Nghiên cứu sử dụng enzym xylanaza để tẩy trắng bột sunphat gỗ cứng theo công nghệ ECF (elemental chlorine free)

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym tới độ nhớt của bột sau xử lý enzym và sau tẩy trắng 65 Bảng 3.4 Điều kiện công nghệ lựa chọn của giai đoạn xử lý enzym 66 Bảng 3.5 Ảnh hưởn

BỘ CÔNG THƯƠNG

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

KHOA HỌC

Nghiên cứu sử dụng enzym xylanaza để tẩy trắng bột

sunphát gỗ cứng theo công nghệ ECF

(Elemental Chlorine Free)

Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Cao đẳng nghề

Công nghệ Giấy và Cơ điện Chủ nhiệm đề tài: ThS Hồ Thị Thúy Liên

Khoa Công nghệ Giấy

9058

Phú Thọ, năm 2011

Mục lục

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 5

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG 6

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ 8

ĐẶT VẤN ĐỀ 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 12

1.1 Tẩy trắng bột giấy bằng công nghệ ECF 13

1.1.1 Tách loại lignin bằng oxy trong môi trường kiềm (O) 14

1.1.2 Tẩy trắng bột giấy bằng dioxit clo (D) 16

1.1.3 Tẩy trắng bột giấy bằng dioxit clo ở điều kiện nhiệt độ cao (Dh) 18

1.1.4 Trích ly kiềm (E) 19

1.1.5 Tẩy trắng bột giấy bằng hydro peroxit (P) 20

1.2 Sử dụng enzym trong tẩy trắng bột giấy 22

1.2.1 Khái quát về enzym và một số tính chất của chúng 22

1.2.2 Tình hình sản xuất và ứng dụng enzym ở Việt Nam và thế giới 27

1.2.3 Cơ sở lý thuyết về sử dụng enzym cho tẩy trắng bột giấy 28

1.2.4 Các nghiên cứu và sử dụng enzym cho tẩy trắng bột giấy 39

CHƯƠNG II NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.47 2.1 Nguyên vật liệu 47

2.1.1 Bột giấy 47

2.1.2 Enzym 48

2.1.3 Hóa chất 48

2.2 Dụng cụ, thiết bị sử dụng cho nghiên cứu 49

2.3 Phương pháp tiến hành thực nghiệm 50

2.3.1 Phương pháp xử lý bột giấy sunphát bằng enzym 50

2.3.2 Phương pháp tẩy trắng bột giấy sunphát theo công nghệ ECF 52

2.3.3 Phương pháp xác định ảnh hưởng của mức dùng dioxit clo tới độ trắng của bột sunphát đã qua xử lý enzym 53

2.3.4 Phương pháp xác định ảnh hưởng của xử lý enzym tới quá trình tẩy trắng bột sunphát 54

2.3.5 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý enzym tới quá trình nghiền54 2.3.6 Phương pháp chuẩn bị mẫu bột giấy cho xác định tính chất cơ lý 54

2.3.7 Phương pháp xác định tính chất của bột giấy 55

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 56

3.1 Thiết lập qui trình công nghệ xử lý bột sunphát bằng enzym 56

3.1.1 Ảnh hưởng của mức dùng enzym 56

3.1.1.1 Ảnh hưởng của mức dùng enzym tới độ trắng của bột 56

3.1.1.2 Ảnh hưởng của mức dùng enzym tới hàm lượng pentozan trong bột 57

3.1.1.3 Ảnh hưởng của mức dùng enzym tới độ nhớt của bột 58

3.1.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym 60

3.1.2.1 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym tới độ trắng của bột 60

3.1.2.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym tới hàm lượng pentozan 60

3.1.2.3 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym tới độ nhớt của bột 61

3.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym 62

3.1.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym tới độ trắng của bột 62

3.1.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym tới hàm lượng pentozan 63

3.1.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym tới độ nhớt của bột 64

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng dioxit clo tới quá trình tẩy trắng bột sunphát có xử lý enzym 66

3.3 Ảnh hưởng của xử lý enzym tới mức giảm tiêu hao hóa chất tẩy 67

3.4 Ảnh hưởng của xử lý enzym tới quá trình nghiền 68

3.5 Ảnh hưởng của xử lý enzym tới tính chất giấy 69

3.6 So sánh hàm lượng AOX trong nước thải 70

3.7 Đánh giá sơ bộ hiệu quả kinh tế 71

3.8 Thiết lập quy trình công nghệ tẩy trắng bột sunphát có công đoạn tiền xử lý enzym 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

Tài liệu tham khảo 76

Phụ lục 80

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.2 Sự biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất 25

Hình 1.5 Các liên kết giữa lignin, xenluloza và hemixenluloza 29

Hình 1.8 Thủy phân các liên kết lignocacbohydrat bằng xylanaza 38

Hình 1.9 Sự thay đổi trị số Kappa của bột sunphát theo thời gian

Hình 3.1 Ảnh hưởng của mức dùng enzym FibreZyme® LBL

Hình 3.2 Ảnh hưởng của mức dùng enzym Pulpzym HC tới độ

Hình 3.3 Ảnh hưởng của mức dùng enzym FibreZyme® LBL

Hình 3.4 Ảnh hưởng của mức dùng enzym Pulpzym HC tới hàm

Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym tới độ trắng của

Hình 3.6 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym tới hàm lượng

Hình 3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym tới độ trắng của

Hình 3.8 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym tới hàm lượng

pentozan trong bột sau xử lý enzym và sau tẩy trắng 64 Hình 3.9 Ảnh hưởng của mức dùng dioxit clo tới độ trắng của

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

Bảng 1.1 Điều kiện công nghệ của quá trình tách loại lignin bằng oxy - kiềm 15

Bảng 1.2 Điều kiện công nghệ của giai đoạn tẩy bằng dioxit clo 18

Bảng 1.4 Điều kiện công nghệ của giai đoạn trích ly kiềm 20

Bảng 1.5 Điều kiện công nghệ của giai đoạn hydro peroxit 21

Bảng 1.6 Tác dụng của enzym lên một số thành phần của gỗ 34

Bảng 1.8 Ảnh hưởng của tiền thủy phân bột sunphát tới tính chất

Bảng 1.9 Hiệu suất và độ trắng của bột giấy sau khi tẩy trắng có sử dụng và không sử dụng enzym 43

Bảng 1.10 Ảnh hưởng của các loại xylanaza thương phẩm khác nhau lên tính năng nghiền của bột 45

Bảng 2.2 Điều kiện xác định ảnh hưởng của mức dùng enzym 51

Bảng 2.3 Điều kiện xác định ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym 51

Bảng 2.4 Điều kiện xác định ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym 52

Bảng 2.5 Điều kiện công nghệ quy trình tẩy Dh - EP - D 53

Bảng 2.6 Điều kiện khảo sát ảnh hưởng của mức dùng dioxit clo tới độ trắng của bột đã qua xử lý enzym 53

Bảng 2.7 Các phương pháp xác định tính chất của bột giấy 55

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của mức dùng enzym tới độ nhớt của bột sau xử lý enzym và sau tẩy trắng 59

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của thời gian xử lý enzym tới độ nhớt của bột sau xử lý enzym và sau tẩy trắng 62

Bảng 3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý enzym tới độ nhớt của bột sau xử lý enzym và sau tẩy trắng 65

Bảng 3.4 Điều kiện công nghệ lựa chọn của giai đoạn xử lý enzym 66

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của xử lý enzym tới quá trình nghiền 69

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của xử lý enzym tới tính chất của bột giấy 69

Bảng 3.7 Ảnh hưởng của xử lý enzym tới hàm lượng AOX trong nước thải 71

Bảng 3.9 Các thông số kỹ thuật của quy trình tẩy trắng ECF có sử dụng công đoạn tiền xử lý bằng enzym xylanaza 72

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ

Hàm lượng halôgen hữu cơ hấp thụ được Bột Kraft Bột nấu theo phương pháp sunphát

Do Tẩy trắng giai đoạn 1 bằng ClO2

Tẩy trắng không có clo nguyên tố EOP Extraction with oxygen and peroxide stage

Giai đoạn trích ly kiềm có bổ sung O2 và H2O2

Giai đoạn trích ly kiềm có sử dụng H2O2

ISO International Standardization Organization

Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế

Tẩy trắng hoàn toàn không có clo Trị số

Kappa (k) Chỉ tiêu đánh giá hàm lượng lignin còn lại trong bột sau nấu

ĐẶT VẤN ĐỀ

Công nghiệp giấy là một ngành kinh tế quan trọng cần được ưu tiên phát triển phù hợp với đường lối đổi mới của nền kinh tế, với tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa của đất nước Trong năm 2010, sản lượng giấy sản xuất cả năm đạt 1,85 triệu tấn, tăng 9,7% so với năm 2009, chủ yếu là giấy in, giấy viết và giấy làm bao bì Tiêu dùng giấy ở Việt Nam năm 2010 lên đến 2,9 triệu tấn giấy tăng so với năm 2007 (1,8 triệu tấn) và ước tính năm 2015 mức tiêu dùng lên tới

6 triệu tấn giấy (50-60 kg/người/năm) [1]

