
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,624,341 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,213,976 |
تاثیر آنزیم استراز بر کاهش مواد استخراجی عامل ایجاد قیر در خمیر کاغذ شیمیایی- مکانیکی (CMP) رنگبری شده و رنگبری نشده | ||
پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل | ||
مقاله 1، دوره 25، شماره 1، خرداد 1397، صفحه 1-18 اصل مقاله (529.5 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2017.11371.1600 | ||
نویسندگان | ||
محمد هادی آریائی منفرد* 1؛ حسین رسالتی2؛ رضا دشتبانی خضری3؛ علی اصغر تاتاری3؛ محمد قلی نژاد4 | ||
1دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ | ||
2دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری | ||
3دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
4دانشگاه گلستان | ||
چکیده | ||
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. 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. 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. 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. 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. | ||
کلیدواژهها | ||
آنزیم استراز؛ خمیر کاغذ شیمیایی- مکانیکی؛ قیر؛ طیف سنجی جرمی؛ کروماتوگرافی گازی | ||
مراجع | ||
1. Bajpai, P. 2013, Biorefinery in the pulp and paper technology. Elsevier academic press. ISBN: 978-0- 12-409508-3. 2. Bartle, K.N., and Myers, P. 2002. History of gas chromatography. Trends in analytical chemistry. 21(9-10): 547-557. 3. Burman, S., Breslow, E., Chait, B.T., and Chaudhary, T. 1988. Application of high performance liquid chromatography in neurophysin disulfide assignment. Journal of chromatography. 443: 258-298. 4. Demuner, B.J., Junior, N.P., and Antunes, A.M.S. 2011. Technology prospecting on enzymes for the pulp and paper industry. Journal of technology management and innovation. 6(3): 148-158. 5. Farrell, R.L., Hata, K., and Wall, M.B. 1997. Solving pitch problems in pulp and paper processes by the use of enzymes or fungi. Advances in biochemical engineering/biotechnology. 57: 197-212. 6. Freire, C., Silvestre, A., Pascoal Neto, C., and Evtuguin, D. 2006. Effect of oxygen, ozone and hydrogen peroxide bleaching stages on the contents and composition of extractives of Eucalyptus globulus kraft pulps. Bioresource Technology. 97(3): 420-428. 7. Gutiérrez, A., and del Río, J.C. 2005. Chemical characterization of pitch deposits produced in the manufacturing of high-quality paper pulps from hemp fibers. Bioresource Technology. 96(13): 1445- 1450. 8. Gutiérrez, A., del Río, J.C., and Martínez, A.T. 2009. Microbial and enzymatic control of pitch in the pulp and paper industry. Application of microbial and biotechnology. 82: 1005-1018. 9. Hemmasi, A.H. 2005. Applications of biotechnology in pulp and paper industry. Journal of agricultural sciences (Islamic Azad University). 11(1): 105-119. (In Persian) 10. Hosseini Hashemi, KH., Parsapajouh, D., Khademi Eslam, H., Mirshokraie, A., and Hemmasi, A.H., 2006. Identification of chemical compounds within north of Iran’s walnut heart wood extractives by GC/MS method. Journal of agricultural sciences (Islamic Azad University). 12(4): 939-947. (In Persian) 11. Hubbe, M.A., Rojas, O.J., and Venditti, R.A. 2006. Control of tacky deposits on paper machines – A review. Nordic Pulp and Paper Research Journal. 21: 154- 171. 12. Jegannathan, K.R., and Nielsen, P.H. 2012. Environmental assessment of enzyme uses in industrial production–a literature Review. Journal of cleaner production. DOI: 10.1016/ j. jclepro.11.005. 13. Kamali zadeh, A. 1988. Gas Chromatography Principles, university publication center, first edition, Tehran. 285p. (translated in Persian) 14. Kilulya, K.F., Msagati, T.A.M., Mamba, B.B., Ngila, J.C., and Bush, T. 2011. Imidazolium ionic liquids as dissolving solvents for chemical grade cellulose in the determination of fatty acids using gas chromatography mass spectrometry. BioResources. 