Sử dụng enzym trong quá trình tẩy trắng giấy

  • Số trang: 16 |
  • Loại file: DOCX |
  • Lượt xem: 28 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

Mục Lục Lời mở đầu Trang 2 I.Sơ qua về quá trình công nghệ sản xuất giấy 4 1.1 Qui trình công nghệ sản xuất giấy. 4 1.2 Quá trình xử lý mực giấy loại. 4 1.2.1 Giấy loại, cấu trúc mực in. 1.2.2 Các hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý mực thông thường. 4 5 7 II. Enzym và ứng dụng enzym trong xử lý mực giấy loại bằng enzym. 2.1 Enzym và cơ chế hoạt động của enzym. 7 2.1.1 Giới thiệu chung về enzym. 2.1.2 Tính chất của enzym. 2.1.3 Cơ chế hoạt động của enzym. 2.2 Ứng dụng của enzym trong quá trình xử lý mực giấy loại. 7 7 7 8 III. Enzym ∝ - amylaza và ứng dụng trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại. 10 3.1 Enzym ∝ - amylaza. 10 3.1.1 Khái niệm về enzym amylaza. 3.1.2 Cơ chế tác dụng của enzym ∝ - amylaza. 10 10 3.2 Ứng dụng trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại. 11 3.3 Nghiên cứu quá trình tuyển nổi khử mực dùng bằng hóa chất kết hợp với enzym ∝-amylaza. 3.3.1 Ảnh hưởng của mức dùng enzym α-amylaza trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại. 3.3.2 Khả năng tiết kiệm hóa chất chủ yếu khi sử dụng enzym α- amylaza cho quá trình tuyển nổi khử mực. 12 Kết Luận 16 Tài Liệu Tham Khảo 17 13 14 1 Lời Mở Đầu Giấy là một sản phẩm của nền văn minh nhân loại với lịch sử hàng nghìn năm. Nguồn nguyên liệu chính sản xuất giấy là gỗ. Nguồn nguyên liệu thứ hai để sản xuất giấy là giấy đã qua sử dụng. Và hiện nay, đây là giải pháp chính nhằm giảm thiểu sự phụ thuộc nguyên liệu vào gỗ, tránh ảnh hưởng đến môi trường. Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp ,nông nghiệp, dịch vụ, đời sống sinh hoạt hằng ngày… Con người đã thải ra hàng trăm triệu tấn rác thải vào môi trường. Một trong những nguồn thải gây ô nhiễm lớn nhất là của nhà máy sản xuất giấy và bột giấy. Công nghiệp giấy sử dụng một lượng lớn tài nguyên nước ngọt (sản xuất một tấn giấy cần 200-300m3 nước) đồng thời thải ra một lượng lớn chất thải vào nguồn nước, đặc biệt là ở các nhà máy không có thu hồi hoá chất. Một giải pháp được đặt ra để giảm thiểu lượng chất thải trong công nghiệp giấy là sử dụng nguồn nguyên liệu là giấy đã được sử dụng là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất giấy. Giải pháp này đã được áp dụng và phổ biến rộng rãi. Nguồn nguyên liệu từ giấy tái chế có thể coi là vô tận vì có sản xuất la có giấy thải. Nhưng quá trình sản xuất giấy tái chế cần một lượng lớn hóa chất để xử lý nguyên liệu, đây là một vấn đề rất đáng quan ngại. Lí do là các hóa chất đó rất độc hại và lượng xả thải ra môi trường là rất lơn. Một giải pháp thay thế được đặt ra là sử dụng enzym để xử lý nguyên liệu giấy đã qua sử dụng trong quá trình sản xuất giấy. Giải pháp này đã được nghiên cứu và áp dụng, giải pháp này cho thấy nó có thể giảm thiểu một lượng lớn hóa chất độc hại được sử dụng trong quá trình sản xuất giấy bằng cách thay thế hoạt tính hóa học của các chất đó bằng hoạt tính sinh hóa của enzym để xử lý nguyên liệu. Qua nghiên cứu, tìm hiểu, và đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy. Em xin