Hiện nay ở Việt Nam bột giấy chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp hóa học, phương pháp hóa nhiệt cơ, phương pháp tái chế giấy loại, các phương pháp này đều là các phương pháp sử dụng nhiều hóa chất, đặc biệt là quá trình tẩy trắng có sử dụng clo nguyên tố Ở các nước có công nghiệp giấy phát triển, tại các nhà máy sản xuất bột sunphát tẩy trắng hiện đại, nếu lượng chất thải hữu

cơ chứa clo dưới 0,1 kg/tấn thì công nghệ tẩy trắng được xem là an toàn môi trường Ở các nước đang phát triển nói chung và Việt Nam nói riêng, theo thống

kê con số này cao hơn tiêu chuẩn trên rất nhiều Nhìn chung công nghệ sản xuất bột giấy và giấy Việt nam còn lạc hậu, điều này làm ô nhiễm môi trường trầm trọng và làm giảm năng lực cạnh tranh của ngành giấy

Tháng 3/2007 Bộ Công nghiệp đã phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp giấy Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn 2020 nhằm xây dựng ngành công nghiệp giấy Việt Nam với công nghệ hiện đại, hình thành các khu vực sản xuất bột giấy, giấy tập trung với công suất đủ lớn, đáp ứng nhu cầu trong nước

và xuất khẩu

Bên cạnh đó, với thực trạng hiện nay và trước tình hình mới, vấn đề đáp ứng các yêu cầu về bảo vệ môi trường của ngành công nghiệp giấy đang hết sức cấp bách Vì vậy song song với áp dụng các biện pháp kịp thời về xử lý chất thải, việc cải tiến công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế và giảm thiểu ảnh hưởng đến môi trường cũng cần được quan tâm đúng mức

Thực tế công nghiệp giấy thế giới cho thấy, có nhiều phương pháp hữu hiệu để giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng chất tẩy chứa clo, như thay thế clo bằng dioxit clo, ozon, hydro peoxit… trong đó ứng dụng công nghệ sinh học

là biện pháp hiệu quả và phù hợp với xu hướng phát triển của thế giới [3]

Trên thế giới, ứng dụng công nghệ sinh học trong tẩy trắng bột giấy đã thực sự thu hút sự quan tâm và đã đạt được nhiều thanh tựu trong những năm gần đây Sử dụng enzym kết hợp vào công đoạn tẩy trắng bột giấy đã khẳng định những ưu việt của mình so với chỉ sử dụng các chất tẩy truyền thống Việc thay thế các tác nhân hóa học và clo bằng tác nhân sinh học đang được sử dụng rộng rãi và đã mang lại hiệu quả cao, giúp cho ngành công nghiệp giấy ngày càng trở nên sạch hơn và kinh tế hơn [2]

Ở nước ta, “Đề án phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020” do Thủ tướng Chính phủ ban hành theo Quyết định số 14/2007/QĐ-TTg ngày 25/01/2006 đã được triển khai trong nhiều ngành công nghiệp và đang mang lại những hiệu quả kinh tế xã hội đáng

kể Theo Quyết định này, mục tiêu đến năm 2010 phải nghiên cứu tạo ra các công nghệ sinh học tiên tiến ở trong nước, sản xuất ở quy mô công nghiệp các sản phẩm enzym (kể cả enzym tái tổ hợp), các chế phẩm vi sinh, các hoạt chất sinh học đáp ứng nhu cầu phát triển ngành công nghiệp chế biến Phát triển mạnh và bền vững ngành công nghệ sinh học phục vụ lĩnh vực công nghiệp chế biến, tạo thị trường thuận lợi để thúc đẩy sản xuất kinh doanh và dịch vụ các sản phẩm trong lĩnh vực công nghiệp chế biến cũng là một trong những nhiệm vụ trọng tâm của Chương trình Trong chiến lược này công nghiệp giấy cũng sẽ là một trong những ngành cần quan tâm thúc đẩy ứng dụng công nghệ sinh học Cùng với kế hoạch mở rộng và cải tiến công nghệ của Tổng công ty Giấy Việt Nam, nhiều dự án đầu tư mới sản xuất bột giấy đang được triển khai Với

xu thế phát triển của công nghiệp giấy thế giới và trước những đòi hỏi ngày càng khắt khe về bảo vệ môi trường của Việt Nam, các nhà máy bột giấy tương lai này đều sẽ áp dụng công nghệ tẩy trắng thân thiện môi trường Vì vậy việc triển khai các nghiên cứu về công nghệ tẩy trắng sử dụng các tác nhân thân thiện môi

trường là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao Để đáp ứng xu hướng phát triển của công nghiệp sản xuất bột giấy hiện đại và thực hiện nhiệm vụ của “Đề

án phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghiệp chế biến tới năm 2020” nhóm nghiên cứu chúng tôi đã lựa chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng enzym xylanaza để tẩy trắng bột sunphát theo công nghệ ECF” Mục tiêu của đề tài là thiết lập quy trình công nghệ giai đoạn xử lý enzym để áp dụng cho tẩy trắng bột gỗ cúng theo công nghệ ECF

Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, tạo tiền đề cho việc cải tiến công nghệ tẩy trắng bột giấy truyền thống ở nước ta, áp dụng công nghệ tẩy trắng tiên tiến ECF có sử dụng enzym ít gây ô nhiễm môi trường, nhằm giảm mức tiêu hao chất tẩy có thành phần clo, đạt hiệu quả kinh tế và cải thiện chất lượng sản phẩm Tạo lập cơ sở khoa học về tác dụng của enzym đối với các thành phần của nguyên liệu thực vật, làm cơ sở cho nghiên cứu tăng cường ứng dụng công nghệ sinh học trong công nghiệp giấy

Kết quả nghiên cứu sẽ là tài liệu tham khảo phục vụ giảng dạy và nghiên cứu trong lĩnh vực sản xuất bột giấy, giấy đồng thời có thể áp dụng để tẩy trắng bột giấy cho sản xuất giấy in, giấy viết Ngoài ra với sự tham gia tích cực của đông đảo cán bộ giảng dạy và nghiên cứu của Nhà trường (Cơ quan chủ trì đề tài), việc thực hiện thành công đề tài sẽ góp phần nâng cao kiến thức chuyên môn, năng lực nghiên cứu cho cán bộ và sinh viên, mở rộng hợp tác nghiên cứu khoa học công nghệ với các cơ quan, đơn vị đào tạo và nghiên cứu khác, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển định hướng nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ của Nhà trường

Cơ quan chủ trì đề tài và nhóm nghiên cứu xin chân thành cám ơn các cơ quan chức năng của Bộ Công Thương đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho việc triển khai thực hiện đề tài, chân thành cám ơn Tổng công ty Giấy Việt Nam, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Công nghịêp Giấy và Xenluylô và các

cơ quan khác đã giúp đỡ và hợp tác góp phần thực hiện thành công đề tài

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

Tẩy trắng bột giấy là quá trình tách loại các chất mang màu còn lại trong bột sau nấu hoặc dưới tác dụng cơ - nhiệt Chất mang mầu chủ yếu trong các loại bột hóa chưa tẩy trắng là lignin còn lại, hay chính xác hơn là các nhóm mang mầu (chromoform) của lignin, chủ yếu là các nhóm quinon Chúng là sản phẩm của các biến đổi hóa học phức tạp của lignin trong quá trình nấu Tính chất của các nhóm mang mầu này chủ yếu phụ thuộc vào phương pháp sản xuất bột, quy trình công nghệ và dạng nguyên liệu

Độ trắng của bột giấy được xác định bằng các dụng cụ đo độ trắng theo các phương pháp tiêu chuẩn (TAPPI, ISO, TCVN) Đây là một trong những chỉ

số chất lượng quan trọng của bột giấy thương phẩm quyết định việc đáp ứng các yêu cầu về thẩm mỹ và tính năng sử dụng của giấy

Mục đích cơ bản của tẩy trắng là tạo cho bột giấy có độ trắng cao và ổn định, tức là giữ được độ trắng ở mức cần thiết trong một thời gian kéo dài khi bảo quản, sử dụng và chế biến thành các loại giấy trắng

Về tính chất quang phổ thì cấu trúc đơn vị phenylpropan có giá trị hấp phụ trong khoảng quang phổ cực tím, đặc trưng lớn nhất gần với 280 nm và 210 nm, trong vùng ánh sáng nhìn tấy không có hấp thụ, vì vậy thực chất là không có màu sắc Nhưng trong các mảng phân tử lignin lại có chứa các nhóm mang màu như các nhóm cacbonyl, các liên kết đôi -C=C- hoặc các liên kết cộng hợp với vòng benzen… chúng làm cho bước sóng hấp thụ tăn lên, ở những vị trí thích hợp sụ phối hợp, tương tác giữa các nhóm này với nhau làm cho bước sóng hấp thụ của lignin tăng lên dịch chuyển gần đến vùng ánh sáng nhìn thấy Kết quả là trong khoảng quang phổ nhìn thấy lignin có màu, chẳng hạn nhóm p-quinon có màu vàng, còn o-quinon có màu đỏ