6: 3272-3288. 15. Kumar, S.A., Sharma, S.K., and Ankush, G. 2012. Fiber modification with enzymes for improving refining and drainage. IPPTA J. 24: 161-165. 16. Leisola, M., Jokela, J., Pastinen. O., and Turunen, O. 2009. Industrial use of enzymes. Journal of physiology and maintenance. 2: 161-185. 17. Li, G., and Liu, W. 2011. Adsorption of pitch and stickies on magnesium aluminum hydroxides treated at different temperatures. BioResources. 6(2): 1972-1987. 18. Marques, G., Molina, S., D. Babot, E., Lund, H., C.del Rio, J., and Gutiérrez, A. 2011. Exploring the potential of fungal manganese-containing lipoxygenase for pitch control and pulp delignification. Bioresource Technology. 102: 1338-1343. 19. Martínez-Iñigo, M.J., Immerzeel, P., Gutierrez, A., Carlos del Río, J., Alvarez, R.S. 1999. Biodegradability of extractives in sapwood and heartwood from scots pine by sapstain and white rot fungi. Holzforschung. 53: 247-252. 20. McNair, Harold M., Miller, James M. 2009. Basic Gas Chromatography. 2nd Edition, Wiley publication, 256p. 21. Matisova´, E., and Domotorova, M. 2003. Fast gas chromatography and its use in trace analysis. Journal of chromatography A. 1000(1-2): 199-221. 22. Murray, G., Stack, K., McLean, D.S., Shen, W., Garnier, G. 2009. Dynamics of colloidal pitch adsorption at the solid–liquid interface by surface plasmon resonance. Colloids and Surfaces. 341(1- 3): 127-133. 23. Pavia, D., Lampman, G., Kriz, G., and Vyvyan, J. 2008. Introduction to spectroscopy, 4e. Brooks Cole publication. 745p. 24. Rahmati, H., Abdolkhani, A., and Hamzeh, Y. 2010. Characterization and removal of resins from mixed tropical hardwoods kraft pulp. Iranian Journal of Wood and Paper Industries. 1(1): 45-56. (In Persian) 25. Su, Y.C., Ho, C.L., Hsu, K.P., and Chang, H.M. 2011. Screening of ophiostoma species for removal of eucalyptus extractives. Journal of wood chemistry and technology. 31: 282–297. 26. Thakur, V.V., Jain, R.K., and Mathur, M. 2012. Studies on xylanase and laccase enzymatic prebleaching to reduce chlorine-based chemicals during CEH and ECF bleaching. BioResources. 7(2): 2220-2235. 27. Tolan, J.S., and Collins, J. 2004. Use of xylanase in the production of bleached, unrefined pulp at marathon pulp Inc. Pulp and Paper Canada. 105(7): 167-169. 28. Vercoe, D., Stack, K., Blackman, A., and Richardson, D. 2003. Interactions of pitch components at A molecular level. Pulp and Paper Science and Technology: Pulping, Bleaching and Pitch Control. 127- 133. 29. Woolridge, E.M. 2014. Mixed enzyme systems for delignification of lignocellulosic biomass. Journal of catalysts. 4: 1-35. DOI: 10.3390/catal4010001. 30. Wu, W., Wang, Z., Jin, Y., Matsumoto, Y., and Zhai, H. 2014. Isolation of cellulolytic enzyme lignin from rice straw enhanced by LiCl/DMSO dissolution and regeneration. BioResources. 9(3): 4382- 4391. 31. Xu, S., Xiong, C., Tan, W., and Zhang, Y. 2015. Microstructural, thermal, and tensile characterization of banana pseudo-stem fibers obtained with mechanical, chemical, and enzyme extraction. BioResources. 10(2): 3724-3735. 32. Yasmeen, Q., Asgher, M., Sheikh, M.A., and Nawaz, H. 2013. Optimization of ligninolytic enzymes production through response surface methodology. BioResources. 8(1): 944-968. 33. Zhang, Z., Yue, J., Zhou, X., Jing, Y., Jiang, D., and Zhang, Q. 2014. Photo-fermentative biohydrogen production from agricultural residue enzymatic hydrolyzate and the enzyme reuse. BioResources. 9(2): 2299-2310. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 630 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 376 |