| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شمارهها | 3,242 |
| تعداد مقالات | 35,855 |
| تعداد مشاهده مقاله | 54,150,672 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 93,342,760 |
بررسی تأثیر مقدار مصرف و زمان واکنش آنزیم سلولاز بر پالایش الیاف خمیرکاغذ و ویژگیهای کاغذ | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 8، دوره 41، شماره 3 - شماره پیاپی 96، مهر 1405، صفحه 289-304 اصل مقاله (879.01 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2026.373712.1852 | ||
| نویسندگان | ||
| امید درویش زاده1؛ احمد جهان لتیباری* 2؛ امیر لشگری3؛ شادمان پورموسی3؛ آژنگ تاجدینی2 | ||
| 1دانشآموخته دکتری صنایع خمیر و کاغذ، گروه مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج، ایران | ||
| 2استاد گروه مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج، ایران | ||
| 3دانشیار گروه مهندسی علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: فرایند پالایش خمیرکاغذ بهعنوان یکی از ارکان اساسی در صنایع تولید کاغذ، نقش اصلی در توسعه ویژگیهای مقاومتی شبکه الیاف کاغذ ایفا میکند. ولی کاغذسازی همسو با بحران جهانی انرژی با چالش مصرف زیاد انرژی، بهویژه در بخش پالایش الیاف مواجه است. بهناچار این صنعت کوششهای زیادی در راستای کاهش انرژی از جمله افزودن مواد شیمیایی جایگزین به عملآورده است. همچنین در مرحله پالایش، تنشهای فشاری و برشی موجب واکشیدگی، انعطافپذیری و فیبریلاسیون داخلی و خارجی الیاف میشوند و سطح تماس بالقوه برای پیوندهای الیافی را افزایش میدهند. در نقطه مقابل پالایش بیش از اندازه، میتواند کوتاه شدن الیاف و تولید نرمه را افزایش دهد. این پژوهش باهدف ارزیابی استفاده از آنزیم سلولاز بهعنوان یک فراوری دوستدار محیطزیست برای بهینهسازی مصرف انرژی و بهبود خواص خمیرکاغذ و کاغذ، انجام شده است. مواد و روشها: دو توالی «اول آنزیم سپس پالایش ER» و «اول پالایش سپس آنزیم RE» در سه مقدار مصرف سلولاز ۲۰۰، ۳۰۰ و ۴۰۰ قسمت در میلیون (نسبت به وزن الیاف) و سه زمان واکنش ۶۰، ۹۰ و ۱۲۰ دقیقه (جمعاً 18 ترکیب شرایط) بررسی شدند. خمیرکاغذ پایه، مخلوطی شامل ۷۰ درصد وزنی خمیرکاغذ کرافت الیاف کوتاه پهنبرگان و ۳۰ درصد وزنی خمیرکاغذ کرافت الیاف بلند سوزنیبرگان بود. از خمیرکاغذ هریک از ۱۹ ترکیب، (شاهد و 18 ترکیب) براساس دستورالعملهای TAPPI درجه روانی خمیرکاغذ اندازهگیری و کاغذ دستساز تهیه و ویژگیهای مقاومتی و نوری آن اندازهگیری شد. فایل تحلیلی شامل میانگین ۱۹ ترکیب فاکتوریل، برای پاسخهای مکانیکی، درجه روانی و ویژگیهای نوری بود. مدلهای سطح پاسخ با انتخاب بر پایه اعتبارسنجی حذفتکی، تحلیل مؤلفههای اصلی، خوشهبندی سلسلهمراتبی، مقایسه توصیفی نه جفت همشرایط، همبستگی رتبهای و مطلوبیت چندپاسخی همراه با تحلیل حساسیت بود. نتایج: بر پایه میانگین شرایط دوز–زمان، ER در مقایسه با RE شاخص مقاومت به ترکیدن (۲٫۵۰ در برابر ۱٫۷۰ kPa·m²/g)، شاخص مقاومت به کشش (۵۱٫۴۴ در برابر ۴۴٫۱۶ N·m/g) و روشنی (۸۲٫۷۸ در برابر ۸۰٫۰۵ درصد) بیشتری داشت، درحالیکه در هر دو توالی شاخص مقاومت به پاره شدن کمتری از شاهد نشان دادند. بیشترین شاخص مقاومت به ترکیدن و شاخص مقاومت به کشش در ER 300-120 به ترتیب ۲٫۹۰ و ۶۰٫۱۴ بود که ۶۶٫۷ و ۴۳٫۵ درصد بیشتر از شاهد است. نتایج توصیفی نشان داد که ER 300-120 مناسبترین توازن تعیینشده میان خواص مبتنی بر پیوند و پاسخ پالایش را در شرایط این آزمایش فراهم میکند. نتیجهگیری: نتایج ویژگیهای مقاومتی، درجه روانی و خصوصیات نوری نشان داد که ترتیب انجام تیمار آنزیمی و پالایش بر عملکرد خمیرکاغذ مؤثر است. توالی ER در مقایسه با RE میانگین ویژگیهای مقاومتی و نوری برتری داشت. در ER 300-120، مقاومت به ترکیدن و مقاومت به کشش نسبت به شاهد به ترتیب 7/66 و 5/43 درصد افزایش یافت. عملکرد RE یکنواخت نبود، چون میانگین شاخص مقاومت به کشش آن اندکی بیشتر از شاهد بود، ولی در مورد سایر ویژگیها کمتر از شاهد قرار گرفتند و میانگین زردی در این توالی افزایش یافت. شاخص مقاومت به پاره شدن در همه شرایط آنزیمی کمتر از شاهد بود. این محدودیت باید هنگام انتخاب دوز و زمان به همراه مزایای مقاومت به کشش و مقاومت به ترکیدن در نظر گرفته شود؛ علت آن، کم شدن اندازه الیاف و ایجاد نرمه و صدمه به مقاومت ذاتی الیاف است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| سلولاز؛ پالایش؛ خمیر کاغذکرافت؛ درجه روانی؛ ویژگیهایهای مقاومتی؛ نوری | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation on the impact of cellulase dosage and reaction time on the pulp fiber refining and properties of paper | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Omid Darvishzadeh1؛ Ahmad Jahan Latibari2؛ Amir Lashgari3؛ Shadman Pourmousa3؛ Ajang Tajdini2 | ||