Về phương diện hóa học, nhiệm vụ của quá trình tẩy trắng là dùng các tác nhân hóa học (các chất có tính oxy hóa - khử, các chất có khả năng thay đổi tính chất của lignin) để thay đổi cấu tạo hóa học của các nhóm mang mầu, loại bỏ các gốc trợ mầu hoặc ngăn chặn các gốc phát mầu và trợ mầu liên hợp với nhau

Cơ chế phân hủy lignin là một chuỗi các quá trình biến đổi phức tạp Ban đầu lignin bị oxi hóa, các cấu trúc mạch thẳng của lignin bị phân hủy và tách ra, tiếp đó quá trình lan rộng đến cả các cấu trúc vòng thơm Các sản phẩm oxi hóa, clo hóa lignin và các sản phẩm phân hủy tiếp đó hòa tan một cách dễ dàng vào dung dịch và được tẩy bỏ khỏi bôt giấy, nhờ đó mà qua quá trình rửa hàm lượng xenluloza trong bột tăng, bột giấy trở nên trắng hơn

Trong khi phá hủy lignin, các chất tẩy trắng sẽ làm cho xenluloza và các hemixenluloza bị phân hủy Vì vậy trong quá trình tẩy trắng, hiệu suất bột bị giảm do lignin đã bị khử bỏ và một phần xenluloza, hemixenluloza cũng bị tiêu hao do phân hủy Ở mức độ nào đó tẩy trắng thường kéo theo các tác động oxy hóa hay thủy phân của các chất tẩy đối với xenlulo và hemixenlulo, gây ra sự biến đổi các tính chất lý - hóa học của nó Do vậy, cùng với mục tiêu đạt độ trắng cao và ổn định là một trong những nhiệm vụ của quá trình tẩy trắng, và được thực hiện bằng cách chọn các điều kiện tiến hành từng công đoạn riêng biệt như nồng độ bột, mức dùng và nồng độ chất tẩy, nhiệt độ, pH của môi trường… Như vậy, nhiệm vụ của quá trình tẩy trắng bột giấy bao gồm tăng độ trắng bằng cách tách loại lignin ra khỏi bột hay thay đổi cấu trúc hóa học của nó

và tạo cho bột tẩy trắng các tính chất lý hóa học nhất định theo mục đích sử dụng

1.1 Tẩy trắng bột giấy bằng công nghệ ECF

Quy trình tẩy trắng là một quá trình nhiều công đoạn khác nhau Tùy thuộc vào loại bột và mục đích tẩy trắng, ở mỗi một công đoạn người ta có thể sử dụng một hoặc nhiều chất tẩy khác nhau Sở dĩ như vậy là vì thông thường độ trắng tối đa của bột chỉ đạt được khi sử dụng nhiều chất tẩy khác nhau, và tác dụng của chúng đối với các thành phần cần tẩy bỏ hoặc cần biến tính của bột khác nhau Vì vậy điều kiện tiến hành quá trình của mỗi công đoạn cũng rất khác nhau

Các quy trình công nghệ tẩy trắng truyền thống thường sử dụng clo nguyên

tố và các hợp chất của nó làm tác nhân chính vì những hiệu quả mà nó mang lại như độ trắng cao do tác động khử lignin có tính chọn lọc tốt của clo và các hợp

chất của nó Tuy nhiên, nước thải của quá trình tẩy trắng này chứa rất nhiều các hợp chất độc hại với môi trường và sức khỏe con người

Năm 1985, các nhà môi trường đã khẳng định nước thải của hầu hết các nhà máy sản xuất bột giấy tẩy trắng sử dụng tác nhân tẩy là clo nguyên tố đều chứa các hợp chất: 2,3,7,8 - tetra - chloro - dibenzo - p - dioxin (2,3,7,8-TCDD), 2,3,7,8 - tetra - chloro - dibenzo - furan (2,3,7,8-TCDF)… với tải lượng AOX từ 1-8 kg/ADt Các hợp chất này rất độc, khó phân hủy sinh học và có thể gây ra bệnh ung thư ở người Vì vây, các nhà công nghệ phải nghiên cứu để tìm ra công nghệ tẩy trắng sử dụng các hóa chất thân thiện với môi trường hơn [3] Công nghệ tẩy trắng ECF thường sử dụng các tác nhân tẩy trắng là dioxit clo (ClO2), oxy (O2), hydro peroxit (H2O2) và đôi khi cả ozon (O3)… Quá trình tẩy thường được tiến hành qua nhiều giai đoạn với các tác nhân và điều kiện tiến hành khác nhau, độ trắng của bột sau tẩy có thể đạt tới 90 %ISO với chất lượng khá cao, chi phí hợp lý và giảm thiểu lượng AOX có trong nước thải, thải ra môi trường [4,5,6]

1.1.1 Tách loại lignin bằng oxy trong môi trường kiềm (O)

Quá trình tách loại lignin bằng oxi trong môi trường kiềm (xử lý

oxy-kiềm) được khám phá vào năm 1867 do Joy và Campbell Hai ông tiến hành gia nhiệt khối bột sau nấu với sự có mặt của không khí chuyển qua Giải Patent đầu tiên được công bố đầu tiên vào năm 1915 là của Mueller với sự khẳng định khả năng tách loại lignin của oxy trong điều kiện áp lực và môi trường kiềm Công trình của Hanris và Manshall về vấn đề này cũng được công bố vào năm 1954 Trong suốt khoảng thời gian từ 1956 đến 1960 hàng loạt các công trình của Nikitin và Akim với các điều kiện tiến hành và hiệu quả khác nhau đã được công bố Tuy nhiên mãi tới năm 1970 dây chuyền tẩy trắng bột hóa học đầu tiên

có sử dụng công đoạn tách loại lignin bằng oxy - kiềm mới chính thức được khởi chạy tại Nam Mỹ [7,8]

Hiện tại giai đoạn tách loại lignin bàng oxy đã trở thành giai đoạn quan trọng, không thể thiếu trong hầu hết các dây chuyền tẩy ECF và tính đến hết

năm 2004 đã có trên 255 dây chuyền tẩy trắng bột giấy trên thế giới sử dụng giai đoạn oxy - kiềm (90 % là bột kraft) [8]

Trong quá trình tiến hành phản ứng, oxy tham gia vào quá trình biến đổi các chất hữu cơ Bên cạnh phản ứng với lignin, trong điều kiện môi trường kiềm nếu không có chất bảo vệ các polysacarit cũng bị tấn công bởi các gốc tự do Các gốc tự do này được tạo thành do ôxy hóa trực tiếp các chất hữu cơ hoặc do phân hủy peroxit dưới tác dụng của các kim loại chuyển tiếp

Để giảm mức độ ảnh hưởng đến chất lượng bột, quá trình tách loại lignin chỉ dừng lại ở mức độ dưới 50%, trong điều kiện tiến hành tương đối ôn hòa Chất bảo vệ polysacarit thường sử dụng trong giai đoạn oxy - kiềm cũng như hạn chế sự phân hủy của O2 và peroxit bởi các kim loại chuyển tiếp có trong bột thường dùng là MgSO4 với mức dùng từ 0,05-0,10 % bột khô tuyệt đối (KTĐ) Các kết quả nghiên cứu và các kết quả thực nghiệm tại các nhà máy đã kết luận một số chế độ tối ưu cho giai đoạn này (Bảng 1.1)

Bảng 1.1 Điều kiện công nghệ của quá trình tách loại lignin bằng oxy - kiềm [8]

Điều kiện công nghệ Đơn vị Nồng độ trung bình Nồng độ cao

Mức tiêu thụ oxy kg/tấn 20 - 24 15 - 24

Quá trình tách loại lignin bằng oxy - kiềm có thề tiến hành một hoặc hai giai đoạn nối tiếp nhau Tính đến năm 2005, số dây chuyền sử dụng 2 giai đoạn oxy - kiềm chiếm 24% và có xu hướng không tăng, do những cải tiến kỹ thuật trong công nghệ tẩy trắng tập trung vào tối ưu các điều kiện công nghệ và rút gọn, kết hợp các giai đoạn tẩy trắng nhằm giảm chi phí đầu tư, chi phí vận hành

và tiết kiệm năng lượng…

1.1.2 Tẩy trắng bột giấy bằng dioxit clo (D)

Dioxit clo được phát hiện rất sớm, tuy nhiên mãi tới năm 1946 nó mới được dùng lần đầu tiên trong các giai đoạn tẩy trắng ở Canada và Thụy Điển thay thế cho một phần clo nguyên tố Mặc dù vậy do chi phí sản xuất dioxit clo tương đối đắt nên trong suốt từ 1946 đến 1980 tác nhân này vẫn không được chú trọng mà chỉ dùng thay thế một phần clo trong giai đoạn tẩy trắng đầu tiên Đến nay tẩy trắng bằng dioxit clo phát triển nhanh do nó là một tác nhân tẩy trắng có

độ chọn lọc và hiệu quả cao [4,5]

Một số thuận lợi khi sử dụng dioxit clo là:

- Quá trình tẩy trắng ở nhiệt độ cao hơn (60-90oC), nồng độ tẩy trắng được nâng cao (10 %), tương ứng với các giai đoạn tẩy tiếp sau do đó cho phép giảm năng lượng và mức dùng nước, hạn chế lượng nước thải

