酶的变革 国际造纸 44 摘要 制浆造纸行业的生物技术已经 进行了长久地研发。二十年前,人们 对于酶基理的应用知识非常有限。而 且大规模地生产适当的酶是非常昂贵 的。只有最近才能够生产出成本可接 受的酶,并且更深入地了解了酶是如 何对木材和木材组分进行改性的。 巴克曼为了更好地了解酶的机 理,已经为酶的基础研究投入了大量 的资源。为制浆造纸工业的酶技术的 成功开发和营销奠定了坚实的基础。 致力于寻求更有效的成分和专业 知识来提高产品的有效性,其成果反 应在巴克曼的新Maximyze3504中。 这 种第三代纤维改性产品专为回收包装 纤维而设计,它解决了第一代和第二 代遇到的一些“盲点”:即使在没有 精浆盘磨的情况下,也能有效地处理 再生纤维,实现耐破度的增加。本文 将展示Maximyze 3504比现有的配方效 果更佳。 历史 在制浆造纸工业中已经广泛地 使用了酶类产品,并且随着环境法规 变得越来越严格,将来还会进一步扩 大。出于种种原因,这些技术的使用 极具有趣和吸引力,但最重要的是: (1)它们的毒性非常低,可以相当安 全地使用,并且(2)它们生产自天然 的、可再生的资源,能耗低。 十年前,在投入资源研究酶的 基础原理并更好的了解它们的工作机 理后,巴克曼推出了他们的第一代 Maximyze产品。该产品是采用专利技 术的稳定的单组分酶,可使产品在造 只有最近才 能够生产具 有可接受成 本的酶 纸厂条件下储存长达六个月。虽然对 漂白硫酸盐纸浆有效,但对回收包装 纤维系统却效果甚微。后续研究将多 种单组分酶混合成一种产品,从而 改善了产品对未漂浆和回收纤维的 效果。这种第二代Maximyze产品在提 高了强度和生产效率方面继续获得成 功,同时降低了生产回收浆纸种的能 耗。巴克曼因为这些产品于2012年被 美国环境保护署授予总统绿色化学挑 战奖。但是,第二代产品在某些流程 上还没有做到经济可行。由于包装纸 需要耐破度高,第二代Maximyze无法 满足其需求。另外,在没有精浆盘磨 时使用Maximyze并没有经济优势,因 此需要更有效的产品。 介绍MAXIMYZE 3504 致力于寻求更有效的成分和专 业知识来提高产品的有效性,其成果 反映在巴克曼第三代纤维改性产品 Maximyze3504中。这种混合了几种单 一成分的酶和增效剂的组合提升了酶 的活性,使酶分子和纤维表面有更多 的接触,已经证明其比第一代或第二 代Maximyze产品有明显的优点。 经过广泛的试验,Maximyze 3504 被引进回收浆包装纸市场,在那里它 清晰地显示出对有效性的提高。第三 代产品与第二代产品相比不管有没有 精浆盘磨都有所改善。图1-2显示了 Maximyze 3504在不经过精浆盘磨的 回收纤维中的效果,图3-4显示了使用 1000PFI磨浆机的结果。在这两个研究 中都使用TAPPI标准测试方法进行手 抄片。 目前,有几种Maximyze 3504的应 用。在一个应用中,我们用Maximyze 3504替代了Buckman的第二代产品。 我们在更低的磨浆负荷和更高的车 速下实现了相同的强度值(平压和环 压)。在另一个应用中,我们评估了 我们的第二代产品和Maximyze 3504 。在此案例中,这两种产品都允许 工厂在保持环压比控制值略高情况 下减少克重,如图5和图6所示。然 而,Maximyze 3504能够减少更多的 克重。 MAXIMYZE产品的加料 Maximyze使用简单的进料系统, 如图7所示。不需要产品制备设备。该 产品通常使用简单的加料泵。在某些情 况下,用清水或清滤液进行后稀释可以 改善混合和提高产品的有效性。在多层 的纸机中,我们通常在每一层添加相等 的剂量。然而,每个系统是不同的,有 时也必须考虑每层的用量。 Maximyze的具体应用点因系统而 异。识别最佳应用点有时是一个迭代 过程。应考虑几个因素: • 浆料制备系统的规模大小,按照 从碎浆机到流浆箱的时间计。一 些运行一个小时或更少,而有些 运行长达六个小时。正确的应用 点需要足够靠近纸机以便剂量调 整具有适当反应时间。在大多数 情况下,Maximyze加入点距离流 浆箱一小时或更短,这取决于系 统的温度和pH值。 • 白水系统的封闭程度和水锁:第 三代Maximyze中的组分不与纤 维结合,这意味着Maximyze在 白水中有一个循环效应。查看 巴克曼技术总监Rosa M. Covarrubias,战略营销总监Daniel H. Denowski 巴克曼开发出适用于回收包装纸的第三代Maximyze产品