打浆前酶处理对纤维性能影响的研究进展

察 。王治 艳［］ 不 同 温 度 和 酶 用 量 的 条 件 下 考 １在
于工业 生产 。此技 术 的应用 能使 纤维 强度 和纤 维
察 了化学浆 纸 的光学 性能 的变 化 ：Ｏ ６ ℃处 理时 ， 浆 料 光吸 收 系 数 下 降 显 著 。而 在 用 纤 维 素 酶 处 理 后， 白度有 不 同程 度 的提 升 ， 其 是 ６ ℃处 理 的 尤 Ｏ 浆 料 白度 达 到 了 ５ ＩＯ， ７ Ｓ 比对 照 浆 料 提 高 约
纤 维 长度 的影 响是一 对矛盾 。但 是 随着 打浆转 数
的提 高 ， 械剪 切作 用大 于酶 的水解作 用 ， 机 纤维 的 平 均 长度 相 对 有 所 降 低 。刘 华 ＿ 】 究 了用 纤 维 研 素酶 改性棉 浆性 能 ， 用三 种 不 同 活性 的酶 试 剂 采 在ＰＩ Ｆ 磨浆 之前 处理 浆 料 ， 维 长 度 随着 酶 活 性 纤 的提 高降低 的也 越 多 ， 明 了棉 纤 维用 酶 处 理 以 说 后 再 打浆 ， 维更 易 被 切 断 。张 正健 通 过 改 变 处 纤 理过程 中的酶用 量 、 温度和 ｐ 值 等 条件 ， 证 实 Ｈ 也 了纤 维 的平 均 长度 随 着 酶 试 剂用 量 的增 加 、 度 温 的升 高及 ｐ 值 的增加 逐渐 降低 。而纤 维 的平 均 Ｈ 宽度 和平均 扭 结指 数 却 逐 渐增 大 ， 这说 明 了经 酶
提 高浆料 的可 漂性 ， 改善 浆料 白度 和光散 射 系数 。
彭 新文 等人研 究表 明 ： 随着打 浆转 数 的增加 ， 纸页 的松 厚度 下 降 。对 马 尾松 ＴＭＰ打 浆 １０ ｒ 纸 ５０ 时
页 的松厚 度 下降 ２ ． ３ ， 在 同样 打 浆转 数 下 ， ０ ３ 而 用 生物 酶处 理后 的纤 维 结 合 更 为致 密 ， 松厚 度 下 降更大 。这 是 由于 用 生 物 酶处 理 之 后 ， 维 表 面 纤 部 分疏 水性 物质 被 分解 去 除 ， 打浆 使 得 纤 维 之 间 产 生更 强结 合 ， 显著 提 高 了纤 维 的柔 韧 性 和 纤 维 问的结 合强 度 ， 纸张 的松厚 度 下降更 快 的缘故 。 使
同 的蒸煮 工艺 之 后 ， 了保 证 成 纸 的 光 学 性 能 和 为 物理 强度 等 ， 经过 流 浆 箱 喷 射 到 成 型 网 上 进行 在 抄纸 之前 ， 要进 行 打 （ ） 、 都 磨 浆 筛选 、 除渣去 污 ， 脱 气等 工 序处理 。打 （ ） 过程 是 指在水 存 在 的情 磨 浆
纤维 的量增 加 ， 会造 成纸 页强 度性 能的 降低 。
２ ３ 对 纤 维 长 度 和 粗 度 的 影 响 ．
研 究 了打浆 前后 酶 处 理 对针 叶木 浆 性 能 的影 响 ，
结果 表 明经 酶处理 后浆 料 的打浆度 比没有用 酶处
任何 的机 械处理 过程 都会 不可避 免地 降低 纤
的 能 耗 就 占 到 整 个 工 厂 能 源 消 耗 的 １ ～ ５ １ ［ 。为 了节 约 成 本 提 高 行 业 生 产 效 益 ， ８ １ 越
下 提高 打浆 性 能 ， 而 节 约 打浆 能耗 。酶 处 理 使 从 纤 维表 面 的细小 纤 维 或 碎 片水 解 ， 维被 分 丝 帚 纤 化， 成纸 时产 生更 多 的氢键 ， 促成 纤 维间结 合力 增 强， 使纸 页 的抗张 指数 、 裂指数 及 耐破指 数等 均 撕 有所 增 加 。Ｘ射 线衍 射 分 析 表 明 ， 处 理 使 纤 维 酶 的结 晶度变 小 ， 晶区域减 少 ， 少 了纤维 素纤 维 结 减 的 紧密状 态 ， 定 形 区 相对 增 加 。这 样 有 利 于 纤 无 维在 磨浆 过程 中吸水润 胀 ， 提高浆 料 的打浆 性 能 。 此外 ， 处理使 纤 维 中 的半 纤 维 素及 纤 维 素 部 分 酶 水解 ， 维 表 面 出现 凹槽 ， 维 细胞 壁 受 到 破坏 。 纤 纤 打浆 时 ， 械 和流体 的剪 切力 ， 易从 这些受 损 害 机 容 的部 分将 纤 维切 断 。酶用 量 较 小 时 ， 的催 化 水 酶 解作 用可 以使 纤 维 细胞 壁 受 到 轻 度 的 破坏 ， 维 纤 变得柔 软 ， 在打 浆 时纤维 易 于分丝 帚化 ， 而提 高 从 浆 料 的打 浆度 达 到 降低 能 耗 的 目的 ； 的 用 量增 酶 加时 ， 纤维 细胞 壁受 到损 害 的程度 增加 ， 打浆 过 在 程 中易于 切断 ， 页的强 度 降低［ ］ 纸 ５ 。 。