- Dioxit clo phản ứng với lignin tạo thành các hợp chất hoà tan trong nước nên giảm được lượng kiềm sử dụng trong giai đoạn trích ly kiềm tiếp sau

- Nước thải của quá trình tẩy trắng bằng dioxit clo có hàm lượng AOX thấp hơn nhiều khi tẩy bằng clo nguyên tố

- Tẩy trắng bằng dioxit clo cho chất lượng bột tốt hơn: Độ trắng cao, độ nhớt cao, độ hồi màu thấp, tính chất cơ lý của bột được cải thiện và hiệu suất bột tẩy trắng khá cao

- Dioxit clo là một chất oxi hóa mạnh, điện thế oxy hóa khử của nó ít bị thay đổi trong phạm vi pH tương đối rộng Tính chất này cho phép tẩy bằng dioxit clo không những trong môi trường kiềm mà cả trong môi trường axit (pH

= 3-6)

Về cơ chế hóa học, phản ứng oxy hoá của dioxit clo trong quá trình tẩy trắng diễn ra rất phức tạp Nhiều cấu tử chứa clo xuất hiện trong hệ phản ứng như: Axithypoclorơ (HOCl), clo (Cl2), ion clorat (ClO3-)… Nhiều nhà nghiên cứu đã khẳng định, dioxit clo khi phản ứng với lignin đã nhận một điện tử tạo thành ion clorit (ClO2-) Ion này không phản ứng trực tiếp với các hợp chất chứa trong bột Mặt khác một phần dioxit clo khi phản ứng với các hợp chất có trong bột giấy tạo thành HOCl, một phần HOCl sẽ chuyển hoá thành Cl2 bởi quá trình thuỷ phân Axit hypoclorơ và clo sẽ phản ứng với lignin và các hợp chất trong bột giấy tạo ra các hợp chất hữu cơ chứa clo và ion Cl- Ion clorit (ClO2-) kết hợp với clo (Cl2) hoàn nguyên ClO2 Axit hypoclorơ phản ứng với ion clorit tạo thành ion clorat (ClO3-) Trong môi trường axit, ion clorit (ClO2-) bị phá huỷ tạo thành ClO2 và ion Cl-… [9]

Như vậy, trong quá trình tẩy bằng dioxit clo, các cấu tử ClO2, HOCl, Cl2

sẽ là các tác nhân chính trong quá trình tẩy trắng Các cấu tử này, đặc biệt là dioxit clo sẽ tấn công mạnh, phá hủy nhanh các cấu trúc phenol tự do Ngoài ra các cấu trúc phenol thế và các cấu trúc chứa nối đôi cũng bị phân hủy Sản phẩm của quá trình tạo ra là các axit oxalic, maleic, fumaric và các sản phẩm hữu cơ

có chứa clo Do bị phân cắt, giải trùng hợp thành các mảnh chứa nhóm thế cacboxyl nên các sản phẩm phân hủy lignin này tan vào trong môi trường tẩy, còn lại một số sẽ được tách loại trong giai đoạn kiềm hóa tiếp theo Do dioxit clo

có tính chọn lọc khá cao nên ảnh hưởng tới các polysacarit không nhiều Đối với các hợp chất trích ly, dioxit clo phản ứng cũng rất hạn chế và chậm, tuy nhiên nó vẫn có thể oxy hóa một số cấu tử nhựa, phản ứng cộng với các hợp chất không

no Quá trình phản ứng làm xuất hiện các nhóm chức cacboxyl mới, các nhóm này làm tăng khả năng hòa tan các dẫn xuất vào môi trường tẩy [8]

Trong các quy trình tẩy ECF, dioxit clo có thể sử dụng làm chất tẩy độc lập

của một công đoạn tẩy riêng biệt, dùng kết hợp với clo hoặc dùng ở công đoạn

kết thúc nhằm nâng cao độ trắng của bột Điều kiện công nghệ của công đoạn

tẩy trắng bằng dioxit clo được thể hiện trong Bảng 1.2 [10]

Bảng 1.2 Điều kiện công nghệ của giai đoạn tẩy bằng dioxit clo

1.1.3 Tẩy trắng bột giấy bằng dioxit clo ở điều kiện nhiệt độ cao (D h )

Việc sử dụng giai đoạn Dh là một sự lựa chọn tương đối kinh tế, các nghiên

cứu cho thấy rằng nó không chỉ có tác dụng làm giảm chi phí hóa chất, đảm bảo

chất lượng bột (độ trắng trên 90 %ISO), mà nó còn là sự lựa chọn cho các quy

trình tẩy ECF rút gọn - một xu hướng mới của công nghệ tẩy trắng Các điều

kiện công nghệ của giai đoạn Dh được đưa ra ở Bảng 1.3 [7,8,10, 11, 12]

Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật của giai đoạn D h

Một số quy trình ECF có sử dụng giai đoạn Dh đang được một số nhà máy

áp dụng như:

+ Nhà máy Cenibra, Bel Oriente, Brazin: Dh(EO)D1ED2

+ Nhà máy Ripasa, Limeira, Brazin: Dh(PO)D

+ Nhà máy CMPC, Santa Fe, Chile: Dh(EOP)D

+ Nhà máy Mondi, Richards Bay, Nam Mỹ: Dh(PO)D1D2

1.1.4 Trích ly kiềm (E)

Trích ly kiềm (kiềm hóa) là một công đoạn của quá trình tẩy trắng Việc sử dụng giai đoạn trích ly kiềm trong các quy trình tẩy trắng xuất hiện từ năm 1789 Trong hơn 200 năm qua, giai đoạn trích ly kiềm ngày càng được cải tiến, hoàn thiện và đóng vai trò rất quan trọng, đặc biệt trong các quy trình tẩy hiện đại, thân thiện với môi trường

Mục đích của giai đoạn này là sử dụng dung dịch NaOH phản ứng với lượng lignin còn lại trong bột Quá trình này thường được tiến hành trong điều kiện tương đối ôn hòa nên ảnh hưởng của nó tới các polysacarit là không nhiều Giai đoạn trích ly kiềm này thường sử dụng xen kẽ sau các giai đoạn tẩy bằng dioxit clo Ngoài việc sử dụng duy nhất NaOH, gần đây đã xuất hiện các quy trình tẩy hiện đại, giảm bớt lượng dùng dioxit clo, rút ngắn các giai đoạn tẩy và nâng cao chất lượng bột giấy trong giai đoạn trích ly kiềm NaOH thường được

sử dụng cùng với một số tác nhân khác:

- Kiềm hóa đơn thuần: Xử lý bằng dung dịch NaOH thuần túy (E)

- Kiềm hóa tăng cường hydro peroxit (EP)

- Kiềm hóa tăng cường oxi (EO)

- Kiềm hóa tăng cường oxi và hydro peroxit (EOP)

Điều kiện tiến hành được các nhà khoa học và các nhà sản xuất tổng kết

trong Bảng 1.4 [ 11]

Bảng 1.4 Điều kiện công nghệ của giai đoạn trích ly kiềm

Giai đoạn Điều kiện công nghệ Đơn vị Giá trị

của bột vào tẩy

1.1.5 Tẩy trắng bột giấy bằng hydro peroxit (P)

Hydro peroxit trong môi trường kiềm là tác nhân tác nhân có tính chọn lọc khá cao, ít gây ô nhiễm môi trường, vì vậy nó được sử dụng trong quá trình tẩy trắng các loại bột hóa học và cơ học Trong quá trình tẩy trắng bột hóa học cũng như cơ học bằng peroxit việc khống chế pH là rất quan trọng, thông thường pH

thường được giữ trong khoảng 10,5-12,5 trong suốt quá trình tẩy Natri hyđroxit

là nguồn cung cấp kiềm chính trong công nghệ tẩy H2O2 Trong suốt quá trình tẩy, pH của môi trường giảm liên tục theo thời gian, để khắc phục hiện tượng này natri silicat được thêm vào dịch tẩy Nó không chỉ là nguồn kiềm bổ sung

mà còn có vai trò làm ổn định pH môi trường tẩy [11]

Các kết quả nghiên cứu cho thấy Na2SiO3 thường được dùng ở mức 5% (so với bột khô tuyệt đối) Một lượng nhỏ khoảng 0,05-0,1% muối MgSO4 được thêm vào cùng với Na2SiO3, chúng có tác dụng khử hoạt tính xúc tác phân huỷ

H2O2 của các ion kim loại chuyển tiếp như Cu, Mn, Fe Mặt khác nó còn hoạt hoá H2O2 tạo ra phản ứng phân ly qua sản phẩm trung gian là các peroxit silicat HOO-.SiO3 không bền trong nước có tác dụng oxy hoá mạnh hơn nhiều so với peroxit [13,14,15,16]

Bên cạnh việc sử dụng hỗn hợp Na2SiO3 và MgSO4 thêm vào trong dịch tẩy để hạn chế tới mức tối đa ảnh hưởng của các kim loại chuyển tiếp trong quy trình tẩy có thể bổ xung thêm hoặc kết hợp một giai đoạn xử lý bột (giai đoạn Q) trước khi tẩy bằng một số hợp chất như: ethylene - diamin - tetra - acetic axit (EDTA), diethylen - triamin - penta - acetic axit (DTPA), trisodium - 2 - hydroxyethyl - ethylen triamin (HEDTA)

