生物技術(shù)在制漿造紙中的應(yīng)用 生物酶脫墨的優(yōu)點(diǎn)

生物技術(shù)，簡(jiǎn)單地概括起來(lái)，就是利用生物有機(jī)體(從微生物直至高等動(dòng)物、植物)或其組成部分(包括器官、組織、細(xì)胞或細(xì)胞器等)發(fā)展新產(chǎn)品或新工藝的一種體系。實(shí)際上是包括操縱生物(微生物、植物、動(dòng)物)的細(xì)胞、組織或酶，進(jìn)行生物合成、生物轉(zhuǎn)化或生物降解，大規(guī)模地生產(chǎn)預(yù)期產(chǎn)品或達(dá)到特殊目的的一門技術(shù)。

生物制漿

生物制漿就是在制漿前利用環(huán)境微生物菌體或其酶制劑對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理，然后蒸煮，獲得紙漿。這個(gè)過(guò)程可節(jié)省蒸煮化學(xué)藥品，對(duì)紙漿纖維特性也有一定改變。

韌皮纖維的生物制漿已有成功的例子。例如丁風(fēng)平等人利用堿性果膠酶(PATE，適宜pH=6.8～9.O)在堿性條件下通過(guò)降解纖維間的果膠和多糖，使三椏皮和構(gòu)皮纖維原料解離成漿。此方法具有能耗低，污染少，且能大幅度提高原料利用率等特點(diǎn)。

生物預(yù)處理可以顯著地降低能耗，改善漿的性能。結(jié)果表明，與未經(jīng)真菌處理的相比，在盤磨機(jī)磨至相同游離度的情況下，楊木可以降低20%的耗能，挪威云杉降低13%的能耗。Kashino稍用IZU一154對(duì)闊葉木和針葉木生物機(jī)械漿進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)粗磨的山毛櫸機(jī)械漿經(jīng)真菌處理7天以后，可使后續(xù)漿能量消耗降低1/3--1/2，且強(qiáng)度性能得到改善;經(jīng)粗磨的云杉機(jī)械漿和紅松漿采用真菌處理10～14天，磨漿能耗約降低1/3，強(qiáng)度性能也有所改善。

生物方法預(yù)處理木片一般采用白腐菌等，這些菌種可以生產(chǎn)木素過(guò)氧化酶和漆酶，生產(chǎn)預(yù)處理本片的主要影響因素是：菌種種類和酶用量、PH值、溫度和濃度、原料材種等。

生物技術(shù)在廢紙脫墨中的應(yīng)用

廢紙脫墨，傳統(tǒng)的脫墨生產(chǎn)線大多采用化學(xué)法，用大量的堿、水、硅酸鈉和工業(yè)皂等使油墨在強(qiáng)堿性化學(xué)品和機(jī)械力的作用下，從紙面脫落，然后通過(guò)浮選和洗滌除去。

生物酶新聞紙脫墨劑的脫墨機(jī)理可能為：生物酶能選擇性地優(yōu)先作用于纖維之間的交界面。使油墨與纖維之間的連接松動(dòng)，在適度的機(jī)械作用下，把油墨從纖維表面脫離下來(lái)。生物酶脫墨劑是一種高效復(fù)合酶制劑。

生物酶脫墨具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)能適應(yīng)任何油墨，油墨與纖維分離徹底，脫墨漿白度高，塵埃少。

(2)纖維得率高。

(3)可降低氫氧化鈉、硅酸鈉、雙氧水等化學(xué)藥品的用量。

(4)脫墨廢水負(fù)荷遠(yuǎn)低于化學(xué)脫墨，有利于環(huán)境保護(hù)。

Putz等人對(duì)膠印新聞紙的酶法脫墨和化學(xué)脫墨進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)酶法脫墨可以節(jié)約大量化學(xué)藥品，降低脫墨廢水的COD含量。國(guó)內(nèi)對(duì)廢新聞紙脫墨的研究還表明，酶法脫墨漿具有更高的白度和相似的物理性能。