２ 酶 促打 浆对 浆纸 物理 性能 的影 响 ２ １ 对 浆料 滤水性 能 的影 响 ． ，
来 越 多 的厂家 正 在尝试 着 在打 浆 之前用 生 物酶对
疏 解 的浆 料进 行 预 处 理 ， 保 证 成 纸 的 各项 物 理 在
性 能 不下 降 的 同时 ， 降低 打浆工 序 的动力 消 耗 。 酶促 打浆 是利 用 高活 性 的半纤 维素 酶 和纤维 素酶 对 打浆前 的纸 浆 进 行 预 处 理 ， 纤 维 表 面某 使 种 程 度地 活化 和 松 弛 ， 进 纤 维 的 吸水 润胀 和细 促 纤 维 化程 度 。在 后 续 机 械 力 的作 用 下 ， 维 被 切 纤
断和 分丝 帚化 ， 加 了单 个 纤 维 的 比表 面 积 和纤 增
维分 子之 间 的键 合 力 ， 而 使 在 后 续 的 抄 纸过 程 从 中使 纸张 的各 项 物 理 性 能 得 到 提 高［ ， ２ 同时 起 到 ］ 降低 打浆 能耗 的作 用［ 。现 就酶 促打 浆 的作用 机 ３ ］
无论 是木 材 原 料 还 是 非 木 材 原料 ， 采 用 不 在
的半纤 维素 被降 解 ， 微 细纤 维间作 用力 减 弱Ｌ 。 使 ４ ］ 其 次 ， 试剂 进 攻 纤 维 素 次生 壁 ， Ｓ 酶 使 层 结 构 松
弛 ， 细 纤 维 间发 生 相 对 滑 动 ， 利 于 Ｐ层 和 Ｓ 微 有 层 的机 械去 除 和 Ｓ 层 的纤 维 与 水 分子 润 胀 及 细
在磨 浆 过程 中 ， 维透气 度下 降 ， 纤 纤维 的结合
力 增强 ， 因此 撕裂 度显 著上升 。在 给定 的密 度下 ，
纤 维素 酶处 理 硫 酸 盐 浆 能 够 提 高 成 纸 的抗 张 指 数 。用纤 维 素酶 、 半纤 维素酶 处理 纸浆 ， 可 以改 还
２ ４ 对 浆料 光学性 能 的影响 ． 浆纸 的光 学性 能一般 从纸 张松厚 度 、 白度 、 不
细 小组分 ， 这些 物 质 对 纤 维 总 的氢 键 潜 力影 响 而
很 小 。因此 ， 酶处 理降低 了浆料一 分 子 间 的相 互 水 作 用 ， 善 了纸浆 的滤 水性能 ， 对成 纸的物 理性 改 但
能 影 响不大 。 。 。 ］
２ ２ 对 纸 浆 物 理 性 能 的 影 响 ．
处 理 之后 的纸浆 更 容 易 被 切 断 ， 部 和 内部 都 发 外
生 了细纤 维化 。
壁 上 ， 能侵 入细胞 壁 内部水 解半 纤维 素 ， 而 阻 不 反 止 了润胀 作 用 ， 此 时 的打浆 度 比没 有 用 酶处 理 使 的低 。若 纤 维 的剥 皮 作 用得 到 很 好 的 控制 ， 维 纤 素 酶处理 仅 能除去 纤维 表面 与水有 很 强亲 和力 的
打 浆前 酶处 理对 纤维 性 能影 响 的研究 进展
・Leabharlann Baidu
论 文与 综述 ・
打浆前酶处理对 纤维 性能影响的研究进展
韩 卿 。 清 林 李
（ 西科技大学造纸工程学 院， 西 西安 ７００） 陕 陕 １ ０ ２
［ 摘 要 ］ 对酶促 打 浆 的作 用机理 ， 酶预 处理 对 纸浆 的打 浆性 能 、 理性 能 等方 面的 影响进 行 了 及 物
７ Ｉ０。可见纤 维素 酶 对 浆料 进 行 处理 时 ， 够 Ｓ 能
结 合力 增加 ， 而 使 得 成 纸 的强 度 得 到 提 高 。秦 从
梦 华 等人 的研究 表 明针 叶木 浆 经酶处 理后 裂断 长