Các điều kiện công nghệ giai đoạn tẩy hydro peroxit được chỉ ra trong

Với các quy trình ECF hiện đại, hydro peroxit thường được sử dụng kết hợp với kiềm, oxy hình thành các giai đoạn tẩy như (EP), (EOP), (PO)

[5,15,16,17,18]

1.2 Sử dụng enzym trong tẩy trắng bột giấy

1.2.1 Khái quát về enzym và một số tính chất của chúng

Về bản chất, các enzym là các chất xúc tác nguồn gốc sinh học, chúng xúc tiến các phản ứng hóa học cần thiết cho hoạt động sống của cơ thể Hầu hết tất

cả các phản ứng diễn ra trong các cơ thể sống từ dạng các cá thể đơn bào đến các cơ thể bậc cao trong thế giới thực vật cũng như động vật, đều là các phản ứng được xúc tác bởi các men Đến nay người ta đã biết được rất nhiều loại men xúc tác các phản ứng độc lập tương ứng Tất cả các men hay enzym đều là những phân tử protein có khả năng hòa tan trong nước và dung dịch muối loãng, phân tử lượng lớn 20.000-1.000.000 Dalton [19,20]

So với các chất xúc tác hoá học, enzym có những tính chất ưu việt hơn hẳn, như:

+ Cường lực xúc tác lớn: Trong điều kiện thích hợp các enzym có khả năng tăng tốc độ của các phản ứng nhanh gấp 108 - 1011 lần so với khi không có xúc tác

+ Tính đặc hiệu cao: Mỗi enzym chỉ chuyển hoá một hoặc một số cơ chất nhất định theo một kiểu phản ứng nhất định, do đó không tạo sản phẩm phụ

+ Tác dụng trong điều kiện ôn hòa: Đa số các enzym hoạt động ở nhiệt độ 35-40 oC, áp suất thường, nồng độ không cần quá cao Do vậy không đòi hỏi các thiết bị chịu nhiệt, chịu áp…

+ Không độc hại đối với sức khỏe con người, thân thiện với môi trường

Cơ chế tác dụng của enzym lên các chủ thể được phản ánh tương đối đầy

đủ và sâu rộng trong nhiều tài liệu Có thể tóm tắt cơ chế xúc tác các phản ứng biến đổi các chủ thể như sau [21,22,23]

Khi enzym tác dụng với cơ chất, tạo thành một hợp chất dạng phức, trong

đó enzym tham gia vào các phản ứng biến đổi phức này thành sản phẩm và giải phóng enzym tự do Về mặt cơ chế hóa học, enzym tác dụng lên các chủ thể chỉ

khi có tiếp xúc trực tiếp, điều đó có nghĩa là sự tạo thành tổ hợp enzym-chủ thể

là giai đoạn cần thiết của quá trình xúc tác Tiếp đó diễn ra sự biến đổi chủ thể thành các sản phẩm và tách sản phẩm, trong khi đó enzym vẫn nguyên vẹn và giữ được khả năng thành lập liên kết với phân tử khác của chủ thể (Hình 1.1)

Enzym Chủ thể Tổ hợp Enzym Sản phẩm

Hình 1.1 Cơ chế tác dụng của enzym [22,23,24]

Cơ chế tác dụng của enzym được chia làm ba giai đoạn [23,24]

- Giai đoạn thứ nhất: Enzym tác dụng với cơ chất bằng liên kết yếu tạo thành phức hợp enzym - cơ chất không bền Phản ứng này xảy ra rất nhanh đòi hỏi năng lượng hoạt hóa thấp

- Giai đoạn thứ hai: Xảy ra sự biến đổi cơ chất dẫn tới sự kéo căng và phá

vỡ liên kết đồng hóa trị tham gia phản ứng

- Giai đoạn thứ ba: Tạo thành sản phẩm còn enzym được giải phóng dưới dạng tự do

Các liên kết chủ yếu được tạo thành giữa enzym và cơ chất trong phức hợp enzym - cơ chất là tương tác tĩnh điện, liên kết hydro, tương tác Van der Waals Mỗi loại liên kết đòi hỏi điều kiện khác nhau và chịu ảnh hưởng khác nhau khi

có nước Có thể nói, đây là một quá trình tương đối phức tạp, chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố lý học, hóa học khác nhau

Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của enym và các quá trình do enzym xúc tác bao gồm:

• Ảnh hưởng của nồng độ enzym

Trong điều kiện thừa cơ chất, tốc độ phản ứng phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ enzym [19,23,24]:

v = k.[E]

Trong đó: v là vận tốc phản ứng

[E] là nồng độ enzym

k là hằng số đặc trưng cho ái lực của enzym đối với cơ chất Tuy nhiên, khi nồng độ enzym quá lớn, tốc độ phản ứng sẽ không thay đổi nếu tăng nồng độ enzym, bởi lẽ vận tốc phản ứng sẽ đạt cực đại khi toàn bộ enzym liên kết với cơ chất

• Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất

Trong trường hợp đơn giản phản ứng chỉ có một cơ chất S và enzym E, xúc tác cho sự chuyển hóa tạo thành sản phẩm P theo sơ đồ:

Trong đó: k1, k-1, k2 là hằng số vận tốc của các phản ứng tương ứng

Phương trình biểu diễn mối liên hệ giữa vận tốc phản ứng và nồng độ cơ chất như sau:

[ ]

K

S V V

s

2 1

k

k k

Hình 1.2 Sự biến thiên vận tốc phản ứng theo nồng độ cơ chất [19, 24,24]

• Ảnh hưởng của chất ức chế

Các chất ức chế hay kìm hãm là những chất làm giảm tốc độ phản ứng do enzym xúc tác Về bản chất, chúng là các ion, các chất vô cơ, chất hữu cơ hoặc

có thể là chính cơ chất hay sản phẩm của phản ứng (E) Về tác dụng, chất ức chế thường đặc hiệu hoặc không đặc hiệu Chúng có khả năng kìm hãm thuận nghịch hoặc không thuận nghịch Khi có mặt các chất ức chế thuận nghịch, chúng kìm hãm enzym bằng cách kết hơp với nó và làm ảnh hưởng đến sự kết hợp của E & S, tức là ảnh hưởng đến hoạt độ phân tử của nó

• Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

Ta có thể tăng vận tốc của một phản ứng hóa học bằng cách tăng nhiệt độ của môi trường, hiện tượng này tuân theo quy luật của Vant-Hoff Điều này có nghĩa khi tăng nhiệt độ lên 10oC thì vận tốc phản ứng tăng lên 2 lần Đối với phản ứng do enzym xúc tác cũng có thể áp dụng quy luật này nhưng chỉ trong phạm vi nhất định, vì bản chất của enzym là protein Khi tăng nhiệt độ lên trên

50oC thì xảy ra phản ứng phá hủy chất xúc tác Sau nhiệt độ tối thích, vận tốc phản ứng do enzym xúc tác sẽ giảm Nhờ tồn tại nhiệt độ tối ưu mà người ta phân biệt phản ứng hóa sinh và các phản ứng vô cơ thông thường

Hình 1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt độ của enzym [19,23,24]

Mỗi enzym có một nhiệt độ tối thích khác nhau, phần lớn phụ thuộc nguồn cung cấp enzym, thông thường ở trong khoảng từ 40-60 oC, cũng có enzym có nhiệt độ tối thích rất cao như những enzym của những chủng ưa nhiệt

• Ảnh hưởng của pH đến hoạt độ của enzym

Sự phân ly khác nhau của một phân tử protein ở các giá trị pH khác nhau làm thay đổi tính chất của trung tâm liên kết cơ chất và hoạt động của phân tử enzym, dẫn đến giá trị xúc tác khác nhau phụ thuộc vào pH Như đã biết mỗi enzym có một pH tối thích, mỗi enzym có đường biểu diễn ảnh hửơng của pH lên vận tốc phản ứng do enzym xúc tác có dạng như Hình1.4

Hình 1.4 Ảnh hưởng của pH đến độ bền của enzym

• Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến hoạt độ của enzym

Ở nhiệt độ khoảng 70 oC phần lớn enzym bị mất hoàn toàn hoạt độ, gọi là nhiệt độ tới hạn Trong khoảng tới hạn enzym bị biến tính hiếm khi hồi phục lại được Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như áp suất cao, sự thay đổi mạnh pH của môi trường, phóng xạ Thông thuờng enzym được bảo quản trong điều kiện

< 10 oC hoặc tốt nhất là đóng băng [19,23,24]

• Các yếu tố khác

- Ánh sáng: Có ảnh hưởng khác nhau đến từng loại enzym, các bước sóng khác nhau có ảnh hưởng khác nhau, thường ánh sáng trắng có tác động mạnh nhất, ánh sáng đỏ có tác động yếu nhất Ánh sáng vùng tử ngoại cũng có thể gây nên những bất lợi, enzym ở trạng thái dung dịch bền hơn khi được kết tinh ở dạng tinh thể, nồng độ enzym trong dung dịch càng thấp càng kém bền, tác động của tia tử ngoại sẽ tăng lên khi nhiệt độ Ví dụ như dưới tác động của tia tử ngoại ở nhiệt độ cao, enzym amylase nhanh chóng mất hoạt tính