生物技術(shù)在漂白中的應(yīng)用

生物酶促漂白技術(shù)，主要是利用半纖維素酶部分酶解纖維細(xì)胞中的半纖維素，使木素更容易與漂劑反應(yīng)而溶出，從而提高漂后漿的白度。半纖維素酶有助于硫酸鹽紙漿的漂白技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的生物技術(shù)應(yīng)用于紙漿的漂白，其基本原理是根據(jù)半纖維素酶(木聚糖酶和甘露糖酶)能引起紙漿中碳水化合物結(jié)構(gòu)的改性而提高脫木素作用。這種酶能使紙漿中部分半纖維素解聚，部分解聚的半纖維素妨礙漂白化學(xué)藥品從紙漿纖維中除去殘留木素。

1989年芬蘭率先應(yīng)用木聚糖酶預(yù)處理硫酸鹽紙漿的工業(yè)化試驗(yàn)。目前，北歐和北美地區(qū)的許多制漿造紙工廠將這一生物技術(shù)應(yīng)用于漂白硫酸鹽漿的工業(yè)化生產(chǎn)。智利制漿廠在藍(lán)桉和亮藍(lán)桉木材硫酸鹽制漿漂白過(guò)程中，采用商品木聚糖酶預(yù)處理未漂白的桉木材硫酸鹽紙漿，并結(jié)合無(wú)素氯漂白順序D.Eop-D(D-二氧化氯、E-堿處理、O-氧氣、P-過(guò)氧化氫)，結(jié)果節(jié)省二氧化氯12%～40%，而對(duì)漂白漿強(qiáng)度沒有影響，白度達(dá)到90%ISO。

生物技術(shù)在打漿中的應(yīng)用

1997年Bhardwaj等人研究了幾種商品木聚糖酶對(duì)打漿和精漿的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，木聚糖酶能使針葉木漿的磨漿能耗降低25%.竹漿降低18%.混合漿(60%舊硫酸鹽瓦楞紙剪碎料漿，40%未漂針葉木漿)降低15%，且對(duì)紙漿的強(qiáng)度性質(zhì)無(wú)影響。

近年來(lái)，桉木制漿發(fā)展迅速，但其導(dǎo)管大且硬，導(dǎo)致打漿困難，給成紙性能帶來(lái)一些不良影響。Honshu Paper公司的一項(xiàng)專利指出，商品纖維素酶能夠提高闊葉木導(dǎo)管的柔韌性，且酶法處理能使導(dǎo)管脫落程度降低80%，同時(shí)紙漿的濾水性、抗張強(qiáng)度和平滑度都得到提高。

眾所周知，硫酸鹽法制漿是生產(chǎn)高強(qiáng)度紙漿最常用的方法，但硫酸鹽漿打漿困難且能耗高卻是困擾生產(chǎn)的主要問題。針對(duì)此問題，鞠成民等人采用纖維素酶、半纖維素酶對(duì)未漂硫酸鹽針葉木漿進(jìn)行預(yù)處理研究，結(jié)果表明，纖維素酶、半纖維素酶以及纖維素酶和半纖維素酶的復(fù)合酶在打漿前對(duì)未漂硫酸鹽針葉木漿進(jìn)行處理可以使纖維細(xì)胞壁變得松弛，利于纖維潤(rùn)脹和細(xì)纖維化，從而提高了打漿度、降低了打漿能耗，而在提高打漿度方面，含外切酶的內(nèi)切酶和多組分復(fù)合酶比單一組分內(nèi)切酶更有效。

纖維素內(nèi)切酶的組成對(duì)酶促打漿有重要影響，如EGl(單一組分纖維素內(nèi)切酶)不具有提高打漿度的作用，而適量的EG5(單一組分纖維素內(nèi)切酶)能提高打漿度，且對(duì)紙漿的裂斷長(zhǎng)無(wú)不利影響。

目前，酶生物漂白、酶法脫墨、在一些工廠己形成規(guī)模，但由于酶法脫墨的機(jī)理還不太清楚，以致酶法脫墨的進(jìn)一步研究與工業(yè)成用受到了限制;對(duì)酶的作用機(jī)理仍需要繼續(xù)研究，使酶法脫墨更具可行性。

生物法制漿工業(yè)化生產(chǎn)，還需解決縮短生物預(yù)處理周期等問題。徹底解決蒸煮黑液?jiǎn)栴}(難點(diǎn)是木素的有效生物降解)仍是制漿廢水無(wú)法通過(guò)生物方法直接解決的難題，特別是以草類為主要原料且無(wú)堿回收裝置的造紙企業(yè)，目前正面臨著生存的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在全球的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，生物技術(shù)在制漿造紙工業(yè)中將會(huì)發(fā)揮更重要的作用。