略有下 降 ， 但对 纸 张 强 度 影 响不 大 。这 可 能 是 因
为浆料 经酶 处理 后 ， 然 纤 维 的平 均长 度 略 有 增 虽 加 ， 纤维 间 的结合 力 降低 或 者 单 根纤 维 的强 度 但 降低 ， 致使 纸张 的裂 断长 略 有下 降 。曹海 利［］ １ 的 １ 研 究 表明在 用 ２Ｕ／ Ｉ ｇ纤 维 素 酶 溶 液 中 Ｐ Ｉ 浆 Ｆ 打 １ ０ ｒ 纸 张的抗 张 能力 比未处 理 的 样 品提 高 了 ５０ 后 １ ， ４ 再进 一步 提高 酶用量 和 打浆转 数 ， 纸浆 的物
简要 介 绍 。并 结合 工业 生产提 出在 应 用该技 术 时应 该 注 意的 因素控 制 ， 而 能 最 大限 度 地提 高纸 浆 的 从
各项 性 能并有 效 降低 打浆 能耗 ， 增加 工厂 的经 济效益 。
［ 键词 ］ 酶促 打 浆 ； 用机 理 ； 关 作 影响 因素 ； 浆能耗 打
使 酶分 子更 易扩 散 、 渗透 到纤 维 内部 ， 微细 纤维 间
收 稿 日期 ：０ 卜一 ３ 】 ２１ ０一 １
有 研究 表 明 ： 用 纤 维 素 酶处 理 化 学 浆 或 者 利
一
３ ７ —
２１ ０ １年
第 ３期
《 黑
龙
江
造
纸》
棉短 绒浆 均 能提高 浆料 的滤 水性 能 。孙 萍 萍［ 等 ８
理 时 的打浆 度要 高 ； 随着酶用 量 的增加 ， 打浆 度会
降低 。发 生这 些 变 化 是 因 为酶 作 用 于纤 维 表 面 ，
维长 度 ， 降 低 的 程 度 取 决 于 打 浆 工 艺 条 件 。 其
Ｊ ｃ ｓ ｎ等人 ＿］ 为 酶 对 细 小 组 分 具 有 水 解 作 ａｋ ｏ 】认 。 用 ， 纤维 表 面微 细纤 维 具 有 去 除作 用 。 由于 酶 对 的水解 作用 ， 使 了纤维表 面 的细小组 分 减少 ， 促 长
况下 用金 属 刀盘对 纤 维进 行机 械处 理 的过程 。此
纤 维化 。如 果加 以适 当 的控 制 ， 半 纤 维素 酶破 使
除 木素一 碳水 化 合物 复合 体 （ Ｃ 间的结 合 键 ， Ｌ Ｃ） 酶
试 剂进 入次 生壁 的通 道 被 打 开 ， 维 素酶 作 用 于 纤 纤 维表 面 产 生 适 当剥 离 效 应 ， Ｐ层 和 Ｓ 层 破 将 一 除 ， ｓ 层 更 好 裸 露 出来 而不 受 到 损 害 ， 速 纤 使 。 加
维 细纤 维化 ， 则会 在 不 损 失 纸 浆 强 度性 能 的情 况
工序 在造 纸过 程 中必 不 可 少 ， 同时 又 会 给 生产 但 带来 不 可避 免 的 动 力 消耗 。据 统 计 ， 于 一个 以 对 化学 浆为 主 的造 纸 厂 来 说 ， 年 仅 用 在 打 浆 工 序 每
理 和 工艺 中应 注意 的 因素做 简要 介 绍 。
１ 酶 促 打 浆 的 作 用 机 理
酶试剂 是 以溶 液 的形 式 加 入 到浆 料 中 ， 成 组 浆 料一 酶非 均 相 体 系 。首 先 ， 酶 处 理 初 期 ， 维 在 纤 表 面 的半纤 维 素被 酶试 剂 分 解 ， 高 了纤 维 表 面 提 吸 水润 胀程 度 ， 同时 也提 高 了纤维 表 面的通 透性 ，
纤维 组分 的相对 增加 。机 械作 用和 酶处理 作用 对
细 小纤 维表 面无 定 型 区 的纤 维 素 物 质 被 降解 ； 细
胞 壁 内部 分层 ， 细小 纤维 被水 解掉 ， 使浆 料 的滤水 性 能改 善 ， 打浆 度 和保 水 值 变 小 。 当酶 用 量增 大
时， 过多 的 酶试剂 之 间 相 互 吸 附沉 积 在 纤 维 细胞
善 纤 维压 缩 性 ， 纸 页微 孔 性下 降 ， 度 提 高 ， 使 密 透
明度提 高 。１ ５ ９ ９年 Ｂ ｌ ｋＬ ｏａ ｉ叩等用 黑 曲霉生 产 的 ｓ １
纤 维 素酶来 处理 纸 浆 ， 进 了纤维 细纤 维 化并 用 促
透 明度 ， 吸收 系数 、 散射 系数 等指标 进行 综合 考 光