- Sự chiếu điện: Điện chiếu với cường độ càng cao thì tác động phá hủy càng mạnh Tác động sẽ mạnh hơn đối với dịch enzym có nồng độ thấp Có thể

do tạo thành những gốc tự do, từ đó tấn công vào phản ứng enzym

- Sóng siêu âm: Tác động rất khác nhau đối với từng loại enzym, có enzym

bị mất hoạt tính, có enzym lại không chịu ảnh hưởng

1.2.2 Tình hình sản xuất và ứng dụng enzym ở Việt nam và thế giới

Hiện nay, việc sản xuất các chế phẩm enzym đã và đang phát triển mạnh trên qui mô công nghiệp Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzym bán trên thị trường thế giới, các chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp và yêu cầu sử dụng Các chế phẩm enzym phổ biến như amylase, protease, catalase, cellulase, lipase, glucoseoxydase… được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau, như trong nông nghiệp, công nghệ hóa học, thực phẩm…

Hiện nay trên thế giới có trên 10 hãng sản xuất enzym với trên 60 nhà cung cấp lớn Hai hãng sản xuất enzym lớn nhất hiện nay là Novozymes và Gist

là Mỹ chiếm 15%, trong đó 2/3 sử dụng nội địa chủ yếu dùng để sản xuất cồn và đường hồi biến Nhật Bản chiếm 12-15% thị trường tiêu thụ với các sản phẩm đa dạng Trung Quốc và Nga là hai nước sản xuất enzym chủ yếu để phục vụ trong nước [25,26]

Việc nghiên cứu và ứng dụng enzym ở Việt Nam mới chỉ được chú ý trong vài thập niên trở lại đây Cho đến nay, nước ta chưa có một enzym nào được sản xuất ở quy mô công nghiệp mà mới chỉ được chế thành các chế phẩm sử dụng tại chỗ ở quy mô nhỏ hay phạm vi phòng thí nghiệm của các trường đại học, các viện nghiên cứu, như enzym pepsin từ dạ dày (Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội), bromelin từ dứa (Đại học Quốc Gia), α-Amylase, glucose amylase, protease từ vi sinh vật (Viện Công nghiệp Thực phẩm), xylanaza từ lúa mỳ nảy mầm (Viện Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh)…

Những chế phẩm enzym được sử dụng rộng rãi nhất ở nước ta hiện nay là amylase, chủ yếu dùng cho công nghiệp sản xuất rượu bia, đường glucose, đường nha, công nghiệp dệt… Enzym protease phân giải protein tăng độ bền ngọt của bia, công nghiệp chất tẩy rửa, nước chấm, y học Một số nghiên cứu (các đề tài nghiên cứu cấp Bộ, cấp Nhà nước) về tuyển chọn và phân lập một số enzym lacaza, xylanaza hay mananaza ứng dụng cho tẩy trắng bột giấy mới chỉ đang bắt đầu triển khai

Ngày nay, khoa học phát triển cùng với sự lớn mạnh về kỹ thuật công nghệ những nhận thức của con người về enzym ngày càng sâu rộng hơn thì vai trò gắn liền với sự sống của enzym ngày càng khẳng định Các nghiên cứu ứng dụng enzym trong thực tế được mở rộng và đạt hiệu quả cao, enzym được sản xuất không chỉ với mục đích thương mại kinh tế mà còn nhằm mục đích bảo vệ con người và môi trường sống của con người

1.2.3 Cơ sở lý thuyết về sử dụng enzym cho tẩy trắng bột giấy

Gỗ cũng như các thực vật khác là tổ hợp phức tạp về cấu trúc cũng như thành phần hóa học Do đó sự biến đổi của gỗ dưới tác dụng của enzym cũng diễn ra rất phức tạp Trong gỗ, các thành phần cấu thành vách tế bào liên kết với nhau rất chặt chẽ, như lignin và cacbohydrat liên kết với nhau bằng các liên kết

rất phức tạp, tạo thành tổ hợp lignocacbohydrat, gây nhiều khó khăn cho quá trình tách loại lignin ra khỏi nguyên liệu gỗ trong quá trình nấu bột và ra khỏi bột giấy trong quá trình tẩy trắng (Hình 1.5) Lignin còn lại trong bột giấy là phần lignin khó tách loại nhất Vì vậy, làm sao để tách loại phần lignin này một cách nhiều nhất mà không làm tổn thương hoặc phân hủy xenluloza, luôn là vấn

đề quan tâm hàng đầu của công nghệ tẩy trắng bột giấy Ở khía cạnh này các tác nhân tẩy trắng có tính chọn lọc cao giữ vai trò quan trọng

Hình 1.5 Các liên kết giữa lignin, xenluloza và hemixenluloza [27]

Như đã nêu trên màu sẫm của bột giấy sau nấu chủ yếu là do lignin còn lại trong bột tạo nên Do quá trình nấu không thể quá kéo dài, vì sẽ ảnh hưởng đến phần cacbohydrat và không hiệu quả về mặt kinh tế, vì vậy nhiệm vụ của quá trình tẩy trắng, được xem là sự tiếp tục của quá trình nấu, là tách loại lượng lignin còn lại nhằm tăng độ trắng và cải thiện một số tính chất của bột giấy.Về khả năng phản ứng hóa học, phần lignin còn lại là phần khó bị phân hủy nhất, thường là phần phân bố sâu trong vách tế bào thực vật, một mặt có liên kết rất chặt chẽ với xơ sợi, mặt khác bị ’’kẹt“ giữa các thành phần khác, như xenlulo hay hemixenlulo, vì vậy rất khó tách loại ra khỏi bột giấy Ngày nay, việc sử dụng các tác nhân hóa học (các chất tẩy) để tách loại triệt để lignin còn lại

không còn là vấn đề khó khăn nữa, song việc sử dụng các hóa chất không những gây ảnh hưởng đến vệ sinh an toàn lao động, môi trường xung quanh mà cả đến tính chất của xơ sợi Vì vậy sử dụng tác nhân sinh học về nguyên tắc sẽ có nhiều

ưu điểm hơn

Có 02 cách tiếp cận vấn đề thúc đẩy tách loại lignin ra khỏi bột giấy trong quá trình tẩy trắng:

+ Sử dụng các loại enzym phân hủy lignin thay cho một phần chất tẩy + Sử dụng các loại enzym phân hủy một phần hemixenlulo, làm cho các mảng lignin bị “lộ diện“, trong quá trình tẩy trắng tiếp theo, nhờ đó các chất tẩy

sẽ dễ dàng tiếp xúc với lignin và phân hủy, hòa tan nó vào dung dịch

Thực tiễn nghiên cứu và áp dụng cho thấy, phương pháp thứ hai là phương pháp hiệu quả hơn, tuy nhiên cần phải sử dụng loại enzym và với mức dùng sao cho chúng không gây ảnh hưởng mạnh tới hemixenlulo, như không phân hủy hemixenlulo tới mức có thể bị hòa tan vào dung dịch trong quá trình tẩy trắng Nhờ xử lý bột nâu bằng enzym trước khi tiến hành các công đoạn tẩy trắng thông thường khác, mà ta có thể giảm được lượng hóa chất (như hợp chất clo) dùng cho quá trình tẩy, bằng cách đó giảm lượng chất thải độc hại thải ra từ khâu tẩy trắng hoặc có thể tăng được độ trắng của bột khi duy trì mức tiêu hao hóa chất tẩy như cũ

Về mặt cơ chế hóa học, enzym tác dụng lên các cơ chất chỉ khi có tiếp xúc trực tiếp, chính vì vậy, để enzym có thể tiếp xúc tốt với cơ chất thì cơ chất phải

có kích thước và khả năng phản ứng phù hợp Trong số các dạng nguyên liệu thực vật và bán thành phẩm từ chúng, thì bột giấy là dạng cơ chất có thể phù hợp cho các phản ứng với sự tham gia của enzym

Trong quá trình nấu bột, hemixenlulo có sự thay đổi mạch Ở giai đoạn tăng nhiệt độ trong sản xuất bột kraft, khi mà nồng độ kiềm tương đối cao một phần xylan bị giảm độ trùng hợp và các nhóm acetyl, các nhóm arabinosyl bị phân hủy Ở cuối quá trình nấu, nồng độ kiềm giảm các chuỗi xylan ngắn kết tủa

có định hướng trên bề mặt của xơ sợi xenlulo Tổng thể xylan chiếm khoảng 90% của hemixenlulo trong bột kraft gỗ cứng và 50% trong bột kraft gỗ mềm

Bởi vì sự tái kết tủa, nên một phần xylan tập trung trên bề mặt của xơ sợi còn một phần giữ nguyên trạng bên trong xơ sợi [25]

Xuất phát từ cơ sở đó, enzym đã được nghiên cứu và áp dụng cho tẩy trắng bột giấy lần đầu tiên vào năm 1986 Đến năm 1990 chúng đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất bột giấy Đến nay các loại enzym sử dụng cho tẩy trắng bột giấy chủ yếu là các loại xylanaza Khi xử lý bột giấy bằng enzym xylanaza, nó xúc tác quá trình thủy phân xylan trong bột giấy Có thể hình dung tác dụng của xylanaza trong quá trình tẩy trắng bột giấy như sau: Xylanaza có thể thủy phân xylan thành các thành phần rất nhỏ, làm cho các

