مشتقات فنولی مشاهده شده است. در اثر استفاده از آنزیم در این حلال و در خمیر رنگبری‌نشده، مقادیر بیشتری از مشتقات 1و2 بنزن دی‌کربوکسیلیک اسید، آلدهید و الکل وجود دارد.<br /> نتیجه‌گیری: با‌توجه به نتایج به‌دست آمده از تاثیرتیمار آنزیمی بر خمیر CMP به کمک ستگاه GC/MS، می‌توان اذعان داشت که آنزیم استراز عملکرد قابل توجهی در تغییر ترکیبات شیمیایی استخراج شده با حلال‌های مورد استفاده داشته است.<br /> عمده ترکیبات فرار قیر در غیاب آنزیم و با حلال اتانول و تولوئن، مشتقات 1و2 بنزن دی‌کربوکسیلیک اسید هستند. در حضور آنزیم و در حلال اتانول نیز این ترکیبات عمده بودند. در حضور آنزیم و در حلال تولوئن، آلدهیدها بیشترین درصد نسبی را دارا هستند. آلکان‌ها، در خمیر رنگ‌بری‌شده و در حلال‌ دی‌کلرومتان شاخص بودند. نتایج نشان داد در تیمار استفاده شده با حلال اتانول، فرآیند رنگ‌بری سبب افزایش مقدار آلکان‌ها، مشتقات 1و2 بنزن دی‌کربوکسیلیک اسید، الکل‌ها، ترکیبات سیلیس‌دار و به مقدار جزئی آلدهیدها شده و همچنین کاهش استر اسیدهای چرب، مشتقات فنولی و کتون‌ها را در پی داشته است.