chọn đề tài “ Sử dụng enzym trong quá trình tẩy trắng giấy ”. Nghiên cứu đề tài này, em muốn hiểu biết hơn về các đặc tính sinh hóa của enzym và ứng dụng của chúng trong đời sống và trong quá trình sản xuất, và đặc biệt là ứng dụng của enzym trong 2 quá trình sản xuất giấy tái chế. Trong đề tài này, em sẽ đi sâu vào vấn đề sử dụng enzym trong quá trình tuyển nổi khử mực của giấy loại. Đây là lần đầu em nghiên cứu về mảng đề tài này, có gì thiếu sót mong quý thầy, cô chỉ bảo và các bạn sinh viên đóng góp. 3 I. Sơ qua về quá trình công nghệ sản xuất giấy 1.1 Qui trình công nghệ sản xuất giấy. Nói chung, một dây chuyền công nghệ sản xuất giấy từ giấy đã qua sử dụng thường có dạng: I II III IV  Trong đó: I. Khâu sơ chế biến nguyên liệu ( gỗ, giấy đã qua sử dụng…) II. Gia công nguyên liệu sau sơ chế biến ( nấu bột, tẩy, rửa…) III. Hệ thống máy tạo tờ giấy IV. Gia công giấy sau tạo tờ  Nguyên tắc hoạt động của dây chuyền sản xuất giấy: Các loại nguyên liệu sẽ được đem gia công, sơ chế biến ở khâu I. Sau đó nguyên liệu được đem đến khu gia công nguyên liệu ở khâu II. Tại khâu II nguyên liệu sẽ được ngâm trong một bể lớn, hóa chất sẽ được sử dụng để tách mực, xử lý bột giấy và sử dụng thiết bị nghiền thủy lực để làm mịn giấy. khi bột giấy đã được nghiền mịn, bột giấy sẽ được làm đặc sệt ( có sử dụng hóa chất). Sau đó bột giấy sẽ được đem đến hệ thống tạo tờ ở khâu III, đây là công đoạn xeo giấy để tạo tờ, tùy thuộc loại giấy và chất lượng giấy theo yêu cầu mà giấy sẽ được xeo khác nhau. Giấy sau xeo sẽ được đem đến công đoạn gia công giấy ở khâu IV, tại đây giấy được cắt xén theo yêu cầu, giấy được đóng gói và được xuất ra thị trường. 1.2 Quá trình xử lý mực giấy loại. 1.2.1 Giấy loại, cấu trúc mực in. Giấy loại là tất cả các loại giấy và các tông đã qua sử dụng, hoặc giấy và các tông bị loại trong quá trình sản xuất, phân loại, gia công, in ấn được sử dụng để tái sản xuất thành bột giấy, giấy và các tông bằng các phương pháp xử lý cơ học hoặc kết hợp giữa phương pháp cơ học và hóa học. Giấy loại có thể tái sử dụng nhiều lần, song số lần càng nhiều thì chất lượng giấy thấp đi, số lần tái sử dụng tốt nhất từ 8÷10 lần. 4 Giấy loại cần khử mực chủ yếu là các sản phẩm: giấy báo cũ, giấy loại văn phòng, báo tạp chí cũ…Thành phần chủ yếu là bột hóa tẩy trắng, bột cơ học và các thành phần như sau: - Mực in : 1÷7 % - Phụ gia các loại : 3÷30 - Tạp chất ngoại lai : 1÷3 % % Mực in là một chất màu được pha chế từ nhiều thành phần khác nhau dùng để tạo ra sự tương phản về màu sắc trên vật liệu in qua khuôn in, nó phải phù hợp với phương pháp in và tính chất của vật liệu in. Mực in là một hỗn hợp lỏng quánh ở dạng huyền phù, mịn. Thành phần cấu tạo gồm có: bột màu, chất liên kết, phụ gia. Sự kết hợp khác nhau trong công thức hạt mực, và phương pháp in dẫn đến những đặc điểm loại mực khác nhau trong khi phương pháp khử mực truyền thống gặp rất nhiều khó khăn trong việc tách và loại mực. Phương pháp khử mực sử dụng enzym đã cải thiện khả năng loại mực đối với các loại giấy loại. 1.2.2 Các hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý mực thông thường. Trong các hệ thống khử mực, hóa chất được cho vào có những tác dụng sau: Hóa chất phân tách mực từ giấy và bề mặt giấy Hóa chất loại bỏ và loại mực từ huyền phù bột Hóa chất xử lý nước thải sau quá trình khử mực Hóa chất tẩy trắng bột giấy Bảng 1: Các hóa chất chính thường sử dụng trong quá trình khử mực thông thường. 