產業關注:造紙工業的“酶”好未來
2015-01-27 15:13 來源:中國科學報 責編:顧穎瑩
- 摘要:
- 近年來隨著生物技術的發展,生物酶制劑的生產水平不斷提高,不僅促進了酶制劑在生物制漿、生物漂白、廢紙生物脫墨、酶法紙漿改善性能及樹脂生物控制等方面的應用,還體現出酶技術在減輕制漿造紙工業環境污染、改善紙漿性能等方面的潛力。
另外,以木材或非木材的一年生草本纖維原料的制漿造紙工藝中存在一些脂溶性抽提物,這些物質脫落后,不能溶于水被除去,若沉積于紙漿帶進紙張中將形成“紙病”,若沉積于紙機上會引起機械故障,需要耗時進行清理。
而利用變色菌、白腐菌等微生物對木屑進行預處理,可以明顯達到樹脂控制的目的。與其相比較,酶制劑主要是通過作用紙漿達到除掉制漿的脂溶性抽提物的目的,利用酶制劑進行樹脂控制具有作用時間短、專一性好等特點。
不僅如此,利用酶制劑進行廢紙脫墨的應用,還可以減少廢水排放、節約水和能源的耗費。
另外,酶還對造紙纖維性能具有改善作用。在制漿工藝中有一個精煉工段,即制漿纖維素的疏解和整理,主要目的是提高纖維素的抄紙性和強度,截斷過長纖維提高抄紙的均一性,改善抄紙的吸收率、孔隙率和白度。傳統方法主要通過機械作用或化學物質的作用達到要求的目標,而利用微生物酶的作用進行紙漿纖維的生物修飾有利于節省能源和減少化學試劑對纖維的破壞。
繼續推動生物技術的應用
在造紙工業中化學制漿的粗漿洗滌、機械漿漂白、廢紙打漿及脫墨等工段中已經有造紙酶工業規模使用的案例,主要包括纖維素酶、木聚糖酶、果膠酶、錳過氧化物酶和漆酶。
另外,一些商業化的纖維素酶,如fibercare、fiberzymlbr和celluclast1.5l也已在造紙工業中應用。
此外,在具有商業開發潛力的細菌纖維素酶中,大部分生產的內切葡聚糖酶主要水解非結晶纖維素,少數的芽胞桿菌和類芽胞桿菌產生的內切葡聚糖酶可以水解微晶纖維素,坎皮納斯類芽胞桿菌生產的耐熱中性纖維素酶已被開發應用于制漿修飾和打漿酶,取得了很好的效果。
可以說,酶在制漿造紙工業的高效應用不僅可以提升生產效率,還可提高紙漿質量、減少能耗和水耗。但是,酶制劑在造紙工業的應用仍然存在成本高、穩定性不足、不易混合、駐留時間不夠及成漿質量不穩定等問題。不過,隨著分子進化及基因重組技術的提高,將有利于提升酶的穩定性及生產水平。此外,生物科學家與造紙工程師的協同攻關也是推動生物技術在紙漿造紙專業應用的另一關鍵。
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