“mảng” đại phân tử lignin đang liên kết với xylan bị “lộ diện” và nó dễ dàng chịu tác dụng của các chất tẩy trong quá trình tẩy trắng Như vậy, có thể nói xylanaza không trực tiếp là tác nhân tẩy trắng bột giấy, tức không phân hủy lignin, mà chỉ nâng cao hiệu quả tẩy trắng, như nâng cao độ trắng của bột với cùng một lượng chất tẩy sử dụng hay giảm được mức sử dụng chất tẩy ở cùng một độ trắng của bột giấy [28]

Ngoài tác dụng với các phân tử xylan tái kết tủa trên bề mặt xơ sợi, xylanaza còn có thể làm giảm trị số kappa, do nó có thể xúc tác phân hủy liên kết lignin - hemixenlulo chưa bị phân hủy trong quá trình nấu Mặt khác xylanaza có thể hoạt động bằng cách tách hecxerunonic axit là một phần của xylan Hecxerunonic là một trong những nguyên nhân gây tiêu tốn hóa chất tẩy trắng [28,29]

Từ đó cơ chế tác dụng của xylanaza có thể được tóm tắt qua 3 sơ đồ Hình 1.6

(a)

(b)

(c)

Hình 1.6 Cơ chế tác dụng của xylanaza [29]

a- Xylanaza xúc tác thủy phân liên kết lignin - xylan

b- Xylan kết tủa trên bề mặt xơ sợi như một chướng ngại vật đối với hóa chất tẩy trắng đi vào xơ sợi Xử lý bằng enzym xylanaza loại bỏ một phần xylanaza mở ra khoảng trống cho hóa chất tẩy đi vào bên trong xơ sợi

c- Xylanaza loại bỏ một phần hecxerunonic, nhờ vậy mà giảm tiêu hao hóa chất tẩy

Thành phần chính của hemixenlulo trong gỗ cứng là nhóm glucuronoxylan: O-acetyl (l-4)-O-methylglucurono-β-D-xylan Nhóm hemicelluloses của cây bạch đàn và gỗ bulo chứa thành phần chủ yếu là glucuronoxylan (O-acetyl (l-4)-Omethylglucuronoxylan), thường được gọi là xylan và một hàm lượng nhỏ thành phần glucomannan khác Thành phần xylan bao gồm các đơn vị mắt xích (1-4)-β-D-xylopyranose, có mạch nhánh là nhóm axit 4-O-methyl-α-D-glucuronic liên kết ở vị trí C2 Tỷ lệ của nhóm 4-O-methyl-glucuronicuronoxylose khoảng từ 1:5 đối với gỗ mềm và 1:10 đối với gỗ cứng Hình 1.7 mô tả cấu tạo của nhóm hemixenlulo trong gỗ cứng

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của glucomannan và xylan gỗ cứng [30]

Do có cấu tạo phức tạp như vậy, nên cần có nhiều loại enzym khác nhau

để phân huỷ hoàn toàn hemixenlulo Hai loại enzym chủ yếu có tác dụng phân huỷ mạnh mạch phân tử hemixenlulo là endo -1,4-β-D-xylanaza và endo-1,4-β-D-mananaza Các oligosaccarit bị thuỷ phân bởi 1,4-β-D-xylosidaza, 1,4-β-D-

manosidaza và 1,4-β-D-glucosidaza Trong khi đó các mạch nhánh bị phân huỷ dưới tác dụng của α-L-arabinosidaza, α-D-glucosidaza và α-D-galactosidaza Các nhóm liên kết este trong hemixenlulo có thể bị được tách ra dưới tác dụng của axetylxylan esteraza.Trong công nghiệp người ta sản xuất hai loại hemixenlulaza là endo-1,4-β-D-xylanaza và endo-1,4-β-D-mananaza, đuợc gọi tương ứng là xylanaza và mananaza, trong đó xylanaza được ứng dụng nhiều hơn trong tẩy trắng bột giấy Tác dụng của xylanaza thể hiện ở sự phân hủy chuỗi phân tử xylan (chủ thể) thành các mảng phân tử nhỏ hơn (sản phẩm) Endoxylanaza có thể tách các liên kết yếu bất kỳ của mạch chính xylan và các liên kết lignocacbohydrat, trong khi đó endomananaza lại tách các mắt đơn phân đầu chuỗi ra khỏi chuỗi phân tử xylan bằng cách làm gián đoạn liên kết 1,4-β giữa hai phân tử xyloza

Ngoài xylanaza ra, các enzym trực tiếp phân hủy lignin, như laccaza cũng được nghiên cứu sử dụng Enzym này thuộc nhóm phức chất của đồng, có thể giải phóng ra nguyên tử oxy có khả năng oxi hóa các hợp chất thơm Tuy nhiên, chỉ có một mình enzym này cũng khó có thể tách lignin ra khỏi bột, nó cần được

bổ sung cùng với một enzym khác để tăng hiệu quả hơn [31,32]

Việc ứng dụng enzym dựa trên sự tác dụng của chúng lên các thành phần

gỗ và bột giấy Tác dụng của một số enzym có thể tóm tắt trên Bảng 1.6

Bảng 1.6 Tác dụng của enzym lên một số thành phần của gỗ [20]

Thành phần

Lợi ích kỹ thuật thu được

Xenluloza Xenlobiohydratlaza

(CBH) Endoglucanaza(EG) Hỗn hợp CBH và

EG

Làm nhỏ sợi Khử trùng hợp Khử trùng hợp

Tiết kiệm năng lượng trong quá trình lọc bột giấy

Đa dạng sản phẩm, loại mực

esteraza giảm và cải thiện độ bền cơ

học

trong công đoạn bóc

vỏ Lignin Laccaza

Mn-peroxydaza

Khử trùng hợp Trùng hợp hóa

Tăng độ sáng màu Trùng hợp lignin

nước Cải thiện độ bền của giấy

Các loại enzym sử dụng cho tẩy trắng bột giấy (bột hóa) thường là các hemixenlulaza Chúng có khả năng phân hủy hemixenluloza, nhờ đó quá trình tách loại lignin và các tạp chất mang mầu khác diễn ra dẽ dàng hơn Ngoài tẩy trắng ra, chúng còn được sử dụng cho các công đoạn khác của quá trình sản xuất, như trợ nghiền

Hiện nay, trong công nghiệp người ta sản xuất hai loại hemixenlulaza cho sản xuất bột giấy đó là: Xylanaza và mananaza, trong đó xylanaza được ứng dụng nhiều hơn cả Một số enzym thương phẩm được liệt kê trên Bảng 1.7 [33]

Bảng 1.7 Một số loại xylanaza thương phẩm

Tên nhà sản xuất Thương hiệu

4.0 - 7,5

6 - 8

7 - 8,5 4,0 - 7,5 4,0 - 7,5 5,0 - 7,7 5,2 - 7,8 5,0 - 8,0 7,0 - 8,0

Sandoz (Anh)

Solvay (Mỹ)

Pulpzyme HC Catazyme HS Catazyme SR Xylanase L8000

7,0 - 8,0

3 - 5,5

7 - 10 6,0 - 8,5

do đó, thường có những đặc điểm tương ứng khác biệt Thông thường, những đặc điểm có thể biến đổi giữa những loại xylanaza khác nhau liên quan tới độ ổn

định, số chu trình xúc tác xuất hiện trên mỗi đơn vị enzym Phần lớn các loại

enzym này đã được sử dụng rộng rãi và rất hiệu quả cho tẩy trắng bột giấy Chúng được sản xuất dưới dạng dung dịch (loãng hoặc đông kết), điều kiện bảo quản và sử dụng phù hợp với các quá trình công nghệ sản xuất bột giấy Đại đa

số các nhà sản xuất có hệ thống phân phối rộng rãi Enzym thương phẩm nói chung ổn định ở nhiệt độ thường trong thời gian 6 tháng Hầu hết các nhà cung cấp đều khuyến cáo trong quá trình lưu kho, sản phẩm nên để trong tủ lạnh để duy trì hoạt độ tối ưu của nó

Enzym mannanaza thương phẩm chủ yếu được sử dụng cho tẩy trắng bột

gỗ mềm, đối với bột gỗ cứng sử dụng nó không hiệu quả

Như đã biết, bột giấy thu được sau khi nấu chứa một lượng nhỏ lignin và hemixenlulo, chúng liên kết chặt chẽ với nhau Sự liên kết này tạo ra các tổ hợp lignin - hemixenlulo, làm cho quá trình tác loại lignin trở nên khó khăn hơn Trong mô thực vật lignin có xu hướng liên kết với xylan nhiều hơn, còn glucomannan chủ yếu với xenluloza, mức độ liên kết của glucomanan với lignin rất thấp Hemixenlulo trong bột giấy gỗ lá rộng chủ yếu là xylan và trong bột giấy gỗ mềm chủ yếu là glucomannan Có thể nói sự liên kết của lignin trong bột tồn tại dưới 2 dạng: sự bám kết của lignin trên bề mặt xơ sợi và các liên kết

xylan-xenlulo-lignin chưa bị phá vỡ trong quá trình nấu bột Chính sự liên kết (kết bám) này gây cản trở cho việc tách loại phần lignin còn lại ra khỏi bột [28]