5 Hóa chất Mức dùng, Kg / Tấn bột KTĐ Tác dụng NaOH 10÷20 Na2SiO3 10÷30 Trương nở xơ sợi, tách long mực in Đệm pH, phân tán, ổn định H2O2 H2O2 5÷20 Tẩy trắng, phá vỡ liên kết mực Na2S2O4 0÷7 Tẩy trắng Chất hoạt động bề mặt (xà phòng, axít béo) 5÷10 Thu gom mực trong tuyển nổi Chất hoạt động bề mặt (loại đặc biệt) 0,5÷2; 5÷10 Thu gom mực trong tuyển nổi CaCl2, Ca(OH)2 0÷2 Tăng độ cứng của nước (nếu cần) Tác nhân chelat hóa (DTPA) 1÷2 Hạn chế sự phân hủy H2O2 do các ion kim loại chuyển tiếp Polyme 1÷2 Kết bông bùn từ nước trắng trong quá trình cô đặc và tuyển nổi Bột đá 0÷20 Hấp thụ Sticky Qua bảng trên ta thấy hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý mực giấy thông thường rất độc hại cho môi trường và con người. Ví dụ: H2O2, bột đá, NaOH, Na2S2O4… nếu dùng với lượng lớn, và xả thải ra môi trường thì sẽ ảnh hưởng lớn đến môi trường xung quanh. II. Enzym và ứng dụng enzym trong xử lý mực giấy loại bằng enzym. 6 2.1 Enzym và cơ chế hoạt động của enzym. 2.1.1 Giới thiệu chung về enzym. Trong cuộc sống sinh vật xảy ra rất nhiều phản ứng hóa học với hiệu suất rất cao, mặc dù ở điều kiện bình thường về nhiệt độ, áp suất, pH. Sở dĩ như vậy vì nó có sự hiện diện của chất xúc tác sinh học được gọi chung là enzym. Enzym là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein. Trong các phản ứng này, các phân tử lúc bắt đầu của quá trình được gọi là cơ chất, enzym sẽ biến đổi chúng thành các phân tử khác nhau. Tất cả các quá trình xảy ra trong tế bào đều cần enzym. Enzym có tính chọn lọc rất cao đối với cơ chất của nó. 2.1.2 Tính chất của enzym. Enzym có bản chất là protein nên có tất cả thuộc tính lý hóa của protein. Đa số enzym có dạng hình cầu và không đi qua màng bán thấm do có kích thước lớn. Enzym tan trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực khác, không tan trong ete và các dung môi không phân cực. Enzym không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, nhiệt độ cao thì enzym bị biến tính. Môi trường axít hay bazơ cũng làm enzym mất khả năng hoạt động. Enzym có tính lưỡng tính. Tùy pH của môi trường mà chúng tồn tại ở các dạng như cation, anion hay trung hòa điện. 2.1.3 Cơ chế hoạt động của enzym. Trong quá trình xúc tác, chỉ có một phần enzym tham gia trực tiếp vào phản ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt động". Cấu tạo đặc biệt của trung tâm hoạt động quyết định tính đặc hiệu và hoạt tính xúc tác của enzym. Một enzym có thể có 2 hoặc nhiều trung tâm hoạt động, tác dụng của các trung tâm hoạt động không phụ thuộc vào nhau. Là một chất xúc tác có nguồn gốc sinh học, về mặt cơ chế hoá học, enzym tác dụng lên cơ chất chỉ khi có tiếp xúc trực tiếp với cơ chất, hay nói cách khác, các cơ chất kết hợp với trung tâm hoạt động tạo phức hợp 7 enzym-cơ chất. Đây là một giai đoạn cần thiết trong quá trình có sự tham gia của enzym. Enzym + Cơ chất Tổ hợp (Enzym + Cơ chất) Enzym + Sản phẩm Hình 1: Cơ chế xúc tác của enzym Enzym chỉ tác dụng lên một số cơ chất và một số kiểu liên kết hóa học nhất định trong phản ứng. Chính vì vậy, enzym có tính chọn lọc rất cao và hạn chế được ảnh hưởng đến cấu trúc khác. Tính đặc hiệu của enzym thể hiện như sau:  Đặc hiệu lập thể: Chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân quang học. Enzym cũng thể hiện tính đặc hiệu với các đồng phân hình học, chỉ tác dụng lên một dạng đồng phân cis hoặc trans.  