| 1Ph.D. Candidate, College of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University, Karaj Branch, Karaj, Alborz, Iran | ||
| 2Professor, College of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University, Karaj Branch, Karaj, Alborz, Iran | ||
| 3Associate Professor, College of Agriculture and Natural Resources, Islamic Azad University, Karaj Branch, Karaj, Alborz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objectives: Pulp refining is considered as an essential unit operation in the development of the paper properties. However, it is intensive energy consumer in the era that world is struggling with energy shortage. Therefore, paper industry has been searching various alternative including application of chemicals to reduce refining energy. Also, during the refining stage, compressive and shear stresses cause swelling, flexibility, and internal and external fibrillation of the fibers, increasing the potential contact surface for fiber bonds. On the other hand, excessive refining can increase fiber shortening and fines production. The objective and aim of this research were concentrated on the application of cellulase enzyme as an environmentalfriendly process to optimize the refining energy and improve the properties of pulp fibers and paper. Material and Methods: Two sequences of enzyme treatment and refining were used; first enzyme treatment then refining called ER and first refining then enzyme treatment call RE. Pulp mixture was composed of 70% hardwood kraft and 30% softwood kraft pulps. Three dosages of enzyme were selected at 200, 300, and 400 ppm (based on dry weight of pulp) and three reaction times of 60, 90, and 120 minutes. Sample preparation and all tests were performed according to TAPPI standard test procedures. The freeness of the pulp of each of the 19 treatments (control and 18 treatments) was measured, hand sheet was prepared, and strengths and optical measurements were performed. The analyses included response surface models selected on the basis of leave-one-out cross-validation. Principal component analysis (PCA), hierarchical clustering, descriptive comparison of nine condition-matched pairs, rank correlation, and multi-response desirability analysis coupled with sensitivity analysis. Finding: Based on the average values of the results, the values of ER treated pulps compared to RE were varied as follow; burst strength index, 2.5 against 1.70 kPa.m2/g, tensile strength index, 51.43 against 42.16 N.m/g and brightness 82.88% against 80.05%. However, tear strength index was lower after enzyme treatment. The highest values burst strength index and tensile strength index values obtained applying ER300-120 treatment were 2.90 kPa.m2/g, and 60.14 N.m/g respectively. Principal component analysis (PCA) was performed on 14 complete, non-constant response variables after z-score standardization. Hierarchical clustering was conducted using Ward’s method and Euclidean distance. Given the nature of the available data, the statistical comparisons and conclusions were reported on a descriptive and exploratory basis. Conclusions: The results of strength properties, freeness degree, and optical properties showed that the order of enzymatic treatment and refining is effective on pulp performance. The average values of the measured properties for ER treatment were higher than respective values for RE treatment. The values of burst strength index and tensile strength index were 66.7% and 43.5% respectively higher than control sample. The response of the RE treatment was not uniform and the average values of the tensile strength index was fairly higher than control sample, but the other properties were lower than control. The tear strength index of all treatments was lower than control which can be attributed to destruction of the fiber integrity. This finding necessitates the appropriate selection of variables to reach optimum results. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Cellulase, refining, kraft pulp, freeness, strength properties | ||
| مراجع | ||
|
-Bajpai, Pratima. 1999. “Topical Paper.” Biotechnology, no. 15: 147–57.
-Buzala, Kamila Przybysz, Piotr Przybysz, Halina Kalinowska, and Malgorzata Derkowska. 2016. “Effect of Cellulases and Xylanases on Refining Process and Kraft Pulp Properties.” PLoS ONE 11 (8):1–14. https://doi.org/10.1371/journal.pone.01615 75.
-Choi, Yoon Hyuck, Won Gyeom Shin, and Soo Jeong Shin. 2025. “Impact of Cellulases Treatment on Pulp Refining Process in Papermaking Process.” Palpu Chongi Gisul/Journal of Korea Technical Association of the Pulp and Paper Industry 57 (1): 32–40. https://doi.org/10.7584/JKTAPPI.2025.2. 57.1.32.
-Efrati, Zahra, Mohammad Talaeipour, Alireza Khakifirouz, and Behzad Bazyar. 2013. “Impact of Cellulase Enzyme Treatment on Strength, Morphology and Crystallinity of Deinked Pulp.” Cellulose Chemistry and Technology 47 (7–8): 547–51.
-FAO., 2025. Forest product statistics: Global production and trade in forest products in 2024. Food and Agriculture Organization of the United Nations. https://www.fao.org/forestry/statistics/data/en
-Gharehkhani, Samira, Emad Sadeghinezhad, Salim Newaz Kazi, Hooman Yarmand, Ahmad Badarudin, Mohammad Reza Safaei, and Mohd Nashrul Mohd Zubir. 2015. “Basic Effects of Pulp Refining on Fiber Properties - A Review.” Carbohydrate Polymers 115 (2015):785–803. https://doi.org/10.1016/j.carbpol. 2014.08.047.
-Hossein, Mohammad Ali, Mohammad Talaeipour, Amir Hooman Hemmasi, Behzad Bazyar, and Saeed Mahdavi. 2015. “Effects of Sequencing Enzyme Application and Refining on DIP Properties Produced from Mixed Office Waste Paper.” BioResources 10 (3):4768–83. https://doi.org/10.15376/biores.10.3.47 68-4783.
-Ko, Chun Han, Chung Hung Tsai, Po Heng Lin, Ko Cheng Chang, Jenn Tu, Ya Nang Wang, and Chien Ying Yang. 2010. “Characterization and Pulp Refining Activity of a Paenibacillus Campinasensis Cellulase Expressed in Escherichia Coli.” Bioresource Technology 101 (20): 7882–88. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.05.043.
-Kumar, Amit, Chhotu Ram, and Adebabay Tazeb. 2021. “Enzyme-Assisted Pulp Refining: An Energy Saving Approach.” Green Pulp and Paper Industry: Biotechnology for Ecofriendly Processing, 155–74. https://doi.org/10.1515/9783110592412-007.
-Li, Yanan, Chengyu Wang, Tianye Wang, Yutao Liu, Shuxia Jia, Yunhang Gao, and Shuxia Liu. 2020. “E Ff Ects of Di Ff Erent Conditions on Co-Pyrolysis.” Land 9 (329): 1–23.
-Park, S. G., Tak, J. H., Lee, J. Y., Shin, K. S., and Park, S. I. (2025). "Evaluation of cellulase effect on the refining. 2025. “Evaluation of Cellulase Effect on the Refining Process of Softwood Bleached Kraft Pulp.” " BioResources, 2025.
-Poletto, Matheus, Heitor L. Ornaghi Júnior, and Ademir J. Zattera. 2014. “Native Cellulose: Structure, Characterization and Thermal Properties.” Materials 7 (9): 6105–19. https://doi.org/10.3390/ma7096105.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 61 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 22 |
||