Để phân huỷ một phần các hemixenlulo, người ta sử dụng các enzym khác nhau để chúng chỉ xúc tác thuỷ phân cho các liên kết này Các kết quả nghiên cứu cho thấy, xylanaza có tác dụng tốt đối với xơ sợi, chúng có khả năng thẩm thấu vào bên trong các xơ sợi xenlulo, sau đó phân hủy chuỗi phân tử xylan thành các mảng phân tử nhỏ hơn tạo các khe hở trên bề mặt xơ sợi làm cho lignin dễ dàng bị hòa tan ở các công đoạn tẩy trắng tiếp theo, khi bột giấy được

xử lý bằng các chất tẩy có khả năng tách loại lignin Bên cạnh đó nó còn có thể làm phân hủy các liên kết giữa xylan và lignin mà liên kết đó rất khó bị phân hủy trong quá trình tẩy trắng [34,35]

Xử lý bằng xylanaza thông thường được thực hiện ở các công đoạn đầu của chu trình tẩy trắng, kết quả là có thể làm giảm tới 10 % lượng xylan chứa trong bột giấy Nếu mức dùng xylanaza quá lớn dẫn tới giảm hiệu suất bột bởi lượng xylan bị mất đi Ngoài ra nếu thời gian xử lý enzym quá kéo dài thì hiệu suất bột sẽ bị ảnh hưởng Xylanaza xúc tác thủy phân liên kết 1,4-β-D-xylanoza trong xylan và xúc tác thủy phân các liên kết lignocacbohydrat trong bột giấy như trong Hình 1.8 [20,28]

Hình 1.8 Thủy phân các liên kết lignocacbohydrat bằng xylanaza

a- đại phân tử xylan; b- liên kết lignocacbohydrat trong bột giấy

Trên cơ sở đó, công đoạn xử lý bột giấy bằng xylanaza đã được áp dụng một cách hài hòa và hiệu quả trong dây chuyền công nghệ tẩy trắng bột hóa Thực tế cho thấy, các công đoạn tẩy trắng bằng xylanaza thường được bố trí ở phía trước của sơ đồ tẩy trắng truyền thống, chúng được xem là công đoạn xử lý

sơ bộ nhằm giảm tiêu hao hóa chất tẩy cho các công đoạn sau Khi chu trình tẩy trắng bao gồm cả công đoạn xử lý oxy - kiềm thì nó được bố trí sau công đoạn này, nhằm phát huy tác dụng của enzym Xử lý bằng bột giấy bằng xylanaza được sử dụng kể cả trong chu trình tẩy trắng ECF, TCF và tẩy trắng bằng clo [34,35]

Một số sơ đồ tẩy ECF: X - D - E - D; O - X - D - E - D;

X - (EOP) - D - (EOP) – D; O - X - D - P

Một số sơ đồ tẩy TCF: X - (EP) - P; X- Z (EP); O - X - Q - P - Z - P;

Xử lý bột hóa bằng enzym có một ưu điểm sau:

- Quá trình được thực hiện trong điều kiện “mềm”: Nhiệt độ 40-50 oC và

áp suất thường, môi trường trung tính và các chế phẩm enzym sử dụng là tuyệt đối an toàn

- Tiền xử lý bột giấy bằng enzym cho phép giảm mức tiêu hao clo, các hợp chất chứa clo và các tác nhân tẩy trắng khác, như vậy sẽ làm giảm đáng kể các hợp chất clo hữu cơ tạo thành và làm giảm lượng BOD, COD trong nước thải

- Giá trị kinh tế cao do việc tiết kiệm hóa chất, năng lượng Trung bình, mức chi phí cho tẩy trắng có sử dụng enzym giảm 3,4 % so với chi phí cho tẩy trắng thông thường Bột hóa qua xử lý bằng enzym có chỉ số xé cao hơn 5 % so với bột không xử lý

- Công nghệ tẩy trắng sử dụng enzym tương đối đơn giản và không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư cho việc thay đổi thiết bị mới hay dây chuyền sản xuất

1.2.4 Các nghiên cứu và sử dụng enzym cho tẩy trắng bột giấy

Ngày nay, trong công nghiệp sản xuất bột và giấy enzym được ứng dung trong nhiều công đoạn như quá trình nghiền, tẩy trắng, xeo giấy, làm sạch và khử mực cho giấy tái chế Từ trước năm 1990 việc sử dụng enzym vẫn chưa được xem xét kỹ về mặt kỹ thuật cũng như tính khả thi về kinh tế, vì lúc đó enzym phù hợp không có sẵn để sử dụng Tuy nhiên việc việc nghiên cứu ở các viện khoa học và các nhà sản xuất đã hướng tới sự phát triển của enzym và việc ứng dụng enzym trong công nghiệp vì vậy một số enzym thương phẩm đã được sản xuất thành công trong vài năm qua

Hiện nay, ứng dụng quan trọng nhất của enzym là sử dụng trong việc tiền tẩy trắng bột kraft Enzym xylanaza được phát hiện là loại enzym có hiệu quả nhất cho mục đích này Công nghệ tiền xử lý bằng enzym xylanaza hiện nay đang được một số nhà máy trên thế giới sử dụng Công nghệ này đã nhanh chóng chuyển sang quy mô công nghiệp chỉ trong một vài năm gần đây [33] Công ty Jujo của Nhật đã sử dụng enzym Resinase do hãng Novozymes sản xuất cho việc khử nhựa trong bột giấy Các nước vùng Scandinavia và Nam

Mỹ được xem là đi đầu trong việc áp dụng các công nghệ tiên tiến, nhiều nhà

máy sản xuất bột kraft tẩy trắng đã sử dụng enzym để nâng cao độ trắng của bột giấy từ năm 1992 [36]

Năm 1989 ở trung tâm nghiên cứu VTT của Phần Lan đã nghiên cứu và giới thiệu xylanaza - một loại enzym có khả năng phân hủy xylan Tại nhà máy Morrum Thụy Điển có công suất 375.000 tấn bột/năm đã thử nghiệm thành công xylanaza có thương hiệu là Pulpzyme HB của hãng Novozymes vào tháng 3 năm 1992 Công ty Marathon có công suất 560 tấn bột tẩy trắng/ngày đã sử dụng xylanaza do công ty Logen cung cấp vào năm 2002 Cho đến nay việc sử dụng enzym trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy đã được mở rộng trong nhiều lĩnh vực như tẩy trắng, giảm năng lượng nghiền của bột cơ học, nâng cao khả năng thoát nước của bột trên lưới, xử lý giấy loại, xử lý nước thải trong công nghiệp giấy [37]

Alexandra Pekarovicova và các cộng sự đã nghiên cứu ảnh hưởng của xylanaza tới tính chất của bột sunphát Nghiên cứu được tiến hành với bột sunphát chưa qua tiền thủy phân và bột sunphát đã qua tiền thủy phân Xylanaza

đã được phân lập từ chủng Aspergillus để sử dụng cho tẩy trắng bột giấy Quá trình xử lý bột sunphát bằng xylanaza được thực hiện như sau: Bột được hòa loãng và phối trộn với dung dịch đệm xitrat và xylanaza Sau đó bột được rửa kỹ bằng nước cất ở nhiệt độ 80oC và bằng nước lạnh Tiếp đó bột được xử lý bằng dung dịch NaOH trong vòng 90 phút ở nhiệt độ 70 oC với mức dùng 1 % NaOH

so với bột khô tuyệt đối và nồng độ bột là 10 % Sau đó bột được rửa sạch, sấy khô và mang phân tích Kết quả ở Hình 1.9 cho thấy tiền xử lý bằng enzym xylanaza làm giảm trị số Kappa của bột

Hình 1.9 Sự thay đổi trị số Kappa của bột sunphát theo thời gian xử lý [38] 1- Bột sau xử lý bằng nước; 2- Bột sau xử lý bằng dung dịch xylanaza 3- Bột sau xử lý bằng xylanaza và trích ly kiềm

Ngoài ra Alexandra Pekarovicova còn nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý enzym xylanaza đến tính chất của bột theo phương pháp tương tự như trên, kết quả xác định hàm lượng pentozan trong bột và xác định diện tích bề mặt xơ sợi cho thấy: Bột qua tiền thủy phân có hàm lượng xylan tái kết tủa không cao như bột không qua tiền thủy phân, Bảng 1.8

Bảng 1.8 Ảnh hưởng của tiền thủy phân bột sunphát tới tính chất của bột sunphát [38]

Thời gian thủy phân,

36,5 37,6 42,5

Hiệu quả tách loại lignin sau quá trình tẩy trắng bằng enzym laccaza và xylanaza đã được nghiên cứa với bột kraft gỗ bạch đàn có trị số Kappa 18-19 của nhà máy bột giấy ở Bắc Ấn Độ Enzym được sử dụng của hãng Novozymes Đan mạch Bột được xử lý với laccaza ở nồng độ bột 15 %, nhiệt độ 45 0C, pH