Đặc hiệu tuyệt đối: Enzym chỉ có khả năng tác dụng lên một cơ chất nhất định. Cấu trúc trung tâm hoạt động của enzym phải kết hợp chặt chẽ với cấu trúc của cơ chất, một khác biệt nhỏ về cấu trúc của cơ chất cũng làm enzym không thể hiện được tính xúc tác.  Đặc hiệu tương đối: Enzym có tác dụng lên một kiểu nối hóa học nhất định trong phân tử cơ chất mà không phụ thuộc vào bản chất hóa học của các cấu tử tham gia tạo thành liên kết đó.  Đặc hiệu nhóm: Enzym có khả năng tác dụng lên một kiểu liên kết nhất định khi một hay hai cấu tử tham gia tạo thành liên kết này có cấu tạo nhất định. Chính vì cơ chế hoạt động chọn lọc và hiệu quả, enzym đã được sử dụng rộng rãi, trong đó phải kể đến quá trình khử mực giấy loại có sử dụng enzym. 2.2 Ứng dụng của enzym trong quá trình xử lý mực giấy loại. Enzym được sử dụng để cải thiện khả năng tách mực của giấy loại. Enzym hiện nay được dùng nhằm vào một hay vài cơ chất có trong mực bảo lưu trong bột sau giai đoạn cuối cùng. Những chất này gồm xenlulo, pectin, hemixenlulo. Đặc biệt là xylan, amylo, amylopectin và các cacbonhydrat khác. Chúng tồn tại hầu hết 8 trên bề mặt và bên trong cấu trúc giấy loại hay ở giữa giấy và mực bằng các tinh bột chứa trong chất tráng phủ hay ép gia keo bề mặt. Các chất như amylo và amylopectin thường được thêm vào trong quá trình sản xuất giấy hay giấy hòm hộp để tăng độ bền khô và là chất độn keo dính có giá thành thấp trong quá trình xử lý bề mặt giấy. Các công đoạn khử mực giấy loại có sử dụng enzym được minh hoạ theo sơ đồ hình sau: Giấy loại Enzym Đánh tơi xử lý enzym Kiểm tra Chất hoạt động bề mặt và trợ tuyển nổi Sàng lọc và làm sạch Rửa Phân tán Tuyển nổi Rửa nổi và cô đặcmực giấy loại sử dụng enzym Hình 2:Qui trình tuyển khử III. Enzym ∝ - amylaza và ứng dụng trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại. Xử lý enzym lần 2 ( nếu cần) Phương pháp khử mực bằng hóa chất đối với giấy in, viết thường gặp trở ngại với dạng mực in laser, xerographic hay các dạng giấy in sâu do sự bám dính của các tích cơ lý vào bề mặt giấy Bột rất thành phẩm Phânsinh tíchnhân hìnhsinh ảnh học phânPhân tử mang mầu mạnh. Tuy nhiên tác nhân có thể giải quyết được vấn đề này. Enzym thường được sử dụng trong quá trình này là ∝-amylaza (200 unit/gam). 9 3.1 Enzym ∝ - amylaza. 3.1.1 Khái niệm về enzym amylaza. Amylaza là một hệ enzym rất phổ biến trong thế giới sinh vật . Các enzym này thuộc nhóm enzym thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước. Có 6 loại enzym được xếp vào 2 nhóm: Endoamylaza ( enzym nội bào ) và exoamylaza ( enzym ngoại bào ). Endoamylaza gồm có α-amylaza và nhóm enzym khử nhánh. Nhóm enzym khử nhánh này được chia thành 2 loại: Khử trực tiếp là Pullulanaza ( hay α-dextrin 6 – glucosidaza); khử gián tiếp là Transglucosylaza (hay oligo-1,6-glucosidaza) và maylo-1,6-glucosidaza. Các enzym này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide. Cơ chất tác dụng của amylaza là tinh bột và glycogen: • Tinh bột: là nhóm Carbohydrate ở thực vật, có chủ yếu trong các loại củ như khoai lang, khoai tây, khoai mì… , trong các hạt ngũ cốc, các loại hạt và có công thức tổng quát là (C6H12O6)n 3.1.2 Cơ chế tác dụng của enzym ∝ - amylaza. α-amylaza ( 1,4-α-glucan-glucanhydrolaza ). α-amylaza có khả năng phân cách các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phần tử cơ chất ( tinh bột hoặc glycogen ) một cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào cả. α-amylaza không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó thủy phân cả hạt tinh bột nguyên song với tốc đột rất chậm. Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-amylaza là quá trình đa giai đoạn.  Ở giai đoạn đầu ( giai đoạn dextrin hóa ): Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin ), độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh ( các amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh ). 10  Sang giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với iodine. Các chất này bị thủy phân rất chậm bởi α-amylaza cho tới disaccharide và monosaccharide. Dưới tác dụng của α-amylaza, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6-7 gốc glucose.  Sau đó, các poliglucose này bị phân cách tiếp tục tạo nên các mạch polyglucose colagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltotetrose và maltotriose và maltose. Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylose chứa 13% glucose và 87% maltose. Tác dụng của α-amylaza lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân cắt được liên kết α-1,6-glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu thì sản phẩm cuối cùng, ngoài các đường nói trên ( 72% maltose và 19% glucose ) còn có dextrin phân tử thấp và isomaltose 8%. Tóm lại, dưới tác dụng của α-amylaza, tinh bột có thể chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường α-amylaza chỉ thủy phân tinh bột thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine và một ít maltose. 3.2 Ứng dụng trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại. Hiện nay, giấy văn phòng chủ yếu được gia keo tinh bột. Tác dụng của ∝- amylaza , trong quá trình khử mực giấy loại là thủy phân tinh bột có trong giấy loại (giấy có gia keo bằng tinh bột). Đối với giấy có tráng tinh bột trên bề mặt thì lớp tinh bột tráng nằm giữa lớp mực in và xơ sợi. Do vậy ở điều kiện xử lý enzym thích hợp thì phân tử tinh bột bị thủy phân, dẫn đến các liên kết của mực và xơ sợi bị long ra ở khắp nơi làm tăng khả năng tiếp cận hóa chất vào sâu bên trong giấy, tạo điều kiện tách bằng cơ học ( khuấy, nghiền..). Sau đó, nhờ công đoạn tuyển nổi sẽ tách hẳn mực ra khỏi xơ sợi thu hồi. Với giấy loại có phối trộn tinh bột, khi sử dụng ∝- amylaza thủy phân tinh bột cũng tạo điều kiện cho liên kết mực với xơ sợi và liên kết giữa các xơ sợi lỏng ra, tạo điều kiện cho hóa chất và tác động cơ học phát huy tốt tác dụng. Quá trình gia keo bằng tinh bột là để giảm độ xốp, nâng cao 11 độ nhẵn, độ bền và ngăn chất màu thấm sâu vào giấy. Vì vậy, khi có tác dụng phá hủy tinh bột của ∝- amylaza, quá trình khử mực bằng tuyển nổi, rửa sẽ được thuận lợi, đặc biệt cả với loại mực có liên kết mạnh với xơ sợi. ∝-amylaza chủ yếu tác dụng vào tinh bột. Khi ∝-amylaza có trong hỗn hợp bột và nước ở chế độ công nghệ phù hợp, enzym xúc tác rất mạnh quá trình thủy phân tinh bột làm phân tử của nó nhanh chóng chia thành nhiều mảnh nhỏ hơn. Trong môi trường pH 6÷10, lượng enzym ∝-amylaza hợp lý để thủy phân tinh bột trong giấy loại từ 0,06÷6,00 KNU/gam tinh bột khô. Các hóa chất khác được sử dụng: H2O2 từ 0,05÷2,0%, NaOH:0,5 ÷5,0%, Na2SiO3 : 1,0÷5,0%, pH 9÷10, nhiệt độ 10÷600C. 3.3 Nghiên cứu quá trình tuyển nổi khử mực dùng bằng hóa chất kết hợp với enzym ∝-amylaza. Từ quy trình tuyển nổi khử mực giấy loại bằng hóa chất rút ra ở trên, đề tài tiến hành nghiên cứu quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại kết hợp hóa chất và tác nhân sinh học. Hai tác nhân sinh học được lựa chọn nghiên cứu là enzym α-amylaza. Giấy loại được xử lý qua hai giai đoạn trong quá trình đánh tơi: Giai đoạn I : Giai đoạn xử lý enzym Giai đoạn II : Giai đoạn xử lý hóa chất 3.3.1 Ảnh hưởng của mức dùng enzym α-amylaza trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại. Để nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng enzym ∝-amylaza trong quá trình khử mực giấy loại, chế độ công nghệ được lựa chọn như sau : Qui trình đánh tơi: thời gian đánh tơi 60 phút, nồng độ bột 4% nhiệt độ 70÷750C, thời gian xử lý enzym 20 phút, pH 7÷7,5, mức dùng hóa chất: 1,5% NaOH, 2,0% Na2Si03, 0,1% DTPA, 1,5% H2O2. 12 Giai đoạn ủ: thời gian: 60 phút, nhiệt độ: 70÷750C, nồng độ bột 4% Giai đoạn tuyển nổi: nồng độ bột 1,0÷1,2%, nhiệt độ 35÷400C, thời gian tuyển nổi 20 phút Rửa bột, vắt khô, xeo mẫu: rửa bột đến pH trung tính, vắt khô, xác định hiệu suất, đi xeo mẫu ở định lượng 200 g/m2 để xác định mức loại mực, độ trắng. Và thay đổi mức dùng enzym ∝-amylaza từ 0,01 đến 0,05% so với nguyên liệu khô tuyệt đối. Kết quả đưa ra ở bảng sau: Bảng 2. Ảnh hưởng của mức dùng enzym∝-amylaza tới kết quả khử mực giấy loại. TT 1 Các chi tiêu M4 M5 Mẫu M6 M7 Mức dùng enzym amylaza ,% ∝- 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 M8 Mẫu ĐC 2 Độ trắng,% ISO 82,9 83,0 85,58 84,1 83,8 81,4 3 Mức loại mực,% 93,6 93,9 94,8 94,0 93,8 93,5 4 Hiệu suất,% 72,7 72,9 73,93 71,4 71,0 75,8 Kết quả thí nghiệm (bảng 2) cho thấy khi tăng mức dùng enzym ∝-amylaza thì kết quả khử mực có sự thay đổi đáng kể. Với mức dùng enzym ∝-amylaza từ 0,01 đến 0,03% so với nguyên liệu khô tuyệt đối thì độ trắng của bột tăng 82,9 đến 85,58 % ISO, mức loại mực tăng từ 93,6 đến 94,8% và hiệu suất giảm từ 73,93 xuống 71,0%. Nhưng khi tiếp tục tăng mức dùng enzym ∝-amylaza từ 0,03 tới 0,05% so với nguyên liệu khô tuyệt đối thì kết quả khử mực lại có xu hướng giảm. Như vậy, ở mức dùng 0,03% enzym ∝-amylaza so với nguyên liệu khô tuyệt đối là thích hợp nhất để khử mực giấy loại. 13 3.3.2 Khả năng tiết kiệm hóa chất chủ yếu khi sử dụng enzym α- amylaza cho quá trình tuyển nổi khử mực. Qua một số công trình nghiên cứu đã được công bố. Ta thấy rằng khi áp dụng enzym trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại thì đã thu được kết quả đáng kể, đặc biệt là khả năng tiết kiệm hóa chất và khả năng giảm sự ảnh hưởng của hóa chất độc hại bị thải ra môi trường. Sau đây ta có một số kết quả đã được thử nghiệm. Bằng bảng sau: Bảng 3: Kết quả nghiên cứu khả năng tiết kiệm hóa chất chủ yếu khi sử dụng 0,03% enzym α- amylaza cho quá trình tuyển nổi khử mực. Mẫu TT Các chi tiêu 1 Mức dùng enzym α-amylaza,% 2 Mức dùng NaOH,% 3 Mức dùng Na2SiO3,% 4 Mức dùng H2O2,% 5 Mức dùng DTPA,% 6 Chất khử mực PE 3001,% 7 Độ trắng,% ISO 8 Mức loại mực,% 9 Hiệu suất ,% Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mức giảm của mẫu 3 so với đối chứng,% Mẫu 4 Mẫu ĐC 0,03 0,03 0,03 0,03 1,5 2,0 1,5 0,1 0,3 1,25 2,0 1,35 0,1 0,3 1,25 2,0 1,28 0,1 0,3 1,0 2,0 1,0 0,1 0,3 1,5 2,0 1,5 0,1 0,3 85,58 94,8 73,93 82,53 93,8 74,6 81,5 93,5 74,7 80,73 93,4 74,2 81,4 93,5 75,8 16,7 15,0 Kết quả thí nghiệm (bảng 3) cho thấy khi giảm mức dùng các hóa chất NaOH, H2O2 và chất hoạt động bề mặt tuần tự từ mẫu 1 đến mẫu 4 thì hiệu suất bột và mức loại mực ít thay đổi. Hiệu suất bột dao động từ 73,93 đến 74,7% và mức loại mực dao động từ 94,8 đến 93,5 %. Chỉ số độ trắng giảm từ mẫu 1 đến mẫu 4 từ 85,58 đến 80,73 % ISO. Kết quả khử mực cao nhất là mẫu thí nghiệm 3 (độ trắng 81,5% ISO, mức loại mực 93,5%, hiệu suất bột là 74,7%). Khi so sánh kết quả khử mực của mẫu 3 và mẫu đối chứng thấy rằng sự tiết kiệm về mức dùng hóa chất là đáng kể (NaOH giảm 16,7%, H2O2 giảm 15%) Trong khi đó các chỉ tiêu về hiệu suất bột, 14 độ trắng, mức loại mực vẫn đảm bảo hoặc tăng chút ít. Mẫu đối chứng là kết quả đại diện tốt nhất của quá trình tuyển nổi khử mực dùng hóa chất. Như vậy, chế độ công nghệ sử dụng enzym α- amylaza được lựa chọn như sau: Giai đoạn I: Giai đoạn xử lý enzym: Mức dùng enzym α-amylaza (% so với nguyên liệu khô tuyệt đối): 0,03%, thời gian xử lý 20 phút, pH xử lý 7÷7,5; nhiệt độ 70÷750C) Giai đoạn II: Giai đoạn xử lý hóa chất: Mức dùng hóa chất: 1,25% NaOH, 2,0% Na2SiO3, 1,28% H2O2, 0,1% DTPA, 0,3 % chất khử mực PE 3001 so với nguyên liệu tuyệt đối, thời gian 40 phút; nhiệt độ 70÷750C) Thời gian ủ, phút: 60 Thời gian tuyển nổi, phút: 20 Các chế độ khác như nồng độ nhiệt độ, khí nén, hút bọt tượng tự như qui trình chung. Kết Luận 1. Qua bài tiểu luận em tích lũy được nhiều kiến thức, đặc biệt về mảng enzym. Nắm được tính chất và cơ chế tác dụng của enzym và đặc biệt đó là ứng dụng của nó trong sản xuất. 2. Quá trình khử mực giấy loại văn phòng theo phương pháp xử lý kết hợp giữa tác nhân sinh học (enzym) và hóa học đã có hiệu quả hơn so với phương pháp tuyển nổi 15 khử mực truyền thống bằng hóa chất. Sử dụng enzym không làm thay đổi chế độ công nghệ như khi sử dụng phương pháp khử mực bằng hóa chất mà còn làm tăng hiệu quả loại mực, độ trắng, giảm chi phí sử dụng hóa chất, thời gian và năng lượng cũng như đảm bảo được chất lượng bột giấy. 3. Sử dụng enzym trong quá trình tuyển nổi khử mực làm giảm ảnh hưởng xấu tới môi trường do giảm được hóa chất trong nước thải, không sinh ra các liên kết gây cản trở thêm đến biện pháp xử lý chất thải. Tài Liệu Tham Khảo 16
- Xem thêm -